近年来,水力压裂技术的进步极大地推动了全球页岩气开发行业的发展。与此同时,开采过程中所产生的废水对环境和人体健康的潜在威胁也引起了人们的强烈关注,返排液泄漏是主要环境问题之一。返排液成分复杂,通常含有大量盐分、种类众多的重金属组分和水力压裂添加剂等。目前,我国已经探明的储量丰富的页岩气区块主要集中在碳酸盐岩广泛分布的川渝湘黔等地区。这些地区的土壤多以碳酸盐岩风化后形成的红土为主,厚度较小,浅层岩溶水防污性能弱。页岩气开采是否会给当地浅层岩溶水环境安全带来风险?对此我们还所知甚少。本文选择贵州某典型页岩气区块为研究区,以水力压裂返排液中典型重金属镍（Ni）为研究对象,开展复杂返排液水质条件下岩溶区碳酸盐岩红土中Ni的迁移特征研究。采用批试验和柱试验的方法研究了返排液特征组分NaCl和阴离子表面活性剂（SDBS）对Ni在红土中运移的影响。结果表明:NaCl含量升高或SDBS浓度降低,都会导致Ni在红土中的吸附能力降低,阻滞作用减弱,迁移能力增强;在钙镁碳酸盐含量较高的红土中,Ni-Al层状双氢氧化物（Ni-Al LDH）沉淀的形成可能是阻碍其运移的重要机制。采用人工配制返排液的方式,通过室内土柱试验模拟了不同阶段的返排液水质条件下Ni在红土中的运移,探究了真实返排液条件下Ni在岩溶区红土中的行为特征。结果显示,返排液的水化学特征和红土中白云石的含量对Ni的运移起到了重要的控制作用,主要表现为:随着返排液pH值由5.9升高至7.2、离子强度由4.1 M减小至0.35 M,Ni在各个土柱中的迁移能力越弱;风化程度越低、白云石含量越高的红土,Ni在其中的迁移能力越差。在上述试验结果的基础之上,我们构建了基于水文地球化学模拟的反应运移模型,模拟水力压裂返排液连续渗漏情景条件下,返排液中的Ni在碳酸盐岩红土剖面中的反应运移过程。结果显示:离子强度高、pH值相对较低的返排液中的Ni在红土剖面中的迁移能力强,不同阶段返排液连续渗漏条件下Ni的迁移能力较强;Ni-Al LDH沉淀的形成是阻滞Ni在红土层中迁移的最重要作用,其次是离子交换和络合作用;碳酸盐岩红土中三水铝石和伊利石的溶解是Ni-Al LDH沉淀形成的必要条件。本文的研究结果有助于更好地理解不同返排液水质条件下Ni在岩溶区红土中的迁移特征与机制,为页岩气开采过程中岩溶区浅层地下水环境保护对策的制定提供理论支撑。