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14.吉林省平原区地下水区域规律①


  吉林省平原区,地域辽阔,土质肥沃,是全国主要产粮区之一。但因降水量少而集中,春旱普遍严重,尤其平原西部的哲盟和白城地区,十年九旱,素有“八百里旱海”之称。区内地表水流不多,尤其平原西部为闭流区,地表水源更为缺乏,但地下却蕴藏着丰富的地下水。

  我省在“农业学大寨”的群众运动中,为增加粮食产量,促进农业生产的飞跃发展,在平原区大力开发利用地下水资源是战胜春旱、建设高产稳产田的一项重要措施。

  为了支援我省以打井为重点的农田水利基本建设工作,我队自一九六六年以来,曾经多次组织力量搜集各专业队伍和群众队伍的钻孔、机井资料,经综合整理并编成各种水文地质图件,本文是在这些工作基础上写成的。以便提供领导及有关部门规划、利用地下水时参考。由于水准不高,编写时间仓促,一定存在着不少缺点和错误,望同志们批评指正。

  一、自然条件简介

  吉林省平原区东西两侧为长白山和大兴安岭,呈北北东向延伸,为向北开口的盆地。在地形上有利于地下水的汇集。

  平原是中新生代的沉降区。在平原内部显示出波浪状不对称的构造特点:在扶余双辽一线以东为相对上升的长白山山前台地(海拔200米左右)。以西下降为松嫩低平原(海拔140米左右)。台地前缘有明显陡坎,形成王府—伏龙泉—杨大城子高台地,突立于平原中部,将平原分割成两种不同的自然景观。平原南部相对抬升,在西辽河以南的库伦奈曼一带形成沟谷发育的黄土丘陵,水土流失严重。

  由于地形上不对称的特点,使东西两侧从山区流出的河流,对平原区地下水的形成条件产生不同影响。源于长白山地的第二松花江、拉林河、东辽河切过东部台地时起着泄水作用。由大兴安岭东坡流出的各河流,如呼尔达河、霍林河、乌力吉木仁河等,至平原后即行消失成盲尾河。西辽河在其中游地段成为地上河,河水渗失严重大量补给地下水。洮儿河流经西部平原时在镇西与黑帝庙之间亦有大量损耗。初步统计,这些河流每年耗水量达31亿吨,大部分补给潜水和承压水。

  西辽河与嫩江之间的广大低平原和西辽河以南的坨召地带,是大面积的闭流区。湖泡和沼泽湿地星罗棋布,成为地表水潴积的场所,亦是当地潜水排泄的局部基准面。

  在气候特征上,东部台地属半湿润气候,多年平均降水量500—700毫米,多年平均蒸发量1500毫米;西部低平原则属半乾旱气候,多年平均降水量350—500毫米,且分配不均,多集中在7、8、9三个月,易发生春旱,多年平均蒸发量却达2000毫米以上,春季蒸发尤为强烈,使旱情更趋严重。

  二、区域地质概况

  吉林省平原区属于新华夏构造体系中的一个沉降盆地。两侧的大兴安岭、长白山相对隆起,呈现出东陡西缓和东升西降的不对称的构造特点。这就决定了平原内部的地层分布、地质结构和地貌格局的总轮廓,亦决定了地下水在区域上的总规律。

  约在中生代的中晚期,沿着新华夏系方向发生断裂沉降,形成北北东向延伸近于菱形的松辽盆地,沉积了三、四千米厚的白垩系地层,自下而上分为五个组:登娄库组(Kd)、泉头组(Kq)、青山口组(Kqn)、姚家组(Ky)和伏龙泉组(10)。除登娄库组埋藏在西部深处外,其他各组在东部台地区皆有分布。泉头组在台地前缘呈北东向延伸,向西各组地层依次出现。泉头组地层,下部以砂岩和砂砾岩为主,为良好含水层。而姚家组地层以泥岩为主,夹有粉细砂岩薄层。青山口组和伏龙泉组均为泥叶岩,含水情况差。泉头组在四平—陶家屯一带形成单斜承压水。

  由于不对称的构造运动,使古近纪时期的湖盆向西退缩到扶余双辽一线以西,沉积了近千米厚的泥岩。自下而上分为:四方台组(Es)、明水组(Em)和依安组(Ky)。这三组埋藏较深。

  新近纪时期,平原西部继续沉积了大安组(Nd)和泰康组(Nt),不整合地覆盖于呈北北东向轻微褶皱的白垩系和古近系地层之上,地层产状基本水准。每组地层韵律明显:下部为砂岩和砂砾岩,上部为泥岩,为承压水的形成提供了有利条件。其中大安组埋藏较深,分布于盆地中心和低洼处;泰康组分布广,埋藏浅,其所含承压水具有重要开采价值。

  第四纪更新世早期,由于平原两侧发生了广泛的山谷冰川,巨大的融冰水流搬运了大量的砂砾石,形成一层几乎遍布全区的灰白色含高岭土的砂砾石,称白土山组(Q1)。它在平原周边和高台地上直接出露。如长春东郊、镇赉的北大岗、王府、伏龙泉、杨大城子一带的高台地,最厚可达百米。在沉降较强烈的平原中西部地区,被埋藏于地下,构成了白城地区最有开采价值的承压含水层。

  更新世早期末,气候短期炎热,使白土山组表层风化呈红色,或经短距离搬运而成厚度不大(小于5米)的红色砂砾石层称“平台组”。而平原西部下沉。高台地升起的同时有断裂活动。

  更新世中期,平原内更显示出不对称的特点。东部相对上升,形成了王府、伏龙泉、杨大城子一带的高台地。西部仍成为一个湖盆,沉积了大面积河湖相地层,名定为大青沟组(Q2)。该组地层很少出露地表,在科左后旗的大青沟于深切的狭谷中出露了大约70米厚的灰白色砂层夹淤泥质粘性土透镜体。该组地层在区域上有明显的相变规律:在通辽西南为中细砂,偶夹粗砂和小砾石;通辽到太平川之间,相变为粉细砂夹淤泥质粘性土透镜体;太平川以北,过渡为厚而稳定的淤泥质粘性土夹砂层;再向北到镇赉县北部,淤泥质粘性土又相变为砂砾层。

  松、拉河间地区是一种过渡类型,黄土和冲积砂层呈比较连续的互层,与平原西部的湖相淤泥质粘性土为相变关系。

  大兴安岭隆起带,在其东坡的大型沟谷出口处,形成砂砾石扇形地。这种堆积一直延续至更新世晚期还在进行,与平原区同期地层呈相变关系。

  更新世晚期,在丘陵、台地区的河流堆积了砂砾石后下切,形成二级阶地。但因后期破坏,仅在较大河流沿岸残留。在松嫩低平原形成大面积冲积砂层,称顾乡屯组(Q13),最大厚度可达25米,构成区域潜水含水层。此后大面积马兰黄土(Qm3)掩盖了广大地面。至此,平原已基本塑造了现代地貌的轮廓。

  全新世时期,各河流沉积了厚3—25米砂砾石层(Q4),目前已高出河床5—10米,组成一级阶地,是一个重要潜水含水层。在哲盟和白城地区,还堆积有大面积的砂丘和砂盖。

  平原区中、新生代地层的划分。其中第四系的划分见本文集第一篇文章。

  三、地下水区域规律

  平原区地质结构和地貌上不对称的特点,使潜水的形成、分布、埋藏和水文地球化学作用方向,具有由平原边缘向中心呈不对称的环状水准分带规律。即潜水埋藏由深变浅;径流和交替由强变弱;排泄以水准为主变为以垂直蒸发为主;动态类型由降水渗入径流型变为降水渗入蒸发型;水质由极淡水变成低矿化水,pH值由酸性变成碱性,水化学成分由简单变为复杂。水交替最强烈的山区、南部的黄土丘陵和坨召地区,及西部扇形地等,都以溶滤型极淡的(矿化度小于0.5克/升)重碳酸钙型水为主。东部的黄土台地,地形起伏较大,土质粘重,径流交替较差,但因有第二松花江、饮马河、伊通河和东辽河的排泄,潜水仍为溶滤型淡水,矿化度略高(0.5克/升左右),形成重碳酸氯化物钙镁型水。

  由南北方向分布的高台地,将东部台地和西部低平原分隔成为各自独立的潜水水文地质单元,东部台地区潜水含水层厚3—5米,为中更新统(Q2)冲积砂砾石(部分低洼地区亦有下更新统(Q1)残存冰水沉积的砂砾石),在中更新统砂砾石尖灭地区,黄土底部赋存潜水。主要靠大气降水渗入和高台地侧向地下径流补给,蒸发和河流所排泄。潜水流向台地中部的波罗泡子与洼中高一带地势低洼处,形成一个潜水汇聚中心。其中盐分含量亦相应增高,为矿化度0.5—1.0克/升的氯化钙钠型和重碳酸钠型水,地表出现了盐碱地和涝湿地。

  在西部低平原,上更新统(Q3)冲积粉细砂层是区域潜水含水层,厚10—30米。除直接接受大气渗人和大兴安岭东坡的表流大量补给外,东部高台地地下径流亦进行补给。在乾安大麻苏泡子一带形成一个潜水汇聚中心。强烈的蒸发浓缩作用,造成以重碳酸氯化钠型水为主的高矿化中心,矿化度一般1.5—3.0克/升,局部出现高达20—40克/升的盐水,显示出大陆盐化特征。伴随有盐碱土广泛分布,地形低洼处盐渍化程度尤重。成分和潜水基本一致,多为苏打盐碱土。在氯化物潜水分布区,氟离子含量显着增高,一般大于1.5毫克/升,乾安大布苏泡子附近的兰宇井和令字井高达20—45毫克/升,造成危害严重、流行广泛的氟中毒症。

  西辽河平原潜水含水层为巨厚的、单一的中更新统大青沟组细粉砂层,含水层累计厚度50—170米。中游至下游岩性由偶含粗砂小砾石的细砂相变为粉砂,粘性土夹层增多增厚,含水层累积厚度减薄,水量相应减少。通辽至太平川间,为粉细砂夹淤泥质粘性土透镜体;到太平川以北的松嫩低平原,又相变为厚而稳定的淤泥质粘性土夹砂层;再北至镇赉县北部,淤泥质粘性土又相变为砂层和砂砾石层。西辽河平原的含水层延至白城地区的松嫩低平原,则变为隔水层,构成下伏白土山组承压含水层的隔水顶板。

  平原区是一个多层重迭的承压水盆地,由平原边缘向中心径流逐渐减弱,承压水头增大,矿化度略增,水质变差。

  第四系下更新统白土山组承压含水层,由平原边缘向中心埋藏渐深,透水性好,承压水位埋藏较浅,水交替强烈。上有巨厚的隔水层掩盖,蒸发浓缩作用极弱,形成低矿化(矿化度小于0.5克/升)的重碳酸钠型水。

  上新世泰康组承压含水层,埋藏深度由平原四周向中心逐渐加深,岩性由砂砾岩相变为砂岩,水量由大逐渐变小。白垩系单斜承压水因靠近山前,埋藏浅、水交替强烈而被淡化。

  平原区地下水尚具有明显的垂直分带规律:随着深度增加,径流交替滞缓,矿化度增高,化学组分复杂,水温升高。

  总之,平原区地下水区域规律是:好水、富水分布在西部的扇形地,其次为西辽河平原和松、拉河间地区。西辽河和嫩江之间的广大低平原区,潜水水量小、水质差,常形成盐碱土和氟中毒病害。深部承压水,水量大、水质好、水头高。平原东缘白垩系单斜承压水,亦具有重要开采价值。东部台地和南部的黄土丘陵地区潜水贫乏,深部亦无好含水层。

  四、地下水类型特征

  对供水有实际意义的地下水,根据其主要特征划分如下:

  (一)潜水

  1.河谷丰富潜水

  呈带状分布在各大河谷中,主要含水层为全新统砂、砂砾石。厚5—25米。其中洮儿河、第二松花江、嫩江下游一带最为发育。河谷上、中游主要接受两侧地下径流补给,下游表流潜入地下为主要补给来源,在洪水期表流向两岸进行补给。潜水位元1—5米,单位出水量一般为5—10吨/时一米,矿化度小于0。5克/升,局部较大,多为重碳酸钙型淡水。

  2.扇形地极富潜水

  分布于大兴安岭东坡山前地带。在白城、大庙、鲁北等地形成三个单独扇形地。含水层为中更新统与上更新统砾卵石,结构松散,透水性强,补给来源充沛,仅洮儿河每年补给量就在2亿吨以上,径流通畅。潜水极为丰富。白城扇形地砾卵石层厚10—30米,单位出水量大于15—20吨/时—米;大庙、鲁北扇形地砂砾石层厚30—50米,单位出水量15—20吨/时—米,大者达30吨/时—米。矿化度小于0.3克/升,为重碳酸钙型极淡水。从扇形地后缘至前缘,颗粒逐渐变小,透水性减弱,水位由14米变浅至2—5米,在扇形地前缘溢出形成大片沼泽湿地。

  3.西辽河中游平原极富潜水

  西辽河平原为南、北、西三面环山,向东倾斜的开口盆地。第四系地层分布,由盆地边缘向中心逐渐增厚,最厚达180米。岩石颗粒有从西向东变细的规律。

  分布在奈曼、库伦和开鲁等地。含水层由大青沟组含砾中细砂及白土山组的砂砾石层,组成统一的含水组。总厚度130—170米,偶夹粘性土透镜体。水力坡度1/1100,岩层透水性强,地下径流畅通。单位出水量20—35吨/时—米,为矿化度小于0.5克/升的重碳酸钙型淡水。

  4.西辽河下游平原丰富潜水

  包括扎鲁特、通辽、科左中和科左后等旗(县)的大部分地区。

  含水层以大青沟组粉细砂为主,仅在西侧底部有白土山组砂砾石分布。而淤泥质粘性土夹层增多增厚,将巨厚的粉细砂层分隔成4—6个单层,累计厚度50—130米。水力坡度1/500—1/2500,径流条件比较畅通。单位出水量10—25吨/时—米,为矿化度小于0.5克/升的重碳酸钙型水。

  5.高台地深藏潜水

  分布在前郭、农安、怀德、镇赉等县的一部分地区。地形比高50—100米。

  潜水赋存于白土山组砂砾石层中。大部分地区为黄土所覆盖。因出露位置高,只靠大气降水渗入补给,多以泉的形式流人低平原中。如前郭旗龙坑泉群流量近100吨/时。

  潜水位深藏,有由南向北逐渐加深规律,一般20—60米,北部最深达95米。单位出水量20—30吨/时—米。为矿化度小于0.5克/升的重碳酸钙型淡水,pH值7.5—8.0呈弱碱性。

  6.松、辽河间较贫潜水

  分布在科左中、长岭及通榆等旗(县)的部分地区。为松嫩低平原和西辽河平原的过渡地带,在沉积物岩性上亦具有过渡交替的特点。上部是上更新统的黄土和顾乡屯组,下部是大青沟组淤泥质粉细砂和淤泥质亚粘土互层。粘性土层厚度较大,将统一含水层分隔成个4—6单层,单层厚度5—10米,累计厚度25—50米。局部地区微具承压性质。底部白土山组砂砾石层厚度小于5米,并含大量粘土,富水性较差。单位出水量5—10吨/时—米,沿河地带达10—15吨/时—米,水位2—3米,矿化度小于1克/升,多为重碳酸钠(或钠镁)型水。

  上部潜水水量小,在大量开采不能满足需要时,可开采深部水量丰富的上新世泰康组承压水。

  7.黄土台地较贫潜水

  分布在东部的德惠、农安、怀德、梨树、双辽、榆树等县的部分地区。

  第四系中更新统地层厚10—30米,表层岩性为黄土,下部是白垩系地层,在低洼处断续分布有从西向东,从南向北逐渐变薄的砂和砂砾石层,厚3—5米,局部达10米。

  在黄土底部含孔隙潜水,与砂和砂砾石层构成统一含水体。水位3—5米,局部大于10米或小于1米。在德惠、农安、怀德等县,单位出水量2—5吨/时—米。梨树、双辽两县单位出水量5—10吨/时—米,在双辽县天星厂和梨树县榆树台一带水量较大,为10吨/时—米左右。矿化度小于1克/升,为重碳酸氯化物钙钠型水。

  8.黄土丘陵深藏较贫潜水

  分布在养畜牧河以南的库伦、奈曼旗的部分地区。

  地表呈丘陵状起伏,沟谷发育,最深达30—50米。地下水多以下降泉的形式排泄于河谷中。

  上部岩性为黄土,底部为基岩。在基岩侵蚀面低洼处零星分布有中更新统砂砾石层,含孔隙潜水。大部分地区在黄土底部和基岩风化壳中含孔隙—裂隙潜水。含水层厚度小于10米。水位埋深25—75米,并由南向北逐渐加深。富水性差异甚大,一般单位出水量1—5吨/时—米,局部大于5吨/时—米。

  (二)承压水

  1.松、拉河间台地第四系承压水

  位于松花江与拉林河所环绕的扶余县及榆树县大部分地区。

  在榆树县的弓棚子一带被白垩系隆起地层分隔成为扶余、榆树两个单独的承压水盆地。

  中更新统的砂、砂砾石层为其主要含水层。

  榆树承压水盆地含水层为1—2层砂和砂砾石层组成,上部黄土构成隔水顶板。

  而扶余承压水盆地含水层由2—4层砂和砂砾石层组成。隔水顶板为湖相淤泥质亚粘土,到东部被黄土所代替。在盆地南部社里一带隔水层尖减,变为潜水。

  这两个承压水盆地含水层一般底部有白土山组砂砾石层,含水丰富。盆地内的含水层有由中心向四周层数减少厚度变薄的趋势。一般厚10—20米,在盆地中心厚达30米以上。承压水顶板埋深20—50米,水位距地表10—30米,浅者1.0—2.0米,局部可自流。如榆树县万发屯钻孔喷出地表0.96米,老边村钻孔喷出地表1.8米,扶余县百顺合钻孔喷出地表3.1米。单位出水量10—20吨/时—米。为矿化度小于0.5克/升的重碳酸钙镁型淡水,pH值7.0—8.5呈弱碱性。

  2.松嫩低平原第四系承压水

  分布在镇赉、大安、乾安、洮安、通榆、长岭及前郭等县的大部分地区。

  承压水赋存于第四系白土山组砂砾石层中,厚10—30米,来福和木头两地厚达40—50米,由长岭镇—开通镇—洮南镇及查干泡一带,厚度小于5米。上复中更新统淤泥质亚粘土层遍布全区,厚25—45米,最厚达65米,构成区域良好隔水层。

  承压水顶板埋深40—70米,水位距地表2—5米,最深达20米,局部地势低洼处可自流。如大布苏泡子附近的夙字井钻孔,水头高出地表2.5米,前郭县大黑山钻孔亦有自流现象。单位出水量10—30吨/时—米,为矿化度小于0.5克/升的重碳酸钠型淡水,pH值6.0—8.5由弱酸性到弱碱性。

  3.松嫩低平原新近系泰康组承压水

  主要分布于白城专区所占据的松嫩低平原,与第四系白土山组砂砾石层承压水分布范围大致相同。在西辽河平原和松嫩低平原交替过渡地带,亦埋藏着质优量丰的泰康组承压水。特别是在通榆西北、长岭和乾安北部,第四系承压含水层厚度很薄,水量少,不能满足一般农业供水需要,因此必须开发这一含水层中的地下水。

  泰康组承压水顶板埋深60—110米,水位距地表小于10米,局部可自喷。如大布苏碱厂钻孔水位高出地表0.2米。含水层厚20—70米,以砂砾岩为主,仅在乾安西部有砂岩分布。单位出水量10—20吨/时—米。为矿化度小于0.5克/升的重碳酸钠型淡水,pH值7.5—9.0呈弱碱性。

  4.白垩系单斜承压水

  分布在四平、公主岭、陶家屯及九台铁路沿线一带。是白垩系复向斜东翼,地层倾向北西,倾角4—7度。泉头组上部以泥岩为主夹薄层粉细砂岩,中部以砂岩为主夹多层泥岩,底部以砂砾岩为主夹多层薄层泥岩和粉细砂岩,为主要含水段,并有由东向西颗粒变细,埋藏逐渐加深的趋势。承压水顶板埋深80—150米左右。单位出水量1—3吨/时—米,承压水

  位元距地表小于10米,局部可自流。如四平市自喷井水位高出地表12.7米,水量3.85吨/时,矿化度小于0.5克/升,为重碳酸钙钠型优质水,pH值7.5—9.0呈弱碱性。

  (三)基岩裂隙水

  分布在平原周边的低山丘陵地区,岩性多为古生界变质岩及中生界的火山杂岩和燕山期的花岗岩等。风化裂隙含水带随深度增加富水性减弱,一般发育深度50米以内。水位埋深不定,单位出水量<1吨/时—米。

  平原区地下水类型划分。

  每类型中实际资料参阅。

  结    语

  1.吉林省平原区属于新华夏构造体系中的松辽沉降带的一部分。中、新生代以来接受了巨厚的碎屑沉积。在地形上为一西、南、东三面环山向东北方向开口的盆地。这种地质、地貌因素构成了地下水汇集和贮藏的有利条件。因此,形成了丰富的地下蓄水盆地。

  2.平原内部新华夏系不对称的构造运动,在扶余双辽一线以东为相对上升的黄土台地,西部为缓慢沉降的松辽低平原。平原西部地下水汇集和贮藏条件较东部优越。地下水的形成和埋藏受这一地质构造的制约,呈现出北东—南西向条带状分布规律。

  3.西部的松嫩低平原是新生代以来持续下降的地区。潜水水量少而水质差,且大部分含氟量高,对人畜饮用均有害。但其下部却是一个由第四系和第三系迭置的承压水盆地。水量丰富,水质良好,易于开采。为发展井灌,提高粮食产量提供了有利条件。

  4.西南部的西辽河平原是一个以开鲁凹陷为中心的,由厚70—200米的第四系中细砂组成的潜水盆地。水位浅、水质好、水量大,最适于发展井灌。适宜井深在中上游为40—60米,下游地区为60—80米。

  5.松、拉河间台地地区,由榆树和扶余两个单独承压水盆地组成。表层潜水水量小,不能满足一般工农业供水需要。其下部却埋藏着第四系承压水,水量大,水质好,水头接近或高出地表,便于开采,亦是适宜发展井灌的地区。

  6.西部山前扇形地砾卵石层潜水,水量极富,水质好,也是适宜发展井灌的理想地区,适宜井深小于50米。但地表渗漏较为严重,必须予以充分注意。

  7.纵贯平原东部的砂砾石高台地,地下水深藏为其特点,水质好,水量中常。适宜井深70—110米,但打井和提水较困难。

  8.东部山前白垩系单斜承压水,泉头组底部砂砾岩含水较富,埋藏较深。

  9.西辽河平原与松嫩低平原过渡地带潜水,水量较小,水质较差,不是理想的供水水源。但其下部有上第三系泰康组承压水,水量大、水质好、水头高,适于作各种供水水源。

  10.东部黄土台地和西南部黄土丘陵区,地下水埋藏分布复杂。东部黄土台地在下伏的白垩系地层常有风化裂隙水和脉状裂隙水分布。有的地区(如长春、农安)承压水直接喷出地表。但埋藏条件复杂,变化大。

  11.“水利是农业的命脉,我们也应予以极大的注意”。我省平原区地下水资源比较丰富,本着兴利除害的原则,根据各地区自然条件特点从当地实际情况出发,因地制宜的制订综合规划,合理开发利用地下水资源,更好的为社会主义建设服务。

  
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