盐池北部高氟地下水的分布规律其影响因素

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摘 要 ：随着宁东能源化工基地的建设,对能源基地后备区集中供水水源地地下水水质的研究显得极为迫切和必要.利用盐池县北部不同深度86件地下水样品氟含量测试结果,探讨了高氟地下水的空间分布规律,结合地形地貌、地层岩性、水文地质条件和水化学特征对高氟地下水分布的影响因素进行了分析.结果表明,高氟地下水的平面分布受地形地貌控制,即汇水洼地和基岩梁岗的地下水氟含量高,风积沙带的氟含量低；在垂向上,受地下水循环更替速率影响,第四系风积砂和环河组100～200 m地下水的氟含量较低；白垩系环河组砂泥岩中氟含量较高是高氟地下水的直接原因,四周封闭的洼地地貌形成强烈的蒸发积盐环境,是大面积高氟地下水形成的主要原因；弱碱性、

关 键 词 ：高氟水；分布规律；成因；环河组；蒸发积盐环境；盐池北部；宁东能源基地

中图分类号：P641 文献标识码：A 文章编号：

高氟地下水是广泛分布于我国北方干旱半干旱地区的一种典型的劣质水源,如松嫩平原、太原盆地、河套平原、关中盆地、定靖平原、宁夏平原等[17].其中宁夏回族自治区的盐池县就是典型的潜水高氟型地方病区.盐池县位于宁夏回族自治区最东端,地貌上处于毛乌素沙漠与黄土高原过渡地带,属干旱半干旱季风气候区,年降水量约300 mm,蒸发量为降水量的6～8倍.降水量少和水质性缺水是盐池县水资源匮乏的主因,而影响水质的最主要的因素高氟、高矿[HJ1.9mm]化度和高硬度.[JP]

[HJ1.7mm]前人对氟含量及影响因素做过大量研究[810],但氟含量在空间上受地形地貌、地层岩性、取水深度、地下水循环速度等众多因素影响.之前的研究仅局限在骆驼井水源地很小的范围内,含水层也仅集中在100～150 m以浅.随着宁东能源化工基地的建设,盐池北部被确定为能源基地后备区的集中供水和城市应急供水水源地.因此盐池县北部地下水中氟的含量,空间分布规律及影响因素的研究具有极其重要的现实意义.本文在地面调查的基础上,根据地质地貌条件和含水层岩性特征,采集了不同深度、不同地区的地下水样品,对区内氟含量分布规律、来源和影响因素进行探讨.

1.研究区概况及样品采集

1.1 研究区概况

2.4 氟含量随时间的变化规律

对典型地区不同时期地下水氟含量监测发现,5月份地下水氟含量多高于9月份（图6）,这是因为5月份的蒸发量是降水量的数倍,水位浅埋地带的潜水受到强烈蒸发消耗,水中氟得以浓缩富集；而在9月份,集中降水大量入渗补给潜水,在一定程度上加快了地下水径流,水中氟受到稀释和转移.不过,位于硝池滩汇水洼地的下海牛滩、白春兰治沙基地,以及位于八岔粱梁坡的双堆子南机井,9月份大量降水入渗使聚集在岩土中的氟进入地下水中,反而使得这些地区9月份的氟含量高于5月份.

3.2 水文地质条件

研究区位于鄂尔多斯白垩系地下水盆地北部,属于沙漠[HJ1.95mm]高原单一结构含水层亚系统都思图河—盐池水流系统,含水介质颗粒较粗,岩性单一,含水岩组间缺乏稳定连续的隔水层,垂向水力联系比较密切,地下水流场受地形控制[1113],其水文地质特征如下.

（1）按含水介质特点及水力特征,区内地下水类型分为第四系松散岩类孔隙水和白垩系碎屑岩类孔隙裂隙水.第四系松散岩类孔隙水含水层以风积砂为主,厚度数米至十几米,岩性以细砂为主,地下水位埋深1.0～3.0 m.白垩系环河组碎屑岩类裂隙孔隙含水层岩性主要为细砂岩.研究区东北部地下水埋深在3～5 m左右；东部地下水埋深在5～30 m之间；向南部、西部分水岭,水位埋深逐渐加大,大于30 m；西部分水岭附近,地下水水位埋深多在70～90 m之间.但白垩系环河组含水层与第四系松散岩类含水层之间并不存在明显的隔水层,构成统一的含水介质.

（2）研究区地下水的补给主要靠大气降水入渗,其次为农灌入渗和南侧、西侧侧向补给.地下水径流明显受地表水分水岭的影响：地下水在北大池四周高地接受补给后,以北大池为中心,地下水呈辐射状径流,向北大池集中汇聚排泄,见图8.北大池为区域现代侵蚀基准面,是区内浅层地下水的最终排泄区,控制着区域地下水总体的径流方向、循环深度.区内分布的梁间洼地、丘间洼地为次一级侵蚀基准面,降水形成的地表径流和浅层地下水首先在此汇集,集中向北大池排泄.

根据以上条件分析,降水形成的地表和地下径流汇集于丘陵间的洼地中,使得土壤和岩石中溶出的氟在地下水中聚集形成高氟水.盐池县北部处于干旱区向半干旱区的过渡地带,降水少而时间集中,大气降水对地下水的补给作用微弱；相反,强烈的蒸发作用,对浅部地下水的排泄十分有利,由此推测,强烈的蒸发积盐环境是大面积高氟地下水形成的原因之一.[HJ]

（3）白垩系环河组泥岩是盐池北部地下水中氟的主要来源,地下水长期溶滤使岩土中的大量氟溶解于水形成高氟水；封闭的内流区和强烈的蒸发积盐环境是大面积高氟地下水形成的主要原因；而地下水水化学类型多为SO4Na型,有利于氟离子的聚集.

致谢：在野外调查采样和论文成文过程中得到“宁东能源基地地下水勘查”项目组王冬、马洪云、张俊、郭莉等同志的大力支持,在此表示感谢!

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[16] 王存龙,庞绪贵,王红晋,等.高密市高氟地下水成因研究[J].地球与环境,2011,39（3）：355362.（WANG Cunlong,PANG xugui,WANG Hongjin,et al.HighF Groundwater in Gaomi City Its Geic Study[J].Earth and Environment,2011,39（3）：355362.（in Chinese））

[17] 韩洪伟,吴国学,王永祥,等.高氟地下水在内蒙古赤峰地区的分布与形成初探[J].世界地质,2004,23（4）：376381.（HAN Hongwei,WU Guoxue,WANG Yongxiang,et al.Preliminary Study on Formation and Distribution of Groundwater with High Fluorine in Chifeng District,Inner Mongolia[J].Global Geology,2004,23（4）：376381.（in Chinese））