第25卷第1期2005年1月第四纪研究QUATERNARYSCIENCESVo.l25,No.1January,2005
第一作者简介:王德潜男61岁教授级高级工程师水文地质、工程地质学专业E2mai:lxawdeqian@cgs.gov.cn
国土资源部中国地质调查局地质大调查项目(批准号:20023068)资助
2004-09-08收稿,2004-09-30收修改稿
ócI|1001-7410(2005)01-06-09
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王德潜1刘祖植o尹立河?
(1陕西省国土资源厅,西安710082;o陕西省地质矿产勘查开发局,西安710054;?西安地质矿产研究所710054)
K1鄂尔多斯盆地是我国西北地区东部的一个大型构造沉积盆地,蕴藏着丰富的矿产资源,是我国正在建设
的重要能源基地;鄂尔多斯盆地同时也是一个巨型地下水盆地,赋存相对丰富的地下水资源,将为能源基地建设提
供重要水源。鄂尔多斯盆地是由多种不同类型岩石上下叠置构成的构造沉积盆地,因此它也是一个由不同含水岩
类的多个含水层系统上下叠置构成的巨型地下水盆地。鄂尔多斯盆地总体上构成一个半开启型的地下水盆地,盆
地内不同含水层系统地下水交替循环的方式和深度不同,以寒武系-奥陶系碳酸盐岩类岩溶含水层系统和白垩系
碎屑岩类孔隙-裂隙含水层系统的交替循环深度较大(可达1200~1800m);新生界松散岩类孔隙含水层系统和
石炭系-侏罗系碎屑岩类裂隙含水层系统的交替循环深度较小(一般小于300m)。鄂尔多斯盆地实际上包含了周
边岩溶地下水、白垩系自流盆地地下水和东部黄土区地下水共3个地下水大系统。在各地下水大系统内,又可根
据各自的地质-水文地质结构特征、地下水循环条件以及和地表水系的关系等,再进一步划分成7个地下水系统
及16个地下水亚系统。文章在对鄂尔多斯盆地的地质-水文地质结构特征和地下水循环条件进行分析的基础
上,对整个盆地地下水系统进行初步分析,为盆地地下水的进一步勘查研究和合理开发利用提供科学依据。
?5M水文地质结构地下水循环地下水系统鄂尔多斯盆地
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鄂尔多斯盆地位于我国西北地区东部,地跨陕、
甘、宁、晋和内蒙古五省区,面积约2715@104km2。
该盆地新生代以来持续上升运动,形成今日高原地
貌景观。目前北部为沙漠高原,地形波状起伏,切割
较弱;南部为黄土高原,地形破碎,切割强烈。该区
属温带干旱-半干旱大陆性气候,降水稀少,蒸发强
烈,大部分地区植被稀疏,荒漠化和土壤侵蚀严重,
生态环境十分脆弱。长期以来,水资源短缺严重阻
碍着这一地区的经济和社会发展。
鄂尔多斯盆地在大地构造上属华北地台西南
部,是一个中、古生代大型构造沉积盆地,蕴藏着丰
富的煤炭、石油、天然气、煤层气、铀、岩盐、铝土矿、
玻璃石英砂等矿产资源。同时,鄂尔多斯盆地也是
一个巨型半开启的地下水盆地。据初步勘查结果,
盆地内的地下水资源比较丰富,尤其是盆地周边碳
酸盐岩岩溶地下水和盆地中西部白垩系自流盆地地
下水的资源潜力较大。通过对盆地地质结构特征的
分析,揭示盆地的水文地质结构和各含水层系统的
基本特征,结合对盆地内不同类型和不同埋藏深度
地下水循环条件的分析,科学认识和合理划分盆地
地下水系统,对于正确评价鄂尔多斯盆地地下水资
源及其合理开发利用都具有十分重要的意义。
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在地质构造上,鄂尔多斯盆地是一个由中、古生
界组成轴向近南北的大型向斜式沉积盆地,南北长
约640km,东西宽约400km。向斜轴部偏西,东西两
翼极不对称:东翼为一向西缓倾的单斜,宽度超过
300km;西翼则由数条近南北向延伸向东逆冲的断
褶带组成,宽度不足100km。盆地南缘为渭北隆起,
该隆起的南部则以断块向汾渭断陷盆地呈阶梯状降
落;盆地北缘为伊盟隆起,缺失下古生界,并以边缘
1期王德潜等:鄂尔多斯盆地水文地质特征及地下水系统分析7
断裂和河套断陷盆地相接。鄂尔多斯盆地的基底为
前寒武系结晶变质岩,盆地内依次沉积了总厚度超
过6000m的下古生界碳酸盐岩、上古生界-中生界
碎屑岩和各种成因的新生界。
鄂尔多斯盆地前寒武系结晶变质岩基底形态呈
不对称箕型,盆地内的碳酸盐岩主要为寒武系和奥
陶系,仅出露在盆地的东、南部,在盆地西缘因逆冲
断裂翘起局部出露,在盆地北部因断裂下陷深埋。
奥陶系灰岩顶面经过长期剥蚀,起伏较大,在盆地中
央埋深可达4000m以上。区内碳酸盐岩以石灰岩
为主,夹有白云岩,沉积总厚度在2000m以上,蕴藏
有丰富的天然气和岩盐等矿产资源。
石炭系-侏罗系碎屑岩底面(下古生界碳酸盐
岩顶面)是一个不整合的剥蚀面,盆地形状不对称,
该层主要在盆地东、南部缓倾出露,在西部多呈条带
状陡倾出露,在盆地北部因断裂下陷深埋。在盆地
中部底面埋深最大超过4000m,以砂岩和泥岩互层
为主,总厚度在3000m以上,含有丰富的煤炭、石
油、天然气、煤层气、铀、铝土矿等矿产资源。
白垩系碎屑岩主要指位于鄂尔多斯盆地中西部
的保安群(过去又名/志丹群0)形成一个南北长
600km,东西宽300km,面积达13142@104km2的长
方形分布区。白垩系盆地东部为宽缓的台向斜一
翼,西部为被一系列逆冲断层破坏的陡倾翼,盆地南
部翘起,北部被断裂切断下陷。保安群底在盆地中
西部最大埋深可达1200~1500m,岩性主要为巨厚
层砂岩(含砾岩)及砂、泥岩互层,矿产资源贫乏。
鄂尔多斯盆地新生界不连续的沉积在起伏不大
的中、古生界顶面之上,以第四系为主,局部发育第
三系。第四系以风成砂(主要分布在北部)和黄土
(主要分布在南部)为主。大致以长城一线为界,西
北部地表多被厚度不一的风积砂层和厚40~120m
的冲湖积层覆盖;东南部地表多覆盖厚数十米至
200多米的黄土,黄土层下常发育厚数到数十米的
上第三系上新统泥岩。
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鄂尔多斯盆地的地质结构和现代自然地理条件
决定了它是一个由多个具不同特性的含水层系统在
空间上不同程度的上下叠置或侧向链接、切割并又
相互联系在一起的巨型地下水盆地。这些含水层系
统由多种不同类型的岩石组成,由下而上分别为:寒
武系-奥陶系碳酸盐岩类岩溶含水层系统、石炭
系-侏罗系碎屑岩类裂隙含水层系统、白垩系碎屑
岩类孔隙-裂隙含水层系统和新生界松散岩类孔隙
含水层系统(图1)。
图1鄂尔多斯盆地水文地质结构示意剖面图
11径流开启带21滞流封闭带31地下水流向4.含水地层代号
Fig.1SchematicmapofthehydrogeologicalstructureoftheErdosBasin
8第四纪研究2005年
(1)寒武系-奥陶系碳酸盐岩类岩溶含水层系统
鄂尔多斯盆地碳酸盐岩地层中赋存的地下水属
岩溶-裂隙水类型(以下简称岩溶水),下伏前寒武
系结晶岩和上覆石炭系铝土质页岩是其区域性隔水
层。区内碳酸盐岩的含水空间以构造和溶蚀作用形
成的溶隙、溶孔及小溶洞为主,大溶洞较少;而岩石
的构造断裂及裂隙、层面裂隙在地下水运移方面起
重要作用。由于盆地中部碳酸盐岩埋藏深度超过
4000m,盆地内又无大的区域性构造断裂贯通,无
论从区域水动力场、水化学场和温度场等资料分析,
碳酸盐岩中赋存的岩溶水不可能从盆地西部通过深
部循环向盆地的东部运移。因此,尽管鄂尔多斯盆
地是一个比较完整的构造沉积盆地,碳酸盐岩在盆
地内部连续分布,但由于盆地中部巨厚的地下水滞
流封存带的存在,碳酸盐岩盆地不可能形成一个具
有统一水力联系的岩溶地下水盆地,现代岩溶水的
循环交替仅发生在盆地周边一定深度(一般埋深
800~1800m以内)的岩溶体内。主要受气候、地形、
岩性岩相、构造、埋藏深度和岩溶发育等因素的控制,
盆地东缘、南缘和西缘的岩溶水赋存特征有明显差
别,形成各自独立的岩溶水系统,地下水富集规律也
各不相同。鄂尔多斯盆地周边碳酸盐岩一定埋藏深
度内的岩溶水往往在有利部位富集,尤其在东缘和南
缘,水量大、水质好,可建成大型和特大型水源地。
(2)石炭系-侏罗系碎屑岩类裂隙含水层系统
石炭系-侏罗系碎屑岩类裂隙含水层系统空间
上位于下伏碳酸盐岩类岩溶含水层系统和上覆白垩
系碎屑岩类孔隙-裂隙含水层系统之间,分别以石
炭系底部铝土质页岩和侏罗系顶部泥岩为其区域性
隔水层。岩性以砂、泥岩互层为主。砂岩一般成岩
胶结较好,原生孔隙少,其储水导水作用有限,通常
以各种裂隙(包括构造、层面、风化等裂隙)及次生
孔隙储水导水为主。随地层从新到老,埋藏从浅到
深,孔隙的储水导水作用渐弱,裂隙的储水导水作用
更加突出,造成地下水赋存极不均匀。石炭系-侏
罗系在鄂尔多斯盆地内部分布连续,但由于受地层
岩性和埋藏深度等条件的制约,该含水层系统总体
上构成非径流型盆地。在盆地的中西部地区,石炭
系-侏罗系碎屑岩被白垩系(保安群)覆盖,地层埋
藏深(盆地中央顶面埋深最深超过1200m),无现代
大气降水和地表水补给的可能,加上受石油、煤炭沉
积环境的影响,水量不大,水质差,一般无开采价值。
在盆地东部该碎屑岩层出露及浅埋区,含水层多被
地表水系切穿,地下水可以接受大气降水和地表水
的补给,但一般仅在浅部风化带(埋深50~100m以
内),尤其在河谷地带常与上覆第四系冲积层地下
水构成一体,水量相对较丰,水质较好,这对于水资
源十分短缺的东部黄土丘陵区城镇供水具有重要意
义。此外,在陕北局部地区由于侏罗系煤层自燃形
成烧变岩带,孔洞和裂隙发育,在地下水补给和储存
有利部位,水量较丰,水质较好。
(3)白垩系碎屑岩类孔隙-裂隙含水层系统
白垩系(指保安群,下同)为未完全胶结的砾
岩、砂岩夹粉砂岩、泥岩,其中砂岩(含砾岩)为主要
含水层,下伏侏罗系顶部泥岩为其区域性隔水底板。
白垩系可划分为洛河组(K11)、环河组(Kh1)和罗汉洞
组(Klh1)共3个含水岩组,不同地区各含水岩组中砂
岩和泥岩的比例不同,其间相对隔水的泥岩厚度及
隔水性也不相同,但各含水岩组间多存在不同程度
的水力联系。受白垩系沉积环境和岩相控制,未完
全胶结的砂岩原始孔隙保存完好,成为主要储水和
导水空间,富水性相对均一。白垩系中的岩石裂隙
不很发育,但在厚层砂岩中,尤其在南部地区,部分
裂隙的贯通性较好,在导水方面起一定作用。
白垩系碎屑岩类孔隙-裂隙含水层系统构成一
个东西不对称、南北不统一的半开启型自流盆地。
大致以中部白于山以北近东西向的基底构造隆起为
界,分为南北两部分。盆地北部现今为沙漠高原,地
形起伏较小,白垩系主体并没有被地表水系切穿,上
覆以风成砂为主,有利于大气降水补给,局部还能得
到凝结水的补给。盆地北部的白垩系由于沉积环境
以沙漠相和河流相为主,砂岩比例较高,泥岩并不发
育,加上补给条件较好,故北部白垩系实际上构成巨
厚的垂向不均一的统一含水体,自流盆地的特征并
不显著。北部白垩系地下水总体水量较丰富、水质
较好,各含水岩组间的水位、水量和水质的差异并不
很大。一般在补给区上层水位稍高于下层,水质略
好于下层;在排泄区则相反。
盆地南部现今为黄土高原,地形十分破碎,上覆
厚层黄土及上新统泥岩,地表水系切割强烈,白垩系
仅在深切沟谷中出露。除在白垩系出露的周边基岩
及黄土浅覆盖的山地可以接受大气降水补给外,其
余地区补给条件较差。盆地南部的白垩系除部分沙
漠相外,以河湖相为主,各层位砂岩比例不一,泥岩
比较发育,在垂向上由多个相对独立的含水岩组构
成,各含水岩组间的水力联系较小。由于补给来源
和地层岩性的差异,盆地南部白垩系各含水岩组地
下水的水位、水量和水质差别较大,主要以洛河组的
1期王德潜等:鄂尔多斯盆地水文地质特征及地下水系统分析9
水量较大、水质较好。
(4)新生界松散岩类孔隙含水层系统
新生界松散岩类主要含水层包括第四系风积和
冲湖积砂层、冲(洪)积砂砾石层,还包括部分黄土。
这些岩层的孔隙(包括黄土中的孔洞-裂隙)在储
水和导水方面均起主导作用,含水介质比较均匀,地
下水赋存相对均一,在盆地浅部总体构成一个南北
差异明显的不完全连续的高原型孔隙含水层系统。
大致以中部长城一线为界,盆地西北部新生界松散
岩类孔隙水(包括风积砂层水、冲积层水和冲湖积
层水)除局部地区构成单独含水层(如萨拉乌苏组
冲湖积层)外,多与下伏中、古生界碎屑岩风化裂隙
带地下水融为一体,水量较大,水质较好。盆地东南
部为黄土覆盖区,由于地形切割强烈,多形成各自相
对独立的水文地质单元,除黄土塬区(如董志塬、洛
川塬)构成比较连续的含水层,具有一定开采价值
外,广大黄土梁峁区黄土层地下水多较贫乏。另在
区内的一些宽谷河段,分布有厚度不一的冲积砂砾
石层,地下水相对丰富,常成为严重缺水地区的重要
供水水源。
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鄂尔多斯盆地现代为高原地貌,地面标高多在
1000~1700m,盆地东、南和西缘三边多被以碳酸
盐岩为主的标高1000~2800m的中山环绕,黄河
呈/几0字型沿盆地周边的西、北、东三面环绕流过。
黄河从青铜峡进入本区的河水面的标高1120m左
右,在关中盆地东部的潼关流出本区的河水面标高
320m左右,水位总落差达800m。大气降水是盆地
内地下水的主要补给来源,各含水层系统之间存在
一定水力联系,地下水和地表水之间在局部地段发
生相互转化,除北部沙漠高原的中部内流区浅层地
下水以蒸发排泄为主外,区内地下水总体向盆地周
边方向流动,黄河及其主要支流在盆地周边及盆地
内切穿各含水层,成为盆地地下水的区域性直接或
间接的排泄渠道。
鄂尔多斯盆地总体上是一个半开启型的地下水
盆地,盆地内地下水的主要补给来源是大气降水入
渗,其次是地表水的渗漏,还有灌溉回归水和凝结水
的补给等。补给方式从地域讲包括面状补给(大气
降水、凝结水和灌溉回归水入渗)和带状或点状补
给(河流、湖泊和水库的渗漏等);从层位讲包括直
接入渗和间接(通过第四系或其他上覆含水层)入
渗等。大气降水补给量大小除与降水量及降水方式
有关外,主要受地貌形态、地表介质特征和植被发育
状况等的影响,以盆地周边及盆地内基岩裸露或浅
覆盖、植被发育较好的山区补给量较大,其次为盆地
北部的沙漠高原区,盆地南部的黄土高原区补给量
较小。凝结水的补给局限在北部沙漠区。灌溉回归
水在农牧业灌溉区有一定意义。地表水的渗漏主要
发生在流经周边岩溶区的黄河及其支流泾河、洛河
部分河段和流经白垩系的泾河及洛河的支流上游河
段,也包括当地的一些水库和湖泊,地表水渗漏在部
分岩溶水区(如陕西渭北)可以成为主要补给来源。
盆地内地下水总体从各自的补给区向当地排泄
基准面方向径流。盆地内地下水除东部吕梁山区和
西南部六盘山区的岩溶水从山区向盆地方向运移
外,其余总体上均从盆地(高原)中部向周边方向运
动,除局部向盆地外围的新生界断陷盆地排泄外,多
在盆地周边及盆地内的黄河及其支流切穿含水层部
位以泉、渗水及谷坡蒸发等方式排泄。盆地内不同
含水岩类地下水的径流通道并不相同,松散岩类多
以孔隙为主,含水层似层状;碎屑岩类有以裂隙为主
和以孔隙为主之分,前者呈脉网状,后者似层状;碳
酸岩盐类多以岩溶和裂隙为主,视岩溶和裂隙的发
育程度可分为似层状、网状和脉状几种。盆地地下
水通常以顺层(水平)径流为主,在运动过程中可在
同一含水层系统内发生地下水与地表水的转换,也
可在不同含水层系统之间发生水的交换。但是,在
白垩系自流盆地内,尤其在其北部沙漠地区,地下水
的越层(垂向)径流比较突出,形成补给区(或补给
期)部分浅层地下水可以向下越流补给深层地下
水,排泄区(或排泄期)部分深层地下水可以向上越
流通过浅层地下水蒸发排泄。此外,随着盆地内地
下水开发利用程度的提高,人工开采已经成为盆地
地下水的重要排泄方式。
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新生界松散岩类孔隙含水层系统在盆地内分布
广、埋藏浅,直接接受大气降水补给,与地表水的水
力联系密切,地下水径流条件良好,除内流区外,几
乎整个含水层系统均被叶脉状的黄河及其支流水系
联在一起。该层具供水意义的含水岩组主要有萨拉
乌苏组砂层孔隙水、河谷区冲积层水及黄土塬区的
黄土层水。萨拉乌苏组主要分布在毛乌素沙地与黄
土高原接壤带,除能接受降水和凝结水的补给外,还
10第四纪研究2005年
可能有白垩系碎屑岩类孔隙-裂隙水的补给,向当
地河谷或低地径流排泄或在地下水浅埋区蒸发排
泄。河谷区冲积层常与其下的基岩风化裂隙带构成
统一的含水体,在接受河水补给的有利地段,地下水
积极交替带厚数十米。黄土塬区黄土层水主要接受
塬面大气降水的入渗补给,径流途径较短,多在塬边
沟壑坡壁渗水或蒸发排出。新生界松散岩类孔隙含
水层系统与下伏各含水层系统也存在着不同程度的
水力联系,常成为下伏含水层接受大气降水、地表水
间接补给的中介体。
白垩系孔隙-裂隙水主要在含水岩层露裸区和
浅埋区直接或间接地接受大气降水入渗补给,一般
没有一个集中的补给区。盆地北部含水岩组多以粗
粒砂岩为主,泥岩较少,地下水接受降水和凝结水补
给,以垂向交替为主,地下水在低凹滩地或河谷区向
上越流排出地表或于浅埋区蒸发排泄。盆地南部砂
岩和泥岩的分层明显,地下水以顺层径流为主,在就
近深切河谷由下向上越层排泄。盆地内白垩系碎屑
岩类孔隙-裂隙含水层系统按不同埋藏深度、水动
力条件和水循环特点大致可划分出地下水的强径流
积极交替带?(小于300m)、缓径流开启带ò
(300~800m)和弱径流半开启带ó(800~1200m)
共3个带,而滞流封闭带?实际已进入侏罗系。上
述分带情况和各带的发育深度及厚度在盆地不同部
位并不相同,各带的下界一般北部大于南部,东部
(或东南部)大于西部(或中西部)。
石炭系-侏罗系碎屑岩类裂隙含水层系统受地
层构造、岩性及出露区地形地貌等因素控制,地下水
赋存和补给条件总体较差。地下水积极交替带仅分
布在盆地东部黄土覆盖的河谷基岩裸露区或浅埋区
的强风化带,并多与上覆冲积砂砾石孔隙水组成统
一含水体。强径流积极交替带深度多小于50~
100m;通常深度100~300m为缓-弱径流开启-半
开启带;深度300m以下为滞流封闭带。
寒武系-奥陶系碳酸盐岩类出露的鄂尔多斯盆
地周边山地,也是岩溶水接受大气降水和地表水入
渗的主要补给区。受盆地地质结构的制约,该含水
层系统构成一个非径流型盆地,从盆地边缘到中心
存在明显的水文地质分带:强径流积极交替带深度
多小于800m,深度800~1800m为缓-弱径流开
启-半开启带,深度大于1800m属滞流封闭带。该
含水层系统的东缘、南缘和西缘,由于自然地理和地
质-水文地质条件的差异,上述各带的埋藏深度有
一定差别,总体东、南部大于西部。
综上,鄂尔多斯盆地作为一个巨型地下水盆地,
按照现代地下水循环理论和实际状况,总体可以划
分成浅部地下水循环系统和深部地下水封闭系统。
浅部地下水循环系统包括地下水强径流积极交替带
和缓-弱径流开启-半开启带,其中新生界松散岩
类孔隙含水层系统全部和石炭系-侏罗系碎屑岩类
裂隙含水层系统浅部的循环深度在300m以上;寒
武系-奥陶系碳酸盐岩类岩溶含水系统循环深度最
大可达1800m;白垩系碎屑岩类孔隙-裂隙含水层
系统循环深度最大可达1200m。深部地下水封闭系
统主要指地下水滞流封闭带,包括寒武系-奥陶系
碳酸盐岩类岩溶含水层系统和石炭系-侏罗系碎屑
岩类含水层系统的深部。鄂尔多斯盆地内的浅部地
下水循环系统和深部地下水封闭系统的界限基本上
也是地下淡水(含微咸水)和咸水的界限,浅部地下
水循环系统内的地下水与现代大气降水或多或少地
存在一定的联系,其也是目前勘查研究和开发利用
的主要对象。当然,其间的界限也不是完全固定的,
可以随着气候演变、构造活动、地形改变及人为活动
(包括开采)等因素的影响而发生变化。本文地下
水系统分析的主要对象是盆地浅部地下水循环系统
(图2)。
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目前,国内外学者对/地下水系统0的概念还缺
乏一个明确的定义和统一的认识。
中国科学院资深院士陈梦熊先生全面总结和概
括了对地下水系统的认识[1],认为地下水系统是水
文系统的一个组成部分,它是一个错综复杂,包括各
种天然因素、人为因素所控制的,具有不同等级的互
相关联以及互相影响的统一体。每个地下水系统都
具有各自的特征与演变规律,包括各自的含水层系
统、水循环系统、水动力系统、水化学系统。
应该说,陈梦熊等的上述认识是比较全面和客
观的,它既考虑了地下水系统的空间特征,也考虑了
其时间变化;既考虑了其受自然条件的控制,也考虑
了人类活动的影响。我们认为,地下水系统是指受
自然和人为因素控制的,时空分布上由具有共同的
补给、径流、排泄特征与演变规律的若干个相对独立
的水文地质单元所组成的统一体。当然,由于水文
地质条件千差万别,在对某个特定的地下含水体进
行地下水系统分析时,其划分原则可以允许根据具
体情况,根据不同研究对象、不同系统级别和不同目
的而有所侧重,力求做到因地制宜,有的放矢,既要
1期王德潜等:鄂尔多斯盆地水文地质特征及地下水系统分析11
图2鄂尔多斯盆地地下水循环模式示意图
Fig.2CirculationpatternintheErdosBasin
保持系统划分的科学性,又要适当考虑实用性。
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如前所述,鄂尔多斯盆地是一个巨大而复杂的
地下水盆地。自下而上它由4个不同特性的含水层
系统上下叠置或平面链结组成。不同区块内含水层
系统的空间组合又各不相同,往往形成不同的地下
水循环特征及各自的水动力场和水化学场,它们控
制了地下水水量和水质的分布。因此,对鄂尔多斯
盆地地下水系统的划分必须结合盆地自然地理-地
质-水文地质的实际情况,充分考虑上述各种因素
的各自特点及组合特征,才能比较客观地反映盆地
地下水赋存和运移的真实面貌。可以认为,鄂尔多
斯盆地实际上包含了周边岩溶地下水、白垩系自流
盆地地下水和东部黄土区地下水3个基本独立、各
有特色、存在局部联系的地下水大系统。因此,可以
将整个鄂尔多斯盆地视为一个有3个地下水大系统
组成的地下水巨系统。在各地下水大系统内,又可
根据地质-水文地质结构特征、地下水循环条件以
及和地表水系的关系等,再进一步划分成7个地下
水系统及16个地下水亚系统(图3和表1)。此外,
在部分地下水亚系统(如岩溶水亚系统)内还可进
一步划分出若干地下水子系统。
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对于鄂尔多斯盆地而言,周边岩溶地下水大系
统-东部黄土区地下水(主要指碎屑岩类裂隙水)
大系统-白垩系自流盆地地下水大系统在平面上是
从外围向中心的链接关系,在空间上则总体构成自
下而上的叠置关系。除局部地段由于构造、岩性形
成的/天窗0或人为的原因(如矿井或钻孔),其间可
能发生少量水力联系外,各地下水系统之间主要通
过上覆新生界及地表水系相互关联。因此,各地下
水系统的独立性是基本的、普遍的,而它们之间的水
力联系是相对的、局部的。如六盘山东麓的岩溶水
可能部分向白垩系自流盆地排泄,是造成盆地西南
部白垩系地下水水量和水质都较好的主要原因。此
外,通过各地下水系统上覆第四系含水层向本系统
12第四纪研究2005年
图3鄂尔多斯盆地地下水系统划分示意图
1.周边岩溶地下水大系统2.白垩系自流盆地地下水大系统3.东部黄土区地下水大系统4.大系统代号及界线
5.系统代号及界线6.亚系统代号及界线
Fig.3GroundwatersystemsintheErdosBasin
周边以外地下水系统排泄的区段更多,如白垩系自
流盆地东部北段地下水可能通过上覆第四系含水层
向盆地东部黄土区排泄。
此外,通过地表水系几乎将盆地内各地下水系
统都相互联系在一起,特别是盆地的东部和南部的
地表水系几乎全都切穿了白垩系自流盆地、黄土区
和岩溶区,地表水和地下水在不同地段发生不同性
质的水力联系,通过地表水系将盆地内各地下水系
统联系起来,构成统一的排泄渠道,最终向黄河和汾
渭盆地排泄。
鄂尔多斯盆地地下水系统和其相邻的地下水系
统之间多为断层接触,其间的水力联系总体较小,但
在不同地区也存在一定差异。如渭北和韩城-河津
地区的岩溶地下水在部分地段可以向汾渭盆地方向
1期王德潜等:鄂尔多斯盆地水文地质特征及地下水系统分析13
V14:
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Table1GroundwatersystemsintheErdosBasin
巨系统大系统系统亚系统
鄂
尔
多
斯
盆
地
地
下
水
巨
系
统
盆地周边岩溶地下水
大系统(?)
白垩系自流盆地地下
水大系统(ò)
盆地东部黄土区地下
水大系统(ó)
东部吕梁山西侧岩溶地下水系统(?1)
南部汾渭盆地北侧岩溶地下水系统(?2)
西部桌子山)六盘山东侧岩溶地下水系统(?3)
北部沙漠高原开启型地下水系统(ò1)
南部黄土高原半开启)封闭型地下水系统(ò2)
黄土区浅层地下水系统(ó1)
黄土区深部地下水系统(ó2)
天桥岩溶地下水亚系统(?1-1)
柳林岩溶地下水亚系统(?1-2)
韩城)河津岩溶地下水亚系统(?2-1)
合阳)万荣岩溶地下水亚系统(?2-2)
岐山)泾阳岩溶地下水亚系统(?2-3)
千阳)华亭岩溶地下水亚系统(?3-1)
平凉)彭阳岩溶地下水亚系统(?3-2)
太阳山岩溶地下水亚系统(?3-3)
黑山岩溶地下水亚系统(?3-4)
桌子山岩溶地下水亚系统(?3-5)
东南部地下水亚系统(ò1-1)
西部地下水亚系统(ò1-2)
北部地下水亚系统(ò1-3)
子午岭东麓地下水亚系统(ò2-1)
白于山北麓地下水亚系统(ò2-2)
陇东地下水亚系统(ò2-3)
排泄,成为盆地新生界地下热水的重要补给来源;东
胜隆起西北部的白垩系地下水和东北部的黄土区地
下水都有可能向河套盆地新生界排泄。
52
?
(1)鄂尔多斯盆地特殊的地质结构决定了其独
特的水文地质结构特征。鄂尔多斯盆地是由多种不
同岩石类型上下叠置构成的构造沉积盆地,决定了
它是一个由不同含水岩类的多个含水层系统上下叠
置构成的巨型地下水盆地。这些不同含水层系统由
下而上分别为:寒武系-奥陶系碳酸盐岩类岩溶含
水层系统、石炭系-侏罗系碎屑岩类裂隙含水层系
统、白垩系碎屑岩类孔隙-裂隙含水层系统和新生
界松散岩类孔隙含水层系统。
(2)鄂尔多斯盆地的自然地理-地质和水文地
质条件决定了盆地地下水的总体循环交替特征。鄂
尔多斯盆地总体上构成一个半开启型的地下水盆
地,盆地内地下水的主要补给来源是大气降水,地下
水总体从各自的补给区向当地排泄基准面方向径
流,黄河及其主要支流是盆地地下水的最终排泄渠
道。盆地内不同含水层系统地下水交替循环的方式
和深度不同,以寒武系-奥陶系碳酸盐岩类岩溶含
水层系统和白垩系碎屑岩类孔隙-裂隙含水层系统
的交替循环深度较大(可达1200~1800m);新生
界松散岩类孔隙含水层系统和石炭系-侏罗系碎屑
岩类裂隙含水层系统的交替循环深度较小(一般小
于300m)。这对于鄂尔多斯盆地地下水资源的形成
分析和勘查评价有一定指导意义。
(3)虽然目前国内外对于地下水系统概念的认
识还不完全一致,但对于像鄂尔多斯盆地这样复杂
的大型构造沉积盆地的地下水系统分析一定要从实
际出发,不完全拘泥于概念,既掌握原则性,又有一
定的灵活性,在具体划分和命名时既要有科学性,又
要有实用性,这样才有利于指导鄂尔多斯盆地地下
水的进一步勘查研究和合理开发利用。
(4)鉴于目前鄂尔多斯盆地地下水勘查第二阶
段的工作仍在继续进行,许多认识有待进一步深化
和修正,本文提出的鄂尔多斯盆地水文地质特征和
地下水系统分析只是初步的,肯定存在不妥之处,有
待进一步探讨和研究。
? IóD(Reference)
1陈梦熊,马凤山著.中国地下水资源与环境.北京:地震出版社,
2002.385~413
ChenMengxiong,MaFengshan.GroundwaterResourcesandthe
EnvironmentinChina.Beijing:SeismologicalPress,2002.385~
413
14第四纪研究2005年
HYDRO2GEOLOGICALCHARACTERISTICSANDGROUNDWATERSYSTEMS
OFTHEERDOSBASIN
WangDeqian1LiuZuzhioYinLihe?
(1ShaanxiBureauofLandandResources,Xican710082;oShaanxiBureauofGeologyandMineralExploration
andDevelopment,Xican710054;?XicanInstituteofGeologyandMineralResources,Xican710054)
Abstract
TheErdosBasinisalarge2scalesedimentarybasininNWChina,whereabundantmineralresourceispresent
andoneoftheimportantenergybasesinChina.Itisalsoalarge2scalegroundwaterbasininarid2semiaridarea,in
whichgroundwatercanbeusedfortheconstructionanddevelopmentoftheenergybase.Geologically,thebasinis
characterizedbysuperpositionofwater2bearingformations;therebyitishydro2geologicallyamultiplegroundwater
systemsinvertica.lTheErdosBasinisahalf2opengroundwaterbasin,inwhichthecarbonatekarstgroundwater
systeminCambrian2Ordovicianrocksandtheclasticpore2fissuregroundwatersysteminCretaceousrockshavea
deepcirculation(upto1200~1800m).TheCenozoicgroundwatersystemandtheclasticfissuregroundwater
systeminCarboniferousandJurassichaveshallowcirculationdepth(lessthan300m).Threemajorgroundwater
systems,thekarstgroundwatersystem,Cretaceousartesiangroundwatersystem,andthegroundwatersysteminthe
loess2coveringareaarepresentinthebasin.Basedonthehydrogeologyandgroundwatercirculationconditions,7
groundwatersystemsand16subsystemsaresubdivided.Adiscussionispresentedongroundwatersystemsinthe
basin,basedontheanalysisongeologicalandhydro2geologicalstructureofthebasinandgroundwatercirculation
conditionsofvariousgroundwatertypes,whichprovideabasisforfurtherinvestigationandrationaldevelopmen.t
Keywordshydro2geologicalstructure,groundwatercirculation,groundwatersystemsanalysis,theErdos
Basin
5?
1@ù?6?Yy0?M
6
在中国科学技术信息研究所2004年版5中国科技期刊引证报告中国科技论文统计源期刊6中,5第四纪研究6的总
被引频次为780,比2003年的642增加了138,影响因子为1.172,比2003年的0.958提高了0.214。在地球科学类,5第
四纪研究6影响因子排名第6,总被引频率次排名第7;在1534种科技期刊影响因子总排名为第43,总被引频率次总排
名第167。
在中国学术期刊综合引证报告(2004版)5中国学术期刊综合评价数据库6来源期刊5716种统计源中,5第四纪研
究6的总被引频次为839,比2003年的733增加了106,影响因子1.2925,比2003年的1.1329提高了0.1596;在环境与
生命/环境/地质(综合)类中影响因子排名第5,总被引频次排名第7。
5第四纪研究6编辑部向主编、编委、作者、读者和所有关心、支持5第四纪研究6刊物的同志们、朋友们表示衷心的感谢。
5第四纪研究6刊物主要报道第四纪研究的地层、沉积、古地理、古环境、古气候、古动植物、海洋与湖泊、新构造与灾
害、水文地质与工程地质、人类考古与文化、国土整治等有关的全球变化以及第四纪新理论与新技术内容。
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5第四纪研究6编辑部
2004年12月
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