山东柴汶河下游古近系朱家沟组含水岩组水文地质特征及地下水富集模式

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.041

现代地质 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (03): 675-681.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.041

山东柴汶河下游古近系朱家沟组含水岩组水文地质特征及地下水富集模式

李波¹^,²(), 吴璇¹^,², 张翼飞¹^,², 徐聪聪¹^,², 刘春伟¹^,², 关琴¹^,², 罗斐¹^,²

1.山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队,山东济南 250014
2.山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心,山东济南 250014

收稿日期:2019-04-21 修回日期:2020-06-15 出版日期:2021-06-23 发布日期:2021-06-24
作者简介:李波,男,硕士研究生,工程师,1988年出生,第四纪地质学专业,主要从事区域水文地质调查工作。Email: 710445277@qq.com。
基金资助:
中国地质调查局水工环地质调查项目“沂蒙山革命老区1∶5万水文地质调查”(DD20160289);山东省自然资源厅项目“山东省1∶5万区域水文地质调查(新泰幅、新汶幅)”(鲁勘字(2018)44号)

Hydrogeological Features and Groundwater Enrichment Model of Paleogene Zhujiagou Formation in Lower Chaiwen River Valley, Shandong Province

LI Bo¹^,²(), WU Xuan¹^,², ZHANG Yifei¹^,², XU Congcong¹^,², LIU Chunwei¹^,², GUAN Qin¹^,², LUO Fei¹^,²

1. No.801 Hydrogeology and Engineering Geology Brigade of Shandong Exploration Bureau of Geology and Mineral Resources,Jinan, Shandong 250014,China
2. Shandong Engineering Research Center for Environmental Protection and Remediation on Groundwater, Jinan,Shandong 250014,China

Received:2019-04-21 Revised:2020-06-15 Online:2021-06-23 Published:2021-06-24

摘要/Abstract

摘要：

鲁中南地区古近系朱家沟组是一套具“磨拉石建造”特征的沉积地层,岩性以灰质角砾岩为主,受断裂构造影响,其富水性差异明显。在区域水文地质调查的基础之上,利用柴汶河下游古近系朱家沟组地层调查点与钻孔资料,分析其含水层特征、地下水水化学特征及富水性。结果表明:古近系朱家沟组含水层岩性为钙质胶结灰质砾岩,在90 m以浅裂隙岩溶发育,单井涌水量100~300 m³/d,局部>300 m³/d;裂隙水与汶口盆地南侧岩溶水化学特征相似,表明两者水力联系密切;Gibbs图显示区域地下水呈现岩石风化型,趋向蒸发浓缩型;地下水离子成分主要源于岩盐溶解,并受到人类污染活动影响。依据钻孔资料分析区内地下水富集模式为断裂型灰质砾岩岩溶裂隙蓄水构造模式,认为碎屑岩断裂发育段可作为应急找水靶区。

关键词: 柴汶河, 古近系朱家沟组, 水化学特征, 地下水富集模式

Abstract:

The Paleogene Zhujiagou Formation in south-central Shandong comprises a molassic sequence dominated by calcareous breccia, and has markedly varying water-yield properties caused by faults. Based on the regional hydrogeological survey in lower Chaiwen River valley, the aquifer characteristics, water-yield properties, and groundwater hydrochemical characteristics are analyzed. The results show that the Zhujiagou Formation comprises calcareous cemented calcirudite, and karst is developed above 90 m depth with single-well yield of 100-300 m³/d, locally reaching >300 m ³/d. Groundwater in the fissured or karst aquifers in the southern Wenkou Basin are similar, indicating close interactions between the two. The Gibbs map demonstrates that the groundwater hydrochemical features are dominated by rock-weathering, and evaporation and concentration. The ions in the groundwater are mainly sourced from rock dissolution and anthropogenic pollution. Based on drill-hole data analysis, the groundwater enrichment model is a fracture-type calcirudite karst-fissure water storage one, and we consider that fractured clastic rocks can be used as an emergency water exploration target.

Key words: Chaiwen River, Paleogene Zhujiagou Formation, hydrochemical characteristic, groundwater enrichment mode

中图分类号:

P641.1

李波, 吴璇, 张翼飞, 徐聪聪, 刘春伟, 关琴, 罗斐. 山东柴汶河下游古近系朱家沟组含水岩组水文地质特征及地下水富集模式[J]. 现代地质, 2021, 35(03): 675-681.

LI Bo, WU Xuan, ZHANG Yifei, XU Congcong, LIU Chunwei, GUAN Qin, LUO Fei. Hydrogeological Features and Groundwater Enrichment Model of Paleogene Zhujiagou Formation in Lower Chaiwen River Valley, Shandong Province[J]. Geoscience, 2021, 35(03): 675-681.

图/表 9

图1 研究区地质构造简图

Fig.1 Geological sketch map of the study area showing the distributions of major structures

图2 古近纪朱家沟组岩溶裂隙发育特征 (a)DWZK03钻孔岩心裂隙发育段;(b)岩心溶蚀面;(c)朱家沟组地层地面塌陷坑

Fig.2 Photos showing the characteristics of karst fissure development in Paleogene Zhujiagou Formation

表1 研究区古近系朱家沟组水井信息统计

Table 1 Water-well information statistics of Paleogene Zhujiagou Formation in the study area

编号	位置	井深/ m	埋深/ m	含水层地层代号	单井涌水量/ (m³/d)
DWZK03	磁窑镇国家庄村	150.3	13.30	E₂z	1 251.6
J125	磁窑镇泊家庄村	16.0	3.62	E₂z	2 880.0
J165	华丰镇乔家庄村	60.0	21.07	E₂z	192.0
J207	华丰镇胜天庄村	205.0	9.80	E₂z	192.0
J211	中韩家庄村	15.0	5.23	E₂z	120.0
J213	东庄镇北石崮村	120.0	4.90	E₂z	192.0
J214	东庄镇北石崮村	9.0	2.15	E₂z	120.0
J215	东庄镇北石崮村	7.0	1.50	E₂z	96.0

图3 DWZK03钻孔水文地质剖面图 1.新太古代石英闪长岩;2.第四纪松散沉积物;3.奥陶纪灰岩;4.奥陶纪白云岩;5.寒武纪竹叶状灰岩;6.古近纪砾岩;7.松散岩类含水岩组,富水性100~300 m3/d;8.碳酸盐岩类含水岩组,富水性1 000~5 000 m3/d;9.岩浆岩变质岩类含水岩组,富水性50~300 m3/d;10.碎屑岩类含水岩组,富水性>300 m3/d;11.碎屑岩类含水岩组,富水性100~300 m3/d

Fig.3 Hydrogeological profile in drill-hole DWZK03

表2 研究区地下水水化学分析结果

Table 2 Results of groundwater hydrochemical analysis in the study area

样品编号	含水层	pH	K⁺	Ca²⁺	Na⁺	Mg²⁺	Cl^-	$SO 4 2 -$	$HCO 3 -$	N $O 3 -$	TDS	水化学类型
DWZK03	E₂z	7.6	1.67	281.96	97.78	29.90	310.57	350.62	297.72	18.53	1 230	Cl·SO₄-Ca
J165		7.5	0.56	493.79	74.01	50.43	279.37	576.36	239.07	498.07	2 100	SO₄-Ca
J211		7.7	2.48	244.29	58.94	32.33	177.27	304.51	177.77	195.05	1 110	SO₄·Cl-Ca
J207		7.5	3.15	347.89	53.48	21.75	163.08	428.91	220.68	236.20	1 370	SO₄-Ca
J122	O₂M	7.7	2.09	283.77	83.17	43.51	219.10	417.86	190.03	119.30	1 290	SO₄·Cl-Ca
J128	O₂M	7.9	3.81	273.95	120.70	38.65	268.73	465.89	208.42	60.35	1 330	SO₄·Cl-Ca

表2 研究区地下水水化学分析结果

Table 2 Results of groundwater hydrochemical analysis in the study area

样品编号	含水层	pH	K⁺	Ca²⁺	Na⁺	Mg²⁺	Cl^-	$SO 4 2 -$	$HCO 3 -$	N $O 3 -$	TDS	水化学类型
DWZK03	E₂z	7.6	1.67	281.96	97.78	29.90	310.57	350.62	297.72	18.53	1 230	Cl·SO₄-Ca
J165		7.5	0.56	493.79	74.01	50.43	279.37	576.36	239.07	498.07	2 100	SO₄-Ca
J211		7.7	2.48	244.29	58.94	32.33	177.27	304.51	177.77	195.05	1 110	SO₄·Cl-Ca
J207		7.5	3.15	347.89	53.48	21.75	163.08	428.91	220.68	236.20	1 370	SO₄-Ca
J122	O₂M	7.7	2.09	283.77	83.17	43.51	219.10	417.86	190.03	119.30	1 290	SO₄·Cl-Ca
J128	O₂M	7.9	3.81	273.95	120.70	38.65	268.73	465.89	208.42	60.35	1 330	SO₄·Cl-Ca

表3 水化学参数特征值统计

Table 3 Statistics of hydrochemical parameters

参数	Na⁺	Ca²⁺	Mg⁺	Cl^-	$SO 4 2 -$	$HCO 3 -$	$NO 3 -$	pH
平均值	66.43	327.49	37.87	223.21	396.63	232.21	266.52	7.66
最大值	97.78	493.79	54.93	325.10	576.36	315.12	498.07	8.00
最小值	47.96	244.29	21.75	163.08	216.14	177.77	136.75	7.50
标准差	17.92	89.92	12.67	66.28	124.97	46.01	138.28	0.19
变异系数/%	0.27	0.27	0.33	0.30	0.32	0.20	0.52	0.02

表3 水化学参数特征值统计

Table 3 Statistics of hydrochemical parameters

参数	Na⁺	Ca²⁺	Mg⁺	Cl^-	$SO 4 2 -$	$HCO 3 -$	$NO 3 -$	pH
平均值	66.43	327.49	37.87	223.21	396.63	232.21	266.52	7.66
最大值	97.78	493.79	54.93	325.10	576.36	315.12	498.07	8.00
最小值	47.96	244.29	21.75	163.08	216.14	177.77	136.75	7.50
标准差	17.92	89.92	12.67	66.28	124.97	46.01	138.28	0.19
变异系数/%	0.27	0.27	0.33	0.30	0.32	0.20	0.52	0.02

图4 研究区地下水样品Piper图(单位:%)

Fig.4 Piper diagram of groundwater samples from the study area (unit: %)

图5 研究区地下水Gibbs图

Fig.5 Gibbs maps of groundwater in the study area

图6 研究区不同类型地下水离子关系

Fig.6 Groundwater ionic ratios of different groundwater types in the study area

参考文献 26

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山东柴汶河下游古近系朱家沟组含水岩组水文地质特征及地下水富集模式

Hydrogeological Features and Groundwater Enrichment Model of Paleogene Zhujiagou Formation in Lower Chaiwen River Valley, Shandong Province

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