松辽盆地开鲁坳陷区地下水水化学分带特征

罗斌嘉，刘金辉，宁 君，翟亮亮

（1.东华理工大学，南昌 330013；2.核工业二四三大队，内蒙古 赤峰 024000）

松辽盆地开鲁坳陷区地下水水化学分带特征

罗斌嘉1，刘金辉1，宁 君2，翟亮亮2

（1.东华理工大学，南昌 330013；2.核工业二四三大队，内蒙古 赤峰 024000）

以松辽盆地开鲁坳区地质和水文地质条件为基础，分析了地下水补给—径流—排泄特征及地下水水平及垂向分带特征。结果表明：沿地下水流方向，地下水的化学类型由碳酸型水变为氯化物型水；浅层含氧地下水带水化学类型以碳酸型水为主，地下水处于氧化环境；中部混合地下水带以Cl·HCO3型为主，处于氧化还原过渡环境；深部油田水化学带以Cl·HCO3和Cl·SO4型水为主，处于还原环境。

地下水；水平分带；垂直分带；开鲁坳陷

1 自然地理与地质构造

开鲁坳陷区位于松辽盆地西南部，地处温带大陆性半干旱气候区，具有春季多风，夏季多雨，冬季严寒、蒸发强烈、气候干燥等特点。地势西北高，东南低，自西北向东南依次为低山丘陵区、风成沙丘波状平原区和冲积平原区。低山丘陵区最高点海拔（丰水山）732.20m，除个别山体陡峭，均为缓坡的低山丘陵，冲沟不发育；波状平原区大部分被活动或半固定的沙丘所覆盖，局部为沼泽洼地；冲积平原区地形由较高的坨沼地和较低的河谷平原组成，形成一个明显的阶梯，海拔165～280m。

2 地下水类型

2.1 含水层分布特征

该坳陷区地下水类型按其赋存条件、含水层岩性及其结构特征，主要有第四系松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙水和基岩裂隙水3种。

2.1.1 第四系松散岩类孔隙水

第四系松散岩类孔隙潜水遍布全区。含水层主要为第四系全新统-中更新统上部冲、洪积层，岩性为砂砾岩、中粗砂及粉砂岩，分布比较连续，透水性强，水量丰富，含水层厚度40.0～80.0m，含水层位稳定。据盆地水文地质钻孔资料（宁君等，2015），钻孔涌水量1000～3000t/d，渗透系数8～35m/d，导水系数100～300m2/d。主要接受大气降水补给，矿化度＜1.0g/L，水化学类型以HCO3-Ca·Mg、HCO3-Ca·Na型水为主。

2.1.2 碎屑岩类孔隙水

该类地下水主要赋存于晚白垩世及新近系含水层中。其中，晚白垩世主要含水层分布于姚家组、四方台组及明水组中，为承压含水层。新近系含水层主要分布于泰康组中。

2.1.3 基岩裂隙水

基岩裂隙水主要赋存于盆地周边出露的基岩裂隙中，主要岩性有太古代、元古代、古生代变质岩、中生代火山岩及火山碎屑岩和燕山期花岗岩、花岗斑岩、花岗闪长岩。由于岩石风化作用强烈，裂隙发育，有利于大气降水的的入渗补给及地下水的侧向运移。

2.2 地下水动力特征

开鲁坳陷区地下水动力条件受地形地貌、岩性、构造等地质条件的控制，具有完整的水文地质单元。盆地内部为第四系松散堆积平原，具有西高东低和南北高、中间低的地形特点，各含水层地下水由盆地周边向中心汇集，其径流具有自流盆地的特征。

3 水文地球化学分带特征

地下水化学成分的形成和变化规律是多种因素相互作用的结果，主要与气候、地形地貌、岩石成分及地下水补给、径流、排泄条件等因素有关。

3.1 地下水化学成分水平分带特征

3.1.1 地下水补给区

坳陷区南部的康法丘陵区和西北部的张广才岭低山丘陵区，为本区主要蚀源区，分布有大面积的变质岩、花岗岩及中酸性火山岩，为地下水补给区。这些地区地下水动力条件好，地下水交替强烈。由于地形坡度大，切割深，构造发育，可见泉水出露。地下水径流速度较快，水化学成分简单，多形成低矿化度的HCO3-Ca型、HCO3-Ca·Na型HCO3-Ca·Mg型水。矿化度一般为0．1～0．5g/L，pH值为5．3～7．3。

3.1.2 地下水径流区

波状平原和山前倾斜平原为地下水的径流区，由于地势较平缓，地下水交替缓慢，含氧地下水可以充分溶解围岩中的矿物，地下水的水化学类型多为HCO3-Na型、HCO3-Cl·Na型和HCO3·Cl-Na·Ca型水。矿化度为0．26～0．57g/L，pH值为6．4～7．5，为低矿化度淡水。

3.1.3 地下水排泄区

新开河、西辽河地区及地势低洼的沼泽地带，为地下水的排泄区。该区地下水位埋藏浅，地下水交替滞缓，地下水的径流排泄条件较差，受蒸发作用影响，有利于盐类的聚集和浓缩。地下水的水化学类型多为HCO3-Cl·Na型，Cl·HCO3-Na型Cl·SO4-Ca（Ca·Na）型和Cl-Ca·Na·Mg（Na）型水。矿化度为0．85～2．53g/L， pH值7．5～8．5，为低中等矿化度地下水。

3.2 地下水化学垂向分带特征

3.2.1 浅层含氧地下水带

浅层含氧地下水化学带指第四系、新近系泰康组水化学带。

地下水化学特征是：矿化度一般小于1．0g/L，阴离子含量顺序是，阳离子含量顺序是Na+＞Ca+＞Mg2+。地下水化学类型主要为HCO3-Ca型、HCO3-Na型和HCO3-Na·（Ca·Na）型水，pH值为6．0～8．5。地下水处于氧化环境，为含氧地下水，具有较强的氧化溶滤作用。

3.2.2 中部混合地下水带

中部混合地下水化学带指上白垩统明水组、四方台组、嫩江组、姚家组、青山口组和泉头组，以嫩江组泥岩为区域隔水层，为中部水文地质构造层中的地下水化学带。地下水化学特征是：矿化度一般为1．0～3．0g/L，往深部矿化度具有逐渐增高的趋势。阴离子含量：上部地层为，下部地层为，从上往下地下水中Cl-离子逐渐增高，地下水逐渐变咸。阳离子以Na为主，含少量Ca·Mg，pH值7．5～9．0。地下水水化学类型主要为HCO3-Na型和HCO3·Cl-Na·Ca型。该带地下水主要处于氧化—还原过渡环境，由浅部含氧地下水与深部油田水两种不同介质地下水混合作用形成的水化学带。

3.2.3 深部油田水化学带

深部油田水化学带指下白垩统各含煤、生油碎屑岩建造中的地下水化学带，主要为下白垩统阜新组、沙海组、九佛堂组各承压水含水层。该带地下水化学特征是：矿化度较高（2．0～5．0g/L）。阴离子含量顺序，阳离子主要以Na为主，Ca·Mg含量极低。pH值8．0～9．0，属弱碱性水。地下水的水化学类型为高矿化度的Cl·HCO3-Na型、SO4·Cl·HCO3-Na型、Cl·SO4-Na型和Cl-Na型水。该带地下水处于深层、高压、缺氧、导水性差的封闭构造的还原环境，地下水中富含H2S、CH4等还原性气体。该带地下水交替滞缓，地下水中富集了大量的可溶盐，形成了高矿化度的氯化物型水。

4 结语

（1）地下水补给区位于开鲁坳陷区西北部和南部，两个方向地下水排泄于坳陷区中部的局部排泄带，演化基本规律：补给区交替作用—径流区溶滤作用—排泄区浓缩作用。

（2）补给区地下水多为低矿化度的HCO3水，径流区多为HCO3或HCO3·Cl型水，排泄区多为HCO3·Cl或Cl型水。沿地下水流方向Cl-与Na+及矿物质含量逐渐增高，地下水由中酸性变为弱碱性，地下水的化学类型由HCO3型水变为氯化物型水。

（3）浅层含氧地下水带水化学类型以HCO3-Ca· Na、HCO3-Ca型水为主，矿化度小于0.5g/L，地下水处于氧化环境；中部混合地下水带水化学类型以HCO3-Na型和HCO3·Cl-Na·Ca型为主，矿化度1-3g/L，处于氧化还原过渡环境；深部油田水化学带水化学类型为Cl·HCO3-Na型、Cl·SO4-Na型和Cl-Na型，且富含H2S、CH4等还原性气体，处于封闭的还原环境。

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［3］包国良.地下水水文地球化学空间分带性——以福建大田琴山矿区为例［J］.勘察科学技术，2013（1）：13-17.

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［5］陈陵康，徐狮等.西藏驱龙矿区水文地球化学特征及找矿启示［J］.金属矿山，2014（11）：100-103.

［6］李学礼，孙占学，刘金辉.水文地球化学［M］.北京：原子能出版社，2010.

（责任编辑：姜彤宇）

Hydrogeochemical zonation characteristics of groundwater in Kailu depression of Song-Liao basin

LUO Bin-jia1，LIU Jin-hui1，Ning Jun2，ZHAI Liang-liang2
（1.East China University of Technology，Nanchan 330013，China；2.Geological Party No.243，CNNC，Chifeng 024006，China）

In this paper，the characteristics in recharge-flow-discharge of groundwater and the hydrogeochemical characteristics of groundwater with horizontal and vertical zoning are analyzed according to geological and hydrogeology conditions in Kailu depression of Song-Liao basin.The results shows that the groundwater chemical type changes from mainly carbonic acid to chloride；the vertical laws are：the chemical type of shallow oxygen-containing groundwater belt is mainly HCO3and groundwater is in the oxidizing environment；the chemical type of middle mixed groundwater belt is mainly Cl·HCO3and groundwater is in the redox transitional environment；the chemical type of deep oilfieldhydrochemistry zone is mainly Cl·HCO3and Cl·SO4，the groundwater is in the reducing environment.

groundwater；horizontal zoning；vertical zoning；Kailu depression

P641.2；X523

：A

：1672-9900（2017）02-0022-03

2017-03-01

罗斌嘉（1992-），男（汉族），湖南衡阳人，硕士，主要从事水文地质及地浸采矿方向科研工作，（Tel）17770846053。