劉鑫堯

(福建省197地質(zhì)大隊(duì)，福建 泉州 362000)

淺層地下水通常是指存在距地表以下60 m內(nèi)的含水層，主要指第一承壓含水層，包含有上層滯水、潛水和淺部承壓水[1]。淺層地下水較易受大氣降水和人類活動(dòng)影響。由于大氣降水可攜帶地表污水、生活污水或者農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中使用的農(nóng)藥化肥污染滲透至土壤孔隙和裂隙中并溶于淺層地下水，地下水資源過度開采造成水位下降，導(dǎo)致海水入侵等原因，使水質(zhì)受影響[2]。秀嶼區(qū)圍繞構(gòu)筑“海峽西岸先進(jìn)制造業(yè)基地、能源基地、現(xiàn)代物流中心、海洋產(chǎn)業(yè)基地”的發(fā)展定位，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集聚。近幾年，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)淺層地下水產(chǎn)生了一定的影響，現(xiàn)就秀嶼區(qū)淺層地下水化學(xué)分布及其形成機(jī)制進(jìn)行分析討論，揭示本區(qū)地下水化學(xué)特征及成因，促進(jìn)地下水資源的合理利用，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等具有重要的理論和實(shí)際意義，且該地區(qū)目前尚未有過相關(guān)方面的研究。

1 秀嶼區(qū)概況

1.1 秀嶼區(qū)自然概況

秀嶼區(qū)位于福建東南沿海中部，與臺(tái)灣海峽隔海相望，隸屬莆田市，湄洲灣、興化灣、平海灣三灣環(huán)繞秀嶼全區(qū)，全區(qū)轄10個(gè)鎮(zhèn)、1個(gè)鄉(xiāng)，陸域面積390 km2，屬亞熱帶海洋性氣候，氣候宜人，自然條件優(yōu)越。本課題研究的范圍為除湄洲鎮(zhèn)和南日鎮(zhèn)兩個(gè)島嶼外的秀嶼區(qū)陸域范圍。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)圖

1.2 研究區(qū)地質(zhì)概況

1.2.1 地層

區(qū)內(nèi)地層主要有前泥盆系親營(yíng)山組、侏羅系長(zhǎng)林組、南園組及第四系，其中第四系有第四系全新統(tǒng)海積層、第四系更新統(tǒng)沖洪積層、第四系更新統(tǒng)殘積層，如圖1所示。

1.2.2 構(gòu)造

工作區(qū)位于長(zhǎng)樂-南澳斷裂帶的第二帶之上，由一系列呈NE向(斷裂走向以NE30°為主)多期次的斷裂破碎帶、變質(zhì)帶、火山噴發(fā)帶、巖體侵入帶、巖脈及片麻理等構(gòu)成。

圖2 地下水采樣點(diǎn)分布圖

1.2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)侵入巖出露有早白堊系堿長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖，主要分布在研究區(qū)域的東部東嶠鎮(zhèn)、埭頭鎮(zhèn)和平海鎮(zhèn)一帶；晚侏羅系二長(zhǎng)花崗巖，主要分布在。主要分布于研究區(qū)域的西部笏石鎮(zhèn)、東莊鎮(zhèn)、月塘鄉(xiāng)和忠門鎮(zhèn)一帶。

2 研究方法

2.1 樣品采集與測(cè)試

研究區(qū)嚴(yán)格按水文地質(zhì)單元、地下水流場(chǎng)及人類活動(dòng)分布進(jìn)行采樣點(diǎn)布設(shè)(如圖2所示)。于2016年枯水期12月3日至12月11日進(jìn)行采集地下水樣品，并送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試分析。

2.2 分析研究方法

本課題主要采用Mapgis軟件及Piper三線圖軟件進(jìn)行制圖，依托SPSS統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件結(jié)合研究區(qū)地形地貌、氣候、地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和人類活動(dòng)情況進(jìn)行分析研究地下水化學(xué)特征及形成機(jī)制。

3 結(jié)果與討論

3.1 地下水化學(xué)統(tǒng)計(jì)分析

共采集了54個(gè)地下水樣品進(jìn)行測(cè)試，現(xiàn)對(duì)測(cè)試結(jié)果的pH、總?cè)芙庑怨腆w(TDS)、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、Cl-和SO42-指標(biāo)采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分析結(jié)果如下表1所示。

表1 離子統(tǒng)計(jì)分析表

表2 離子相關(guān)性分析

圖3 總?cè)芙庑怨腆w含量分布圖

由表1分析可知，秀嶼區(qū)中K+離子濃度變異程度最大達(dá)1.41，說明區(qū)域中K+離子濃度較分散不均衡，最大值為96.43 mg/L，最小值為1.29 mg/L；其次為Cl-離子，其變異系數(shù)為0.82；變異系數(shù)最小的為pH值，為0.08，說明pH值在研究區(qū)中分布比較均衡，最大值為8.16，最小值為5.47。

從表2中分析可知，TDS與Cl-離子的存在顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.91；其次，TDS與Mg2+和SO42-離子存在較大相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.83和0.75；Mg2+和Cl-離子之間存在較大相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.77。

3.2 地下水總?cè)芙庑怨腆w分析

從圖3中分析可知，在笏石鎮(zhèn)、埭頭鎮(zhèn)和平海鎮(zhèn)地勢(shì)較高的殘積層和侵入巖中淺層地下水主要補(bǔ)給源為大氣降水且交替較快，所以總?cè)芙庑怨腆w濃度較低；在沿海岸線內(nèi)凹淤積區(qū)域，地下水受漲潮補(bǔ)給，總?cè)芙庑怨腆w濃度相對(duì)較高，甚至達(dá)到1 000 mg/L以上，特別是在東嶠鎮(zhèn)北東向高濃度總?cè)芙庑怨腆w貫穿兩側(cè)。從地質(zhì)圖上分析得知，東嶠鎮(zhèn)總?cè)芙庑怨腆w較高的區(qū)域有北東向的斷裂帶貫穿通過，為海水的侵入提供了通道，因此高濃度總?cè)芙庑怨腆w分布貫穿兩岸。

3.3 Piper三線圖分析

從Piper三線圖(詳見圖4)可看出，秀嶼區(qū)地下水水化學(xué)離子主要為Ca、Na+K、HCO3和Cl。54個(gè)地下水樣品分析結(jié)果主要分布于2、3和4區(qū)，2區(qū)碳酸硬度(次生堿度)超過50%，地下水化學(xué)性質(zhì)以堿土金屬和弱酸為主，3區(qū)非碳酸堿金屬(原生鹽度)超過50%，地下水化學(xué)性質(zhì)以堿金屬和強(qiáng)酸為主，4區(qū)沒有一個(gè)陰陽(yáng)離子對(duì)超過50%。

圖4 Piper三線圖水化學(xué)分類

3.4 地下水化學(xué)類型分布特征

圖5 水化學(xué)類型分布圖

水化學(xué)類型頻數(shù)頻率/%Na-Ca-HCO347．41Ca-Mg-HCO3-Cl47．41Na-Ca-HCO3-Cl2546．30Na-Ca-Mg-HCO3-Cl712．96Na-Mg-HCO3-Cl35．56Na-HCO3-Cl59．26Na-Ca-Cl11．85Na-Mg-Cl23．70Na-Cl35．56合計(jì)54100

通過分析表3、表4和圖5可知，秀嶼區(qū)地下水水化學(xué)類型以Na-Ca-HCO3-Cl為主，主要分布在海積層(Qhm)、殘積層(Qpel)和花崗閃長(zhǎng)巖(γδ)；其次為Na-Ca-Mg-HCO3-Cl，主要分布在海積層(Qhm)；Na-HCO3-Cl水化學(xué)類型主要分布于二長(zhǎng)花崗巖(ηγ)。

3.5 地下水化學(xué)特征形成機(jī)理分析

莆田市秀嶼區(qū)淺層地下水類型主要為孔隙潛水-半承壓水，主要賦存于殘坡積層和海相沉積層中，含水層較薄，主要靠大氣降水補(bǔ)給，地下水主要為溶濾水，徑流路徑較短，蒸發(fā)和滲流補(bǔ)給大海為其主要排泄方式，其地下水化學(xué)特征的形成主要受巖性、氣候和地貌等因素影響。

莆田市秀嶼區(qū)為沿海半島，多為丘陵和臺(tái)地，系燕山期花崗巖構(gòu)成，以酸性巖漿為主，屬亞熱帶海洋性氣候，全年降雨量適中，季節(jié)分配比較均勻，溫和濕潤(rùn)。沿海岸帶的大氣降水?dāng)y帶較高的Na和Cl離子含量，大氣降水入滲表層殘坡積土溶濾Ca和Na元素，進(jìn)而補(bǔ)給地下水。區(qū)域地形切割雖不是很強(qiáng)烈，但地下水徑流條件較好，徑流短，水交替迅速，因此在多因素共同作用下，秀嶼區(qū)形成低礦化度的以Ca、Na、HCO3和Cl離子為主的地下水。

表4 地層巖性角度統(tǒng)計(jì)分析水化學(xué)類型

4 結(jié)語(yǔ)

莆田市秀嶼區(qū)淺層地下水化學(xué)的形成主要受其亞熱帶海洋性氣候、燕山期花崗巖和丘陵臺(tái)地地貌控制。地下水水化學(xué)離子主要為Ca、Na、HCO3和Cl，水化學(xué)類型以Na-Ca-HCO3-Cl為主，其次為Na-Ca-Mg-HCO3-Cl和Na-HCO3-Cl。區(qū)內(nèi)殘積層和侵入巖含水巖層總?cè)芙庑怨腆w總體較低，在沿海岸線內(nèi)凹淤積區(qū)域及北東向大斷裂穿過區(qū)域總?cè)芙庑怨腆w濃度相對(duì)較高。

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