陳 鵬，蔣 正，夏忠君，黃 頡

(1.四川省地質(zhì)工程勘察院集團(tuán)有限公司，四川 成都 610000；2.四川省煤田地質(zhì)局一四一隊(duì)，四川 德陽(yáng) 618000；3.四川興蜀工程勘察設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，四川 成都 610000)

隨著成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，為響應(yīng)國(guó)家“一帶一路”倡議，支撐成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈發(fā)展，成都東部新區(qū)正式掛牌?？崭坌鲁亲鳛槌啥紪|部新區(qū)的核心，未來(lái)將開(kāi)展大量地上、地下工程建設(shè)[1-2]。研究區(qū)大面積分布紅層侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組砂泥巖地層，地下十幾米至數(shù)十米存在咸水分布，查明研究區(qū)內(nèi)咸淡水分布規(guī)律及水化學(xué)特征可為成都東部新區(qū)空港新城地下空間利用規(guī)劃提供基礎(chǔ)資料，同時(shí)也為廣大紅層丘陵區(qū)查明咸淡水分布規(guī)律提供借鑒。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地質(zhì)條件

研究區(qū)出露的地層為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)、中統(tǒng)沙溪廟組(J2s)、及白堊系下統(tǒng)蒼溪組(K1c)，屬湖泊相沉積，以泥巖、砂巖、粉砂巖組成比較穩(wěn)定的韻律層(圖1)。巖層的厚度總體變化不大。但各層細(xì)分層存在一定的巖相變化，在調(diào)查中多出現(xiàn)殲滅、變薄、不連續(xù)等現(xiàn)象。研究區(qū)內(nèi)大面積分布侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)(圖1)，區(qū)內(nèi)咸水分布亦主要與該地層有關(guān)。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖

蓬萊鎮(zhèn)組地層巖層組分粒級(jí)由上而下總體呈上粗下細(xì)的特征，大致以蓬萊鎮(zhèn)組上段中部頁(yè)巖為界線，以上為砂巖夾泥巖及砂泥巖互層組合；以下至蓬萊鎮(zhèn)組下段，為砂、泥巖交互疊置的互層組合；再往下，為泥巖夾砂巖的組合。

1.2 研究區(qū)水文地質(zhì)條件

根據(jù)區(qū)內(nèi)地下水的賦存條件及水動(dòng)力特征，區(qū)內(nèi)地下水分為第四系松散巖類(lèi)孔隙潛水、風(fēng)化帶裂隙水和溶蝕孔隙裂隙水三類(lèi)。

區(qū)內(nèi)地下水主要靠大氣降雨補(bǔ)給，其次有農(nóng)灌、塘庫(kù)及渠系補(bǔ)給。區(qū)內(nèi)降雨較充沛，但降雨比較集中，年內(nèi)分配不均。本區(qū)地下水交替和排泄條件較差，出露泉水少；溝谷埋藏帶地下水主要向更低的侵蝕面潛流排泄，即由小溝向大溝，由支溝向主溝緩慢滲流。

淺層風(fēng)化帶裂隙水主要埋藏于溝谷地帶，在中淺丘和高臺(tái)型淺丘地區(qū)溝谷發(fā)育，谷底寬闊平坦，為地下水主要埋藏區(qū)。埋藏區(qū)地下水主要為在丘頂和斜坡地帶由降雨入滲經(jīng)裂隙運(yùn)移匯集而成，同時(shí)該區(qū)分布由大量的水田和堰塘，為地下水的匯集提供了重要來(lái)源。

紅層風(fēng)化帶裂隙水和溶蝕孔隙裂隙水主要賦存于風(fēng)化帶和溶蝕孔隙裂隙中，在丘間及溝谷地帶富集，地下水位的變化受降雨、農(nóng)灌等的影響大，地下水水位豐枯期變化幅度在3～4 m[3]。

2 研究區(qū)咸淡水分布規(guī)律研究

2.1 多手段聯(lián)合確定咸淡水界面

成都高新東區(qū)(空港新城)城市地下空間資源地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目在研究區(qū)內(nèi)實(shí)施了188個(gè)深度160～220 m鉆孔的，利用這些孔鉆開(kāi)展分層取樣、井液電阻率測(cè)試、巖芯分層TDS測(cè)試等綜合試驗(yàn)方法查明研究區(qū)咸淡水的分布規(guī)律[4-7]。

2.1.1 分層取樣

分層取樣是在鉆孔分層抽水試驗(yàn)時(shí)直接采取分層水樣進(jìn)行水質(zhì)分析。

2.1.2 井液電阻率測(cè)試

巖石的電阻率是由多種因素綜合定的，對(duì)同一研究區(qū)的同一層位的巖性來(lái)講，巖性(成分)、孔隙度基本不變，而電阻率值隨礦化度變化較明顯；因此，只要建立起含水層電阻率值與地層水礦化度的相對(duì)應(yīng)關(guān)系，就可由電阻率值求出地層水的礦化度。在自然狀態(tài)下，井液電阻率是直接反映鉆孔中井液導(dǎo)電性，其導(dǎo)電性與井液的化學(xué)成分、濃度、溫度等密切相關(guān)，實(shí)際工程中，一般都是用清水鉆井，井液導(dǎo)電性主要是與井液的礦化度有關(guān)，礦化度越高，導(dǎo)電性越強(qiáng)，井液電阻率越低，當(dāng)井中礦化度無(wú)變化時(shí)，井液電阻率曲線為一條直線(圖2)。

圖2 研究區(qū)鉆孔井液電阻率、礦化度與咸淡水關(guān)系試驗(yàn)成果圖

2.1.3 巖芯分層TDS測(cè)試

工作中采集鉆孔不同深度的巖芯樣本進(jìn)行測(cè)試分析，每隔5～10 m取樣1件，每件巖芯長(zhǎng)約10 cm。樣品用清水洗凈后破碎研磨放入同體積容器內(nèi)，并注入等量的純凈水其巖芯完全浸泡于水中，在浸泡后6 h、12 h、24 h、48 h測(cè)試水的TDS值。

2.2 咸淡水界面平面分布特征

通過(guò)前述多手段方法聯(lián)合確定了研究區(qū)咸淡水界面的平面分布特征(表1)，繪制研究區(qū)咸淡水界面埋深等值線圖(圖3)。

圖3 研究區(qū)咸淡水界面埋深等值線圖

表1 工作區(qū)咸淡水界面分布特征一覽表

咸淡水界面埋深從地貌上，東西分帶明顯。三岔湖以西的淺切割低山區(qū)，為區(qū)域地表、地下水分水嶺，地形起伏較大，與沱江水域相對(duì)高差100～450 m，巖石受構(gòu)造影響，裂隙較發(fā)育，地下水循環(huán)、交替條件較好，地下水為淡水區(qū)。三岔湖以東的丘陵區(qū)，地勢(shì)平緩，與沱江水域相對(duì)高差30～80 m，巖層產(chǎn)狀平緩，裂隙發(fā)育較差，風(fēng)化裂隙發(fā)育又隨深度減弱，地下水徑流條件差，水力坡度約為2‰，咸淡水界面埋藏較淺。

2.3 咸淡水界面垂向分布特征

咸淡水界面的埋藏深度受含水層中可溶鹽成分含量的地下水的徑流條件控制。研究區(qū)丘陵區(qū)巖層平緩，一般3°～7°，巖石裂隙發(fā)育較差，風(fēng)化裂隙隨深度減弱，地下水徑流不暢，水化學(xué)成份隨深度變化較大，水質(zhì)受巖性控制。工作區(qū)位于龍泉山嶺與沱江水域之間，地下水總體自北西向南東徑流。龍泉山嶺為北西補(bǔ)給邊界，沱江為區(qū)域最低排泄面。地下水化學(xué)特征受地下水動(dòng)力條件及巖體可溶鹽成分的影響大，礦化度受交替、徑流條件的影響，隨埋深增加呈增大的規(guī)律(圖4)。

圖4 研究區(qū)咸淡水分布立體圖

根據(jù)本次測(cè)試結(jié)果顯示，在埋深0～15 m范圍內(nèi)，全區(qū)基本無(wú)微咸水分布；埋深15～20 m范圍內(nèi)，零星的出現(xiàn)微咸水點(diǎn)，至埋深20 m后大量增加；15～70 m埋深內(nèi)，地層膏鹽分布區(qū)普遍存在微咸水分布現(xiàn)象，非膏鹽分布區(qū)，微咸水基本不分布，而在埋深70 m以下，丘陵區(qū)全區(qū)均有微咸水分布的現(xiàn)象。

3 研究區(qū)咸水化學(xué)特征

根據(jù)本次水質(zhì)測(cè)試結(jié)果，研究區(qū)咸水化學(xué)成分主要以硫酸鹽(鈉、鈣)為主。但在埋深70 m以下稍有變化：非膏鹽分布區(qū)咸水水化學(xué)特征主要以氯酸鹽為主，次為硫酸鹽；膏鹽分布區(qū)則相反，以硫酸鹽為主，次為氯酸鹽。

參與咸水水化學(xué)組成的離子主要有：SO42-、Ca2+、Na+、Cl-、HCO3-。其組合(水化學(xué)類(lèi)型)具有明顯的垂向變化特征：

(1)埋深15～40 m：水化學(xué)類(lèi)型以SO42-·HCO3--Ca2+·Na+為主；

(2)埋深40～120 m：Cl-、Na+含量逐步增多，而HCO3-大量減少。水化學(xué)類(lèi)型為SO42-·Cl--Na+·Ca2+型水，局部出現(xiàn)Cl--Na+和SO42--Na+型水；

(3)埋深120～170 m：陽(yáng)離子轉(zhuǎn)變?yōu)橐訬a+為主，水化學(xué)類(lèi)型多為SO42-·Cl--Na+；

(4)埋深170～220 m：Ca2+逐步增多，水化學(xué)類(lèi)型以Cl--Na+·Ca2+、SO42--Na+·Ca2+為主。

隨埋深增加，咸水礦化度總體呈上升的趨勢(shì)，具有特征性的現(xiàn)象為在埋深50 m以下出現(xiàn)咸水，在80 m以下，出現(xiàn)鹵水現(xiàn)象。但礦化度隨深度遞增的線性規(guī)律并不明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

利用成都高新東區(qū)(空港新城)城市地下空間資源地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目實(shí)施的鉆孔開(kāi)展分層取樣、井液電阻率測(cè)試、巖芯分層TDS測(cè)試等綜合方法查明研究區(qū)咸淡水界面的平面分布特征、垂向分布特征及水化學(xué)特征，分析了區(qū)內(nèi)咸淡水分布規(guī)律，為成都東部新區(qū)空港新城地下空間利用規(guī)劃提供基礎(chǔ)資料，為廣大紅層丘陵區(qū)查明咸淡水分布規(guī)律提供了借鑒。