抗得弄舍地区水文地质特征与环境同位素研究

孟琛琛

（辽宁省冶金地质勘查研究院有限责任公司，辽宁 鞍山 114000）

抗得弄舍地区位于青海省玛多县花石峡镇北部约60km 处，地处青藏高原腹地，属高海拔丘陵平原地貌，地势北高南低，平均海拔4400m，属江河源区，气候属高寒草原半干旱气候。多年平均气温－4.22℃，多年冻土层厚度约17.6m，多年平均降水量303.42mm，多年平均蒸发度1372.0mm，研究区河流主要有拉马托洛胡河流和抗得弄舍河流[1]。

1 水文地质概况

1.1 地下水分布及特征

抗得弄舍处于内陆水系水文地质单元之内，属柴达木河流域，地处高海拔丘陵山区，地形相对平缓，为地下水的补给及径流区。区内第四系覆盖面积小且厚度薄，地下水以冻结层水为主。按地下水水力特征、赋存条件及水理性质将冻结层水划分为松散岩类冻结层水、基岩类冻结层水[2]。

松散岩类冻结层水主要分布在区内的山前倾斜平原、河谷两岸及山体坡麓地带等第四系地层中，其中河谷区地层岩石为砂卵砾石，结构松散，磨圆度较好，孔隙度大，且连通性好，有利于地下水的赋存，形成水量相对较为丰富的冻结层水，单位涌水量0.1L/s·m ～1.0L/s·m，富水性中等；山前倾斜冲洪积平原区，厚度较薄，最上面有腐殖质层，层内夹有砂、粉砂质薄层透镜体，少量亚砂土，地层中带有一定含量的泥质，地下水渗透能力较差，单位涌水量＜0.1L/s·m，单泉流量一般＜1L/s，属弱富水性；山体坡麓地带的残坡积碎石含水层，岩性以黄色泥质碎石为主，结构松散，碎石棱角分明，地下水受大气降水补给，交替积极，往往经过短暂的径流即泄出地表，单泉流量一般＜1L/s，富水性微弱。

基岩类冻结层水可划分为基岩类冻结层上水和基岩类冻结层下水，其中基岩类冻结层上水分布于基岩风化带中，埋藏于季节性融化层之中，近地表岩石寒冻风化作用相对强烈，使岩石破碎、裂隙发育，这些构造裂隙、风化裂隙是冻结层上水的赋存空间，但山区地形坡度大，切割强烈，有利于地表径流，不利于地下储存，导致该区冻结层上水水量贫乏，富水性弱，基岩类冻结层下水，埋藏在多年冻土层之下，水位稳定，相态固定，埋藏深度受冻土层的控制，富水性较基岩类冻结层上水稍好。

1.2 地下水补径排条件

受多年冻土影响，形成相对隔水层，导致区内地下水与地表水体联系不密切，径流相对缓慢。松散岩类冻结层水受季节性融化层制约，总体上表现为含水层厚度薄，埋藏浅，主要依赖大气降水和冰雪融水的入渗补给。下部基岩类冻结层水通过构造融区获得上部冻结层水及区域地下径流补给，经导水断裂由高向低运移，在地形低洼处常汇集成冻土沼泽，以陆面蒸发和植物蒸腾排泄，部分地下水在沟脑或陡坎下以泉的形式排泄[3]。

2 地下水水化学特征

抗得弄舍地区地下水自补给区至排泄区呈现明显的水文地球化学分带特征。北侧地势较高地区地下水pH值介于8.01 ～8.32之间，矿化度介于0.85g／L ～1.3g／L，水化学类型为SO4-HCO3-Ca-Na型,该区域内地下水中F-含量在0.02mg／L ～0.42mg／L，属于低氟水分布区。随着地下水向地势较低处迁移，地下水位抬升，蒸发作用增强，地下水矿化度升高，一般在1.3g／L ～1.7g／L之间，地下水化学类型由SO4-HCO3-Ca-Na型过渡到SO4-HCO3-C1-Na·Mg型水。F-含量为0.15mg／L～0.83mg／L，属于中氟水分布区。

3 环境同位素特征

研究区内地表水及地下水归根结底来源于大气降水，因而了解大气降水的同位素组成，对于了解地表水和地下水的同位素组成至关重要。本次研究工作共完成同位素检测样16 件，其中地表水12 件，地下水4 件，取样位置见图1。

图1 研究区同位素取样位置图

3.1 大气降水同位素特征

综合考虑工作区地理位置、气候分区、地形地貌等因素，选择收集格尔木河流域环境同位素相关资料中的大气降水雨水线方程作为该地区的雨水线方程。雨水线方程为：δD=6.98δ18O+9.6（r=0.98）。

该降水方程斜率小于Craig 全球（δD=8δ18O+10）和我国雨水线（δD=7.9δ18O+8.2）方程斜率，而截距介于两者之间，主要受该地区气候特点和地理位置影响，这也反映了区内气候干旱、蒸发强烈的特点。

图2 研究区水样δD ～δ180 关系图

3.2 地下水同位素特征

据以往大量研究成果表明许多大型区域含水层系统中地下水的δD 和δ18O 同位素含量基本落在当地大气降水线附近，其值比现代大气降雨的同位素含量要低，且随地下水埋深（年龄）增加而降低。

表1 研究区同位素检测成果表

研究区地下水δD 值为-82‰～-90‰，均值-86.25‰，δ18O 值为-10.7‰～-12.5‰,均值-11.7‰，分析结果数据见表1，由图2可知研究区地下水偏离当地大气降水线，位于降水线下方，由此表明研究区大气降水对深层地下水补给甚少，推断其主要补给源主要为区域地下水径流补给。同时地表水δD 值为-57‰～-74‰，均值-69.17‰，δ18O 值为-7.2‰～-10.6‰，均值-9.62‰，通过对比进一步证明研究区深层地下水与地表水的联系不密切[4,5]。

4 结语

环境同位素分析技术已成为现代水文地质学的研究方法之一，并已经大量成功地应用于地下水循环演化规律研究.应用环境同位素在确定地下水来源及组成究地下水补径排条件，揭示含水层之间的水力联系和地表水与地下水的相互作用。通过对研究区地下水环境同位素特征分析，结果表明抗得弄舍地区深层地下水与地表水联系不密切，推测其主要补给源为区域地下水径流补给。