《表2 海孜矿10煤顶底板砂岩水主成分分析结果》

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《皖北海孜矿10煤顶底板砂岩水化学特征及成因》

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1) 主成分分析。使用SPSS软件对海孜矿10煤层顶底板砂岩水常规水化学成分进行因子分析。为了准确理解每个因子所代表的信息，使用最大方差法对因子进行正交旋转，其结果见列于表2，同时可以得到因子荷载图（见图5）。从表2和图5可以看出，底板砂岩水的化学特征可以用2个主成分表示，方差解释率依次为69.9%、24.9%，累积方差解释率为94.8%，可以认为代表了底板砂岩水全部的水化学信息。主成分1上，Na+、HCO3-、p H具有较高的正载荷（0.98、0.87、0.87），而Ca2+、Mg2+、SO42-具有较高的负载荷（-0.99、-0.87、0.84），可能与地下水中的“脱硫酸”作用有关。因为煤中的硫主要以黄铁矿（Fe S2）形式存在，其易与地下水携带的氧气接触发生反应:2Fe S2+7O2+2H2O=2Fe SO4+4H++2SO42-，当氧气耗尽，地下水系统处于封闭状态，产生“脱硫酸”作用:SO42-+2C+2H2O=H2S+2HCO3-，以致HCO3-含量增加[9]。同时，对于HCO3-存在如下平衡:HCO3-=H++CO32-，HCO3-含量增加时Ca2+、Mg2+会不断发生沉淀，从而使其表现为较高的负载荷。而Na+、HCO3-同属一个主成分1，推测与硅酸盐矿物的溶解有关，因为硅酸盐矿物的溶解会导致HCO3-的增加[10]。在主成分2上，Cl-的正载荷达0.99，SO42-的负载荷为-0.54，可以排除氯盐矿物（如石盐）的溶解所致，因为石盐的溶解所产生的Na+与Cl-的比例为1∶1，而Cl-在主成分2上为负载荷（仅为-0.08），推测与其所处的径流环境有关。因为在地下水径流的过程中，由补给区到排泄区，地下水中的阴离子含量会发生规律性的变化，通常表现为以HCO3-为主逐步向Cl-为主转变[11]。