对六盘山新近系盆地储水条件的新认识地灾水环计划专刊—《陕甘宁革命老区1:5万水文地质调查》项目

发表时间:2021/7/12   来源:《科学与技术》2021年3月8期   作者:王新贺
[导读] 在我国西部宁夏境内,六盘山盆地与鄂尔多斯盆地一样,具有独立的资源意义尤其是水文地质工作意义
        王新贺
        宁夏回族自治区水文环境地质勘察院  银川  750021
        [摘  要] 在我国西部宁夏境内,六盘山盆地与鄂尔多斯盆地一样,具有独立的资源意义尤其是水文地质工作意义。自更新世(古-新近系)至全新世,继承性沉积没有间断,且更加广阔。除普遍存在的其他含水岩组与地下水类型外,其主要发育的白垩系和古-新近系碎屑岩类含水岩组一直作为重点研究对象。由于古-新近系含水岩组水质复杂,导致在此类含水岩组水文地质勘察工作中出现误区甚至“禁区”。但通过近年来如《陕甘宁革命老区1:5万水文地质调查》、《宁夏中南部严重缺水地区地下水勘察与供水安全示范》等项目工作,取得了古-新近系碎屑岩类含水岩组连片富水水质优良的水文地质条件新的认识,并发挥实质效益。便根据资料撰写此文,以便对进一步工作有所促进。
        [关键词]  六盘山盆地;古-新近系;陕甘宁1:5万水文地质调查;
        在我国西部,六盘山盆地与鄂尔多斯盆地(面积达37万平方公里)是同期异相的更加广阔的白垩系继承性盆地。形成于燕山早期运动地一系列推覆岩幕。现今地貌景观则定型于喜山运动的早白垩世。在宁夏,六盘山盆地、鄂尔多斯盆地对应的地层命名分别是六盘山群、保安群。六盘山盆地早期表现为褶皱前陆盆地和一些山间凹陷,沉积了三桥组冲积扇相和辫状河三角洲相粒度较粗的砾岩、砂岩红色碎屑岩建造;中晚期(和尚铺组-马东山组形成期)由陆内挤压转化为伸展,湖盆逐渐扩大,主体由辫状河三角洲的砂岩、砾岩,向湖盆中心的砂岩、泥岩、泥灰岩和生物礁灰岩构成;后期(乃家河组形成期)反转为挤压型盆地性质,湖盆衰退,气候变得异常干燥,沉积了一套以泥岩夹石盐、石膏、芒硝为主的蒸发岩盐。归纳六盘山群地层从下至上、由老到新依次即为三桥组、和商铺组、李洼峡组、马东山组、乃家河组5组。随着青藏高原(喜马拉雅运动)的隆升及其远程效应的影响,形成青藏高原东北缘宁南弧形挤入推覆构造带和盆山构造地貌。自更新世(古-新近系)至全新世,继承性沉积没有间断,且更加广阔。主要表现为古-新近系岩相沉积不但与白垩系“空间结构近似”且完整,并完全继承于其构造地貌格局而整合“附着接触”,并多期间歇性升降。新构造的影响是,除山区继续遭受剥蚀外,在河流沟谷、山间盆地、山前凹陷及山麓地带广泛沉积冲积、洪积、坡积砾岩、砂、砾石层、沙土及厚度不等的风成黄土,便产生成今天看到的地貌。对水文地质工作者而言,这样的构造格局和沉积环境,一直是进行找水勘察和研究的最感兴趣以及最有意义的。便根据资料撰写此文,以便对进一步工作有所促进。
        从六盘山盆地物质组成可以解读到,含水岩组及地下水类型主要是基岩裂隙与第四系松散岩类孔隙水,除此便是碎屑岩类裂隙孔隙水、岩溶水。碎屑岩类裂隙孔隙水又以古生界为主,白垩系碎屑岩类含水岩组主要是粒度较粗的三桥组、和尚铺组-马东山组;而古-新近系亦为粒度较粗的寺口子组、干河沟组。由于白垩系后期干燥的沉积环境,沉积的泥岩类夹膏盐地层的影响,是地下水水质变得异常复杂,大多地段甚至连片分布人畜不能利用的苦咸水,导致我们在水文地质工作上出现误区,如多年来在宁南的找水勘察工作中,遇到古-新近系便认为水质很差予以否定。近年来,中国地质调查局在这一地区实施的诸如《陕甘宁革命老区1:5万水文地质调查》、《宁夏中南部严重缺水地区地下水勘察与供水安全示范》等项目,基于项目工作资料,对六盘山古-新近系储水盆地有了新的认识,本文通过项目工作取得的最新进展与资料撰写此文,以便对有价值的资料及时归纳进而对进一步工作有所促进。
1、地质环境概况
        宁夏六盘山盆地境内,典型的古-新近系储水盆地,主要分布有:海原盆地、西吉盆地、隆(德)-泾(源)盆地、六盘山前三角地带盆地(固海彭堡地段)等。其中以海原、西吉、六盘山前三角地带盆地最具规模。这些盆地的基底基本均为六盘山群,所以一般统称继承性盆地。受六盘山盆地的总体控制,具有相同或相似的水文、气象、地貌气候等地质环境条件。即降水量一般在300-400mm左右,内陆干旱气候,蒸发强烈;地下水水质复杂,苦咸水占水资源30-40%之多;地貌特点—平原较少,均为丘陵山地,沟壑纵横。由于盆地形态地貌格局的分布特点,均具不同规模的储水构造,水文地质条件较为优越。西吉盆地呈北西—南东向展布于宁夏最西南部,长度>100km,宽度>50km,向西、向南均延伸出宁夏进入甘肃,在宁夏仅为盆地东端部分。典型的储水盆地发育于月亮山东西两麓,富水地段富水性可达500-2000m3/d。基底发育古生界火山岩组合。中新生代以来,逆冲、推覆—走滑,发育陆内拉分—坳陷盆地,充填白垩系、古-新近系和第四系地层;与西华山—六盘山冲断席断裂相接,构成更加广义的海原盆地。
        海原盆地(亦称同海固断陷三角盆地):亦为具继承性的中、新生代断陷盆地。位于香山南麓,东邻清水河,南以南西华山、马东山为界,构成一个不规则的三角形,并在同心—李旺一线与清水河断陷盆地相接,面积达979km2。自中生代以来沉积了巨厚的内陆湖盆堆积,至新生纪末结束湖盆相。新近系厚达3000米,盆地边缘处白垩系厚约千余米。由浪水-麻春堡-东台山一线到南西华山山前范围为第四纪山前沉降带。从地貌上看,南西华山山前为一残垣面,地势较平坦,微显凹陷,到浪水-麻春堡-东台山一线附近地形翘起,以北为黄土丘陵;浪水-麻春堡-东台山一线沟中有泉水出露;浪水-麻春堡-东台山一线以北第四系厚几米至几十米,以南第四系厚150-300米,最大厚大于500米;其沟谷中见有典型新近系错动现象。海原盆地的富水意义在宁南更广,在兴仁洼地新近系含水组中施工的500m钻孔水头达+30余米。反映了新近系的地质构造对水文地质条件的控制作用。
2、资料依据及认识
        通过《宁夏中南部严重缺水地区地下水勘察与供水安全示范》、《陕甘宁革命老区1:5万水文地质调查》等项目工作,实施了一定的水文地质钻孔,取得了实质效果。
1)在海原县麻春堡地区新近系干河沟组发现向斜储水构造。
        在海原县西安州付套村施工的水文地质钻孔,井深300m,110m以上为第四系粘砂土、砂粘土夹砂砾石层,110m以下至300m(未揭穿)全为新近系干河沟组砂岩、砂砾岩夹少量砂质泥岩。水位埋深90.60m,含水层厚度154m,当抽水降深1.00m时,单井出水量可达1549m3/d,溶解性总固体含量1.37g/l,水量和水质可满足当地群众饮用水要求。该井出水后,在周围地段进行外延水文地质调查和物探勘测,最终发现在南西华山北麓,存在着北西—南东走向的向斜构造,其向斜轴部为新近系干河沟组地层。为此在海原县关桥乡麻春堡又调整布设探采结合钻孔(N02),钻探深度400m,0-201.67m为第四系细砂、粗砂、砂质粘土,201.67-384.75m为新近系干河沟组砂岩、泥质砂岩、泥岩,384.75-400m为新近系红柳沟组泥岩。成井后水量大于1000m3/d,溶解性总固体含量1.48g/l。通过上述两孔的勘探成功,更加证实了新近系储水构造的规模性。进一步说明此认识是不同于以前的新的工作认识。也佐证了新时期水文地质调查工作投入的实际意义。如麻春堡地区水文地质剖面与储水构造图:

        近两年,项目分阶段实施HY04、HY03钻孔,发现深层含水层均为新近系干河沟组砂岩、泥质砂岩。海原张湾(HY04孔)通过大落程抽水试验,静水位55.10m,降深25.90m,稳定出水量1560m3/d,取样分析溶解性总固体0.368g/L,F-0.33mg/L。海原付套(HY03)钻孔进行分层抽水,上层第四系潜水进行两个落程的稳定流抽水试验,大落程稳定时间16小时,静水位114.50m,降深4.36m,出水量1054m3/d,取样分析溶解性总固体1.685g/L,F-0.84mg/L;下层新近系承压水进行一个落程的稳定流抽水试验,大落程稳定时间16小时,静水位200.33m,降深32.21m,出水量192.59m3/d,取样分析溶解性总固体0.384g/L,F-0.20mg/L。实施配套供水。
        海原盆地诸上等地连片的水文地质勘探成果,集中说明新近系干河沟组富水性好,水质佳这一找水突破和勘探认识,水文地质意义极大,可进一步向六盘山盆地外围的其他类似盆地 “推而广之”,有针对性地实施缺水地区勘查找水示范。
        2) 依托1:5万水文地质调查,重新分析认识西吉县新近系沉积演化环境的变化过程。根据区域构造活动,借助已有钻孔建立新近系地层空间结构。以往的习惯性观念是,只要是新近系泥质岩类分布区,就视为找水“禁区”,而忽略了黄土覆盖之下的古近系或白垩系砂质泥岩接触风化带,相对富水且有水质较好(淡水)显示。即在此极端缺水的黄土地区,要认识到下伏地层尤其是新近系砂岩地层风化带的富水性。按照此思路,在西吉夏寨村施工的水文地质探采结合孔,位于月亮山东麓古-新近系盆地中东部,孔深300m,0-37m第四系;37-201m新近系寺口子组砖红色砂岩,201-300m白垩系李洼峡组泥质砂岩。由于为供水示范井,37-300m混合成井取水,单井出水量达1500m3/d;水质矿化度1.28g/l,水位近于自流。说明了月亮山东麓古-新近系盆地良好的储水条件。佐证月亮山东麓地区存在与其西麓已探明的新近系自流水斜地具有相似的沉积环境,且含水岩组主要为白垩系下段砂岩层,地下水赋存空间比其西麓更加优越(范围大面积广),富水性强、水质好,为进一步工作提供依据。
        可研阶段在西吉硝河乡小学实施探采结合井,35-300m混合成井取水(第四系厚度小,富水性小),单井出水量达1500m3/d;水质矿化度小于1.0g/l,证实了葫芦河岸下伏的新近系(干河沟组或红柳沟组)含水岩组中富水性较好,水质较好,这是《陕甘宁革命老区1:5万水文地质调查》工作2017取得的突破性新发现。
        3)以上的实际工作,深化了对海原、西吉盆地地层结构、基底特征及边界条件的认识,尤其对新近系以来构造发育情况及控水性质进行了深入研究,查明了控制海原盆地发育规模的的南北两侧断裂位置,其中南侧断裂为南华山前海原大断裂,北侧断裂为隐伏断裂,两条断层之间覆盖之下沉积了较厚的松散沉积物,构成区内地下水主要含水岩组。北侧隐伏断裂以北新近系地层隆起,上覆薄层第四系冲洪积物及同期异相黄土覆盖。
        3、结语
        宁南古-新近系储水盆地的实际工作和深化认识,是前人工作基础上的重要突破,可以说突破了以往水文地质工作“禁区”。连片的水文地质勘探成果,集中说明新近系干河沟组富水性好,水质佳这一找水突破和勘探认识,水文地质意义极大,可进一步向六盘山盆地外围的其他类似盆地 “推而广之”,有针对性地实施缺水地区勘查找水示范。
        通过跨年度的1:5万区域大比例尺的水文地质调查与勘探成功,更加证实了宁南新近系储水构造的规模性。说明此认识是不同于以前的新的工作认识。也佐证了新时期水文地质调查工作投入的实际意义。
               
        参考文献:
        1、《宁南水资源综合评价与开发利用》(2002)余秋生 张发旺 郭建强 韩占涛等著
        2、《宁南严重缺水地区地下水勘察与供水安全示范报告》(2014)程旭学等  
        3、《海原区域水文地质调查报告》(1986)吴强力等
         4、(西吉县区域水文地质地质调查报告)(1984)朱宝良等
         5、《固原彭阳两县人畜饮用农田灌溉供水水文地质勘察报告》(1990)闫志忠等。
    作者简介:王新贺,男,1962年生人。水工环地质高级工程师。工作单位:宁夏水文地质环境地质勘察
院。通讯地址:银川市西夏区丽子园北街235号宁夏水文地质环境地质勘察院。邮编:750021,电话,13995115378,QQ,1084779831.长期从事水工环地质专业技术生产以及科研工作,主持或合作完成过数十项大中型水文地质调查或勘察项目。现任《陕甘宁革命老区1:5万水文地质调查》宁夏项目技术负责。
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