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14.吉林省平原區地下水區域規律①


  吉林省平原區,地域遼闊,土質肥沃,是全國主要產糧區之一。但因降水量少而集中,春旱普遍嚴重,尤其平原西部的哲盟和白城地區,十年九旱,素有“八百里旱海”之稱。區內地表水流不多,尤其平原西部為閉流區,地表水源更為缺乏,但地下卻蘊藏著豐富的地下水。

  我省在“農業學大寨”的群眾運動中,為增加糧食產量,促進農業生產的飛躍發展,在平原區大力開發利用地下水資源是戰勝春旱、建設高產穩產田的一項重要措施。

  為了支援我省以打井為重點的農田水利基本建設工作,我隊自一九六六年以來,曾經多次組織力量搜集各專業隊伍和群眾隊伍的鑽孔、機井資料,經綜合整理並編成各種水文地質圖件,本文是在這些工作基礎上寫成的。以便提供領導及有關部門規劃、利用地下水時參考。由於水準不高,編寫時間倉促,一定存在著不少缺點和錯誤,望同志們批評指正。

  一、自然條件簡介

  吉林省平原區東西兩側為長白山和大興安嶺,呈北北東向延伸,為向北開口的盆地。在地形上有利於地下水的彙集。

  平原是中新生代的沉降區。在平原內部顯示出波浪狀不對稱的構造特點:在扶餘雙遼一線以東為相對上升的長白山山前臺地(海拔200米左右)。以西下降為松嫩低平原(海拔140米左右)。臺地前緣有明顯陡坎,形成王府—伏龍泉—楊大城子高臺地,突立于平原中部,將平原分割成兩種不同的自然景觀。平原南部相對抬升,在西遼河以南的庫倫奈曼一帶形成溝穀發育的黃土丘陵,水土流失嚴重。

  由於地形上不對稱的特點,使東西兩側從山區流出的河流,對平原區地下水的形成條件產生不同影響。源於長白山地的第二松花江、拉林河、東遼河切過東部臺地時起著泄水作用。由大興安嶺東坡流出的各河流,如呼爾達河、霍林河、烏力吉木仁河等,至平原後即行消失成盲尾河。西遼河在其中游地段成為地上河,河水滲失嚴重大量補給地下水。洮兒河流經西部平原時在鎮西與黑帝廟之間亦有大量損耗。初步統計,這些河流每年耗水量達31億噸,大部分補給潛水和承壓水。

  西遼河與嫩江之間的廣大低平原和西遼河以南的坨召地帶,是大面積的閉流區。湖泡和沼澤濕地星羅棋佈,成為地表水瀦積的場所,亦是當地潛水排泄的局部基準面。

  在氣候特徵上,東部臺地屬半濕潤氣候,多年平均降水量500—700毫米,多年平均蒸發量1500毫米;西部低平原則屬半乾旱氣候,多年平均降水量350—500毫米,且分配不均,多集中在7、8、9三個月,易發生春旱,多年平均蒸發量卻達2000毫米以上,春季蒸發尤為強烈,使旱情更趨嚴重。

  二、區域地質概況

  吉林省平原區屬於新華夏構造體系中的一個沉降盆地。兩側的大興安嶺、長白山相對隆起,呈現出東陡西緩和東升西降的不對稱的構造特點。這就決定了平原內部的地層分佈、地質結構和地貌格局的總輪廓,亦決定了地下水在區域上的總規律。

  約在中生代的中晚期,沿著新華夏系方向發生斷裂沉降,形成北北東向延伸近於菱形的松遼盆地,沉積了三、四千米厚的白堊系地層,自下而上分為五個組:登婁庫組(Kd)、泉頭組(Kq)、青山口組(Kqn)、姚家組(Ky)和伏龍泉組(10)。除登婁庫組埋藏在西部深處外,其他各組在東部臺地區皆有分佈。泉頭組在臺地前緣呈北東向延伸,向西各組地層依次出現。泉頭組地層,下部以砂岩和砂礫岩為主,為良好含水層。而姚家組地層以泥岩為主,夾有粉細砂岩薄層。青山口組和伏龍泉組均為泥葉岩,含水情況差。泉頭組在四平—陶家屯一帶形成單斜承壓水。

  由於不對稱的構造運動,使古近紀時期的湖盆向西退縮到扶餘雙遼一線以西,沉積了近千米厚的泥岩。自下而上分為:四方台組(Es)、明水組(Em)和依安組(Ky)。這三組埋藏較深。

  新近紀時期,平原西部繼續沉積了大安組(Nd)和泰康組(Nt),不整合地覆蓋於呈北北東向輕微褶皺的白堊系和古近系地層之上,地層產狀基本水準。每組地層韻律明顯:下部為砂岩和砂礫岩,上部為泥岩,為承壓水的形成提供了有利條件。其中大安組埋藏較深,分佈於盆地中心和低窪處;泰康組分佈廣,埋藏淺,其所含承壓水具有重要開採價值。

  第四紀更新世早期,由於平原兩側發生了廣泛的山谷冰川,巨大的融冰水流搬運了大量的砂礫石,形成一層幾乎遍佈全區的灰白色含高嶺土的砂礫石,稱白土山組(Q1)。它在平原周邊和高臺地上直接出露。如長春東郊、鎮賚的北大崗、王府、伏龍泉、楊大城子一帶的高臺地,最厚可達百米。在沉降較強烈的平原中西部地區,被埋藏於地下,構成了白城地區最有開採價值的承壓含水層。

  更新世早期末,氣候短期炎熱,使白土山組表層風化呈紅色,或經短距離搬運而成厚度不大(小於5米)的紅色砂礫石層稱“平臺組”。而平原西部下沉。高臺地升起的同時有斷裂活動。

  更新世中期,平原內更顯示出不對稱的特點。東部相對上升,形成了王府、伏龍泉、楊大城子一帶的高臺地。西部仍成為一個湖盆,沉積了大面積河湖相地層,名定為大青溝組(Q2)。該組地層很少出露地表,在科左後旗的大青溝於深切的狹穀中出露了大約70米厚的灰白色砂層夾淤泥質粘性土透鏡體。該組地層在區域上有明顯的相變規律:在通遼西南為中細砂,偶夾粗砂和小礫石;通遼到太平川之間,相變為粉細砂夾淤泥質粘性土透鏡體;太平川以北,過渡為厚而穩定的淤泥質粘性土夾砂層;再向北到鎮賚縣北部,淤泥質粘性土又相變為砂礫層。

  松、拉河間地區是一種過渡類型,黃土和沖積砂層呈比較連續的互層,與平原西部的湖相淤泥質粘性土為相變關係。

  大興安嶺隆起帶,在其東坡的大型溝穀出口處,形成砂礫石扇形地。這種堆積一直延續至更新世晚期還在進行,與平原區同期地層呈相變關係。

  更新世晚期,在丘陵、臺地區的河流堆積了砂礫石後下切,形成二級階地。但因後期破壞,僅在較大河流沿岸殘留。在松嫩低平原形成大面積沖積砂層,稱顧鄉屯組(Q13),最大厚度可達25米,構成區域潛水含水層。此後大面積馬蘭黃土(Qm3)掩蓋了廣大地面。至此,平原已基本塑造了現代地貌的輪廓。

  全新世時期,各河流沉積了厚3—25米砂礫石層(Q4),目前已高出河床5—10米,組成一級階地,是一個重要潛水含水層。在哲盟和白城地區,還堆積有大面積的砂丘和砂蓋。

  平原區中、新生代地層的劃分。其中第四系的劃分見本文集第一篇文章。

  三、地下水區域規律

  平原區地質結構和地貌上不對稱的特點,使潛水的形成、分佈、埋藏和水文地球化學作用方向,具有由平原邊緣向中心呈不對稱的環狀水準分帶規律。即潛水埋藏由深變淺;逕流和交替由強變弱;排泄以水準為主變為以垂直蒸發為主;動態類型由降水滲入逕流型變為降水滲入蒸發型;水質由極淡水變成低礦化水,pH值由酸性變成鹼性,水化學成分由簡單變為複雜。水交替最強烈的山區、南部的黃土丘陵和坨召地區,及西部扇形地等,都以溶濾型極淡的(礦化度小於0.5克/升)重碳酸鈣型水為主。東部的黃土臺地,地形起伏較大,土質粘重,逕流交替較差,但因有第二松花江、飲馬河、伊通河和東遼河的排泄,潛水仍為溶濾型淡水,礦化度略高(0.5克/升左右),形成重碳酸氯化物鈣鎂型水。

  由南北方向分佈的高臺地,將東部臺地和西部低平原分隔成為各自獨立的潛水水文地質單元,東部臺地區潛水含水層厚3—5米,為中更新統(Q2)沖積砂礫石(部分低窪地區亦有下更新統(Q1)殘存冰水沉積的砂礫石),在中更新統砂礫石尖滅地區,黃土底部賦存潛水。主要靠大氣降水滲入和高臺地側向地下逕流補給,蒸發和河流所排泄。潛水流向臺地中部的波羅泡子與窪中高一帶地勢低窪處,形成一個潛水彙聚中心。其中鹽分含量亦相應增高,為礦化度0.5—1.0克/升的氯化鈣鈉型和重碳酸鈉型水,地表出現了鹽鹼地和澇濕地。

  在西部低平原,上更新統(Q3)沖積粉細砂層是區域潛水含水層,厚10—30米。除直接接受大氣滲人和大興安嶺東坡的表流大量補給外,東部高臺地地下逕流亦進行補給。在乾安大麻蘇泡子一帶形成一個潛水彙聚中心。強烈的蒸發濃縮作用,造成以重碳酸氯化鈉型水為主的高礦化中心,礦化度一般1.5—3.0克/升,局部出現高達20—40克/升的鹽水,顯示出大陸鹽化特徵。伴隨有鹽鹼土廣泛分佈,地形低窪處鹽漬化程度尤重。成分和潛水基本一致,多為蘇打鹽鹼土。在氯化物潛水分佈區,氟離子含量顯著增高,一般大於1.5毫克/升,乾安大布蘇泡子附近的蘭宇井和令字井高達20—45毫克/升,造成危害嚴重、流行廣泛的氟中毒症。

  西遼河平原潛水含水層為巨厚的、單一的中更新統大青溝組細粉砂層,含水層累計厚度50—170米。中游至下游岩性由偶含粗砂小礫石的細砂相變為粉砂,粘性土夾層增多增厚,含水層累積厚度減薄,水量相應減少。通遼至太平川間,為粉細砂夾淤泥質粘性土透鏡體;到太平川以北的松嫩低平原,又相變為厚而穩定的淤泥質粘性土夾砂層;再北至鎮賚縣北部,淤泥質粘性土又相變為砂層和砂礫石層。西遼河平原的含水層延至白城地區的松嫩低平原,則變為隔水層,構成下伏白土山組承壓含水層的隔水頂板。

  平原區是一個多層重迭的承壓水盆地,由平原邊緣向中心逕流逐漸減弱,承壓水頭增大,礦化度略增,水質變差。

  第四系下更新統白土山組承壓含水層,由平原邊緣向中心埋藏漸深,透水性好,承壓水位埋藏較淺,水交替強烈。上有巨厚的隔水層掩蓋,蒸發濃縮作用極弱,形成低礦化(礦化度小於0.5克/升)的重碳酸鈉型水。

  上新世泰康組承壓含水層,埋藏深度由平原四周向中心逐漸加深,岩性由砂礫岩相變為砂岩,水量由大逐漸變小。白堊系單斜承壓水因靠近山前,埋藏淺、水交替強烈而被淡化。

  平原區地下水尚具有明顯的垂直分帶規律:隨著深度增加,逕流交替滯緩,礦化度增高,化學組分複雜,水溫升高。

  總之,平原區地下水區域規律是:好水、富水分佈在西部的扇形地,其次為西遼河平原和松、拉河間地區。西遼河和嫩江之間的廣大低平原區,潛水水量小、水質差,常形成鹽鹼土和氟中毒病害。深部承壓水,水量大、水質好、水頭高。平原東緣白堊系單斜承壓水,亦具有重要開採價值。東部臺地和南部的黃土丘陵地區潛水貧乏,深部亦無好含水層。

  四、地下水類型特徵

  對供水有實際意義的地下水,根據其主要特徵劃分如下:

  (一)潛水

  1.河谷豐富潛水

  呈帶狀分佈在各大河谷中,主要含水層為全新統砂、砂礫石。厚5—25米。其中洮兒河、第二松花江、嫩江下游一帶最為發育。河谷上、中游主要接受兩側地下逕流補給,下游表流潛入地下為主要補給來源,在洪水期表流向兩岸進行補給。潛水位元1—5米,單位出水量一般為5—10噸/時一米,礦化度小於0。5克/升,局部較大,多為重碳酸鈣型淡水。

  2.扇形地極富潛水

  分佈於大興安嶺東坡山前地帶。在白城、大廟、魯北等地形成三個單獨扇形地。含水層為中更新統與上更新統礫卵石,結構鬆散,透水性強,補給來源充沛,僅洮兒河每年補給量就在2億噸以上,逕流通暢。潛水極為豐富。白城扇形地礫卵石層厚10—30米,單位出水量大於15—20噸/時—米;大廟、魯北扇形地砂礫石層厚30—50米,單位出水量15—20噸/時—米,大者達30噸/時—米。礦化度小於0.3克/升,為重碳酸鈣型極淡水。從扇形地後緣至前緣,顆粒逐漸變小,透水性減弱,水位由14米變淺至2—5米,在扇形地前緣溢出形成大片沼澤濕地。

  3.西遼河中游平原極富潛水

  西遼河平原為南、北、西三面環山,向東傾斜的開口盆地。第四系地層分佈,由盆地邊緣向中心逐漸增厚,最厚達180米。岩石顆粒有從西向東變細的規律。

  分佈在奈曼、庫倫和開魯等地。含水層由大青溝組含礫中細砂及白土山組的砂礫石層,組成統一的含水組。總厚度130—170米,偶夾粘性土透鏡體。水力坡度1/1100,岩層透水性強,地下逕流暢通。單位出水量20—35噸/時—米,為礦化度小於0.5克/升的重碳酸鈣型淡水。

  4.西遼河下游平原豐富潛水

  包括紮魯特、通遼、科左中和科左後等旗(縣)的大部分地區。

  含水層以大青溝組粉細砂為主,僅在西側底部有白土山組砂礫石分佈。而淤泥質粘性土夾層增多增厚,將巨厚的粉細砂層分隔成4—6個單層,累計厚度50—130米。水力坡度1/500—1/2500,逕流條件比較暢通。單位出水量10—25噸/時—米,為礦化度小於0.5克/升的重碳酸鈣型水。

  5.高臺地深藏潛水

  分佈在前郭、農安、懷德、鎮賚等縣的一部分地區。地形比高50—100米。

  潛水賦存于白土山組砂礫石層中。大部分地區為黃土所覆蓋。因出露位置高,只靠大氣降水滲入補給,多以泉的形式流人低平原中。如前郭旗龍坑泉群流量近100噸/時。

  潛水位深藏,有由南向北逐漸加深規律,一般20—60米,北部最深達95米。單位出水量20—30噸/時—米。為礦化度小於0.5克/升的重碳酸鈣型淡水,pH值7.5—8.0呈弱鹼性。

  6.松、遼河間較貧潛水

  分佈在科左中、長嶺及通榆等旗(縣)的部分地區。為松嫩低平原和西遼河平原的過渡地帶,在沉積物岩性上亦具有過渡交替的特點。上部是上更新統的黃土和顧鄉屯組,下部是大青溝組淤泥質粉細砂和淤泥質亞粘土互層。粘性土層厚度較大,將統一含水層分隔成個4—6單層,單層厚度5—10米,累計厚度25—50米。局部地區微具承壓性質。底部白土山組砂礫石層厚度小於5米,並含大量粘土,富水性較差。單位出水量5—10噸/時—米,沿河地帶達10—15噸/時—米,水位2—3米,礦化度小於1克/升,多為重碳酸鈉(或鈉鎂)型水。

  上部潛水水量小,在大量開採不能滿足需要時,可開採深部水量豐富的上新世泰康組承壓水。

  7.黃土臺地較貧潛水

  分佈在東部的德惠、農安、懷德、梨樹、雙遼、榆樹等縣的部分地區。

  第四系中更新統地層厚10—30米,表層岩性為黃土,下部是白堊系地層,在低窪處斷續分佈有從西向東,從南向北逐漸變薄的砂和砂礫石層,厚3—5米,局部達10米。

  在黃土底部含孔隙潛水,與砂和砂礫石層構成統一含水體。水位3—5米,局部大於10米或小於1米。在德惠、農安、懷德等縣,單位出水量2—5噸/時—米。梨樹、雙遼兩縣單位出水量5—10噸/時—米,在雙遼縣天星廠和梨樹縣榆樹台一帶水量較大,為10噸/時—米左右。礦化度小於1克/升,為重碳酸氯化物鈣鈉型水。

  8.黃土丘陵深藏較貧潛水

  分佈在養畜牧河以南的庫倫、奈曼旗的部分地區。

  地表呈丘陵狀起伏,溝穀發育,最深達30—50米。地下水多以下降泉的形式排泄於河谷中。

  上部岩性為黃土,底部為基岩。在基岩侵蝕面低窪處零星分佈有中更新統砂礫石層,含孔隙潛水。大部分地區在黃土底部和基岩風化殼中含孔隙—裂隙潛水。含水層厚度小於10米。水位埋深25—75米,並由南向北逐漸加深。富水性差異甚大,一般單位出水量1—5噸/時—米,局部大於5噸/時—米。

  (二)承壓水

  1.松、拉河間臺地第四系承壓水

  位於松花江與拉林河所環繞的扶余縣及榆樹縣大部分地區。

  在榆樹縣的弓棚子一帶被白堊系隆起地層分隔成為扶余、榆樹兩個單獨的承壓水盆地。

  中更新統的砂、砂礫石層為其主要含水層。

  榆樹承壓水盆地含水層為1—2層砂和砂礫石層組成,上部黃土構成隔水頂板。

  而扶餘承壓水盆地含水層由2—4層砂和砂礫石層組成。隔水頂板為湖相淤泥質亞粘土,到東部被黃土所代替。在盆地南部社裡一帶隔水層尖減,變為潛水。

  這兩個承壓水盆地含水層一般底部有白土山組砂礫石層,含水豐富。盆地內的含水層有由中心向四周層數減少厚度變薄的趨勢。一般厚10—20米,在盆地中心厚達30米以上。承壓水頂板埋深20—50米,水位距地表10—30米,淺者1.0—2.0米,局部可自流。如榆樹縣萬發屯鑽孔噴出地表0.96米,老邊村鑽孔噴出地表1.8米,扶餘縣百順合鑽孔噴出地表3.1米。單位出水量10—20噸/時—米。為礦化度小於0.5克/升的重碳酸鈣鎂型淡水,pH值7.0—8.5呈弱鹼性。

  2.松嫩低平原第四系承壓水

  分佈在鎮賚、大安、乾安、洮安、通榆、長嶺及前郭等縣的大部分地區。

  承壓水賦存于第四系白土山組砂礫石層中,厚10—30米,來福和木頭兩地厚達40—50米,由長嶺鎮—開通鎮—洮南鎮及查幹泡一帶,厚度小於5米。上複中更新統淤泥質亞粘土層遍佈全區,厚25—45米,最厚達65米,構成區域良好隔水層。

  承壓水頂板埋深40—70米,水位距地表2—5米,最深達20米,局部地勢低窪處可自流。如大布蘇泡子附近的夙字井鑽孔,水頭高出地表2.5米,前郭縣大黑山鑽孔亦有自流現象。單位出水量10—30噸/時—米,為礦化度小於0.5克/升的重碳酸鈉型淡水,pH值6.0—8.5由弱酸性到弱鹼性。

  3.松嫩低平原新近系泰康組承壓水

  主要分佈于白城專區所佔據的松嫩低平原,與第四系白土山組砂礫石層承壓水分佈範圍大致相同。在西遼河平原和松嫩低平原交替過渡地帶,亦埋藏著質優量豐的泰康組承壓水。特別是在通榆西北、長嶺和乾安北部,第四系承壓含水層厚度很薄,水量少,不能滿足一般農業供水需要,因此必須開發這一含水層中的地下水。

  泰康組承壓水頂板埋深60—110米,水位距地表小於10米,局部可自噴。如大布蘇堿廠鑽孔水位高出地表0.2米。含水層厚20—70米,以砂礫岩為主,僅在乾安西部有砂岩分佈。單位出水量10—20噸/時—米。為礦化度小於0.5克/升的重碳酸鈉型淡水,pH值7.5—9.0呈弱鹼性。

  4.白堊系單斜承壓水

  分佈在四平、公主嶺、陶家屯及九台鐵路沿線一帶。是白堊系複向斜東翼,地層傾向北西,傾角4—7度。泉頭組上部以泥岩為主夾薄層粉細砂岩,中部以砂岩為主夾多層泥岩,底部以砂礫岩為主夾多層薄層泥岩和粉細砂岩,為主要含水段,並有由東向西顆粒變細,埋藏逐漸加深的趨勢。承壓水頂板埋深80—150米左右。單位出水量1—3噸/時—米,承壓水

  位元距地表小於10米,局部可自流。如四平市自噴井水位高出地表12.7米,水量3.85噸/時,礦化度小於0.5克/升,為重碳酸鈣鈉型優質水,pH值7.5—9.0呈弱鹼性。

  (三)基岩裂隙水

  分佈在平原周邊的低山丘陵地區,岩性多為古生界變質岩及中生界的火山雜岩和燕山期的花崗岩等。風化裂隙含水帶隨深度增加富水性減弱,一般發育深度50米以內。水位埋深不定,單位出水量<1噸/時—米。

  平原區地下水類型劃分。

  每類型中實際資料參閱。

  結    語

  1.吉林省平原區屬於新華夏構造體系中的松遼沉降帶的一部分。中、新生代以來接受了巨厚的碎屑沉積。在地形上為一西、南、東三面環山向東北方向開口的盆地。這種地質、地貌因素構成了地下水彙集和貯藏的有利條件。因此,形成了豐富的地下蓄水盆地。

  2.平原內部新華夏系不對稱的構造運動,在扶餘雙遼一線以東為相對上升的黃土臺地,西部為緩慢沉降的松遼低平原。平原西部地下水彙集和貯藏條件較東部優越。地下水的形成和埋藏受這一地質構造的制約,呈現出北東—南西向條帶狀分佈規律。

  3.西部的松嫩低平原是新生代以來持續下降的地區。潛水水量少而水質差,且大部分含氟量高,對人畜飲用均有害。但其下部卻是一個由第四系和第三系迭置的承壓水盆地。水量豐富,水質良好,易於開採。為發展井灌,提高糧食產量提供了有利條件。

  4.西南部的西遼河平原是一個以開魯凹陷為中心的,由厚70—200米的第四系中細砂組成的潛水盆地。水位淺、水質好、水量大,最適於發展井灌。適宜井深在中上游為40—60米,下游地區為60—80米。

  5.松、拉河間臺地地區,由榆樹和扶餘兩個單獨承壓水盆地組成。表層潛水水量小,不能滿足一般工農業供水需要。其下部卻埋藏著第四系承壓水,水量大,水質好,水頭接近或高出地表,便於開採,亦是適宜發展井灌的地區。

  6.西部山前扇形地礫卵石層潛水,水量極富,水質好,也是適宜發展井灌的理想地區,適宜井深小於50米。但地表滲漏較為嚴重,必須予以充分注意。

  7.縱貫平原東部的砂礫石高臺地,地下水深藏為其特點,水質好,水量中常。適宜井深70—110米,但打井和提水較困難。

  8.東部山前白堊系單斜承壓水,泉頭組底部砂礫岩含水較富,埋藏較深。

  9.西遼河平原與松嫩低平原過渡地帶潛水,水量較小,水質較差,不是理想的供水水源。但其下部有上第三系泰康組承壓水,水量大、水質好、水頭高,適於作各種供水水源。

  10.東部黃土臺地和西南部黃土丘陵區,地下水埋藏分佈複雜。東部黃土臺地在下伏的白堊系地層常有風化裂隙水和脈狀裂隙水分佈。有的地區(如長春、農安)承壓水直接噴出地表。但埋藏條件複雜,變化大。

  11.“水利是農業的命脈,我們也應予以極大的注意”。我省平原區地下水資源比較豐富,本著興利除害的原則,根據各地區自然條件特點從當地實際情況出發,因地制宜的制訂綜合規劃,合理開發利用地下水資源,更好的為社會主義建設服務。

  
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