青海省大柴旦鎮(zhèn)馬海地區(qū)礦泉水水源地的水文地質(zhì)特征分析

楊小波，張曉冬，陳海斌，李小龍

(青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 格爾木 816099)

大柴旦行委位于海西蒙古族藏族自治州中北部，東與德令哈市毗鄰，西到南八仙與冷湖行委相連，南與格爾木市相望，北與土爾根達(dá)坂山與甘肅省接壤。礦泉位于大柴旦鎮(zhèn)西北馬海鄉(xiāng)北西向約15 km處。

1 礦泉水形成的自然地理?xiàng)l件

調(diào)查區(qū)地處柴達(dá)木盆地北部馬海次級(jí)盆地內(nèi)，深居盆地腹地，屬典型的內(nèi)陸高原荒漠氣候。具寒長(zhǎng)暑短、多風(fēng)少雨、無(wú)霜期短、晝夜溫差大、氣溫低和氣候垂直分帶明顯等特點(diǎn)。據(jù)大柴旦氣象站1981-2010年的氣象資料，多年平均氣溫1.53℃，氣溫最高月(7月)平均氣溫15.29℃，氣溫最低月(1月)平均氣溫-13.85°C，極端最高氣溫31.2℃，極端最低氣溫-30.7℃。多年平均降水量83.44 mm，降水在年內(nèi)分配極不均勻，多集中在每年5～8月份，占多年平均降水量的79%。7月份降水量最高，一日最大降水量17.1 mm。年均蒸發(fā)量2 171.72 mm，是降水量的26倍。相對(duì)濕度40%左右。冬、春季風(fēng)沙較大，風(fēng)向以西風(fēng)、西西北風(fēng)為主，年平均風(fēng)速2.1 m/s。年平均日照時(shí)數(shù)達(dá)3 100 h以上，太陽(yáng)輻射強(qiáng)[1-2]。

2 礦泉水水源地的地質(zhì)水文地質(zhì)條件

礦泉水水源地周邊及區(qū)域上出露的地層按地質(zhì)年代可分為前第四紀(jì)地層和第四紀(jì)地層兩部分，現(xiàn)由老至新分述如下。

從大區(qū)域構(gòu)造上看，賽什騰山脈處在祁呂賀山字構(gòu)造體系西翼反射弧內(nèi)側(cè)與青藏滇歹字型構(gòu)造體系頭部外圍擴(kuò)散帶的復(fù)合部位。區(qū)域上大的構(gòu)造形跡基本呈北西走向，并且組成許多反“S”型構(gòu)造。其中馬海盆地、冷湖、大柴旦等盆地都屬柴達(dá)木盆地北緣次一級(jí)的沉降帶。

賽什騰山是由前中生代地層及侵入巖組成的古老山脈，山體走向受北西—北西西向壓性斷層制約，而中間轉(zhuǎn)折部位則有北北西向次一級(jí)張扭性斷層并將前者錯(cuò)開(kāi)。這一特點(diǎn)可能反映早期是以北東—南西向壓應(yīng)力作用為主，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)同時(shí)又受到順時(shí)針扭動(dòng)的影響，組成這些古老山體基巖。

新構(gòu)造時(shí)期，新的構(gòu)造在老構(gòu)造基礎(chǔ)上又有新的繼承和發(fā)展，主要表現(xiàn)為山區(qū)間歇性大幅度上升，與此相應(yīng)的是山麓臺(tái)地上及河谷高階地上第四紀(jì)早期堆積物中地下水，因隆起切割而逐漸疏干；盆地內(nèi)則相對(duì)沉降，山前冰水—洪積扇范圍不斷擴(kuò)大，含水層顆粒由下向上逐漸粗化。

據(jù)物探資料，沿山前存在多條北東—南西向隱伏斷裂。該斷裂控制著馬海盆地與賽什騰山的隆升與沉降。

礦泉處在洪積扇前緣，發(fā)育此處魯西河(泉集河)北側(cè)呈串珠狀分布有4處泉水(圖1)，其中以本次調(diào)查的礦泉點(diǎn)流量最大，其它泉水流量則相對(duì)較小。從出露的地貌上看為洪積扇細(xì)土平原區(qū)。該4處泉水均呈線狀排列，與區(qū)域構(gòu)造線基本一致，推測(cè)在該處存在一條北東—南西向隱伏斷裂，控制著地下水向德宗馬海湖的徑流。

圖1 礦泉點(diǎn)出露位置圖

3 水文地質(zhì)特征

3.1 地下水賦存特征

調(diào)查區(qū)以北為賽什騰山脈，走向北東—南西，海拔3 600～4 200 m。主要由元古界震旦系片巖、千枚巖夾大理巖、古生界安山巖、千枚巖、砂巖及新生界礫巖、泥質(zhì)砂巖和粉砂及侵入巖組成。這些地層經(jīng)歷漫長(zhǎng)的地質(zhì)作用，構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙發(fā)育，為地下水賦集、運(yùn)移提供了良好的場(chǎng)所。但由于受氣象、地形地貌、含水介質(zhì)等諸多因素影響，地下水富水性各有差異。在4 000 m以上山區(qū)因地勢(shì)較高，降水相對(duì)較豐富，地下水接受補(bǔ)給較充沛；以下山區(qū)由于地勢(shì)較低，降水稀少，接受補(bǔ)給量偏少，加之蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，地下水則相對(duì)貧乏。而位于山前地帶的淺山丘陵山區(qū)，海拔3 500 m左右，巖性主要為新生界泥質(zhì)粉砂巖，裂隙不發(fā)育，接受補(bǔ)給更少，地下水富水則較貧乏[3]。

山前平原區(qū)堆積了巨厚的第四系松散物質(zhì)，為地下水的賦存、運(yùn)移提供了良好空間。由于其海拔相對(duì)低緩，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)度大，大氣降水補(bǔ)給較少，地下水主要接受河水出山后的滲漏補(bǔ)給。因此平原區(qū)第四系松散孔隙水與河水聯(lián)系密切，這在水質(zhì)和水量方面都有所反映。在水質(zhì)方面，區(qū)內(nèi)山前平原第四系孔隙水的礦化度，比山區(qū)基巖裂隙水礦化度高。在水量方面，在河流滲漏補(bǔ)給量大和靠近河谷地帶，地下水則相對(duì)豐富，反之則富水性較貧乏，如嗷嘮河和腦兒河上、中、下游山前洪積扇，沿河谷地段的地下水富水性高于兩側(cè)扇間地段。

3.2 地下水類型與富水性

區(qū)域內(nèi)地下水的形成、分布主要受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌、水文、氣象等諸多因素的影響和制約，這些因素控制了區(qū)域地下水的賦存條件與分布規(guī)律。依據(jù)地下水的含水介質(zhì)、賦存條件和水力性質(zhì)，將區(qū)域內(nèi)地下水分為：松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、基巖裂隙水3個(gè)基本類型。

3.2.1 松散巖類孔隙水

松散巖類孔隙水，根據(jù)含水層結(jié)構(gòu)及富水性特征，將該類型地下水可劃分為松散巖類孔隙潛水和孔隙承壓水兩個(gè)亞類。

分布于山前洪積扇，含水層主要沿魚卡河、嗷嘮河和腦兒河等溝口呈舌狀或扇狀展布。但含水層巖性、層次和厚度的空間變化主要受馬海河控制。

隨著含水層巖性結(jié)構(gòu)變化，地下水動(dòng)力及其它水文地質(zhì)要素逐漸改變，大致可分為以下3個(gè)水文地質(zhì)帶。

1)東部山前戈壁平原淡潛水

分布于魚卡河、嗷嘮河和腦兒河河口地帶。分布寬度，魚卡河口達(dá)16 km，嗷嘮河、腦兒河及其它溝口一般3～4 km。潛水埋深一般為50～100 m，前緣小于50 m。含水層為上—中更新統(tǒng)冰水堆積含泥砂卵礫石，厚可達(dá)200～300 m。沿魚卡河地帶，單孔涌水量大于1 000 m3/d，礦化度小于0.5 g/L。其它地段，一般單孔涌水量100～1 000 m3/d，礦化度0.5～1.0 g/L。賽什騰山前戈壁前緣德宗馬海湖附近，單孔涌水量達(dá)1 000 m3/d以上，但礦化度大于1 g/L。

2)東部細(xì)土平原淡承壓自流水及微咸潛水

上部沖洪積粉細(xì)砂層微咸潛水：在細(xì)土平原，一般潛水位埋深1～5 m，含水層屬全新統(tǒng)沖洪積層，巖性以粉細(xì)砂為主，沿魚卡河夾有砂礫石層，馬海農(nóng)場(chǎng)以西逐漸過(guò)渡為粘質(zhì)砂土，其中砂及砂礫石含水層厚度一般小于5 m。據(jù)簡(jiǎn)易抽水試驗(yàn)資料，降深0.3～1.4 m，涌水量0.1～25 m3/d，潛水礦化度一般1～3 g/L。潛水位年變幅為0.7～1.0 m。

下部湖積砂礫石層淡承壓自流水：馬海盆地內(nèi)承壓含水層邊界始于山前戈壁平原前緣，承壓水分布范圍相當(dāng)廣泛。但淡承壓水僅分布在德宗馬海湖—巴倫馬海湖以東，東西長(zhǎng)19 km，南北寬10～15 km。

馬海農(nóng)場(chǎng)地區(qū)，在200～300 m深度內(nèi)，含水層厚度70%～90%位于150 m以淺。其中主要含水層有2～3層，均屬上更新統(tǒng)冰水湖積砂礫石；頂板埋深分別為10～30 m，60～80 m，90～115 m；含水層厚度自上而下分別為20～50 m，10～30 m，3～10 m，總厚一般50～70 m。150 m以深的含水層，巖性以中粗砂或中細(xì)砂為主，單層厚一般小于5 m。馬海農(nóng)場(chǎng)以東為負(fù)水頭，距地面最深15 m左右；以西可自流，水頭高出地面可達(dá)5.2 m。單孔涌水量：第Ⅰ層平均1 000～2 000 m3/d，第Ⅱ?qū)? 000～3 000 m3/d，第Ⅲ層100～1 000 m3/d。礦化度均小于0.5 g/L。

馬海農(nóng)場(chǎng)以西至德宗馬海湖和巴倫馬海湖濱，為地下水溢出帶。150 m以淺分布有含水層十余層，總厚一般為10～30 m，巖性主要為中粗砂和中細(xì)砂。水頭一般高出地面3～4 m。單孔涌水量減至100～1 000 m3/d，礦化度逐漸增高，可達(dá)1 g/L以上。水頭年變幅可達(dá)0.4 m。

3)西部戈壁平原和鹽沼平原鹽鹵水

自德宗馬海湖以西，包括賽什騰山前戈壁平原和鹽沼平原，潛水和承壓水均屬高礦化鹽鹵水。

①戈壁平原洪積含泥砂礫石及砂層中鹽鹵水

主要接受賽什騰山區(qū)和丘陵區(qū)地表季節(jié)性洪流滲漏補(bǔ)給，因洪流在補(bǔ)給前即沿途溶解了風(fēng)化層中大量鹽分，故地下水礦化度也很高。

地下水以潛水為主，水位埋深一般大于20 m，前緣最淺約5 m左右。含水層屬上更新統(tǒng)洪積含泥砂礫石，厚度30～50 m。單孔涌水量100～1 000 m3/d，德宗馬海湖附近大于1 000 m3/d。礦化度一般6～20 g/L，向西逐漸增高，最高達(dá)63 g/L。

下部為承壓水，150 m以淺有含水層3～4層，第1層頂板埋深70～90 m。巖性為中粗砂及粉細(xì)砂，單層厚3～10 m，總厚10～40 m?；旌铣樗畣慰子克?00 m3/d左右。礦化度17～75 g/L。

②鹽沼平原湖積粉細(xì)砂鹽鹵水

該區(qū)含水層基本是含石鹽的粉細(xì)砂。上部潛水，一般水位埋深小于1 m，降深0.15～0.37 m時(shí)，涌水量為20～80 m3/d。礦化度高達(dá)100～450 g/L。下部為自流水，水頭高出地面2.5 m。涌水量小于100 m3/d。

3.2.2 碎屑巖類裂隙孔隙水

分布于山前丘陵地帶，含水層組主要包括白堊系、古近系和新近系。含水層巖性為礫狀砂巖、砂巖，水位埋深大于200 m。除局部沿河段受河水補(bǔ)給礦化度較低外，其它大部分地段地下礦化度均大于10 mg/L。一般多為承壓—自流水，單井涌水量普遍小于100 m3/d，水化學(xué)類型為Cl-Na型。

3.2.3 基巖裂隙水

分布于賽什騰山北坡，海拔一般在4 200 m以下，年降水量約100～200 mm，干燥剝蝕作用強(qiáng)烈，溝谷內(nèi)除暫時(shí)性洪流外，基本常年干涸。區(qū)內(nèi)基巖裂隙水按含水介質(zhì)可分為：層狀巖類裂隙水、塊狀巖類裂隙水。

1)層狀巖類裂隙水：分布于調(diào)查區(qū)北部山區(qū)，含水層巖性為震旦系和古生界片巖、千枚巖夾大理巖、片理化安山巖等。風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙發(fā)育，地下水接受大氣降水補(bǔ)給。但因補(bǔ)給貧乏，加之地形陡峭，蒸發(fā)強(qiáng)烈，地下水富水性較差，一般單泉流量小于0.1 L/s。水化學(xué)類型屬Cl·SO4·HCO3-Na·Mg型水，礦化度2～3 g/L。

2)塊狀巖類裂隙水：分布于調(diào)查區(qū)北部中山區(qū)，含水層巖性為花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖等。構(gòu)造及風(fēng)化裂隙發(fā)育，但受地形，地貌含水介質(zhì)及氣象等因素影響，裂隙水分布不均勻，富水性差異較大，一般單泉流量小于0.1 L/s，礦化度大于1.0 g/L。

4 結(jié) 論

馬海盆地由于深居內(nèi)陸，該區(qū)氣候干旱，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈。調(diào)查區(qū)北部中山區(qū)地勢(shì)較高，風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙發(fā)育，但由于降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，對(duì)地下水補(bǔ)給量較小。僅能在山區(qū)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降雨時(shí)形成洪流，出山口入滲補(bǔ)給山前平原區(qū)地下水。

從山前洪積扇地下水富水性及分布規(guī)律上分析，富水性較豐富的區(qū)段主要沿馬海河與腦兒河、嗷嘮河沖洪積扇呈條帶狀分布，說(shuō)明松散巖類孔隙水主要受山區(qū)河水的滲入補(bǔ)給。

山前洪積扇堆積了巨厚第四系松散物，自山前至湖盆中心，地形坡降大、巖性松散、顆粒較粗、孔隙大、透水性強(qiáng)，地下水徑流通暢，為地下水徑流區(qū)，地下水的排泄主要發(fā)生在細(xì)土帶前緣及湖沼地帶，該區(qū)由于地形平緩，巖性顆粒較細(xì)，地下水位雍高并溢出地表形成沼澤及泉群；深部承壓—自流水通過(guò)天窗越流補(bǔ)給德宗馬海湖及巴倫馬海湖，最終消耗于蒸發(fā)。另在細(xì)土平原及湖沼平原區(qū)生長(zhǎng)茂盛的植被，大量的葉面蒸騰作用也是該區(qū)地下水主要排泄途徑。