Question

鄂尔多斯盆地水文地质特征

Answer 1

鄂尔多斯盆地含煤区地下水按含水层的岩性特征及储存条件，可划分为3种类型。根据单孔涌水量可将区内含水岩层划分为强富水、中等富水、弱富水3个等级。

1.松散岩类孔隙、裂隙水

主要分布在陕北诸煤田内，含水岩层主要由第四系风积、冲积、洪积、湖积层构成，岩性为黄土、黄土状土、砂及砂砾石组成。地下水多为潜水，局部为承压水。其运移规律多沿非黄土类土的孔隙及黄土类土的孔隙、裂隙及孔洞运动，具有含水均一的特点（图5-5）。

图5-5 横山县桑树界-高树水文地质剖面

松散岩类孔隙、裂隙水，因各处地貌单元不一，故岩性差异较大，其水位埋深及涌水量亦有显著不同。陕北风沙草原及较大河谷区，地下水位埋深一般为2～10 m。含水层厚度为10～100 m。单井出水量（井深200 m）为20～300 m³/d，单位涌水量0.1～0.5 m³/h·m，个别地段可达3～10 m³/h·m。属弱至中等富水含水岩组。地下水水化学类型为重碳酸-硫酸型、硫酸-氯化物型或氯化物型水。矿化度一般为1～3g/L，西部的子洲、定边、靖边地区水质较差，其矿化度可高达3～10 g/L。

2.碎屑岩类孔隙、裂隙水

盆地中北部含煤区多伏于黄土之下，与上覆松散层地下水常呈上、下叠置的含水结构，南部边缘中低山区、较大沟谷的两侧及盆地西北部有部分出露，地下水常具承压性质。潜水或承压水埋深由十余米至百米不等。沟谷之中常有泉水溢出，部分钻孔自流水头高出地表15 m以上。煤层顶底板砂岩常是主要充水岩层，现将主要含水岩组富水特征简述如下。

（1）侏罗系延安组砂岩含水岩组

主要分布于陕北、黄陇、东胜及宁东煤田，常为煤系地层的直接充水岩层，泉水一般流量为0.5～2.5 m³/时，单井出水量为100～400 m³/d，单位涌水量为0.5～3 m³/h·m。多具承压性，地下水头高出地表2～11 m，属中等富水含水岩组。地下水水化学类型一般为重碳酸型或重碳酸-氯化物型水。矿化度为0.5～2.8 g/L。

榆神矿区侏罗系层状裂隙潜水，富水性中等至差，钻孔水位降深13.37 m，涌水量192 t/d。侏罗系层状碎屑裂隙承压水，钻孔水位降深5.4～41.48 m，涌水量218 t/d。

榆横矿区中侏罗统安定组裂隙潜水钻孔单位涌水量0.0108～0.011 L/s·m，渗透系数0.0526～0.057 m/d，水化学类型属SO₄-Na型，矿化度3.018-7.498 g/L。中侏罗统直罗组裂隙潜水钻孔单位涌水量0.048～0.28 L/s·m，渗透系数0.2236～1.035 m/d，水化学类型属HCO₃-Na·Mg、SO₄-Na型，矿化度0.374～9.5279 g/L。煤系层状碎屑裂隙承压水，钻孔单位涌水量0.00005～0.001 L/s·m，渗透系数0.002～0.0361 m/d，矿化度3.262 g/L，水化学类型属SO₄-Na型。

神北新民矿区裂隙水主要为潜水，含水层广布全区，岩性为厚层状中粗粒砂岩，部分地段由于存在局部隔水层使其微具承压性。单位涌水量0.00024～0.0052 L/s·m，渗透系数0.00012～0.012 m/d，矿化度0.477～3.821 g/L，多为HCO₃-Ca·Na和Cl-SO₄-Na型水。

黄陵矿区中侏罗统直罗组上部泥岩夹砂岩，含水条件极差，为隔水层，钻孔单位涌水量0.002～0.2 L/s·m，富水性不强但变化较大，与含水裂隙发育程度及深度有关：一般垂深40 m以上比较富水，钻孔单位涌水量为0.01 L/s·m以上，局都（双龙）可达0.22 L/s·m，40 m以下极微；中侏罗统延安组及下侏罗统富县组的泥岩夹砂岩为隔水层，单位涌水量0.0038～0.0045 L/s·m。

汝箕沟矿区侏罗系砂岩含裂隙承压水，钻孔水头高出地面12.75 m，涌水量1～3 L/s·m，水质属HCO₃-Na型水。最大涌水量为6.24 m³/h，地下水静储量消失后动储量不能及时补给，故地下水有减的趋势。

（2）三叠系瓦窑堡砂岩含水岩组

主要分布于陕北三叠纪煤田，泉水流量一般小于0.5 m³/h，单井出水量小于100 m³/d，单位涌水量小于0.1 m³/h·m，局部地段具有承压性，自流水头高出地表10～27 m。地下水水化学类型较为复杂，为SO₄-Cl型或Cl-SO₄型水，矿化度1～3 g/L，西部个别地段可高达46.9 g/L。一般粗粒砂岩及构造有利部位较为富水，该含水岩组属弱富水岩层。

（3）二叠系下石盒子组及山西组砂岩含水岩组

主要分布在石炭—二叠纪煤田中，泉水流量一般0.5～2.5 m³/s·m，单井出水量100～300 m³/d，单位涌水量0.5～3 m³/h·m。地下水具有承压性，水头一般高出地表1～5 m，属弱至中等富水含水岩组。该类含水层中砂岩常为煤系地层的直接充水岩层，地下水水化学类型亦较复杂，为HCO₃-Cl型或HCO₃-SO₄型水，矿化度为0.87～0.51 g/L。

韦州矿区石炭系上统下部及中统砂岩含水组，其岩性以粉砂岩、细砂岩、中粒砂岩为主，均属弱含水层。单位涌水量为1.000279～0.0173 L/s·m。奥陶系中统浅变质岩含水岩组，岩性为细粒砂岩、千枚状粉砂岩、板岩等。含较丰富的裂隙水。涌水量为11.20 L/s。

河东煤田二叠系层状碎屑岩类裂隙、孔隙含水岩组：出露在黄河沿岸横沟、李家沟一带，出露厚度＞300 m，风化带厚度60～30 m。河谷地段水位埋深6～20 m，储水条件差，泉水出露标高700～750 m，流量0.1～1 L/s，矿化度＜1 g/L，为SO₄～Na、Mg、Ca型水，总体上为贫水或极贫水含水层。

河东煤田二叠系下石盒子组、山西组裂隙、孔隙含水岩组承压含水岩组以中粗粒砂岩和砾岩为主，厚层、块状，钙质胶结，裂隙发育。含水层顶板埋深（骆驼脖子砂岩顶板）273.41～482.87 m，厚度45～100 m承压水头高出地面60～70 m，自流量0.7～3.29 L/s，单位降深涌水量0.055 L/s·m，水化学类型为HCO₃，CO3-Na型水及Cl-Na型水，矿化度0.87～1.35 g/L。含水岩组内，砂体多呈透镜状产出，其透水性和富水性在平面上的变化大。

乡宁矿区煤系地层上、下部含水层主要分布于紫荆山断裂带南西至评价区西南缘，但又均位于分水岭（黄河与汾河）之上及其两侧山坡地带。因此，地表径流条件良好，加之降雨都集于每年7～9月份，蒸发量大于降水量1～3倍，不利于大气降水的渗入补给。砂岩裂隙含水层单位涌水量（0～0.095）L/s·m，平均为0.031 L/s·m，渗透系数0.079 m/d，属弱-较弱含水性的含水层。二叠系砂岩裂隙水补给面积有限，局部在小型向斜部位水量较富集，但上部砂岩水与煤层间有数百米的多层泥岩隔水层，且无较大断裂引起的水力联系。因此，对煤层气的运移和保存影响不大。

3.碳酸岩类溶蚀裂隙、溶洞水

主要分布在陕北、渭北、河东及宁北石炭—二叠纪煤田及内蒙古桌子山矿区中，含水岩层为石炭系太原组及奥陶系马家沟组灰岩，地下水受岩性及构造裂隙发育程度控制。富水极不均一，地下水主要接受大气降水及地表水渗漏补给。其排泄主要沿着构造裂隙及溶蚀孔洞运动。地下水位埋藏较深。

府谷矿区奥陶系马家沟组灰岩水头标高在830～835 m。钻孔涌水量1000～20000 m³/d，岩溶发育深度百米左右，并且岩溶发育随深度增加，有减弱趋势，其钻孔涌水量也随之减少为35～400 m³/d。地下水水化学类型为NaHCO₃-Ca型水，矿化度0.84 g/L，属强富水岩组。

吴堡矿区奥陶系马家沟组灰岩含水层顶板埋深449.66～678.59 m，水头标高744.2～763.39 m，含水层厚度17.55～45.85 m。石炭系太原组灰岩含水岩组，裂隙不甚发育，灰岩为质纯、厚层灰岩。钻孔自流量为0.972 m³/t，单位涌水量0.0144～0.72 m³/h·m。地下水水化学类型为HCO₃-Cl型或Cl-HCO₃型水，矿化度0.97～3.92 g/L。奥陶系马家沟组灰岩含水层，上部为角砾状灰岩及白云质灰岩，裂隙不甚发育，富水性较差，主要含水层为下部厚层状灰岩，含水层溶蚀裂隙及溶洞较为发育，厚度45.85 m。含水层顶板埋深678.59 m，钻孔自流水量222.05 m³/t，单位涌水量2.484 m³/h·m。地下水水化学类型为Cl-Na型水。矿化度11.71g/L，属中等富水含水岩组。

乡宁矿区石灰岩岩溶裂隙含水层单位涌水量0～0.102 L/s·m，平均为0.027 L/s·m，渗透系数0.1069 m/d，属弱-较弱含水性的含水层。

渭北石炭—二叠纪煤田区，岩溶水主要赋存于奥陶系马家沟组灰岩中。上部石炭系太原组灰岩，溶蚀裂隙较为发育，多为透水而不含水层，一般钻孔施工中多有漏水现象，地下水较为贫乏。奥陶系马家沟组灰岩水量丰富，泉水流量5～50 m³/d，单井出水量130～380 m/d，局部地域可达1054 m/d，属强富水含水岩组，多具承压性，地下水位标高一般在380 m左右，（图5-6）。地下水水化学类型为HCO₃-Cl型水，矿化度为1.17～1.67 g/L。氟化物为0.4～1.0 mg/L。

图5-6 铜川矿区东坡水文地质剖面示意图

韦州矿区奥陶系中下统石灰岩含水岩组，单位涌水量为60.48 L/s·m。向斜东翼主要含煤地层下距含水性强的奥灰岩溶水约650 m，上覆含水层水性很弱，向斜西翼石嘴山大断裂与煤山断层的影响，使富水的第四系砂砾层侧向与煤系接触，矿井开采靠近该断层时，矿井充水可能受到第四系含水层的间接补给。

河东煤田石炭系太原组裂隙、溶洞含水岩组：岩性以灰岩为主，次为砂岩。灰岩质纯，厚层状、具裂隙、小溶洞、溶孔，孔洞和裂隙连通性差。砂岩裂隙较发育但多被充填，含水极不均一。含水层顶板埋深449.66～800 m不等，厚度17.55～46.27 m，自流量0.27～14.83L/s，单位涌水量为0.004～0.213 L/s·m。矿化度上部为0.994 g/L，下部为1.35 g/L，属HCO₃-Cl-Na型和Cl-HCO₃-Na型水。奥陶系马家沟组岩溶裂隙、溶洞含水岩组：含水岩组上部，岩性为角砾状灰岩和白云质灰岩，富水性差；下部为厚层-块状灰岩，具缝合线构造，含方解石脉。岩溶发育，以溶蚀裂隙为主，溶洞、溶孔次之。两种水介质相互联通导水性良好；含水层顶板埋深678～1000 m，水头标高为763.39 m，河谷地段水头高出地面90 m，单位涌水量0.678 L/s·m，水化学类型为Cl-Na型，矿化度11.71 g/L。