张北县位于内蒙古高原南麓的坝上地区,是区内重要的蔬菜种植基地,也是首都重要的生态屏障保护区。区内主要分布大面积新生代汉诺坝组玄武岩,而玄武岩地下水水质优良,其规模性开发利用可以为本区经济发展带来显著效益。然而,随着农业需水的不断扩大,多年的水质动态监测资料表明,玄武岩含水层出现矿物度增加、水质恶化等现象,对该区域的经济可持续发展产生严重影响。所以文章在总结分析上述背景条件下,结合张北县的实际地质条件及水文地质条件,对采集的水化学数据进行整理,综合选用常规数理统计分析、水化学特征分析、离子间比例系数、氢氧同位素分析及反向水化学模拟等方法相结合,研究分析张北县玄武岩地下水水化学特征及形成机理,以期为该区域玄武岩地下水资源合理开采、科学规划提供依据。通过多方法综合分析得出如下结果:(1)研究区玄武岩裸露区浅层地下水化学类型主要有HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg两种类型,而隐伏区深层地下水水化学类型较为复杂,既出现 HCO3-Ca、HCO3-Ca·Mg 型水,也出现 Cl·HCO3-Na、Cl·SO4-Na-Mg 型水;(2)地下水中主要离子及TDS空间整体分布为:玄武岩浅层水TDS及其他阴阳离子未出现高值区,而玄武岩深层水在安固里淖下游至公会镇一带,馒头营乡二圪塄、玻璃彩河附近TDS出现高值区,且沿着地下水流方向,TDS值从补给-径流区向排泄区呈现逐渐增大趋势,水质也逐渐变差;(3)Gibbs图、离子比例关系表明玄武岩地下水受水岩作用影响较为明显,地下水中阳离子来源主要受到硅铝酸盐矿物溶解和阳离子交替吸附作用的影响,而阴离子主要受到岩盐、深部石膏的溶解控制作用,同时玄武岩地下水受人类活动影响较大;(4)氢氧稳定同位素进一步说明地下水主要补给来源为大气降水,并在接受补给的过程中受到蒸发影响;(5)反向模拟结果表明研究区玄武岩地下水主要受到硅酸盐、岩盐、硫酸盐等矿物风化溶解作用、阳离子交换吸附作用以及方解石沉淀作用的影响,此外人类活动对于地下水演化过程均有不同程度的影响。