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中国矿产资源丰富，矿产资源的开发利用是我国国民经济发展的重要组成部分和既定国策。然而，特定的地质条件决定了我国大量矿区的矿体与灰岩地层密切相关，岩溶含水层成了矿床开发的一大隐患。尤其是近年来，随着经济的高速发展，矿产资源需求急剧上升，老矿区加大向深部开采，新矿区匆忙上马，从而产生了一系列与岩溶水有关的(涌)突水灾害问题，导致矿难频发。“严峻的安全生产形势不仅严重威胁着人民群众生命安全和健康，也影响到社会安定和谐”。矿区的安全生产与社会稳定迫切要求我们加强岩溶矿区水文地质研究，从不同的角度开展矿区水文地质工作，查明矿区水文地质条件，以最大限度的减少水害以及水害造成的损失。
目前，矿山水文地质中多采用野外调查、钻探、物探、地下水长期观测与抽放水试验，主要从水动力场角度来研究岩溶矿区水文地质条件，计算涌水量，以指导矿区防治水；而忽略了水化学场特别是微量元素在矿区水文地质条件研究中的作用。
本文通过对矿区地下水微量元素水文地球化学特点的研究，分析了微量元素的形成与迁移机理，并应用微量元素水文地球化学对矿区水文地质条件进行识别，探讨地下水微量元素在矿区水文地质条件勘查中的应用模式。
通过以上研究，得到了以下的主要结论。
1、地下水微量元素只是一个相对的概念，本文将地下水微量元素定义为含量(103-1)μg/l的元素。它一方面具有微量元素的化学特性，另一方面处于地下水系统中，受地下水径流作用影响明显，从而具有独特的水文地球化学特性：(1)地下水微量元素与流经岩层中的微量元素具有一致性；(2)地下水微量元素化学性质符合稀溶液定律；(3)地下水微量元素具有同族相关性；(4)地下水微量元素对水文地质条件变化反映敏感，因而地下水微量元素可以识别和解决某些水文地质问题。
2、马坑矿区各类地下水的水化学特征对比分析表明：(1)矿区岩溶水、砂岩裂隙水及花岗岩裂隙水水化学特征不同。岩溶水以Ca2+和HCO3-离子组分浓度最高，水化学类型为HCO3-Ca型；砂岩裂隙水宏量离子的含量相对岩溶水来说较低。阴离子以HCO3-为主，阳离子的仍以Ca2+为主，其地下水类型为HCO3·Cl—Ca·Mg、HCO3·Cl·SO4—Ca·Mg·Na型水；花岗岩裂隙水阴离子以HCO3-为主，阳离子中Ca2+、Na+、K+的含量相差不大，其水化学类型属HCO3·Cl—Na·K·Ca型水。(2)含水层岩石中元素含量的高低影响了地下水中主要组分的含量；(3)从补给到径流区，地下水中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-等各组分的含量表现出增加的趋势，反映随着径流距离的增加，地下水与岩石的作用时间增加，因而由于溶滤作用而进入地下水中的组分增加。(4)对矿区的岩溶水进行碳酸平衡分析，结果表明矿区内岩溶水都未饱和，说明矿区岩溶水为近源补给，但其方解石饱和指数SIc和白云石饱和指数随径流发生变化，也可以反应地下水的岩性和径流特点。
3、马坑矿区地下水微量元素分析表明：(1)地下水微量元素主要有22种，但是各微量元素含量差别较大，达3到4个数量级。其中Fe、Al、Mn、Sr、P、Zn的含量较高，为几十到几百μg/l；Mo、Rb、Ba、Cr、B的含量次之，为几到几十μg/l；而Ti、Cu、Pb、V、Se、Sb、Y、As、U、Sc、Co的含量较低，低于十μg/l。(2)不同类型地下水中微量元素的含量不同，总体上看，岩溶水中微量元素的含量最高，而花岗岩裂隙水中含量最少，说明微量元素的含量特征可以反应其径流含水层的岩性差别；(3)同一类型地下水中微量元素的变化范围较大，说明微量元素除受地下水类型影响外，还对地下水的径流条件非常敏感；(4)地下水微量元素与岩石中微量元素有较好的对应关系，说明地下水中的微量元素主要来源于含水层；(5)地下水微量元素与宏量元素表现出较好的相关性，其中Cr、Fe、V、Co、Zn、Se、Sr、Pb、U与Ca相关，Mn、As与Mg的相关，Sc与Na相关。
4、为充分反映矿区的水文地质条件，应对众多的微量元素进行分析，确定特征元素。特征元素选择时主要考虑(1)能反映地下水的含水层及径流条件；(2)特征元素之间应关系互异；(3)在地下水中主要以简单离子的形式存在。据此分析，矿区地下水特征微量元素为Cr、V、Co、sr、U、Mn、Sc、Rb、Mo，共计9种微量元素。
5、对特征微量元素的形成与迁移进行水岩作用模拟分析，结果表明：(1)虽然微量元素在地下水中的存在形式多样，但在地下水中各特征元素都是某一种或两种存在形式占了绝大多数。Cr在地下水中主要以Cr(OH)2+、CrOH+2的形式存在；Mn主要以Mn+2的形式存在；Sr主要以Sr+2的形式存在；U主要以UO2(CO3)-2的形式存在；V主要以H2VO4-、VO2(OH)2-的形式存在；(2)随着地下水从补给区到径流区，岩溶水中Co+2、MoO4-2、Rb+、Sc+3、Sr+2、Cr(OH)2+、Mn+2等组分都呈增加趋势，反映随着径流距离的增加，地下水与灰岩的作用时间增加，因而由于溶滤作用而进入地下水中的微量元素增加，使得岩溶水中这几种组分增加。而H2VO4-、VO2(OH)2-、UO2(CO3)2-2这三种组分在补给区含量较低，随着地下水的径流，水中的组分先增加，达到最高值后即降低。这种含量的先增后减只与这三种络合物均是以阴离子的形式存在于地下水中，在地下水径流过程中易受粘土矿物及有机质的络合，从而迁移性较低有关。(3)两种不同类型的地下水混合后，地下水中的微量元素的含量只受混合前的水化学特征和混合比控制，没有微量元素形成沉淀离开溶液。除少量微量元素的存在形式由于地下水的混合作用而发生变化外，绝大部分特征微量元素在地下水中的存在形式也不随混合作用而发生较大的变化。说明微量元素在地下水混合过程中只是以简单混合的形式进行。因而在对地下水混合进行计算时，可以利用混合前地下水中微量元素的含量及混合后地下水中微量元素的含量来计算地下水的混合比例。
6、应用地下水微量元素对马坑矿区主要存在两个水文地质问题进行识别，对矿区水文地质条件得到了新的认识；(1)崎濑泉的微量元素特征与砂岩水无关而与矿区岩溶水的化学性质相近，反映崎濑泉不是由砂岩裂隙水补给，而主要是岩溶水补给的。(2)崎濑泉与矿区岩溶水的水力联系主要通过F10断层附近的强径流带而进行。