宁南地区第三系地层空间结构特征及其对地下水水质影响作用研究
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摘要
宁夏南部山区是全国水资源最贫乏的地区之一，由于淡水资源的短缺，该地区经济发展缓慢，群众生活水平低下。淡水资源奇缺的原因之一是该地区广泛分布第三系地层，其中含有大量易溶盐，且地层中泥质成分含量多。本文以宁南地区西吉县为例，探讨第三系地层对当地地下水的影响作用。
本文首先利用地层学和古地理学原理与方法，研究西吉县第三纪沉积环境演化过程，绘制不同时期沉积岩相图。第三纪大部分时间，西吉处于内陆湖盆状态，气候干旱，大量盐份浓缩沉积在湖底被保存下来，使得该地层中地下水水质变坏。其次，借助MapInfo、ArcView GIS和FEFLOW软件，利用以往钻孔资料，研究了第三系地层的分布范围、厚度等特征，并建立了地层空间结构模型。西吉境内，红柳沟组地层几乎遍布全境，干河沟组地层只分布在月亮山西麓；清水营组地层厚度最大，平均400m，寺口子组地层厚度最小。另外，运用地质、水文地质和水文地球化学等综合方法，研究了该地区地下水特征；运用多元统计方法，分析了第三系地下水中各指标之间、样品与指标之间的相关关系；定性的分析了第三系地层对地下水水质的影响作用。由于第三系清水营寺口子组地层中易溶盐含量高，经过淋滤，大量盐份进入地下水中，“污染”了地下水；该类地下水以补给的方式，混合到第四系砂砾石承压水中使其水质变差。最后，对开发利用当地地下水提出了建议。
The southern Ningxia is one of the most deficient region of water resources, due to shortage of fresh water resources, the economic development makes slow progress in the region, the people living standard is low, the reason for fresh water resources shortage is that Tertiary geologic strata are extensively distribute on the area, and contains large quantity easily dissolve salt, and also the argillaceous ingredient content are large in the stratum. This article, with Xiji County of southern Ningxia as the example, discusses Tertiary strata's influence on the local ground water.
First of all, the paper deals with the evolution process of Tertiary sedimentary in Xiji Country and provides the sedimentary litho-phase maps of various seages. during the most time of Tertiary, Xiji was in the inland lake basin and salt deposited in the lake bottom due to the dry climate, with a result that ground water in the stratum shows high content of salt. With the application application of Mapinfo, Arcview GIS and FEFLOW, and based on the bore hole drilling data, the distribution extent and thickness of the Tertiary have been analyzed and the stratum spatial model has been established. In Xiji, the Hongliugou Formation is only distributed in whole area, while the Ganhegou Formation is only distributed in the area west of Yueliangshan mountain. The Qingshuiping Formation is the thickest, about 400m on average and the sikouzi Formation is the thinnest. Moreover, with comprehensive statistical method, the interrelation between the sample and index of groundwater in Tertiary.
In addition, the effect of Tertiary strata on groundwater quality has been analysed qualitatively. Because the content of soluble salt in Tertiary water bearing formation is high, so a great amount of salt will enter groundwater and pollute groundwater. This type of groundwater recharges Quaternary confined groundwater and made water quality deteriorate. At last, the suggestion for groundwater exploitation and utilization have been put forward.
本文首先利用地层学和古地理学原理与方法，研究西吉县第三纪沉积环境演化过程，绘制不同时期沉积岩相图。第三纪大部分时间，西吉处于内陆湖盆状态，气候干旱，大量盐份浓缩沉积在湖底被保存下来，使得该地层中地下水水质变坏。其次，借助MapInfo、ArcView GIS和FEFLOW软件，利用以往钻孔资料，研究了第三系地层的分布范围、厚度等特征，并建立了地层空间结构模型。西吉境内，红柳沟组地层几乎遍布全境，干河沟组地层只分布在月亮山西麓；清水营组地层厚度最大，平均400m，寺口子组地层厚度最小。另外，运用地质、水文地质和水文地球化学等综合方法，研究了该地区地下水特征；运用多元统计方法，分析了第三系地下水中各指标之间、样品与指标之间的相关关系；定性的分析了第三系地层对地下水水质的影响作用。由于第三系清水营寺口子组地层中易溶盐含量高，经过淋滤，大量盐份进入地下水中，“污染”了地下水；该类地下水以补给的方式，混合到第四系砂砾石承压水中使其水质变差。最后，对开发利用当地地下水提出了建议。
The southern Ningxia is one of the most deficient region of water resources, due to shortage of fresh water resources, the economic development makes slow progress in the region, the people living standard is low, the reason for fresh water resources shortage is that Tertiary geologic strata are extensively distribute on the area, and contains large quantity easily dissolve salt, and also the argillaceous ingredient content are large in the stratum. This article, with Xiji County of southern Ningxia as the example, discusses Tertiary strata's influence on the local ground water.
First of all, the paper deals with the evolution process of Tertiary sedimentary in Xiji Country and provides the sedimentary litho-phase maps of various seages. during the most time of Tertiary, Xiji was in the inland lake basin and salt deposited in the lake bottom due to the dry climate, with a result that ground water in the stratum shows high content of salt. With the application application of Mapinfo, Arcview GIS and FEFLOW, and based on the bore hole drilling data, the distribution extent and thickness of the Tertiary have been analyzed and the stratum spatial model has been established. In Xiji, the Hongliugou Formation is only distributed in whole area, while the Ganhegou Formation is only distributed in the area west of Yueliangshan mountain. The Qingshuiping Formation is the thickest, about 400m on average and the sikouzi Formation is the thinnest. Moreover, with comprehensive statistical method, the interrelation between the sample and index of groundwater in Tertiary.
In addition, the effect of Tertiary strata on groundwater quality has been analysed qualitatively. Because the content of soluble salt in Tertiary water bearing formation is high, so a great amount of salt will enter groundwater and pollute groundwater. This type of groundwater recharges Quaternary confined groundwater and made water quality deteriorate. At last, the suggestion for groundwater exploitation and utilization have been put forward.
引文
[1] 地质矿产部水文地质工程地质研究所．1982．深层卤水形成问题及其研究方法．地质出版社．
[2] 中国地质科学院地质研究所、武汉地质学院．1985．中国古地理图集．北京．
[3] 王大纯、张人权、史毅虹．1995．水文地质学基础．地质出版社．北京．
[4] 沈照理、朱宛华．1993．水文地球化学基础地质出版社．
[5] 关士聪．1987．中国中新生代陆相盆地发育沉积与油气．石油工业出版社．
[6] 刘宝君、曾允孚．1985．岩相古地理基础和工作方法．地质出版社．
[7] [法]Ch．鲍梅罗尔、C．巴宾、Y．兰斯洛特．1990．地层学和古地理学原理与方法．科学出版社．
[8] [英]H．G里丁．1985．沉积环境和相．科学出版社．
[9] 北京大学地质地理系地貌教研室．环境与沉积．
[10] 夏邦栋．1995．普通地质学．地质出版社．北京．
[11] 乐昌硕．1984．岩石学．地质出版社．武汉．
[12] 霍福臣．1989．宁夏地质概论．科学出版社．北京．
[13] 宁夏回族自治区区域地层表编写组．西北地区区域地层表宁夏回族自治区分册．地质出版社．北京．
[14] [苏]K．E．比契叶娃著．彭立红译．水文地球化学．地质出版社．北京．
[15] 宁夏回族自治区地质矿产局．宁夏回族自治区区域地质志．地质出版社．北京．
[16] 顾其昌．1996．宁夏回族自治区岩石地层．中国地质大学出版社．武汉．
[17] 郑家坚、何希贤．中国地层典第三系．地质出版社．北京．
[18] 朱夏、徐旺．中国中新生代沉积盆地．石油工业出版社．北京．
[19] 王德明．水文地球化学基础．地质出版社．北京．
[20] 刘英俊、曹励明．元素地球化学导论．地质出版社．北京．
[21] 房佩贤、卫中鼎、廖资生．专门水文地质学．地质出版社．北京．
[22] 朱志澄．构造地质学．中国地质大学出版社．武汉．
[23] 薛禹群．1997．地下水动力学．地质出版社．北京．
[24] 周承刚、白喜庆．宁夏南部苦咸水化地下水的成因冰文地质工程地质．1999(4)：36—38。
[25] 滕志宏、张银玲、胡巍．黄土高原地下水资源与水质初步评价．西北大学学报(自然科学版)．2000，第30卷第1期：60—64．
[26] 冯增昭．我国古地理学的形成发展与展望．古地理学报，1999、5第1卷第2期：1—7．
[27] 沈照理、王焰新．水-岩相互作用研究的回顾与展望．地球科学—中国地质大学学报，2002，3，第27卷第2期：127-133．
[28] 佟再三、李汉业．北祁连东段石炭纪岩相古地理基本特征．沉积学报，1999，3，第12卷第1期：89-97．
[29] 李国敏．地下水模拟软件的研究与开发进展．勘察科学技术，19994，第6期：20-24．
[30] 曾溅辉．东营凹陷第三系水-盐作用对储层空隙发育的影响．石油学报，2001，7，第22卷第4期：39-44．
[31] 孙有斌、周杰、安芷生．灵台风尘堆积中钙质结核的地球化学研究．地球化学，2000，5，Vol．29,No．3：277-282．
[32] 杨玉卿、皇海权．泌阳凹陷东南缘下第三系红层成因浅析．河南地质，1996，3，Vol．14，No．1：39-44．
[33] 王伴月、阎志强、陆彦俊．宁夏海原两个第三纪中期普乳动物群的发现．古脊椎动物学报，1994，10， Vol-32,No．4：286-297．
[34] 叶浩、王贵玲、叶思源等．宁夏南部月亮山西麓地下水化学特征研究．地球化学，2001，2，Vol．22，No．4：330-334．
[35] 李天斌．宁夏南华山—西华山北麓断裂最大水平位移质疑．中国区域地质，1999，11，Vol．18，No．4：359-366．
[36] 庞忠和．全体系地球化学模拟与水岩相互作用研究．地学前源(中国地质大学．北京)，1996，9，Vol．3，No．3-4：119-123．
[37] 王焰新、马腾、罗朝晖等．山西柳林泉域水-岩相互作用地球化学模拟．地球科学——中国地质大学学报，1998，9，Vol．23，No．5：519-522．
[38] 李义连、杨玉环、卢学实．水-岩相互作用模拟的研究进展．水文地质工程地质，2003，3：95-99．
[39] 张运东、宋建国、朱如凯．塔里木盆地西南坳陷上第三系沉积相及岩相古地理特征．新疆石油地质，1999，4Vol．20，No．2：123-127．
[40] 李向全、张莉、于开宁．西北干旱区深层岩溶地下水系统的水化学-同位素研究．吉林大学学报(地球科学版)，2003，10，Vol．33，No．10：254-259．
[41] 李廷勇、王建力．中国的红层及发育的地貌类型．四川师范大学学报(自然科学版)，2002，7，Vol．25，No．4：427-431．
[42] 田在艺、万昆仑．中国第三系岩相古地理与油气远景．河南石油，1994，2，Vol．8No．1：1-15．
[43] 杨配文、魏永富．中国西北内陆区地下咸水入侵及其生态环境问题．西北水资源与水工程，Vol．7No．2：77-81．
[44] 姜在兴．2003．沉积学．石油工业出版社．
[45] 宁夏地质工程勘察院．1998．月亮山西麓自流水斜地地下水勘查与开发示范报告．
[46] 宁夏第二水文地质队1984．西吉县人畜饮用农田灌溉供水水文地质勘察报告．1：10万．
[47] 胡以铿．1991．地球化学中的多元分析．中国地质大学出版社．武汉．
[48] 王学仁．1982．地质数据的多变量统计分析．科学技术出版社．
[49] 马振民、何江涛、张锡明．荷泽凸起地下热水的水文地球化学特征及成因分析．山东地质．2000，6，Vol．16No．2：24-30．
[50] 张洪、靳鹤龄、肖洪浪等．东居延海易溶盐沉积与古气候环境变化．中国沙漠．2004，7，Vol．24No．4：409-415．
[51] 李容全、乔建国、邱维理等．泥河湾层内易溶盐沉积及其环境意义．中国科学(D辑)．2000，4，Vol．30No．2
[52] 翟秋敏．全新世安固里易溶盐沉积与环境．古地理学报．2001，2，Vol．3No．1：91-96．
[53] 汪蕴璞、林锦璇、王翠霞等．西湖含油气凹陷第三系地下水化学及其形成演化模式．地球科学—中国地质大学学报．1998，5，Vol．23No．3：294-298．
[54] 匡友、吴章明．冀中地区早第三纪沉积岩化学元素分布特征及其多元统计研究．中国海上油气．1995，Vol．9No．3：169-177．
[55] Shackleton N J,Berger A,Peltier W R.An alternative icalbration of the Lower Pleistocene timescale based on ODP site 677.Royalsociety of edinburgh Transantions: Earth Sciences, 1999,81:251-256.
[56] Fall, P. L. 1981. Modem pollen spectra and their application to alluvial pollen sedimentology. M. S. thesis, University of Arizona, Tucson.
[57] Zimmerman,R.W, Chen, D.W And Cook, N.G.W, The effect of contact area on the permeability of fracture. Journal of Hydrology, 1992, Vol.139, pp79-96
[58] Leslie C. Randolph and Brann Johnson, Geology and Hydrogeology of the fault-partitioned hickory aquifer in Northern Mason County ,Central,Texas. Environmental Geolog, 1995, Vol.26 pp324-328
[59]R.A.Freeze and J.A.Cherry, GROUND WATER, 1979
[60] S METTEM K R J. Characterization of water entry into a soil with a contrasting textural class: spatial variability of infiltration parameters and influence of macroporosity[J]. Soil Sci, 1987, 144(3): 167-174.
[61] LASCANO R J, HATFIELD J L. Spatial variability of evaporation along two transects of a bare soil[J]. Soil Sci Soc Am J, 1992, 56: 341-346.
[62] RICHARD K, BACCHI O S S. Hydraulic variability in space and time in a dark red latosol of the tropics[J]. Geoderma, 1993,60:159-168.
[63] ANDREW W W, CUNTER B, RODGER B G Geostatistical characterisation of soil moisture pattens in Tarrawarra catchment [J]. Journal of Hydrology, 1998, 205: 20-37.
[2] 中国地质科学院地质研究所、武汉地质学院．1985．中国古地理图集．北京．
[3] 王大纯、张人权、史毅虹．1995．水文地质学基础．地质出版社．北京．
[4] 沈照理、朱宛华．1993．水文地球化学基础地质出版社．
[5] 关士聪．1987．中国中新生代陆相盆地发育沉积与油气．石油工业出版社．
[6] 刘宝君、曾允孚．1985．岩相古地理基础和工作方法．地质出版社．
[7] [法]Ch．鲍梅罗尔、C．巴宾、Y．兰斯洛特．1990．地层学和古地理学原理与方法．科学出版社．
[8] [英]H．G里丁．1985．沉积环境和相．科学出版社．
[9] 北京大学地质地理系地貌教研室．环境与沉积．
[10] 夏邦栋．1995．普通地质学．地质出版社．北京．
[11] 乐昌硕．1984．岩石学．地质出版社．武汉．
[12] 霍福臣．1989．宁夏地质概论．科学出版社．北京．
[13] 宁夏回族自治区区域地层表编写组．西北地区区域地层表宁夏回族自治区分册．地质出版社．北京．
[14] [苏]K．E．比契叶娃著．彭立红译．水文地球化学．地质出版社．北京．
[15] 宁夏回族自治区地质矿产局．宁夏回族自治区区域地质志．地质出版社．北京．
[16] 顾其昌．1996．宁夏回族自治区岩石地层．中国地质大学出版社．武汉．
[17] 郑家坚、何希贤．中国地层典第三系．地质出版社．北京．
[18] 朱夏、徐旺．中国中新生代沉积盆地．石油工业出版社．北京．
[19] 王德明．水文地球化学基础．地质出版社．北京．
[20] 刘英俊、曹励明．元素地球化学导论．地质出版社．北京．
[21] 房佩贤、卫中鼎、廖资生．专门水文地质学．地质出版社．北京．
[22] 朱志澄．构造地质学．中国地质大学出版社．武汉．
[23] 薛禹群．1997．地下水动力学．地质出版社．北京．
[24] 周承刚、白喜庆．宁夏南部苦咸水化地下水的成因冰文地质工程地质．1999(4)：36—38。
[25] 滕志宏、张银玲、胡巍．黄土高原地下水资源与水质初步评价．西北大学学报(自然科学版)．2000，第30卷第1期：60—64．
[26] 冯增昭．我国古地理学的形成发展与展望．古地理学报，1999、5第1卷第2期：1—7．
[27] 沈照理、王焰新．水-岩相互作用研究的回顾与展望．地球科学—中国地质大学学报，2002，3，第27卷第2期：127-133．
[28] 佟再三、李汉业．北祁连东段石炭纪岩相古地理基本特征．沉积学报，1999，3，第12卷第1期：89-97．
[29] 李国敏．地下水模拟软件的研究与开发进展．勘察科学技术，19994，第6期：20-24．
[30] 曾溅辉．东营凹陷第三系水-盐作用对储层空隙发育的影响．石油学报，2001，7，第22卷第4期：39-44．
[31] 孙有斌、周杰、安芷生．灵台风尘堆积中钙质结核的地球化学研究．地球化学，2000，5，Vol．29,No．3：277-282．
[32] 杨玉卿、皇海权．泌阳凹陷东南缘下第三系红层成因浅析．河南地质，1996，3，Vol．14，No．1：39-44．
[33] 王伴月、阎志强、陆彦俊．宁夏海原两个第三纪中期普乳动物群的发现．古脊椎动物学报，1994，10， Vol-32,No．4：286-297．
[34] 叶浩、王贵玲、叶思源等．宁夏南部月亮山西麓地下水化学特征研究．地球化学，2001，2，Vol．22，No．4：330-334．
[35] 李天斌．宁夏南华山—西华山北麓断裂最大水平位移质疑．中国区域地质，1999，11，Vol．18，No．4：359-366．
[36] 庞忠和．全体系地球化学模拟与水岩相互作用研究．地学前源(中国地质大学．北京)，1996，9，Vol．3，No．3-4：119-123．
[37] 王焰新、马腾、罗朝晖等．山西柳林泉域水-岩相互作用地球化学模拟．地球科学——中国地质大学学报，1998，9，Vol．23，No．5：519-522．
[38] 李义连、杨玉环、卢学实．水-岩相互作用模拟的研究进展．水文地质工程地质，2003，3：95-99．
[39] 张运东、宋建国、朱如凯．塔里木盆地西南坳陷上第三系沉积相及岩相古地理特征．新疆石油地质，1999，4Vol．20，No．2：123-127．
[40] 李向全、张莉、于开宁．西北干旱区深层岩溶地下水系统的水化学-同位素研究．吉林大学学报(地球科学版)，2003，10，Vol．33，No．10：254-259．
[41] 李廷勇、王建力．中国的红层及发育的地貌类型．四川师范大学学报(自然科学版)，2002，7，Vol．25，No．4：427-431．
[42] 田在艺、万昆仑．中国第三系岩相古地理与油气远景．河南石油，1994，2，Vol．8No．1：1-15．
[43] 杨配文、魏永富．中国西北内陆区地下咸水入侵及其生态环境问题．西北水资源与水工程，Vol．7No．2：77-81．
[44] 姜在兴．2003．沉积学．石油工业出版社．
[45] 宁夏地质工程勘察院．1998．月亮山西麓自流水斜地地下水勘查与开发示范报告．
[46] 宁夏第二水文地质队1984．西吉县人畜饮用农田灌溉供水水文地质勘察报告．1：10万．
[47] 胡以铿．1991．地球化学中的多元分析．中国地质大学出版社．武汉．
[48] 王学仁．1982．地质数据的多变量统计分析．科学技术出版社．
[49] 马振民、何江涛、张锡明．荷泽凸起地下热水的水文地球化学特征及成因分析．山东地质．2000，6，Vol．16No．2：24-30．
[50] 张洪、靳鹤龄、肖洪浪等．东居延海易溶盐沉积与古气候环境变化．中国沙漠．2004，7，Vol．24No．4：409-415．
[51] 李容全、乔建国、邱维理等．泥河湾层内易溶盐沉积及其环境意义．中国科学(D辑)．2000，4，Vol．30No．2
[52] 翟秋敏．全新世安固里易溶盐沉积与环境．古地理学报．2001，2，Vol．3No．1：91-96．
[53] 汪蕴璞、林锦璇、王翠霞等．西湖含油气凹陷第三系地下水化学及其形成演化模式．地球科学—中国地质大学学报．1998，5，Vol．23No．3：294-298．
[54] 匡友、吴章明．冀中地区早第三纪沉积岩化学元素分布特征及其多元统计研究．中国海上油气．1995，Vol．9No．3：169-177．
[55] Shackleton N J,Berger A,Peltier W R.An alternative icalbration of the Lower Pleistocene timescale based on ODP site 677.Royalsociety of edinburgh Transantions: Earth Sciences, 1999,81:251-256.
[56] Fall, P. L. 1981. Modem pollen spectra and their application to alluvial pollen sedimentology. M. S. thesis, University of Arizona, Tucson.
[57] Zimmerman,R.W, Chen, D.W And Cook, N.G.W, The effect of contact area on the permeability of fracture. Journal of Hydrology, 1992, Vol.139, pp79-96
[58] Leslie C. Randolph and Brann Johnson, Geology and Hydrogeology of the fault-partitioned hickory aquifer in Northern Mason County ,Central,Texas. Environmental Geolog, 1995, Vol.26 pp324-328
[59]R.A.Freeze and J.A.Cherry, GROUND WATER, 1979
[60] S METTEM K R J. Characterization of water entry into a soil with a contrasting textural class: spatial variability of infiltration parameters and influence of macroporosity[J]. Soil Sci, 1987, 144(3): 167-174.
[61] LASCANO R J, HATFIELD J L. Spatial variability of evaporation along two transects of a bare soil[J]. Soil Sci Soc Am J, 1992, 56: 341-346.
[62] RICHARD K, BACCHI O S S. Hydraulic variability in space and time in a dark red latosol of the tropics[J]. Geoderma, 1993,60:159-168.
[63] ANDREW W W, CUNTER B, RODGER B G Geostatistical characterisation of soil moisture pattens in Tarrawarra catchment [J]. Journal of Hydrology, 1998, 205: 20-37.
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