隴東白堊系盆地地質(zhì)特征及成因分析

隴東白堊系盆地地質(zhì)特征及成因分析

該區(qū)域的地下水化學(xué)特征在一定程度上記錄了該區(qū)域地下水的運動歷史。地下水的水化學(xué)成分可以跟蹤地下水的循環(huán)特征和路徑，反映地下水系統(tǒng)的特征。因此,查明區(qū)域地下水水化學(xué)特征和分布規(guī)律,不僅有助于科學(xué)地認(rèn)識區(qū)域地下水化學(xué)分布規(guī)律,而且可以深入研究區(qū)域地下水的循環(huán)和水動力場特征,了解區(qū)域地下水的水質(zhì)及其分布狀況,對于區(qū)域地下水資源可持續(xù)開發(fā)利用和綜合管理也具有指導(dǎo)作用。1地帶地質(zhì)及地下水隴東白堊系盆地是鄂爾多斯盆地的組成部分,位于甘肅省東部地區(qū),地處隴東黃土高原,是甘肅省主要的產(chǎn)糧區(qū)。盆地的結(jié)構(gòu)主要受天環(huán)向斜(寧夏天池-甘肅環(huán)縣)的控制,向斜核部在環(huán)縣-鎮(zhèn)原-涇川一線,呈東翼寬緩西翼窄陡的兩翼不對稱格局。其基底是由二疊系、三疊系及侏羅系地層組成,主體是白堊系保安群地層,并且經(jīng)歷了早白堊世早期和晚期兩個沉積演化階段,形成的一套厚逾千米的陸相碎屑巖沉積。盆地內(nèi)賦存有較為豐富的地下水,根據(jù)沉積旋迴、含水介質(zhì)性質(zhì)和地層結(jié)構(gòu)特征,具體分為宜君洛河組、環(huán)河組、涇川羅漢洞組三大地下水含水巖組。隴東白堊系盆地的地下水資源具有水化學(xué)特征、地下水水質(zhì)變化復(fù)雜等明顯特點。因此,利用水化學(xué)資料,用水文地球化學(xué)理論,探討白堊系地下水的形成、運移規(guī)律,分析其補給徑流排泄條件,對該區(qū)域內(nèi)的地下水水化學(xué)特征及分布規(guī)律進行研究,對在全盆地尋找較好的人畜飲用淡水資源具有一定的實際意義。2亞組地下水化學(xué)特征及分布規(guī)律2.1各水化學(xué)特征及白牙安全組分布規(guī)律2.1.1水化學(xué)類型及區(qū)域分布TDS(溶解性總固體)總的規(guī)律是西南部低,多小于1g/L,向北、向東漸高,最高點在涇川郝家溝村東部一帶,TDS達6g/L。與總體規(guī)律相異的是在崆峒區(qū)北部及靈臺西部出現(xiàn)一TDS為1～2g/L的異常小區(qū)。水化學(xué)類型的變化自南向北、自西向東有明顯的分帶性。由靈臺～鎮(zhèn)原～環(huán)縣西部,水化學(xué)類型依次為HCO3→HCO3·SO4→HCO3·SO4·Cl,由西向東依次為HCO3·SO4→HCO3·SO4·Cl→SO4·Cl。與總體規(guī)律相異的是在崆峒區(qū)北部出現(xiàn)一小片SO4型水。全區(qū)主要為Na-Mg型水。六大離子的濃度分布規(guī)律:SO42-、Cl-、Na+濃度是南低北高,HCO3-、Ca2+、Mg2+濃度差異不明顯。特殊離子:F->1mg/L區(qū)域分布在鎮(zhèn)原三岔以北及崆峒區(qū)北部。NO2->0.02mg/L和NO3->20mg/L的區(qū)域分布在鎮(zhèn)原三岔以北,其它大部分區(qū)域NO2-<0.02mg/L、NO3-<20mg/L(圖1)。2.1.2水化學(xué)類型及區(qū)域分布環(huán)河組地下水TDS的變化比較復(fù)雜,總的規(guī)律是在華池～慶城～董志塬一線,形成一TDS大于3g/L的高值帶,最高者達6g/L,向東西兩側(cè),TDS漸降低為<1g/L。與這一規(guī)律變化有異的是在馬嶺東側(cè)及崆峒區(qū)北部出現(xiàn)一TDS>3g/L的高值帶。水化學(xué)類型的變化規(guī)律是由西南部一帶向北、向東、向北東呈散射狀,水化學(xué)類型變化由HCO3→HCO3·SO4→SO4→SO4·Cl,自子午嶺東側(cè)至馬蓮河谷地呈平行狀,水化學(xué)類型的變化由HCO3→HCO3·SO4→SO4→SO4·Cl。全區(qū)絕大部分地區(qū)均為Na型水分布,Na·Mg型水主要在正寧—慶城以東地區(qū)。六大離子濃度分布規(guī)律:陽離子和陰離子中的SO42-、Cl-濃度都是東低西高。HCO3-在慶城以北地區(qū)基本上東高西低,慶城以南地區(qū)則是東低西高。特殊離子:F->1mg/L的區(qū)片主要是在華池縣、環(huán)縣、鎮(zhèn)原,另在寧縣、靈臺縣有零星分布,NO2->0.02mg/L的區(qū)片分布在崇信、寧縣以北和華池悅樂、鎮(zhèn)原三岔以南的大部分區(qū)域。NO3->20mg/L的區(qū)域主要分布在環(huán)縣以北,其它大部分區(qū)域NO3-<20mg/L(圖2)。2.1.3水化學(xué)類型及區(qū)域分布以馬蓮河?xùn)|岸為中軸線,出現(xiàn)SE～NW走向的TDS峰值帶。峰值地帶的TDS值均>3g/L,最高者為其南段寧縣、正寧、合水縣之間的湘樂鎮(zhèn)一帶及北段的環(huán)縣縣城處,TDS>6g/L。峰值帶東、西兩側(cè),TDS變化規(guī)律明顯不同:西側(cè)以西南部的崇信為TDS最低點,向北至環(huán)縣、向東至靈臺、向北東至馬蓮河,TDS值呈散射狀漸高,東側(cè)以子午嶺區(qū)東側(cè)的TDS值較低,向西至馬蓮河谷地漸高,TDS等值線呈平行狀。需強調(diào)的是峰值帶東側(cè),從東向西TDS逐漸增高的變化,是穿越了子午嶺的。區(qū)內(nèi)水化學(xué)類型與TDS值的變化規(guī)律有相似性:西南部崇信一帶向北至環(huán)縣、向東至靈臺、向北東至馬蓮河呈散射狀,水化學(xué)類型的變化規(guī)律是HCO3→HCO3·SO4→SO4→SO4·Cl,自子午嶺東側(cè)至馬蓮河谷地呈平行狀,水化學(xué)類型的變化規(guī)律是由HCO3→HCO3·SO4→SO4→SO4·Cl。與環(huán)河組地下水相似,全區(qū)總體以Na型水為主。六大離子濃度分布規(guī)律是:SO42-、Cl-、Na+三者的分布趨向一致,總體規(guī)律是東(東南)低西(西北)高,除此之外,在最南端靈臺縣一帶,出現(xiàn)一個次高點。Ca2+、Mg2+離子濃度規(guī)律接近,也是東低西高。HCO3-離子濃度分布規(guī)律與前五種差異最大,其特點是以崇信-西峰區(qū)一線為較高濃度帶,向兩側(cè)降低,在南側(cè)的靈臺縣形成低點,北側(cè)的環(huán)縣形成低點。區(qū)內(nèi)F->1mg/L的有兩片:第一片分布在馬蓮河流域上游,南側(cè)跨蒲河流域幾條支流的源頭,東南隅伸至慶城的馬嶺鎮(zhèn)附近,北界在洪德城北向北西方向伸展,在山城一線抵達白堊系的西邊界。該片南界沿蒲河上游的吳家老莊—殷家城—苦水掌一線出界,第二片分布在寧縣縣城—崆峒區(qū)花所以南。鎮(zhèn)原三岔—華池悅樂以北大部分地區(qū)NO2->0.02mg/L,以南NO2-<0.02mg/L。NO3->20mg/L的僅見于華池一帶,其它地區(qū)多小于20mg/L(圖3)。2.2tds區(qū)域分布下白堊系保安群盆地內(nèi)各含水巖組的水化學(xué)特征區(qū)域差異較明顯,TDS小于1g/L的地區(qū)主要分布于西南部和東部,并呈現(xiàn)自盆地周邊向中心的向心分帶規(guī)律。2.2.1東部下馬蓮河谷地白堊系保安群地下水水化學(xué)場存在一個由周邊向中部的水平分帶:表現(xiàn)為在區(qū)內(nèi)大致以馬蓮河為中心,西南部一帶向北、向東、向北東呈散射狀,水化學(xué)類型由HCO3→HCO3·SO4→SO4→SO4·Cl逐漸過渡;東部自子午嶺東側(cè)至馬蓮河谷地呈平行狀,水化學(xué)類型也是由HCO3→HCO3·SO4→SO4→SO4·Cl逐漸過渡。TDS也是從盆地東西兩側(cè)向中心由低漸高。2.2.2水文地質(zhì)環(huán)境特征在垂直方向上根據(jù)水動力分帶,本區(qū)分為水交替強烈?guī)?、水交替緩慢帶和水交替極緩慢帶。各帶的水化學(xué)特征也不相同。水交替強烈?guī)?由大氣降水補給,地下水以滲入成因水占據(jù),對巖石的淋濾作用強烈。水化學(xué)類型以HCO3型為主,而HCO3·Cl型及SO4·Cl型水次之,TDS小于1.0g/L,該帶氧化作用強烈。一般埋藏深度小于100～150m。水交替緩慢帶,地下水埋藏較深,水化學(xué)類型以HCO3-Na型、HCO3·Cl-Na型和HCO3·SO4-Na型為主,其次為HCO3·SO4·Cl-Na·Mg型和SO4·Cl-Na型,TDS一般大于1.0g/L。一般埋藏深度在150～500m。水交替極緩慢帶,水交替極為遲緩,水文地球化學(xué)環(huán)境具有還原特性,TDS較高,一般大于5g/L。埋藏深度多在500m以上。TDS垂直分帶規(guī)律:環(huán)縣—西峰—靈臺—線以東,普遍下層>中層。其余地區(qū)則顛倒為下層<中層<上層。SO42-濃度垂直分帶規(guī)律:西峰區(qū)～崆峒區(qū)以南,下層>中層,以北顛倒為下層<中層。羅漢洞組分布范圍,北端SO42-上層<下層,南端(鎮(zhèn)原縣以南)則上層>中層。Cl-濃度垂直分帶規(guī)律:全部為下層>中層>上層。HCO3-濃度垂直分帶規(guī)律:全區(qū)基本上下層>中層。Na+濃度垂直分帶規(guī)律:崆峒區(qū)—長慶橋一帶,下層<中層,且上層<中層,其余地區(qū)基本為下層>中層>上層。Mg2+濃度垂直分帶規(guī)律:全區(qū)基本上是下層>中層,有羅漢洞涇川組地下水分布處,則下層>中層>上層。Ca2+濃度垂直分帶規(guī)律:全區(qū)基本為中層>下層>上層。3各含水巖組的水化學(xué)特征(1)隴東白堊系盆地的結(jié)構(gòu)主要受天環(huán)向斜的控制,向斜東西兩翼不對稱,主體是厚逾千米的陸相碎屑巖沉積的白堊系保安群地層。(2)隴東白堊系盆地保安群地下水的具有水化學(xué)特征、地下水水質(zhì)變化復(fù)雜等明顯特點。三大含水巖組的水化學(xué)特征各具特點,各個含水巖組中六大離子的分布特征較為復(fù)雜多變,且各個含水巖組中