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本文作者:黃大友徐偉陳玉梁王勤劉志鵬作者單位:核工業280研究所
地下水補-徑-排條件
三塘湖盆地地下水補-徑-排條件是在地質構造、地貌、氣象、水文等多因素綜合控制下形成的,尤其是在構造作用下,使褶皺隆起的山區與山間盆地相間分布,形成NW-SE雁行排列。盆地年降水量不足40mm,決定了該區大氣降水入滲只是地下水補給來源的一小部分,地下水的補給主要依靠蝕源區高山積雪融化形成的溪水、山前出露的泉水及山區暴雨形成的洪流滲入補給。三塘湖盆地具有完整的地下水補-徑-排系統。而不同的水文地質單元又有著不同的補-徑-排特點。
1補給區
西部坳陷水文地質區的海拔最低處(漢水泉)高程僅為400m,據該區所處的自然與水文地質條件分析,盆緣基巖山區(北部主要為大哈甫提克山、蘇海圖山)是地下水的補給區。補給來源主要為集中在6~8月份的大氣降水,另外,山區基巖裂隙水在山前遇控盆推覆逆沖構造時形成泉水溢出,再次滲入補給地下水。東部坳陷水文地質區的地下水補給區同樣是盆緣基巖山區(南部主要為天山),由于該區年降水量極少,而蒸發量又很大,所以地下水的補給來源以南側的北天山中高山區側向補給為主,尤其是地表徑流及山間溪水與泉水對地下水的補給有重要意義。
2徑流區
西部坳陷水文地質區地下水的補給源主要通過山前戈壁礫石帶、砂礫、卵礫石層徑流,其徑流條件好,致使山前礫石帶形成盆地的強徑流區。侏羅系含水巖組傾向與地形坡度基本一致,賦存于其中的地下水由南西向北東方向徑流。東部坳陷水文地質區沿坳陷南緣的山前戈壁地帶,接受來自山區的補給,經松散的卵礫石、砂礫石層順地形坡度自南向北運移,形成徑流極好的徑流區,徑流區地下水埋藏一般較深,屬潛水的深埋帶。
3排泄區
西部坳陷水文地質區的排泄區在坳陷西部漢水泉、坳陷中部劉家井子及木炭窯一帶,主要通過導水構造(汗井斷裂)兩側以上升泉形式排泄,在地表多表現為草叢沙丘。另外,在地下水埋藏較淺的地方,以蒸發的形式排泄。東部坳陷水文地質區的排泄區在坳陷北緣,是地下水的淺埋地帶,由于地勢低洼或受北部低山丘陵的阻擋,自西峽溝-牛圈湖-淖毛湖一帶呈NW-SE向泉水溢出帶,亦是盆地地下水的排泄帶。其排泄區主要在馬朗、大鹽池及小鹽池一帶,淖毛湖北緣斷裂及淖毛湖南緣基底斷裂形成排泄窗,以上升泉形式排泄。
地下水交替及水動力條件
三塘湖盆地水交替強烈帶位于當地侵蝕基準面以上的地下水強徑流區段,包括地下水動力學分帶中的包氣帶與潛水位變動帶,水文地質構造處于開啟或半開啟狀態。由于交替強烈,水流速度較快,地下水一般為低礦化度的淡水,這里進行著礦物的氧化、溶濾及溶解作用。水交替緩慢帶位于當地侵蝕基準面以下、區域基準面(海平面)以上的地下水徑流區段,水流速度較水交替強烈帶慢。這里氧化與還原作用同時進行,為次生礦物富集帶,水文地質構造處于半開啟或封閉狀態,地下水一般為中等礦化度的微咸水。水交替強烈帶與水交替緩慢帶是盆地地下水動力層的上層。盆地地下水的下層———水交替滯緩帶一般位于穩定的隔水層與區域侵蝕基準面以下,這里地下水運動基本處于停滯狀態,原生礦物與巖石均未受到破壞,具有沉積-埋藏水的特征。水文地質構造處于封閉狀態,地下水一般為高礦化度的鹽水———鹵水(圖2、3)。
水文地球化學特征
三塘湖盆地由外圍到中心,全區共發育了HCO3•SO4、SO4•HCO3、SO4、SO4•Cl、Cl•SO4及Cl6種類型的地下水。
1西部坳陷水文地質區
西部坳陷水文地質區因補給稀少,蒸發強烈,加速了潛水鹽化的進程,大部分為SO4•Cl型地下水,礦化度1~3g/L。蝕源區中蒙邊境的大哈甫提克山及蘇海圖山區,因補給量弱,地表徑流、水交替遲緩,多為SO4•HCO3型地下水。而沖-洪積平原居于匯流中心,地下徑流停滯,靠蒸發排泄,鹽分從水平與垂直兩個方向遷移積累,使離子濃縮,礦化度達3~10g/L,為Cl•SO4型地下水(表1)[3]。從表1可以看出,從補給徑流區到排泄區水化學類型在水平方向上具有較好的分帶規律。
2東部坳陷水文地質區
東部坳陷水文地質區沿三塘湖上湖-牛圈湖-淖毛湖以南廣大平原地區的潛水,由于補給與徑流條件具佳,礦化度一般為0.5g/L,為HCO3•SO4型地下水。與其銜接的沖-洪積平原,基于強烈的水循環,一般水質類型無顯著變化。由于發生陽離子交替吸附作用,往往鈣被吸附的鈉離子置換,由山區的HCO3•SO4-Ca型水變為HCO3•SO4-Na•Ca型水(表2)[3]。在大鹽池、小鹽池、淖毛湖煤礦等地,由于斷裂構造的影響,地下水沿斷裂上升而溢出地表,形成積水洼地,經蒸發后礦化度明顯增高,可達50g/L,同時水化學類型變為Cl型水,在HCO3•SO4型水與Cl型水之間的較小范圍內為Cl•SO4型水,體現了地下水從盆邊向盆地中心水平分帶的規律。
地下水的含鈾性
1含水巖石中的鈾含量
根據資料,三溏湖盆地鈾源較豐富,老地層中鈾含量一般為5×10-6,侏羅系與下白堊統鈾含量達(2~3)×10-6。在東部坳陷下白堊統及頭屯河組、西山窯組灰白-黃褐色含煤地層中,鈾含量高并形成異常或礦化帶,如三塘湖下湖的鈾礦化帶及淖毛湖地區的131號異常和石頭梅-三塘湖中湖一帶的129號、127號異常帶。產于二疊系頂部的凝灰質砂礫巖中的127號異常帶,斷續長達50m,鈾含量一般為(40~100)×10-6,最高達200×10-6。因此,盆地在進行水文地球化學成礦作用中,有較好的鈾源物質基礎[4]。
2地下水中的鈾含量
筆者對區內地下水進行了系統取樣并進行了分析,分析結果表明,水中鈾含量最高達3×10-4g/L,最低為1.8×10-6g/L。對潛水來說,隨著水的礦化度的增加,水中鈾含量有增高的趨勢,據ZK-2號孔中第三系紅色砂礫巖層間水鈾分析結果,層間水中鈾含量為81×10-6g/L,水化學類型為礦化度達5.0g/L的SO4•Cl-Na型水。水中鈾含量低于同地區表生帶的水。表明地下水富集鈾,主要發生在水交替不強烈的化學帶中,并隨著水化學成分的形成和深度的增加,水中鈾含量降低。這種變化規律對層間氧化帶型水成鈾礦化十分有利。