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鄂尔多斯盆地位于我国中西部,横跨我国山西、内蒙古、陕西、甘肃、宁夏五省区,是我国重要的能源基地,蕴藏有丰富的石油、煤炭、天然气资源,但因其位于我国黄土高原区,地下水资源极其馈乏。为此,国土资源部于1995年实施了“西部找水特别计划”用于寻找更深层的地下水资源,经过多年努力终于在盆地内部白垩系洛河组和环河组地层中找到了丰富的地下水资源。
子午岭地表分水岭对白垩系地下水深循环的影响专题研究为国土资源部组织开展新一轮国土资源大调查项目“鄂尔多斯盆地下水勘查项目”的一部分。其主要目的是查明子午岭地表分水岭对白垩系地下水循环系统的影响和为合理开发利用白垩系地下水提供充分依据。
子午岭位于鄂尔多斯盆地中部陕甘两省交界部位,走向近南北,是泾河与洛河两大水系的地表分水岭。研究区横跨其东西两侧,面积约4500km2,区内地形起伏较大,沟壑纵横,具典型的黄土高原地貌特征,地貌类型以黄土梁峁为主,在子午岭西侧还分布有黄土残塬。区内属大陆性半干旱气候,降水小而不均,蒸发量大,子午岭以西多年平均降水量618.5mm,子午岭以东多年平均降水量848.0mm。整个研究区河流较发育,子午岭东侧属洛河二级支流沮河流域,西侧属泾河一级支流马莲河流域。
鄂尔多斯盆地在大地构造上属中朝准地台的一部分,区内构造简单,变形轻微,为一向西平缓倾斜的单斜构造(即伊陕大斜坡)。区内地层主要有:
1、白垩系洛河组(k11):分布于整个工作区,出露于工作区东部边缘地带,岩性为棕红色块状中粗粒砂岩,泥质胶结,东部为风成沉积相,西部为风成河湖交互相,发育大型交错层理,透水性好,为研究区内主要含水岩组之一,孔隙发育,富水性好,水质较好。
2、白垩系环河组(k1h):主要分布于黄陵县芦家河、保安镇及老庄子一线以西地区叠置于洛河组之上,该含水岩组以湖相堆积为主,夹有石膏层,岩性以泥岩为主,夹薄层砂岩,富水性较差,水质也较差。
在本次研究过程中,通过采集和收集子午岭两侧近几年施工的井孔的水位资料、水质分析资料以及同位素资料并结合本地区前期已有的井孔资料,运用水动力特征、水化学特征和同位素特征等分析手段对该地区的地下水循环系统进行了分析研究:
1、水动力特征:根据本次野外调查的水位统测数据,参考前期有关井孔(泉)的水位资料编绘出研究区白垩系环河组和洛河组等水位线图及东西向水文地质剖面图,由图可知:对环河组含水层其地下水水位最高点位于子午岭梁顶附近,沿子午岭走向为地下水高水位区,向其两侧水头逐渐降低,这说明环河组地下水循环系统受子午岭地表分水岭的控制;而洛河组地下水等水位线图及剖面图显示,其地下水水位最高点位于子午岭东侧上畛子农场二站井附近,向其两侧水头逐渐降低,但总体上东部水头高于西部,地下水穿越子午岭向马莲河流域排泄,之所以在二站附近形成一个地下分水岭,主要是由于上畛子水源地和建庄水源地开采该层地下水形成的降落漏斗所引起,它是一个受水源地开采量大小影响的动平衡状态下的地下分水岭,由此可见子午岭地表分水岭对洛河组地下水循环系统无影响。
2、水化学特征:依据本次水质分析资料并结合前期的水质分析资料编绘出研究区水化学图,水化学剖面图及三线图。由图可知,环河组水质总体较差,主要是由于其地层中所含石膏层造成,因而多表现为SO4-Na型水,水化学特征不明显;对洛河组从东向西地下水类型由HCO3型转化为SO4·Cl型水,矿化度由东向西逐渐升高,表现出地下水由东向西迁移运动的特征。即:子午岭地表分水岭对洛河组地下水循环系统无影响。
3、同位素特征:依据本次的9组同位素样品测试数据及收集到的11组同位素数据对研究区各含水岩组进行分析研究。根据D、O同位素分析结果显示各含水岩组地下水均起源于大降水。对于环河组由于子午岭东侧仅有一个井孔的14C年龄数据,子午岭西侧由东向西,地下水年龄逐渐增大;对于洛河组来说,由东向西穿越子午岭,地下水年龄逐渐增大,氚值减小,由此说明,子午岭地表分水岭是白垩系环河组的地下分水岭,但其对洛河组基本无影响。
综上所述,通过对本区洛河组和环河组地下水水动力特征、水化学特征和同位素特征研究表明,子午岭地表分水岭是环河组的地下分水岭,不是洛河组的地下分水岭,洛河组仅在上畛子农场二站附近存在一个由于水源地开采影响而形成的一个动平衡状态下的可移动的分水岭。