青海省大柴旦镇马海地区矿泉水水源地的水文地质特征分析

杨小波，张晓冬，陈海斌，李小龙

(青海省柴达木综合地质矿产勘查院，青海 格尔木 816099)

大柴旦行委位于海西蒙古族藏族自治州中北部，东与德令哈市毗邻，西到南八仙与冷湖行委相连，南与格尔木市相望，北与土尔根达坂山与甘肃省接壤。矿泉位于大柴旦镇西北马海乡北西向约15 km处。

1 矿泉水形成的自然地理条件

调查区地处柴达木盆地北部马海次级盆地内，深居盆地腹地，属典型的内陆高原荒漠气候。具寒长暑短、多风少雨、无霜期短、昼夜温差大、气温低和气候垂直分带明显等特点。据大柴旦气象站1981-2010年的气象资料，多年平均气温1.53℃，气温最高月(7月)平均气温15.29℃，气温最低月(1月)平均气温-13.85°C，极端最高气温31.2℃，极端最低气温-30.7℃。多年平均降水量83.44 mm，降水在年内分配极不均匀，多集中在每年5～8月份，占多年平均降水量的79%。7月份降水量最高，一日最大降水量17.1 mm。年均蒸发量2 171.72 mm，是降水量的26倍。相对湿度40%左右。冬、春季风沙较大，风向以西风、西西北风为主，年平均风速2.1 m/s。年平均日照时数达3 100 h以上，太阳辐射强[1-2]。

2 矿泉水水源地的地质水文地质条件

矿泉水水源地周边及区域上出露的地层按地质年代可分为前第四纪地层和第四纪地层两部分，现由老至新分述如下。

从大区域构造上看，赛什腾山脉处在祁吕贺山字构造体系西翼反射弧内侧与青藏滇歹字型构造体系头部外围扩散带的复合部位。区域上大的构造形迹基本呈北西走向，并且组成许多反“S”型构造。其中马海盆地、冷湖、大柴旦等盆地都属柴达木盆地北缘次一级的沉降带。

赛什腾山是由前中生代地层及侵入岩组成的古老山脉，山体走向受北西—北西西向压性断层制约，而中间转折部位则有北北西向次一级张扭性断层并将前者错开。这一特点可能反映早期是以北东—南西向压应力作用为主，新构造运动同时又受到顺时针扭动的影响，组成这些古老山体基岩。

新构造时期，新的构造在老构造基础上又有新的继承和发展，主要表现为山区间歇性大幅度上升，与此相应的是山麓台地上及河谷高阶地上第四纪早期堆积物中地下水，因隆起切割而逐渐疏干；盆地内则相对沉降，山前冰水—洪积扇范围不断扩大，含水层颗粒由下向上逐渐粗化。

据物探资料，沿山前存在多条北东—南西向隐伏断裂。该断裂控制着马海盆地与赛什腾山的隆升与沉降。

矿泉处在洪积扇前缘，发育此处鲁西河(泉集河)北侧呈串珠状分布有4处泉水(图1)，其中以本次调查的矿泉点流量最大，其它泉水流量则相对较小。从出露的地貌上看为洪积扇细土平原区。该4处泉水均呈线状排列，与区域构造线基本一致，推测在该处存在一条北东—南西向隐伏断裂，控制着地下水向德宗马海湖的径流。

图1 矿泉点出露位置图

3 水文地质特征

3.1 地下水赋存特征

调查区以北为赛什腾山脉，走向北东—南西，海拔3 600～4 200 m。主要由元古界震旦系片岩、千枚岩夹大理岩、古生界安山岩、千枚岩、砂岩及新生界砾岩、泥质砂岩和粉砂及侵入岩组成。这些地层经历漫长的地质作用，构造裂隙、风化裂隙发育，为地下水赋集、运移提供了良好的场所。但由于受气象、地形地貌、含水介质等诸多因素影响，地下水富水性各有差异。在4 000 m以上山区因地势较高，降水相对较丰富，地下水接受补给较充沛；以下山区由于地势较低，降水稀少，接受补给量偏少，加之蒸发作用强烈，地下水则相对贫乏。而位于山前地带的浅山丘陵山区，海拔3 500 m左右，岩性主要为新生界泥质粉砂岩，裂隙不发育，接受补给更少，地下水富水则较贫乏[3]。

山前平原区堆积了巨厚的第四系松散物质，为地下水的赋存、运移提供了良好空间。由于其海拔相对低缓，降水稀少，蒸发强度大，大气降水补给较少，地下水主要接受河水出山后的渗漏补给。因此平原区第四系松散孔隙水与河水联系密切，这在水质和水量方面都有所反映。在水质方面，区内山前平原第四系孔隙水的矿化度，比山区基岩裂隙水矿化度高。在水量方面，在河流渗漏补给量大和靠近河谷地带，地下水则相对丰富，反之则富水性较贫乏，如嗷唠河和脑儿河上、中、下游山前洪积扇，沿河谷地段的地下水富水性高于两侧扇间地段。

3.2 地下水类型与富水性

区域内地下水的形成、分布主要受地层岩性、地质构造、地貌、水文、气象等诸多因素的影响和制约，这些因素控制了区域地下水的赋存条件与分布规律。依据地下水的含水介质、赋存条件和水力性质，将区域内地下水分为：松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水、基岩裂隙水3个基本类型。

3.2.1 松散岩类孔隙水

松散岩类孔隙水，根据含水层结构及富水性特征，将该类型地下水可划分为松散岩类孔隙潜水和孔隙承压水两个亚类。

分布于山前洪积扇，含水层主要沿鱼卡河、嗷唠河和脑儿河等沟口呈舌状或扇状展布。但含水层岩性、层次和厚度的空间变化主要受马海河控制。

随着含水层岩性结构变化，地下水动力及其它水文地质要素逐渐改变，大致可分为以下3个水文地质带。

1)东部山前戈壁平原淡潜水

分布于鱼卡河、嗷唠河和脑儿河河口地带。分布宽度，鱼卡河口达16 km，嗷唠河、脑儿河及其它沟口一般3～4 km。潜水埋深一般为50～100 m，前缘小于50 m。含水层为上—中更新统冰水堆积含泥砂卵砾石，厚可达200～300 m。沿鱼卡河地带，单孔涌水量大于1 000 m3/d，矿化度小于0.5 g/L。其它地段，一般单孔涌水量100～1 000 m3/d，矿化度0.5～1.0 g/L。赛什腾山前戈壁前缘德宗马海湖附近，单孔涌水量达1 000 m3/d以上，但矿化度大于1 g/L。

2)东部细土平原淡承压自流水及微咸潜水

上部冲洪积粉细砂层微咸潜水：在细土平原，一般潜水位埋深1～5 m，含水层属全新统冲洪积层，岩性以粉细砂为主，沿鱼卡河夹有砂砾石层，马海农场以西逐渐过渡为粘质砂土，其中砂及砂砾石含水层厚度一般小于5 m。据简易抽水试验资料，降深0.3～1.4 m，涌水量0.1～25 m3/d，潜水矿化度一般1～3 g/L。潜水位年变幅为0.7～1.0 m。

下部湖积砂砾石层淡承压自流水：马海盆地内承压含水层边界始于山前戈壁平原前缘，承压水分布范围相当广泛。但淡承压水仅分布在德宗马海湖—巴伦马海湖以东，东西长19 km，南北宽10～15 km。

马海农场地区，在200～300 m深度内，含水层厚度70%～90%位于150 m以浅。其中主要含水层有2～3层，均属上更新统冰水湖积砂砾石；顶板埋深分别为10～30 m，60～80 m，90～115 m；含水层厚度自上而下分别为20～50 m，10～30 m，3～10 m，总厚一般50～70 m。150 m以深的含水层，岩性以中粗砂或中细砂为主，单层厚一般小于5 m。马海农场以东为负水头，距地面最深15 m左右；以西可自流，水头高出地面可达5.2 m。单孔涌水量：第Ⅰ层平均1 000～2 000 m3/d，第Ⅱ层2 000～3 000 m3/d，第Ⅲ层100～1 000 m3/d。矿化度均小于0.5 g/L。

马海农场以西至德宗马海湖和巴伦马海湖滨，为地下水溢出带。150 m以浅分布有含水层十余层，总厚一般为10～30 m，岩性主要为中粗砂和中细砂。水头一般高出地面3～4 m。单孔涌水量减至100～1 000 m3/d，矿化度逐渐增高，可达1 g/L以上。水头年变幅可达0.4 m。

3)西部戈壁平原和盐沼平原盐卤水

自德宗马海湖以西，包括赛什腾山前戈壁平原和盐沼平原，潜水和承压水均属高矿化盐卤水。

①戈壁平原洪积含泥砂砾石及砂层中盐卤水

主要接受赛什腾山区和丘陵区地表季节性洪流渗漏补给，因洪流在补给前即沿途溶解了风化层中大量盐分，故地下水矿化度也很高。

地下水以潜水为主，水位埋深一般大于20 m，前缘最浅约5 m左右。含水层属上更新统洪积含泥砂砾石，厚度30～50 m。单孔涌水量100～1 000 m3/d，德宗马海湖附近大于1 000 m3/d。矿化度一般6～20 g/L，向西逐渐增高，最高达63 g/L。

下部为承压水，150 m以浅有含水层3～4层，第1层顶板埋深70～90 m。岩性为中粗砂及粉细砂，单层厚3～10 m，总厚10～40 m。混合抽水单孔涌水量100 m3/d左右。矿化度17～75 g/L。

②盐沼平原湖积粉细砂盐卤水

该区含水层基本是含石盐的粉细砂。上部潜水，一般水位埋深小于1 m，降深0.15～0.37 m时，涌水量为20～80 m3/d。矿化度高达100～450 g/L。下部为自流水，水头高出地面2.5 m。涌水量小于100 m3/d。

3.2.2 碎屑岩类裂隙孔隙水

分布于山前丘陵地带，含水层组主要包括白垩系、古近系和新近系。含水层岩性为砾状砂岩、砂岩，水位埋深大于200 m。除局部沿河段受河水补给矿化度较低外，其它大部分地段地下矿化度均大于10 mg/L。一般多为承压—自流水，单井涌水量普遍小于100 m3/d，水化学类型为Cl-Na型。

3.2.3 基岩裂隙水

分布于赛什腾山北坡，海拔一般在4 200 m以下，年降水量约100～200 mm，干燥剥蚀作用强烈，沟谷内除暂时性洪流外，基本常年干涸。区内基岩裂隙水按含水介质可分为：层状岩类裂隙水、块状岩类裂隙水。

1)层状岩类裂隙水：分布于调查区北部山区，含水层岩性为震旦系和古生界片岩、千枚岩夹大理岩、片理化安山岩等。风化裂隙和构造裂隙发育，地下水接受大气降水补给。但因补给贫乏，加之地形陡峭，蒸发强烈，地下水富水性较差，一般单泉流量小于0.1 L/s。水化学类型属Cl·SO4·HCO3-Na·Mg型水，矿化度2～3 g/L。

2)块状岩类裂隙水：分布于调查区北部中山区，含水层岩性为花岗岩、花岗闪长岩等。构造及风化裂隙发育，但受地形，地貌含水介质及气象等因素影响，裂隙水分布不均匀，富水性差异较大，一般单泉流量小于0.1 L/s，矿化度大于1.0 g/L。

4 结 论

马海盆地由于深居内陆，该区气候干旱，降水稀少，蒸发强烈。调查区北部中山区地势较高，风化裂隙和构造裂隙发育，但由于降水稀少，蒸发强烈，对地下水补给量较小。仅能在山区出现短时强降雨时形成洪流，出山口入渗补给山前平原区地下水。

从山前洪积扇地下水富水性及分布规律上分析，富水性较丰富的区段主要沿马海河与脑儿河、嗷唠河冲洪积扇呈条带状分布，说明松散岩类孔隙水主要受山区河水的渗入补给。

山前洪积扇堆积了巨厚第四系松散物，自山前至湖盆中心，地形坡降大、岩性松散、颗粒较粗、孔隙大、透水性强，地下水径流通畅，为地下水径流区，地下水的排泄主要发生在细土带前缘及湖沼地带，该区由于地形平缓，岩性颗粒较细，地下水位雍高并溢出地表形成沼泽及泉群；深部承压—自流水通过天窗越流补给德宗马海湖及巴伦马海湖，最终消耗于蒸发。另在细土平原及湖沼平原区生长茂盛的植被，大量的叶面蒸腾作用也是该区地下水主要排泄途径。