地质构造对鄂尔多斯盆地南缘岩溶地下水的控制作用

鄂尔多斯盆地南缘干旱缺水,多年来一直制约着该区的经济发展和群众生活质量的提高。通过调查测绘、钻探验证及多学科综合研究相结合的方法,对鄂尔多斯盆地南缘岩溶地下水进行了系统研究,认为鄂尔多斯盆地南缘岩溶及岩溶水的发育均受断裂构造控制。北东向断裂具有较强的富水性,属控水断裂。北西向压扭或张扭性断裂相对北东向断裂岩溶发育较差,属导水断裂。近东西向压性断裂,富水性较差,属阻水断裂。三大构造带相互作用形成网格状和似层状地下水管道系统,对岩溶地下水的交替、运移和富集及岩溶水的径流、排泄有一定的控制作用。     

太原盆地区碳酸盐岩中—低温地热系统演化

针对太原盆地区碳酸盐岩中—低温地热系统与边山岩溶水系统的相互作用关系这一难点问题, 以地质构造分析为背景, 以岩溶水的水化学、同位素组成特征为线索, 重塑了太原盆地区碳酸盐岩中—低温地热系统地质演化过程.获得了如下3方面的认识: (1)该系统经历了自燕山运动以来的5个阶段的地质演化过程.在晚第三纪至早更新世阶段的稳定沉降期, 该系统与边山岩溶水系统开始分离, 并各自演化.(2)该系统的岩溶作用来自于2个方面: ①中更新世晚期-晚更新世早期的大气降雨沿汾河等断裂带下渗, 经与石炭—二叠煤系地层中的金属硫化物作用, 形成富含硫酸的地下水, 补给碳酸盐岩热储层, 并与其中存留的更古老的岩溶水混合, 促进了碳酸盐岩溶解; ②受中更新世晚期-晚更新世早期盆地基底岩浆的烘烤, 碳酸盐岩发生热解.(3)该系统中的岩溶热水形成于中更新世晚期-晚更新世早期, 由于上覆盖层良好的保温作用而封存至今.其分布范围受地质构造的控制, 东西向分别以东山、西山断裂为界, 南以田庄断裂为界, 北以亲贤地垒北边界为界.      

太原东山岩溶地下水系统的边界

太原东山岩溶地下水系统的边界用地质构造结合水位及水化学资料以及水的稳定同位素含量进行了详细研究。北部以系舟山断褶带为界。沿该边界北边松散层中排出的三个泉群是东山岩溶地下水深部循环的结果。东山局部系统的地下水可以排入地表河流并以总的向东方向流入滹沱河。由大威山—杨坪望背斜组成的南部边界是不透水的,这就得出结论在榆次附近三叠系中溢出的沅涡泉排除了来自东山岩溶地下水的补给可能。西部边界以三个断裂带作为边界。东山岩溶地下水在该边界北部可以流入太原盆地,在谷旦附近可以补给第四系含水层,而在边界南部东山煤矿附近处在滞流带。      

综合物探调查晋祠断裂对晋祠泉流域岩溶水控制作用效果分析

研究晋祠断裂特征及其对晋祠泉流域岩溶水的控制作用,可为晋祠泉流域岩溶水运移规律的分析提供依据。本文利用可控源音频大地电磁法（CSAMT）、音频大地电磁法（AMT）、大地电磁法（MT）和大功率充电法等物探方法对晋祠断裂西南段断裂特征及其对晋祠泉流域岩溶水控水作用进行调查与研究。研究结果显示,晋祠断裂西南段走向北东—南西,倾向南东,倾角自浅至深由大变小,断裂带宽约250 m,影响深度大于1 km;晋祠断裂南东侧存在相对阻水地层,致使大部分岩溶水未进入太原盆地,推断该断裂为张性导水断层;在西山山地存在两个与晋祠断裂平行的岩溶水强径流带,其宽度在150~300 m之间。岩溶水通过晋祠断裂和强径流带对下游补给。      

碳酸盐岩岩溶储层类型研究及对勘探的指导意义——以塔里木盆地岩溶储层为例

岩溶储层是中国海相含油气盆地重要的储层类型之一。本文基于塔里木盆地岩溶储层的实例研究,指出岩溶储层的储集空间以缝洞为主,缝洞可以发育于潜山区,也可以发育于内幕区,具不同的地质背景和成因。据此,将岩溶储层细分为四个亚类,其中,潜山(风化壳)岩溶储层又可根据围岩岩性的不同细分为灰岩潜山岩溶储层和白云岩风化壳储层两个次亚类。潜山(风化壳)岩溶储层发育于潜山区,与中长期的角度不整合面有关,准层状分布,峰丘地貌特征明显;层间岩溶储层和顺层岩溶储层发育于内幕区,前者与碳酸盐岩层系内部中短期的平行(微角度)不整合面有关,准层状分布,后者与潜山周缘的斜坡背景有关,环潜山周缘呈环带状分布,与不整合面无关;受断裂控制岩溶储层主要发育于内幕区,分布于断裂发育区,尤其是背斜的核部,与不整合面无关,受断裂控制导致缝洞发育跨度大,沿断裂呈栅状分布。岩溶储层的细分方案突破了岩溶储层只分布于潜山区的传统认识,使岩溶储层勘探由潜山区向内幕区拓展,对中国海相含油气盆地碳酸盐岩油气勘探具重要的指导作用。     

永定河对北京西山岩溶水和玉泉山泉的影响

岩溶介质赋水各向异性使岩溶含水层具有不均一性和复杂性,增加了刻画地下水流场的难度和不确定性。为深入理解岩溶水系统不均一性,基于水化学和同位素数据研究了西山岩溶水系统补径排路径,为厘清岩溶水流场特征提供了新的依据。水化学和同位素证据表明西山岩溶区有3个补给源区:军庄、潭柘寺降水补给区和永定河渗漏补给区,每个补给区各自具有独立的径流通道。军庄补给区为降水和河水补给,降水补给向温泉-永丰屯方向径流;入渗河水补给沿永定河断裂向南东方向径流,在古城一带转向北东方向补给玉泉山泉。潭柘寺降水补给沿八宝山断裂北侧经回民公墓,八宝山朝四季青方向径流。自北而南可分为军庄-永丰屯径流带、永定河-香山径流带、潭柘寺-八宝山-四季青径流带。潭柘寺和永定河是西山岩溶水和重要补给源区,对玉泉山泉有直接影响。     

洛塔岩溶地质概要

洛塔位于湘、鄂、川、黔诸省交界的湘西岩溶山区,为一完整的岩溶向斜汇水盆地。 盆地分布二迭系—下三迭统碳酸盐岩,厚881.4—1159.5米,可划分三个岩溶化层组和六个岩溶化层位,断裂 构造以北东向和北西向两组为主,对洞穴发育具明显的控制作用。据研究,除水的溶蚀是塑造各种岩溶形态经常起作用的因素外;水流侵蚀作用对雕塑某些岩溶形态如峡谷、溶缸及剑石等有时则占居主导地位。 洛塔洞穴具多层性,从上到下可划分四个洞穴 层,具层楼式洞穴特征。全区共有地下河51条,总 长82公里,分属屋檐洞、天锅潭、南部三个地下河 系。地下河管道横断面呈裂隙状、拱状及扁平状。 河道具多级跌水特点,水力坡降较陡,一般大于 30‰;降水与地下迳流有明显的相关关系,滞后时 间短。 由于岩溶发育的不均一性,区内岩溶水既存在 有集中的管道流,也存在分散的裂隙流,在久旱无 雨时,后者是前者的惟一补给源,也是具有抗旱意 义的重要水资源。      

云南蒙自断陷盆地岩溶地下水流向研究

岩溶地区地下水径流特征复杂。以云南蒙自断陷盆地为例,通过开展水文地质调查、示踪试验、综合研究等,揭示了不同水文地质单元岩溶地下水径流方向:蒙自盆地内东山—蒙自(Ⅰ-1)、大屯(Ⅰ-2),蒙自盆地东南黑龙潭(Ⅰ-3)单元内岩溶地下水整体由南东流向北西;新安所(Ⅰ-4)单元内由南向北;蒙自盆地南部8号暗河(Ⅱ-1)、9号暗河(Ⅱ-2)两个水文地质单元内岩溶地下水由北流向南,对研究西南典型岩溶区地下水径流特征、合理评价和开发地下水资源具有重要的理论意义和实际应用价值。     

滇东岩溶盆地水文地质类型

本文论述了滇东地区岩溶盆地的水文地质特征,按结构——成因的原则进行了类型的划分,分为(1)底伏压流溶蚀盆地;(2)并迭潜流压流侵蚀溶蚀盆地;(3)多层潜流压流自流断陷盆地。对上述各类盆地建立了水文地质模式,综合了它们的含水层时代、厚度和埋深,水位和流量,地下水类型。提出滇东岩溶盆地有两个发育时期,一是新第三纪形成断陷盆地及部份溶蚀盆地:二是第四纪形成侵蚀盆地及一些溶蚀盆地。     

油气田古岩溶与深岩溶研究新进展

项目来源：国家“九五”重点科技攻关项目“中国大中型气田勘探开发”研究专题 起止时间： 1996年—2000年 项目负责人：夏日元 主要完成人：夏日元唐健生罗伟权邓自强关碧珠 承担单位：中国地质科学院岩溶地质研究所 古岩溶是指地质历史时期而非现代营力环境下形成的岩溶；深岩溶则为不受地表侵蚀基准面控制环境条件下的深埋藏岩溶作用。近年来，鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地及塔里木盆地等深埋藏碳酸盐岩中的油气勘探相继取得了重大突破，在埋藏深度大于2000～3000m的碳酸盐岩中发现了高产古岩溶储集层。由于储集空间主要为岩溶孔洞、裂缝等，非均质性明显，空间分布规律复杂，加之碳酸盐岩储层经历了漫长的岩溶作用过程(既有地质历史时期近地表环境下的古岩溶作用，又经历了长期逐渐被埋藏过程中深岩溶作用的叠加与改造)，造成油气储集规律十分复杂，给勘探、开发带来了一定难度。为此，从1996年起，国家“九五”重点科技攻关项目“中国大中型气田勘探开发研究(96—110)”特设立了油气田碳酸盐岩古岩溶与深岩溶专题研究。 专题研究采用古水文地质综合方法、溶蚀作用地球化学物理和数学模拟、岩石地球化学测试、岩溶储层介质结构定量评价和预测等技术手段，系统研究了鄂尔多斯盆地和渤海湾盆地奥陶系碳酸盐岩古岩溶和深岩溶的形成条件、影响控制因素和发育特征，揭示了不同时期岩溶作用的机制、发育演化特征及其与油气富集关系，识别出多种多样的古岩溶成因类型： (1)鄂尔多斯盆地古岩溶包括早期“层状岩溶”、中期“膏溶”和晚期“断裂系统岩溶”三个发育演化阶段。“膏溶”作用起关键作用，古岩溶地貌形态对油气富集有明显的控制作用； (2)深岩溶包括压释水岩溶和热水岩溶两种类型。压释水岩溶是指在压力差驱动下，上覆煤系地层成岩压实过程中释放出来的酸性水，通过渗流窗口侵入古风化壳产生对流循环而形成的岩溶。具有“水平渗流”、“侧向渗流—对流循环”、“纵向对流循环”三种发育模式，与烃类运移、聚集的关系为：早期为烃类改善运移通道，中期改造贮存空间，晚期对储集体形成封闭； (3)热水岩溶为奥陶系古风化壳深埋藏后，受燕山运动构造热事件影响，古地温梯度明显增高，呈承压状态向上运移的具有溶蚀能力的深循环热水对可溶岩所产生的溶蚀作用。热水岩溶主要经历了深循环对流热水形成、溶蚀与白云岩化作用两大阶段，对油气藏的形成具有建设性作用； (4)渤海湾盆地黄骅坳陷奥陶系碳酸盐岩岩溶发育主要经历了三个演化阶段：①加里东晚期—海西早期裸露古岩溶；②印支—燕山早期裸露和浅埋藏古岩溶：③燕山晚期—喜山期埋藏深岩溶。通过研究，建立了向斜翼部侵蚀洼地排泄型、向斜轴部山间洼地排泄型、山前浅埋藏断陷盆地型等三种古岩溶发育模式，以及倾斜垒式断块压释水作用、深埋褶断凸起构造压释水作用、深大断裂带高位掀斜断块热水作用等三种深岩溶发育模式。 (5)建立了各类古岩溶和深岩溶发育演化模式，提出了岩溶型油气储层定量评价和预测的模拟勘探技术，预测了三处有利勘探块区，取得了一定社会经济效益。     

陕西渭北东部岩溶水环境同位素

陕西渭北东部岩溶水系统是一个复杂的地下水系统，碳酸盐岩大面积隐伏与深埋。使用传统手段和方法勘查岩溶地下水和研究可持续开发利用方案遇到诸多困难，不仅费时，而且耗资大。本文通过系统分析研究陕西渭北东部地区岩溶地下水T、D、^180、^14C环境同位素特征，揭示岩溶水的补给迳流排泄条件、岩溶水系统边界性质以及岩溶水与黄河洛河地表水、黄河岩溶泉与洛河岩溶泉之间的补排关系。结果显示环境同位素方法简便有效，能够达到预期目的。     

忻州盆地边山岩溶水系统与盆地孔隙水补给分析

忻州盆地边山岩溶水与盆地孔隙水存在密切的水力联系,岩溶水系统的圈划与分析对盆地孔隙水资源评价十分重要。文章运用地下水系统分析理论,基于地理信息系统技术,定量提取区域地质(岩相古地理、地层与构造)和水文地质信息,绘制了基于区域隔水底板等高线图、典型剖面图、盆地-山区两壁投影图等信息的岩溶水系统图;运用岩溶水系统图分析得出下马圈泉岩溶水系统与盆地孔隙水存在间接汇水、潜流和河流(泉)渗漏等补给关系,并给出了补给量的计算方法,为忻州盆地地下水资源评价与定量模拟提供了新的水文地质依据与基础。     

Hydrogeology of the Ordos Basin,China

The Ordos Basin is located in the east of NW China that is composed of different aquifer systems. Karst groundwater is stored in the Carmbrian-Ordovician carbonates along the margins of the basin. Fissured-pore water is present in the Cretaceous strata in the central-western basin and pore water is stored in the overlying Quaternary deposits discontinuously. The main origin of groundwater in the basin is direct or indirect infiltration of precipitation. Groundwater flows from recharge areas to adjacent local discharge areas. Besides evaporation and abstraction, groundwater feeds springs and rivers, such as the Yellow River and its tributaries. According to the karst aquifer lithologic structure, the features of karst development and circulation, the karst aquifer is divided into three structural and circulation patterns. Based on the control of Cretaceous sedimentary environment, lithologic structure, lithofacies, and palaeogeographic characteristics, the Cretaceous system is divided into the northern desert simple plateau aquifer system and the southern loess plateau aquifer system. PACKER was used to obtain temperature, hydrogeochemical and isotope data at specific depths. Groundwater circulation is studied using hydrodynamic fields, temperature fields, isotopes, hydrogeochemical data and numerical simulations. According to the result, it is divided into local, intermediate and regional systems.     

.陕北能源化工基地岩溶水赋存条件及其影响因素

岩溶水是解决陕北能源化工基地用水的重要水源之一。为了合理地开发岩溶水资源,依据大量的勘探钻孔和抽水试验资料,分析了区域和陕北能源化工基地岩溶水的赋存条件,认为研究区岩溶水的赋存和富集主要受地层岩性、构造条件和水文网的影响。岩溶水主要赋存于奥陶系中统上马家沟组和下马家沟组碳酸盐岩中,其他层位岩溶发育程度低,岩溶水贫乏。受断裂、褶皱构造的控制和黄河排泄基准面的影响,岩溶水在黄河沿岸的府谷县天桥至清水川口段富集,可建成清水川、浪湾和天桥3个集中供水的岩溶水源地。     

.陕北能源化工基地岩溶水赋存条件及其影响因素

岩溶水是解决陕北能源化工基地用水的重要水源之一.为了合理地开发岩溶水资源,依据大量的勘探钻孔和抽水试验资料,分析了区域和陕北能源化工基地岩溶水的赋存条件,认为研究区岩溶水的赋存和富集主要受地层岩性、构造条件和水文网的影响.岩溶水主要赋存于奥陶系中统上马家沟组和下马家沟组碳酸盐岩中,其他层位岩溶发育程度低,岩溶水贫乏.受断裂、褶皱构造的控制和黄河排泄基准面的影响,岩溶水在黄河沿岸的府谷县天桥至清水川口段富集,可建成清水川、浪湾和天桥3个集中供水的岩溶水源地.     

西南典型紧窄褶皱小尺度浅层岩溶水系统特征及隧道涌水分析

西南地区典型紧窄褶皱控制下的浅层岩溶水,具有循环交替快、水量丰富等特点。精细刻画小尺度浅层岩溶水系统模式类型及其特征,对于探讨岩溶水资源量以及中—浅埋隧道涌水条件具有重要意义。本文以西南典型紧窄褶皱——重庆铜锣山背斜和遵义铜锣井背斜为研究对象,细致地梳理岩溶水系统特征的控制性因素,提出地层空间结构的细微差异导致含水介质及地下水补给、径流、排泄特征等不尽相同。据此,将研究区浅层岩溶水系统细分为四类小尺度模式,并基于各模式差异分析中—浅埋隧道涌水条件。研究认为:穿越不同小尺度岩溶水系统的隧址段,其涌水条件具有一定差异;间互式地层空间结构导致小尺度浅层岩溶水系统之间因地表水体的转换而存在联系,计算涌水量时需考虑相邻可溶岩地层外源补给,而包裹式结构则造成各系统相对独立,计算时需考虑相邻非可溶岩地层外源补给;深切河谷排泄边界,不可忽略降雨对隙流散排型模式的补给,计算涌水量时,降雨量参数应小于年均降雨量,但若边界为浅切河谷,降雨量参数可直接选用年均降雨量。      

地下水水位及水温在查明矿区岩溶水补给条件中的应用——以福建马坑铁矿为例

综合利用马坑矿区积累的水位、水温资料,结合前期对矿区水文地质条件的认识,查明了矿区岩溶水在疏干条件下的补给的变化特征。矿区岩溶含水层以石炭系船山组至二叠系栖霞组灰岩为主,大气降水为其主要补给来源。矿区开采过程中由于矿山采石场开采灰岩造成的溶洞出露地表、采空塌陷裂隙、第四系扰动及沟谷堵塞等使大气降水入渗补给量增大;断层破碎带使分布于灰岩含水层上部的二叠系文笔山组泥质砂岩地层具有了良好的含水性及导水性,致使其上部加福组砂岩裂隙水通过小娘坑断层及F3断层等破碎带补给岩溶水;溪马河河水沿河床与F1断层交汇段渗漏补给岩溶水;深部花岗岩低温热水也沿F1及F10断层破碎带进入矿坑。      

滩小关水源地地下水计算与评价

滩小关水源地位于伊洛河口以东的黄河漫滩区,西、北、东分别与伊洛河和黄河相邻,属傍河型水源地。对埋深60 m以浅的地下水进行了计算与评价。计算方法主要采用水量均衡法、数值法评价地下水允许开采量,对浅层地下水资源保证程度进行了评价。两种方法的计算结果差别较小,结果可靠。开采量中大部分来自黄河、伊洛河的侧渗补给和洪水入渗补给,开采条件下河流入渗补给量仅占黄河最小流量的1 453分之一。因此,该水源地的允许开采量是完全可靠的。     

济南市玉符河多水源回灌岩溶水水质风险评价

济南以泉城而闻名,保泉和供水安全问题是其面临的巨大挑战,利用多水源进行岩溶水回灌是解决问题的有效措施之一,但是补给水源水质相对岩溶水而言较差,回灌到地下可能存在一定健康和环境风险,需要对回灌系统的水质进行风险评价。本文对比地下水质量标准和地下水水质背景值,重点选择地表源水超标和劣于背景值的风险源监测指标,借鉴澳大利亚含水层补给管理指南,对玉符河多水源回灌岩溶含水层工程运行期的水质风险进行评价。2015年对黄河水、卧虎山水库两种水源多次回灌期间的源水、孔隙水和岩溶水的22项指标进行水质监测和指标分析,风险残余评价结果表明黄河水回灌补源期间,平均浊度的标准指数源水是1.4,孔隙水1.7,岩溶水0.93,硫酸盐平均含量的标准指数源水是0.93,孔隙水0.9,岩溶水0.73,氯离子虽没有超过地下水III类标准,但是在源水中含量是地下水含量的2倍多;卧虎山水库水回灌补源期间,平均浊度的标准指数源水是2.4,孔隙水1.1,岩溶水0.43,硫酸盐平均含量的标准指数在源水0.75,孔隙水0.84,岩溶水0.66,氨氮的平均含量的标准指数源水1.14,孔隙水1.47,岩溶水1.35。因此,浊度、硫酸盐和溶质在裂隙岩溶含水层迁移较快为两种水源玉符河回灌补源工程的共同高风险项和关键控制点。此外,黄河水补源还需注意盐度,卧虎山水库水补源还需控制营养物的污染风险。基于以上评价,还提出了限制回灌量占区域岩溶水资源量比例等建议。      

济南泉域边界条件、水循环特征及水环境问题

济南泉域是市区泉水的汇流及蓄水范围,在其北部城区中心地带出露趵突泉、黑虎泉、五龙潭和珍珠泉四大泉群。为更好地保护和利用济南泉域内岩溶地下水,文章对济南泉域的边界条件、岩溶主径流通道、地下水循环特征及水质变化几个敏感问题进行探讨。利用泉群流量相关分析、流场特征分析、回灌补源分析及自备井调查等手段,重新界定了济南泉域的东边界,将其北部透水段向东扩展至原边界以东约4 km。通过对钻孔岩溶分层统计及缓冲区分析,在山前地带沿党家庄－十六里河－千佛山断裂泉城公园方向地下埋深100~150 m发现一条补给四大泉群的岩溶地下水集中径流带。研究发现,五龙潭和珍珠泉以深循环为主,补给主要来自岩溶地下水,而趵突泉和黑虎泉同时受深循环和浅循环影响较大,趵突泉主要补给来自西部和南部岩溶地下水和地表水,除此以外黑虎泉在东南方向上还有一定量的岩溶地下水补给。目前岩溶水水质变差,南部岩溶裸露区,尤其水库河道周边地带,生态环境亟待治理。