(甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，甘肅 蘭州 730050)

六盤山東麓地區(qū)巖溶類型及水化學(xué)特征研究

周斌

(甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，甘肅 蘭州 730050)

六盤山東麓地區(qū)巖溶具有北方巖溶的基本特征，碳酸鹽巖的分布主要受構(gòu)造作用、巖性條件及水動(dòng)力條件的控制。根據(jù)埋藏條件、分為裸露型、覆蓋型和埋藏型三種巖溶類型。通過在研究區(qū)內(nèi)采集29組樣本，對勘查區(qū)巖溶類型及水化學(xué)特征和該區(qū)域水化學(xué)成因進(jìn)行探討，結(jié)果顯示，勘查區(qū)內(nèi)地下水化學(xué)特征主要由含水層巖性及地下水埋藏條件決定。裸露型及覆蓋型巖溶水(碳酸鹽巖)和黃土潛水化學(xué)特征基本一致，為HCO3-Ca或HCO3-Ca·Mg型水；埋藏型巖溶水水化學(xué)類型趨于復(fù)雜化，主要表現(xiàn)在TDS達(dá)0.4～1.0 g/L，陽離子中三大離子含量平均化，陰離子中SO42-的含量明顯升高，最高比例可達(dá)陰離子總量的40﹪；與裸露型及覆蓋型巖溶水相比，Cl-含量占陰離子總量的比例仍然不大，最高不足20﹪，但絕對值增大，最高可達(dá)70.3 mg/L。研究結(jié)果為在該區(qū)尋找?guī)r溶地下水提供參考。

巖溶；類型；水化學(xué)；特征

1 研究區(qū)概況

六盤山東麓巖溶地下水研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南緣，構(gòu)造上處于盆地西緣逆沖構(gòu)造帶的南段。其東部邊界為平?jīng)?龍門斷裂，西部邊界為六盤山東麓大斷裂，北到甘寧兩省區(qū)交界的大路河河谷，南到渭河地塹北緣，構(gòu)造上占據(jù)南北向構(gòu)造帶南段的全部和六盤山弧形逆沖構(gòu)造帶的東半部兩個(gè)次級構(gòu)造單元。

區(qū)內(nèi)可溶巖以震旦系、寒武系、奧陶系碳酸鹽巖為主，在區(qū)內(nèi)北部的崆峒一帶，下白堊系六盤山群三橋組礫巖因其礫石中灰?guī)r占大部分，且膠結(jié)物中含有大量的鈣質(zhì)成分，因而普遍具有巖溶化現(xiàn)象，本文將其也納入可溶巖層范疇進(jìn)行討論[1]。

區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖的分布主要受構(gòu)造作用控制。鄂爾多斯盆地西緣逆沖推覆構(gòu)造帶以逆沖斷層為主控構(gòu)造，每個(gè)逆沖斷層形成一個(gè)相應(yīng)的逆沖塊，每個(gè)逆沖塊的前端依托逆沖斷層為隆起帶，震旦系～奧陶系等老地層一般出露，地貌表現(xiàn)為斷塊山或山嶺，如太統(tǒng)山、山口子梁、三關(guān)口、馬峽～野狐峽梁、景福山、千陽嶺等；逆沖塊的尾部多為中生代及新生代盆地，震旦系～奧陶系多埋藏較深。受此格局的控制，震旦系～奧陶系碳酸鹽巖總體上呈裸露、覆蓋與埋藏相間的區(qū)塊分布特征，各區(qū)塊之間受構(gòu)造和非碳酸鹽巖的分隔，成為彼此獨(dú)立的可溶巖體單元[1][2]。

2 區(qū)內(nèi)巖溶類型及其特征

根據(jù)巖溶的埋藏條件，區(qū)內(nèi)可劃分為裸露型、覆蓋型及埋藏型三種巖溶類型。

2.1 裸露型巖溶

裸露型巖溶包括震旦系、寒武系和奧陶系的碳酸鹽巖分布區(qū)和下白堊系六盤山三橋組礫巖分布區(qū)。震旦系、寒武系和奧陶系的碳酸鹽巖主要分布于崆峒南部山區(qū)的太統(tǒng)山、山口子梁、華亭境內(nèi)的馬峽-野狐峽及隴縣景福山、千陽清涼山、千陽嶺一帶，在區(qū)內(nèi)西部寧夏固原的三關(guān)口、涇源秋千架、沙南及張家臺一帶有零星的出露，面積310.27 km2。三橋組礫巖主要分布于涇河上游峽谷及后峽、崆峒山、大岔河上游大峽一帶，面積105.87 km2。裸露型巖溶出露標(biāo)高1 000～2 200 m，地表及地下巖溶均較發(fā)育，為區(qū)內(nèi)巖溶水的重要補(bǔ)給區(qū)和富集區(qū)。

2.2 覆蓋型巖溶

覆蓋型巖溶零星地分布于區(qū)內(nèi)北部三關(guān)口～西陽、崆峒大岔河、華亭野狐峽～馬峽及千陽清涼山～千陽嶺一帶，在崆峒山口子梁頂及隴縣景福山地區(qū)也有小片分布，總面積155.11 km2。碳酸鹽巖之上覆蓋薄層的黃土，在古夷平面上發(fā)育有古巖溶洼地的地段還有第三系地層分布。黃土直接覆蓋的巖溶層，大氣降水通過黃土間接補(bǔ)給巖溶水，構(gòu)成巖溶水的補(bǔ)給來源之一。

表1 六盤山東麓地區(qū)各類水化學(xué)組分一覽表 mg/L

2.3 埋藏型巖溶

埋藏型巖溶主要分布于區(qū)內(nèi)北部的安國～西陽一帶及崆峒大岔河地區(qū)，總面積約562.10 km2。巖溶層之上覆蓋白堊系六盤山群碎屑巖及新生界，巖溶層埋深一般為100～800 m。埋藏型巖溶區(qū)因其單個(gè)系統(tǒng)分布面積大，碳酸鹽巖地層分布連續(xù)性好，而成為巖溶水的主要富集區(qū)之一。區(qū)內(nèi)其余地段因碳酸鹽巖埋深大于1 000 m，超出研究范圍而視為非巖溶區(qū)。

3 區(qū)內(nèi)巖溶水化學(xué)特征及成因探討

3.1 巖溶水化學(xué)特征

在研究區(qū)內(nèi)共采取29組樣，其中裸露型及覆蓋型12組，埋藏型5組，白堊系4組，黃土潛水5組，地表水3組。區(qū)內(nèi)內(nèi)各類水化學(xué)特征如表1及圖1所示。

從圖1、表1中看出，區(qū)內(nèi)地下水化學(xué)特征主要由含水層巖性及地下水埋藏條件決定。裸露型及覆蓋型巖溶水(碳酸鹽巖)和黃土潛水化學(xué)特征基本一致，為HCO3-Ca或HCO3-Ca·Mg型水，TDS達(dá)0.3～0.5 g/L，總硬度小于250 mg/L，pH值7.7～8.4，HCO3-+CO32-和Ca2++Mg2+的含量分別占陰、陽離子總量的80﹪以上，K++Na+含量小于11.9 mg/L，Cl-含量小于4.2 mg/L，SO42-含量小于50 mg/L，表明該類水直接來源于大氣降水的入滲補(bǔ)給，而且徑流途徑短，循環(huán)條件好。

圖1 六盤山東麓地區(qū)地下水化學(xué)三線圖

埋藏型巖溶水(碳酸鹽巖)TDS升高，水化學(xué)類型趨于復(fù)雜化，主要表現(xiàn)在TDS達(dá)0.4～1.0 g/L，陽離子中三大離子含量平均化，陰離子中SO42-的含量明顯升高，最高比例可達(dá)陰離子總量的40﹪；與裸露型及覆蓋型巖溶水相比，Cl-含量占陰離子總量的比例仍然不大，最高不足20﹪，但絕對值增大，最高可達(dá)70.3 mg/L。具體到各埋藏型巖溶水區(qū)片，水化學(xué)組分有不同特點(diǎn)。大岔河地區(qū)水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Mg型，TDS0.43 g/L，K++Na+含量31.9 mg/L，Cl-含量14.2 mg/L，SO42-含量30.7 mg/L，與裸露型及覆蓋型巖溶水區(qū)基本接近，表明該區(qū)巖溶水分布面積小，區(qū)域內(nèi)巖溶零星露頭區(qū)和黃土覆蓋區(qū)大氣降水入滲是主要補(bǔ)給來源，徑流循環(huán)條件較好。三關(guān)口～西陽巖溶水區(qū)水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Na或HCO3·SO4-Na·Ca·Mg型，TDS0.79～0.95 g/L，陰離子中SO42-的含量占陰離子總量的35﹪～40﹪，絕對值大于174 mg/L，Cl-含量大于21.3 mg/L；陽離子中Na+成為優(yōu)勢項(xiàng)，占總量的40﹪以上，K++Na+含量大于116.9 mg/L，表明該區(qū)巖溶水分布大，補(bǔ)給來源復(fù)雜、交替條件差的特點(diǎn)。

下白堊系六盤山群三橋組礫巖地下水(西陽～三關(guān)口巖溶水區(qū))與碳酸鹽巖巖溶水相比，水化學(xué)類型更趨復(fù)雜，TDS增高，水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Mg·Ca·Na或HCO3·SO4·Cl-Na型，TDS為0.55～1.25 g/L。下白堊系六盤山群和尚鋪組地下水(六盤山隧道口)TDS高達(dá)2.28 g/L，為SO4-Ca型，陰離子中SO42-占絕對優(yōu)勢，達(dá)90﹪以上，絕對值1 054.3 mg/L，陽離子中Ca2+雖為優(yōu)勢項(xiàng)，但K++Na+含量也較大，達(dá)到186.8 mg/L。

3.2 從水化學(xué)特征試論巖溶水的成因

裸露型巖溶水(碳酸鹽巖)直接來源于大氣降水的入滲補(bǔ)給，水化學(xué)類型簡單，TDS低。覆蓋型巖溶水(碳酸鹽巖)與黃土潛水關(guān)系密切，從水化學(xué)特征上也驗(yàn)證了這一點(diǎn)，兩者水化學(xué)組成基本一致。埋藏型巖溶水(碳酸鹽巖)水化學(xué)特征復(fù)雜，與上覆的三橋組礫巖地下水基本相似，表明埋藏型碳酸鹽巖巖溶水與上覆三橋組礫巖地下水具有相同的賦存特征，也說明埋藏型碳酸鹽巖溶水補(bǔ)給來源多元化。

涇河上游各支流除雨洪季節(jié)外，主要為六盤山區(qū)及其東麓地區(qū)白堊系潛水的泉集河，水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Ca·Mg型，TDS0.74～0.87 g/L，各支流在流經(jīng)三關(guān)口、秋千架等裸露巖溶區(qū)段時(shí)存在漏失現(xiàn)象。在三線圖上，埋藏型碳酸鹽巖巖溶水、三橋組礫巖地下水與涇河上游三關(guān)口、秋千架等地段及后峽河水處于同一個(gè)區(qū)域，水化學(xué)類型基本一致，同為HCO3·SO4型水，從而證明河水的入滲是涇河巖溶水系統(tǒng)北部埋藏型巖溶水的一個(gè)重要補(bǔ)給部分。

4 結(jié)語

(1)區(qū)內(nèi)的碳酸鹽分布主要受構(gòu)造作用的控制。區(qū)內(nèi)巖溶水化學(xué)特征主要由含水層巖性及地下水埋藏條件決定。

(2)裸露型及覆蓋型巖溶水(碳酸鹽巖)和黃土潛水化學(xué)特征基本一致，表明該類水直接來源于大氣降水的入滲補(bǔ)給，而且徑流途徑短，循環(huán)條件好。

(3)埋藏型巖溶水水化學(xué)類型變化趨于復(fù)雜化，表明該區(qū)巖溶水分布大，具有補(bǔ)給來源復(fù)雜、交替條件差的特點(diǎn)，涇河水入滲補(bǔ)給是埋藏型巖溶水的主要補(bǔ)給來源。

(4)下白堊系六盤山群三橋組礫巖地下水(西陽～三關(guān)口巖溶水區(qū))與碳酸鹽巖巖溶水相比，水化學(xué)類型更趨復(fù)雜。

[1]甘肅省地質(zhì)調(diào)查院. 鄂爾多斯盆地地下水勘查報(bào)告(甘肅部分)[R].2008.

[2]侯光才，張茂省.鄂爾多斯盆地地下水資源與可持續(xù)利用[M].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社.2004.10.

[3]沈照理，等.水文地球化學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：地質(zhì)出版社.1986.

StudyonKarsttypesandhydrochemicalcharacteristicsofthesixShandongmountains

ZHOUBin

(Gansu Institute of geological environment monitoring,Lanzhou,Gansu,730050)

The karst in the six Shandong mountain area has the basic characteristics of the northern karst, and the distribution of carbonate rocks is mainly controlled by tectonism, lithologic conditions and hydrodynamic conditions. According to the burial conditions, it can be divided into three types: bare type, covered type and buried type. By collecting 29 samples in the study area, to explore, to Karst Exploration Types and characteristics of water chemistry and the regional water chemical characteristics showed that the exploration of groundwater chemical characteristics mainly from aquifer lithology and groundwater conditions. The chemical characteristics of bare and covered karst water (carbonate rock) and loess phreatic water are basically the same, and they are HCO3-Ca or HCO3-Ca·Mg water; Buried karst water chemical type is complex, mainly in the TDS of 0.4 ～ 1.0g/L, in three the average content of cationic ion, anion content in SO42-increased significantly, the highest proportion of total anion output; Compared with the bare and covered karst water, Cl-in the proportion of total anion is still insufficient, the highest 20%, but the increase of the absolute value of the highest, up to 70.3mg/L. The results provide reference for finding karst groundwater in this area.

Karst type；hydrochemical characteristics；the six Shandong Piedmont region

P641.134

A

1004-1184(2017)06-0027-03

2017-05-27

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“鄂爾多斯盆地甘肅能源基地地下水勘查”(1212010535205)

周斌(1975- )，男，甘肅山丹人，高級工程師，主要從事水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)調(diào)查與研究工作。