魏彥芳
(甘肅煤炭地質勘查院,甘肅 蘭州 730000)
此次研究礦區(qū)處于隴東黃土高原的東南部,主要由黃土塬、粱、峁、溝谷和低山丘陵組成,屬典型的黃土塬區(qū)地形地貌。氣候屬溫帶半濕潤大陸性氣候,冬春季干旱,多西北風,冬冷常睛;夏秋季濕潤,多東南風,夏熱豐雨。
礦區(qū)內大部分地區(qū)被第四系覆蓋,僅在切割較深的溝谷中出露下白堊統(tǒng)志丹群環(huán)河組,依據以往鉆孔資料,地層自下而上有上三疊統(tǒng)延長群(T3yn)、下侏羅統(tǒng)富縣組(J1f)、中侏羅統(tǒng)延安組(J2y)、直羅組(J2z)及安定組(J2a)、下白堊統(tǒng)志丹群(K1zh)和第四系(Q)。
該地區(qū)位于鄂爾多斯盆地的西南緣,區(qū)域構造屬于陜北單斜的西南端,總體呈向北西傾斜單斜構造,其間有次級不同方向平緩起伏的小隆起和凹陷,斷裂不發(fā)育。
根據該區(qū)域水文分布特征,結合合水縣-寧縣地區(qū)礦井水文地質的特點,現分述如下:
(1)主要為第四系松散巖類孔隙潛水,賦存于塬區(qū)中更新統(tǒng)、下更新地層之中。塬區(qū)上部為結構松散的馬蘭黃土覆蓋,透水性強;下部黃土分布連續(xù),有利于大氣降水的入滲。在下更新統(tǒng)黃土層底部普遍賦存有一層沖積形成的砂礫石層,厚1~2m,是主要的含水層,其下部的白堊系基巖為隔水層。塬區(qū)的富水性主要取決于塬面積的大小,塬寬小于1.5km,井下水賦存條件一般較差,水量貧乏;塬寬大于2km,地下水賦存條件一般相對較好。黃土塬區(qū)第四系風積黃土層裂隙孔隙潛水水位埋深88~156m,單井涌水量可達40~500m3/d,地下水礦化度一般為0.3~0.4g/L,通過對礦區(qū)井下水樣分析,Ca2+含量42.7mg/L,Na+含量34.4mg/L,HCO3—含量254 mg/L,SO42-含量37.0mg/L,礦化度0.28g/L,pH值7.9,水化學類型為HCO3-Ca-Mg型。
(2)主要為河谷區(qū)第四系沖積層孔隙潛水,堆積型河谷階地松散沉積物之中,兩側斷續(xù)展布。一級階地寬度一般為100~500m,含水層厚2~5m,潛水位埋深受地形控制,一般3~8m;二級階地多屬基座階地,連續(xù)性較差,一般基座高出河水位8~15m,局部含水。水化學類型以HCO3-Na·Mg·Ca型和HCO3·SO4-Na·Mg型為主。在馬蓮河一支溝清水溝黃土沖溝溝口附近坡腳處出露一泉水,流量0.05L/s,供附近40多戶人飲用,含水層系Q1黃土層底部礫石層,遇下部環(huán)河組泥巖隔水層形成泉水滲出。
(3)白堊系井下水系統(tǒng)包括下白堊統(tǒng)碎屑巖類潛水及承壓水,主要指環(huán)河組裂隙潛水和環(huán)河組(風化帶以下)孔隙、裂隙承壓水,洛河組孔隙、裂隙承壓水[1]。
(4)區(qū)域范圍內廣泛分布環(huán)河組,礦物特性以泥巖為主,間夾砂巖,淺部層間和風化裂隙發(fā)育,并相互溝通,是井下水運移和賦存的良好場所。在基巖裸露的河谷區(qū),經長期的風化和地下水的溶蝕作用,基巖風化帶向深部延伸,厚度一般30~60m,分布較穩(wěn)定,連續(xù)性好,可接受上部含水層的垂直下滲補給和地表水的補給,在節(jié)理裂隙發(fā)育的這些地帶有利于地下水的賦存。在馬蓮河河谷環(huán)河組露頭區(qū)以零星泉點出露,是礦區(qū)周邊居民的主要用水水源,水質變化較大[2]。
(5)承壓水區(qū)域廣泛分布。下白堊統(tǒng)呈向北西微傾的單斜構造,在區(qū)域上構成鄂爾多斯向斜盆地東翼的一部分,為承壓水的形成提供了良好的賦存條件。環(huán)河組承壓水:含水層巖性以泥巖、頁巖、泥質砂巖為主。河谷區(qū)頂板含水層埋藏深度在50~70m,含水層厚約57~140m。
在河谷地區(qū),水位高出地面3~59m,降深2~57m,涌水量85~280m3/d。單位涌水量為0.16~3.72L/d·m,滲透系數0.2~2.5m/d,礦化度4.8~5.6g/L,水化學類型為SO4-Na·Ca型;洛河組承壓水:含水層巖性為巨厚層狀砂巖,具孔隙,在北部巖性較致密,東南部巖性較疏松破碎;在垂向上上部較致密,下部較疏松。因此,含水層在水平和垂直方向的賦存條件也有差異。區(qū)域內已有鉆孔抽水試驗資料表明:水位降深18.7~78.2m時,涌水量58~1240m3/d。單位涌水量為0.023~0.460L/s·m,滲透系數0.3~3.0m/d,礦化度0.8~6.11g/L,水化學類型以SO4·HCO3-Na型和SO4·CL-Na型水。在馬蓮河河谷地帶該層水頭高出地表10~50m,自流量達200~260m3/h,富水性明顯變強。含水層富水性總體屬中等。水質礦化度較高,普遍大于3g/L[3]。
第四系松散層潛水主要接受大氣降水補給,通過河谷排泄、蒸發(fā)、垂直下滲和人工開采多種方式排泄[4]。
下白堊統(tǒng)風化裂隙帶潛水,主要接受河谷區(qū)地表水和上游地下水徑流側向補給及上覆松散層潛水的下滲補給。其徑流、排泄條件與地表水流向一致,由分水嶺向河谷運動,總體徑流方向是由河谷上游向下游運移。
區(qū)域承壓水在東部為子午嶺及其以東的陜西富縣、黃陵等地環(huán)河華池、洛河組地層的裸露帶接受補給,總體沿北東向南西方向徑流,在馬蓮河一帶匯集。
白堊系承壓水在馬蓮河以西區(qū)域,主要在勘查區(qū)以西的六盤山區(qū)白堊系露頭接受潛水的順層補給和大氣降水的入滲補給,自西往東徑流,在馬蓮河一帶排泄[5]。
(1)該研究礦區(qū)井下水分為第四系松散巖類孔隙潛水、河谷區(qū)第四系沖積層孔隙潛水、下白堊統(tǒng)環(huán)河組裂隙潛水和環(huán)河組(風化帶以下)孔隙、裂隙承壓水,洛河組孔隙、裂隙承壓水。洛河組為中等富水性,其他含水礦層為弱-極弱富水性。
(2)本地區(qū)第四系松散巖類孔隙潛水、河谷區(qū)第四系沖積層孔隙潛水水質以HCO3-Ca·Mg型和HCO3·SO4-Na·Mg型為主,礦化度0.3g/L左右,是鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農村居民的生活用水、果樹澆灌的主要水源。
(3)本區(qū)域水文補給主要受大氣降水及河谷地表水影響,以地下徑流、泉水及河谷多種形式排泄。