松遼盆地開魯坳陷區(qū)地下水水化學(xué)分帶特征

羅斌嘉，劉金輝，寧 君，翟亮亮

（1.東華理工大學(xué)，南昌 330013；2.核工業(yè)二四三大隊，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

松遼盆地開魯坳陷區(qū)地下水水化學(xué)分帶特征

羅斌嘉1，劉金輝1，寧 君2，翟亮亮2

（1.東華理工大學(xué)，南昌 330013；2.核工業(yè)二四三大隊，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

以松遼盆地開魯坳區(qū)地質(zhì)和水文地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，分析了地下水補給—徑流—排泄特征及地下水水平及垂向分帶特征。結(jié)果表明：沿地下水流方向，地下水的化學(xué)類型由碳酸型水變?yōu)槁然镄退?；淺層含氧地下水帶水化學(xué)類型以碳酸型水為主，地下水處于氧化環(huán)境；中部混合地下水帶以Cl·HCO3型為主，處于氧化還原過渡環(huán)境；深部油田水化學(xué)帶以Cl·HCO3和Cl·SO4型水為主，處于還原環(huán)境。

地下水；水平分帶；垂直分帶；開魯坳陷

1 自然地理與地質(zhì)構(gòu)造

開魯坳陷區(qū)位于松遼盆地西南部，地處溫帶大陸性半干旱氣候區(qū)，具有春季多風，夏季多雨，冬季嚴寒、蒸發(fā)強烈、氣候干燥等特點。地勢西北高，東南低，自西北向東南依次為低山丘陵區(qū)、風成沙丘波狀平原區(qū)和沖積平原區(qū)。低山丘陵區(qū)最高點海拔（豐水山）732.20m，除個別山體陡峭，均為緩坡的低山丘陵，沖溝不發(fā)育；波狀平原區(qū)大部分被活動或半固定的沙丘所覆蓋，局部為沼澤洼地；沖積平原區(qū)地形由較高的坨沼地和較低的河谷平原組成，形成一個明顯的階梯，海拔165～280m。

2 地下水類型

2.1 含水層分布特征

該坳陷區(qū)地下水類型按其賦存條件、含水層巖性及其結(jié)構(gòu)特征，主要有第四系松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙水和基巖裂隙水3種。

2.1.1 第四系松散巖類孔隙水

第四系松散巖類孔隙潛水遍布全區(qū)。含水層主要為第四系全新統(tǒng)-中更新統(tǒng)上部沖、洪積層，巖性為砂礫巖、中粗砂及粉砂巖，分布比較連續(xù)，透水性強，水量豐富，含水層厚度40.0～80.0m，含水層位穩(wěn)定。據(jù)盆地水文地質(zhì)鉆孔資料（寧君等，2015），鉆孔涌水量1000～3000t/d，滲透系數(shù)8～35m/d，導(dǎo)水系數(shù)100～300m2/d。主要接受大氣降水補給，礦化度＜1.0g/L，水化學(xué)類型以HCO3-Ca·Mg、HCO3-Ca·Na型水為主。

2.1.2 碎屑巖類孔隙水

該類地下水主要賦存于晚白堊世及新近系含水層中。其中，晚白堊世主要含水層分布于姚家組、四方臺組及明水組中，為承壓含水層。新近系含水層主要分布于泰康組中。

2.1.3 基巖裂隙水

基巖裂隙水主要賦存于盆地周邊出露的基巖裂隙中，主要巖性有太古代、元古代、古生代變質(zhì)巖、中生代火山巖及火山碎屑巖和燕山期花崗巖、花崗斑巖、花崗閃長巖。由于巖石風化作用強烈，裂隙發(fā)育，有利于大氣降水的的入滲補給及地下水的側(cè)向運移。

2.2 地下水動力特征

開魯坳陷區(qū)地下水動力條件受地形地貌、巖性、構(gòu)造等地質(zhì)條件的控制，具有完整的水文地質(zhì)單元。盆地內(nèi)部為第四系松散堆積平原，具有西高東低和南北高、中間低的地形特點，各含水層地下水由盆地周邊向中心匯集，其徑流具有自流盆地的特征。

3 水文地球化學(xué)分帶特征

地下水化學(xué)成分的形成和變化規(guī)律是多種因素相互作用的結(jié)果，主要與氣候、地形地貌、巖石成分及地下水補給、徑流、排泄條件等因素有關(guān)。

3.1 地下水化學(xué)成分水平分帶特征

3.1.1 地下水補給區(qū)

坳陷區(qū)南部的康法丘陵區(qū)和西北部的張廣才嶺低山丘陵區(qū)，為本區(qū)主要蝕源區(qū)，分布有大面積的變質(zhì)巖、花崗巖及中酸性火山巖，為地下水補給區(qū)。這些地區(qū)地下水動力條件好，地下水交替強烈。由于地形坡度大，切割深，構(gòu)造發(fā)育，可見泉水出露。地下水徑流速度較快，水化學(xué)成分簡單，多形成低礦化度的HCO3-Ca型、HCO3-Ca·Na型HCO3-Ca·Mg型水。礦化度一般為0．1～0．5g/L，pH值為5．3～7．3。

3.1.2 地下水徑流區(qū)

波狀平原和山前傾斜平原為地下水的徑流區(qū)，由于地勢較平緩，地下水交替緩慢，含氧地下水可以充分溶解圍巖中的礦物，地下水的水化學(xué)類型多為HCO3-Na型、HCO3-Cl·Na型和HCO3·Cl-Na·Ca型水。礦化度為0．26～0．57g/L，pH值為6．4～7．5，為低礦化度淡水。

3.1.3 地下水排泄區(qū)

新開河、西遼河地區(qū)及地勢低洼的沼澤地帶，為地下水的排泄區(qū)。該區(qū)地下水位埋藏淺，地下水交替滯緩，地下水的徑流排泄條件較差，受蒸發(fā)作用影響，有利于鹽類的聚集和濃縮。地下水的水化學(xué)類型多為HCO3-Cl·Na型，Cl·HCO3-Na型Cl·SO4-Ca（Ca·Na）型和Cl-Ca·Na·Mg（Na）型水。礦化度為0．85～2．53g/L， pH值7．5～8．5，為低中等礦化度地下水。

3.2 地下水化學(xué)垂向分帶特征

3.2.1 淺層含氧地下水帶

淺層含氧地下水化學(xué)帶指第四系、新近系泰康組水化學(xué)帶。

地下水化學(xué)特征是：礦化度一般小于1．0g/L，陰離子含量順序是，陽離子含量順序是Na+＞Ca+＞Mg2+。地下水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca型、HCO3-Na型和HCO3-Na·（Ca·Na）型水，pH值為6．0～8．5。地下水處于氧化環(huán)境，為含氧地下水，具有較強的氧化溶濾作用。

3.2.2 中部混合地下水帶

中部混合地下水化學(xué)帶指上白堊統(tǒng)明水組、四方臺組、嫩江組、姚家組、青山口組和泉頭組，以嫩江組泥巖為區(qū)域隔水層，為中部水文地質(zhì)構(gòu)造層中的地下水化學(xué)帶。地下水化學(xué)特征是：礦化度一般為1．0～3．0g/L，往深部礦化度具有逐漸增高的趨勢。陰離子含量：上部地層為，下部地層為，從上往下地下水中Cl-離子逐漸增高，地下水逐漸變咸。陽離子以Na為主，含少量Ca·Mg，pH值7．5～9．0。地下水水化學(xué)類型主要為HCO3-Na型和HCO3·Cl-Na·Ca型。該帶地下水主要處于氧化—還原過渡環(huán)境，由淺部含氧地下水與深部油田水兩種不同介質(zhì)地下水混合作用形成的水化學(xué)帶。

3.2.3 深部油田水化學(xué)帶

深部油田水化學(xué)帶指下白堊統(tǒng)各含煤、生油碎屑巖建造中的地下水化學(xué)帶，主要為下白堊統(tǒng)阜新組、沙海組、九佛堂組各承壓水含水層。該帶地下水化學(xué)特征是：礦化度較高（2．0～5．0g/L）。陰離子含量順序，陽離子主要以Na為主，Ca·Mg含量極低。pH值8．0～9．0，屬弱堿性水。地下水的水化學(xué)類型為高礦化度的Cl·HCO3-Na型、SO4·Cl·HCO3-Na型、Cl·SO4-Na型和Cl-Na型水。該帶地下水處于深層、高壓、缺氧、導(dǎo)水性差的封閉構(gòu)造的還原環(huán)境，地下水中富含H2S、CH4等還原性氣體。該帶地下水交替滯緩，地下水中富集了大量的可溶鹽，形成了高礦化度的氯化物型水。

4 結(jié)語

（1）地下水補給區(qū)位于開魯坳陷區(qū)西北部和南部，兩個方向地下水排泄于坳陷區(qū)中部的局部排泄帶，演化基本規(guī)律：補給區(qū)交替作用—徑流區(qū)溶濾作用—排泄區(qū)濃縮作用。

（2）補給區(qū)地下水多為低礦化度的HCO3水，徑流區(qū)多為HCO3或HCO3·Cl型水，排泄區(qū)多為HCO3·Cl或Cl型水。沿地下水流方向Cl-與Na+及礦物質(zhì)含量逐漸增高，地下水由中酸性變?yōu)槿鯄A性，地下水的化學(xué)類型由HCO3型水變?yōu)槁然镄退?/p>

（3）淺層含氧地下水帶水化學(xué)類型以HCO3-Ca· Na、HCO3-Ca型水為主，礦化度小于0.5g/L，地下水處于氧化環(huán)境；中部混合地下水帶水化學(xué)類型以HCO3-Na型和HCO3·Cl-Na·Ca型為主，礦化度1-3g/L，處于氧化還原過渡環(huán)境；深部油田水化學(xué)帶水化學(xué)類型為Cl·HCO3-Na型、Cl·SO4-Na型和Cl-Na型，且富含H2S、CH4等還原性氣體，處于封閉的還原環(huán)境。

［1］沈照理，楊勛城，文冬光，等.鄂爾多斯白堊系地下水盆地硫酸鹽的水文地球化學(xué)特征及來源［J］.地球?qū)W報，2008，29（5）：553-560.

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［6］李學(xué)禮，孫占學(xué)，劉金輝.水文地球化學(xué)［M］.北京：原子能出版社，2010.

（責任編輯：姜彤宇）

Hydrogeochemical zonation characteristics of groundwater in Kailu depression of Song-Liao basin

LUO Bin-jia1，LIU Jin-hui1，Ning Jun2，ZHAI Liang-liang2
（1.East China University of Technology，Nanchan 330013，China；2.Geological Party No.243，CNNC，Chifeng 024006，China）

In this paper，the characteristics in recharge-flow-discharge of groundwater and the hydrogeochemical characteristics of groundwater with horizontal and vertical zoning are analyzed according to geological and hydrogeology conditions in Kailu depression of Song-Liao basin.The results shows that the groundwater chemical type changes from mainly carbonic acid to chloride；the vertical laws are：the chemical type of shallow oxygen-containing groundwater belt is mainly HCO3and groundwater is in the oxidizing environment；the chemical type of middle mixed groundwater belt is mainly Cl·HCO3and groundwater is in the redox transitional environment；the chemical type of deep oilfieldhydrochemistry zone is mainly Cl·HCO3and Cl·SO4，the groundwater is in the reducing environment.

groundwater；horizontal zoning；vertical zoning；Kailu depression

P641.2；X523

：A

：1672-9900（2017）02-0022-03

2017-03-01

羅斌嘉（1992-），男（漢族），湖南衡陽人，碩士，主要從事水文地質(zhì)及地浸采礦方向科研工作，（Tel）17770846053。