为阐明新集矿区主要充水含水层的地下水离子组成及其演化特征,收集并采集研究区二含水、煤系水、太灰水和奥灰水等共193个水样,测试分析常规离子和同位素数据,采用多元统计、相关性分析、离子比例系数与饱和指数等方法,探讨研究区不同层位的地下水水化学特征及其成因,分析影响矿区地下水水化学演化规律的主要因素,揭示地下水溶解无机碳、硫酸盐和氯同位素规律的主要水文地球化学作用,进而分析地下水水化学演化规律,取得了以下主要研究成果:（1）各含水层水样中HCO₃^-含量普遍含量较高,二含水主要水化学类型有HCO₃-Ca型、HCO₃-Na型,煤系水水化学类型单一,主要为Cl-Na型,太灰水化学类型主要为Cl-Na型,HCO₃-Na型。太灰含水层中HCO₃^-含量较其他含水层高,可能受到岩石矿物成分溶滤作用的影响;奥灰水中主要阳离子构成为Na⁺,阴离子主要为HCO₃^-和Cl^-,水化学类型与太灰水相似。（2）地下水溶滤作用明显,表现出相对较好的径流条件。二含水中主要发生的水化学作用是碳酸盐溶解作用,水岩作用强烈。太灰水中HCO₃^-和Cl^-可能来源一致,且硫酸盐岩溶解作用较少,主要发生盐岩溶解和碳酸盐岩矿物的溶解作用。奥灰水中的SO₄^2-和Cl^-可能来源一致,且碳酸盐岩溶解作用较少,主要发生溶滤作用和硫酸盐岩矿物的溶解。研究区地下水方解石和白云石是非反应性矿物,呈沉淀趋势,碳酸盐岩不成为矿区地下水的主要组分。方解石是太灰的主要造岩矿物,在地下水流的冲刷下发生溶解作用。（3）研究区地下水补给不仅有大气降水和地表水,还有古气候条件下形成的古溶滤-渗入水,部分水样点明显偏离中国大气降水线,发生了δ¹⁸O漂移。二含水循环过程中受大量碳酸盐岩溶解作用强烈,氯来源于岩石滤出并同时受到地表水混合的影响。煤系水中碳酸盐的主要来源是煤系地层中的有机质,且硫酸盐较高、δ³⁴S_SO4值和δ¹⁸O_SO4值表明细菌硫酸盐还原作用的发生;煤系水具有低⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值的硅酸盐矿物含高δ³⁷Cl值的氯,伴随着岩石的滤出,这部分矿物逐渐占主导地位。太灰水碳酸盐矿物相对丰富,碳酸盐岩溶解微弱。奥灰水溶解碳酸盐中δ¹⁸O随D变化较为平稳,从煤系水到太灰水,随着煤层的减少,DIC中来源于土壤CO₂的比例较小,碳酸盐岩来源的碳的比例增加。浅层地下水中,由于受到更深层古水混合,其⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值也逐渐统一。