鄂爾多斯盆地白堊系沉積對(duì)地下水形成的影響

謝從瑞，王永和，陶正平，謝 淵

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安710054;2.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，四川 成都610081)

鄂爾多斯盆地位于華北地臺(tái)的西部，四周環(huán)山，蘊(yùn)藏著豐富的資源［1-3］。盆地地處北溫帶大陸性干旱—半干旱氣候區(qū)，總體上降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，缺水已成為制約本地區(qū)資源開發(fā)、能源基地建設(shè)主要因素［4-5］。鄂爾多斯盆地的白堊系蘊(yùn)藏著豐富的地下水［6-7］，文章從沉積和巖相古地理的角度出發(fā)，闡明了白堊系附水地層的沉積和建造特征，敘述了它對(duì)地下水系統(tǒng)形成的影響，為盆地地下水的勘查提供了重要依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

鄂爾多斯白堊紀(jì)地層只有下統(tǒng)，缺失上統(tǒng)沉積。下統(tǒng)由下向上共分為五個(gè)地層單位，即宜君組、洛河組、環(huán)河組、羅漢洞組和涇川組沉積厚達(dá)一千余米［8-10］，曾命名保安群。分布范圍如圖1所示。盆地是中生代形成的內(nèi)陸疊置盆地，為不對(duì)稱的向斜盆地［10-13］。全部地層為陸相的河流、湖泊、沙漠、沖積扇等沉積巖組成［14］。

圖1 白堊系分布及連井剖面

2 白堊系的建造特征

通過對(duì)野外地質(zhì)的觀察和鉆井?dāng)?shù)據(jù)的研究，建立了白堊系的巖相古地理分布圖(圖2、圖3、圖4、圖5)及其鉆井連井剖面圖(共十條，文中僅選南北向的第八條，如圖6所示)。詳述如下。

圖2 宜君-洛河期古地理圖

圖3 環(huán)河期古地理圖

圖4 羅漢洞期古地理圖

圖5 涇川期古地理圖

圖6 南北Ⅷ-Ⅷ'連井剖面圖

2.1 宜君—洛河組的建造特征

主體以沖積扇、辮狀河和沙漠相為主要沉積單元(見圖2)。沖積扇相分布在盆地的西北和西南部邊緣，大致以A1095—B7—B8—B3井為界，西北部為辮狀河相區(qū)，東南部為沙漠相區(qū)，湖泊相夾其中。自盆地的西北部和西南部邊緣向盆地內(nèi)部，表現(xiàn)出沖積扇相→辮狀河相→沙漠相的沉積格局。

2.2 環(huán)河組的建造特征

主體以辮狀河流、湖泊和三角洲相為主要沉積單元(見圖3)。以B3—C6l—定邊—BK2—BKl—靖邊一線為界，北部以河流相為主體，而南部以三角洲→湖泊相為主體。北部總體上自西北向東南表現(xiàn)為沖積扇相→辮狀河相→曲流河相→三角洲相的沉積格局，而南部主要呈三角洲→濱淺湖→半深湖的沉積格局。

2.3 羅漢洞組的建造特征

受后期剝蝕作用的影響，地層僅分布于盆地的西部、北部邊緣一帶。該組以河流相、沙漠相的碎屑巖為主，局部地區(qū)見沖積扇相和濱淺湖亞相(見圖4)。盆地北部主要為沖積扇相和辮狀河相，而南部為辮狀河和沙漠相。

2.4 涇川組的建造特征

涇川組的分布面積比羅漢洞組更小，僅斷續(xù)分布在盆地的西部和北部邊緣。本組以湖泊相為主，局部為辮狀河和沖積扇相(見圖5)。盆地北部和南部沉積特征具有明顯不同的變化。盆地北部自北向南形成沖積扇相→辮狀河相→濱淺湖亞相的沉積格局，而盆地南部自西向東呈辮狀河相→濱淺湖亞相→半深湖亞相的沉積格局。在盆地的中部邊緣涇川組呈灰色、紫灰色砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖，為濱淺湖亞相。

3 沉積建造對(duì)白堊系地下水系統(tǒng)形成的影響

3.1 白堊系的建造特點(diǎn)

從上面巖相古地理圖和連井剖面圖中，可以看出白堊系地層在總體干旱—半干旱氣候的背景下，經(jīng)歷了兩次干旱→相對(duì)濕潤的古氣候變化過程。第一旋回由宜君組—洛河組→環(huán)河組組成，第二旋回由羅漢洞組→涇川組組成。在干旱氣候的條件下，沉積地層表現(xiàn)出洪積扇→河流→沙漠共存的古地理面貌，分別形成了以紅色粗碎屑巖為特征的沉積地層(平均孔隙度為21.7%)，主要構(gòu)成含水地層;在相對(duì)濕潤氣候條件下，湖泊面積擴(kuò)大、風(fēng)成沉積縮小，形成以灰色細(xì)碎屑巖夾化學(xué)沉積為主要特征的沉積地層(平均孔隙度為6.75%)，構(gòu)成隔水層或弱含水層。

3.2 建造特點(diǎn)對(duì)地下水形成的影響

從上面白堊系的巖相古地理圖和連井剖面圖中，可以看出在盆地的北部，附水層主要以河流相的砂巖和砂礫巖為主，巖性單一、孔隙發(fā)育、泥質(zhì)含量少，構(gòu)成單一的含水系統(tǒng)。且分布廣、埋藏淺、厚度大，地下水豐富、水質(zhì)優(yōu)良，是開發(fā)利用地下水的有利地段。而在盆地的南部，附水層泥質(zhì)含量高(北部7:1南部2:1)，沉積韻律清楚，地層分層明顯，構(gòu)成明顯的含水層和隔水層或若含水層相互穿插的狀況;且含水層為洛河組和羅漢洞組，分布范圍小，厚度變化大，環(huán)河組含水層以湖泊相泥巖為主體，間夾砂巖和石膏層，含水介質(zhì)致密，地下水賦存條件差，構(gòu)成區(qū)域上的隔水層或弱含水層。所以可以看出盆地南部地下水的儲(chǔ)存條件遠(yuǎn)不如北部優(yōu)越。

4 結(jié)語

(1)鄂爾多斯盆地的白堊系在總體干旱—半干旱氣候的背景下，經(jīng)歷了兩次干旱→相對(duì)濕潤的沉積變化過程，形成了北部較粗的統(tǒng)一含水層和南部分層的較薄的含水層沉積特征。

(2)盆地北部附水層以辮狀河相的砂巖、砂礫巖為主，巖性單一，厚度大，且分布面積廣，附水條件優(yōu)越，是地下水開發(fā)利用的有利地段;在盆地的南部附水層分布范圍較小，巖相頻繁交替，附水條件不如北部，不適于大規(guī)模開發(fā)利用。

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