湖积物中的地下水 岩溶堆积物
湖积物属于静水沉积。大的湖泊沉积物从四周向湖心常呈环带状分布，从湖岸到湖盆中心沉积物质由粗变细 ( 图 9 －12) 。滨岸部位由于水流和风浪作用，局部发育有较粗的动力水沉积，形成狭窄的滨岸砂或砂砾带。在河流入湖口处形成滨湖三角洲沉积，有的还切入环带内，向湖心延伸。湖心部位主要是停滞水流的细粒沉积，形成粉土，粉质黏土、淤泥为主夹少量薄层砂透镜体沉积，沉积物在垂向上出现粗细相间旋回性特征，具有细密水平层理。不同条件下湖积物中的地下水情况如下。
1)滨岸砂砾带:在湖岸被波浪冲刷作用地带，常有狭窄带状的砂或砂砾沉积，近代湖泊的湖岸常形成沙堤。如黑龙江兴凯湖滨沙堤，砂层厚1～10m，宽1～3km，下部有黏性土层隔水。潜水埋藏深度在沙堤顶部深，边缘较浅。一般水量不大，矿化度常在0.5～1.0g/L，为HCO3－Cl－Na型水。
图9－12 青海湖现代沉积物分布图
2)湖心沉积带:一般以淤泥质黏土、粉质黏土为主，其中夹有少量薄层细、中砂透镜体。由于淤泥质土的相对隔水作用，砂层细而薄且分布又很不连续，有水量不大的承压水。由于这种沉积物水量小，水质常有淤泥质臭味，有时含铁量也高，故使用价值不大。但在盐湖地区，虽然表层水盐化，但其下部水的矿化度低，含铁量少，可作为小型饮用水源。在时代较老的一些古湖积层中，黏性土中夹的细、中砂薄层已半胶结，含水更少。
3)滨湖三角洲地带:此带常是砂、砂砾与黏性土的互层沉积，其中砂或砂砾层中，常有水量较丰富的浅层承压水，在适宜的条件下可能自流。
山西运城盆地是一个地堑盆地，从第四纪以来沉积了厚度大于300m的以湖相为主的沉积物。当时较大的河流从北面和东北方向注入，形成古河道及三角洲沉积，埋藏着丰富的地下水;而南部湖相黏土沉积发育，富水性很差。运城盆地的北面及东北面沉积的含水岩组从上而下可分为四组，其中第Ⅲ、Ⅳ组夹有中细砂及粗砂层。第Ⅲ组承压水位高出潜水位3～5m，地形标高在350m以下的地区都可以自流，自流量为43.2～345m3/d，矿化度0.5～1g/L，为HCO3－Na－Ca水。第Ⅳ组承压水位高出潜水位5m以上，自流量为43.2～1123m3/d，矿化度约1g/L，为HCO3－Ca和HCO3－Na水。
地下水化学场及其演化~
地下水水化学组成受补给来源、径流特征、围岩性质及其与地表水和降水的相互转化关系影响。疏勒河流域盆地地下水水化学组成主要反映出山河流渗漏补给特征，地下水向下游与地表水经过多次转化，在河流入渗、径流溶滤作用和蒸发浓缩过程中形成。埋藏很浅的地下水呈现不同程度的盐化，埋藏较深的则更多地反映了径流的强弱与路程长短。地下水化学场表现出水平和垂向的分带性演化规律，自上游至下游可划分为淡水带、咸水覆盖下的淡水-微咸水带和咸水带。
一、水化学分布规律
（一）淡水带
分布于中游的玉门-踏实盆地南部疏勒河、榆林河冲洪积扇大部及部分前缘地带，下游的安西-敦煌盆地党河冲洪积扇大部分地带及安西盆地东部三角洲带，花海盆地石油河冲洪积扇地带，大致与单一潜水带分布一致。大厚度的Qp2—Qp3中储存着丰富的地下淡水。地下水TDS小于1g/L，水化学类型以重碳酸-硫酸盐类为主。此带内以单一大厚度潜水含水层为主，其水化学成分与出山河水极为接近，正反映了大量的河水入渗是洪积扇带地下淡水形成的主要原因（表4-17）。
表4-17 疏勒河流域淡水带地下水水化学特征
（二）表层微咸水-咸水、下层淡水-微咸水分布区
分布于南北盆地广阔细土平原。玉门-踏实盆地承压淡水，在向北径流过程中逐步淋滤积累盐分，至塔尔湾、饮马三站、布隆吉、北桥子以远，水化学类型渐变为HCO3-SO4-Mg-Na、SO4-HCO3-Mg-Na、SO4-Cl-Mg-Na型，地下水TDS递增，逐步过渡为大于1g/L，青山农场一带地下水TDS已大于3g/L。总体而言，该盆地承压水属淡水及微咸水。对表层潜水，由于排泄方式为蒸发，TDS一般较下部高，TDS小于3g/L，属微咸水。
安西盆地白旗堡以东的广大地区下部承压水TDS均小于1g/L，属SO4-HCO3-Cl-Mg-Na及HCO3-SO4-Na-Mg型水。向西仅大梁戈壁水质小于2g/L。承压淡水、微咸水在下游，特别是西湖、南梁一带是饮用水的最佳水源，为解决这一地区长期饮用地表水现状找到了切实可行的途径。表层潜水仅安西县城附近TDS小于1g/L，其他中东部地区均大于1g/L，属SO4-Cl-Mg-Na、SO4-Mg-Na等水型。向西径流中水质逐渐变差，伊塘湖一带TDS已大于10g/L，西湖地区由于地表水灌溉，潜水TDS一般1.5～5.5g/L，属SO4-Cl-Na-Mg型水。
花海盆地是一个封闭的蒸发盆地，从南向北部干海子中央洼地水质变差。就现在资料分析，花海灌区内由于开采影响表层潜水与承压水水质变化不大，TDS变幅0.61～3.77g/L，属SO4-HCO3-Na-Mg、SO4-Cl-Mg-Na型水，向东承压水TDS过渡为1.18～1.64g/L，水化学类型属SO4-Cl-Na-Mg及SO4-Cl-Mg-Na-Ca型。三九公司农场局部为纯井灌区，潜水和承压水亦相互混合，因大量开采，水化学类型比较复杂，TDS一般小于1g/L。营盘大墩以东地下水泄出区外循环积极，水质为盆地最好的地段，TDS为0.48g/L，属HCO3-SO4-Mg-Na-Ca型水。区域潜水花海灌区以东至干海子一带表层水蒸发浓缩，TDS一般大于5g/L，北石河从四墩门—干海子30km的地段内TDS从3.70g/L增至5.82g/L，水化学类型由SO4-Cl-Mg-Na变为SO4-Cl-Na-Mg型。
（三）咸水带
流域内咸水带只出现于古湖区，由于这些地区在古地理环境中即为区域水盐汇积地。伴随着湖积物而沉积的TDS较高的古湖水在长期封闭环境下TDS进一步提高。流域西湖、伊塘湖、玉门关、哈拉湖、干海子、花海子均为古湖区，表层或下部承压水TDS均较高。据安2、安23钻孔资料，下部承压水TDS为4.22～9.527g/L，水化学类型属Cl-Na-Ca、Cl-SO4-Na、SO4-Cl-Na-Mg型。花海盆地虽没有深部资料，但对比分析深层咸水是存在的。
（四）北戈壁地下水
北戈壁地下水部分属Cl-SO4-Na-Mg型水，TDS一般大于3g/L。
（五）高氟水分布区
随着强烈的蒸发，地下水中氟元素大量富集，在局部地区已形成危害。与盐类聚集规律一致，潜水中[F-]较下部承压水高。玉门-踏实盆地[F-]＞1mg/L的地区为北截山南缘地带，桥子以西及踏实灌区[F-]＞0.7mg/L，安西盆地南岔、瓜州、四工农场以西浅层地下水中[F-]均大于0.7mg/L，表层水已大于1mg/L，花海盆地花海乡北东灌区地下水[F-]已大于0.7mg/L，北石河一带[F-]＞1mg/L。上述地区均为流域开发规划的灌区及牧区，为有效地防止地氟病发生漫延，饮用水源应采用深层水，且防止表层水混入，以提高生物产量。
（六）地热异常区
据勘探证实安西盆地西南缘千佛洞前西水沟—新店台一带发现低温热水异常区，面积约300km2。1999年，甘肃省地矿局水文二队在新店台施工地热勘探孔一眼，孔深1650m，水温39.5℃，水质为SO4-Cl-Na-Mg型。勘探孔中除ZK1孔深度为444.91m外，其余勘探深度均在100～150m，已知载热层厚度388m，水温17～20℃，温度梯度均大于7℃/100m（表4-18）。
表4-18 安西-敦煌盆地地热异常点统计表
从水化学特征分析，D18孔下层承压水属HCO3-Na型水，与周围水化学类型明显相异，一般认为HCO3-Na型水的来源与火成岩的淋滤作用有关。另外该层水中[F-]=0.48mg/L，[HBO2-]=25.17mg/L，[F-]高可以认为是结晶岩地区地下热水的特点，较高的F-含量常出现于pH＞8和温度高于50℃的地下热水中。硼化合物溶解度与温度也有显著的依附关系。因此硼的富集也是高温地下热水的标志。同时这两种元素指标已达到热矿水水质标准。
二、地下水水化学演变
疏勒河流域从上游至下游（山前戈壁带-细土平原-尾闾区），地下水水化学呈现出规律性的演化。
中游盆地山前戈壁带（尤以较大河流山前最为典型）地下水积极交替，使含水层骨架始终处于淋滤状态，可溶盐含量极低，形成了难溶而稳定的地球化学背景，地下水咸化程度很低，TDS增加缓慢，为0.364～0.934g/L，以HCO3-SO4-Mg-Ca型水为主，水中HC与Mg2+、Ca2+离子占优势，小型洪积扇或下游盆地洪积扇则以HCO3-SO4-Na-Mg型为主，水中HC与Na+、Mg2+离子占优势（表4-19）。
表4-19 疏勒河主要洪积扇部位地下水水化学情况表
地下水从山前戈壁带到扇缘溢出带，以水平径流为主，沿途地下水不断溶滤介质，水中各离子浓度增加，TDS逐渐增大。溢出带下游的细土平原带，地下水径流相对变缓，水位埋深浅。表层潜水以垂向交替作用为主，蒸发蒸腾作用明显，TDS增加至1.384～5.821g/L，同时水化学类型也发生改变，多为SO4-Cl-Mg-Na型，主要优势离子为S、Cl-与Mg2+、Na+（表4-20）。说明地下水径流过程中，阴离子由HC向S、Cl-方向演化，而阳离子则由Mg2+、Ca2+向Mg2+、Na+演化，水化学类型由HCO3-SO4-Mg-Ca型水转化为SO4-Cl-Mg-Na型水。而中游盆地（表现典型的为玉门-踏实盆地）细土平原区与下游盆地靠近洪积扇前缘的细土带的下伏半承压和承压水，主要由其上游大厚度含水层在地质历史时期缓慢侧向补给形成的，地下水TDS较小，水化学类型多为HCO3-SO4-Mg-Ca-Na型，优势离子为HC，S，Mg2+，Ca2+，Na+，比较接近洪积扇戈壁带地下水水化学成分（表4-21），也证明了其补给源。
表4-20 细土平原区潜水水化学情况表
表4-21 细土平原区承压半承压水水化学情况表
下游盆地尾闾区地下水径流十分缓慢，地表潜水蒸发浓缩作用占绝对优势，地下水TDS很高，甚至形成了盐卤水，水化学类型为SO4-Cl-Na与Cl-SO4-Na型，优势离子为S、Cl-与Na+（表4-22）。
表4-22 下游盆地尾闾区潜水水化学情况表
岩溶堆积物是指与岩溶作用有关的各种堆积物的总称。岩溶堆积物比较复杂，既有地表堆积物，也有地下堆积物; 既有化学堆积物，也有机械堆积物; 既有无机堆积物，也有有机堆积物。下面按地表堆积物和地下堆积物述之。
1. 地表岩溶堆积物
分布在地表的岩溶堆积物主要有蚀余红土和泉华堆积。
蚀余红土(亦称 “赭土”)(ocher)是指在灰岩地区，地表碳酸盐岩被溶蚀后所残留下来的富含 Fe2O3和 Al2O3的红色粘土。在热带、亚热带的岩溶作用地区，赭土分布广泛，常覆盖在溶蚀洼地、岩溶平原的底部，或充填于岩溶裂隙及通道之中; 若溶蚀作用强烈，赭土为均质的红色粘土，若溶蚀作用不彻底，有时含尚未被溶蚀的灰岩角砾。在古岩溶面上，赭土的堆积可形成铝土矿，如华北地区下奥陶统与中石炭统之间平行不整合面上的铝土矿就属此种类型。
泉华堆积物(sinterite)是指地下水流出地表后，在出口处附近将溶解于地下水中的碳酸钙、二氧化硅沉淀形成的堆积物。泉华堆积物一般疏松多孔，成层性好，可见清晰的层理;若堆积物为钙质的，称为钙华(travertine)，若堆积物为硅质的，称为硅华(siliceous sinter orgeyserite)。泉华堆积在温泉地区比较常见。
2. 地下岩溶堆积物
地下岩溶堆积物主要堆积在溶洞、暗河、裂隙中，其中溶洞是最主要的地下岩溶堆积场所。地下岩溶堆积物的成因多样，种类复杂，主要的类型有: 化学沉积物、重力堆积物、暗河沉积物、暗湖沉积物、生物化石以及人类文化堆积物。
洞穴化学沉积物 洞穴化学沉积物主要是指在洞穴中从地下水中沉淀出来的碳酸钙物质。它们既可以沉淀在洞顶，也可以堆积在洞底，还可以沉积在洞壁，并构成多种地貌形态，如石钟乳、石笋、石柱、石幔、石花、石珊瑚、边石等。化学沉积物中主要次生矿物是方解石，有时含文石、白云石、石英、重晶石、菱铁矿、月奶石等。洞内的化学沉积也受地表水环境、气候环境、地下环境等因素的影响，不同时期沉积形成的化学沉积物具有不同的特点及沉积纹层，如颜色不同、矿物结晶程度不同、矿物成分不同、结构不同、纹层的厚度不同等，因此详细研究沉积纹层中的矿物成分有助于了解洞穴发育的年代及环境。在既有化学沉积，也有碎屑沉积的洞穴中，常在碎屑沉积中夹有碳酸钙沉积，形成钙板层(travertine bed)。在洞穴的碎屑沉积中，钙板层是重要的环境标志，如在洞穴的重力堆积物中所夹的钙板层可指示当时为温暖湿润的气候。
洞穴或裂隙重力堆积物 是指由重力崩塌作用在洞穴或裂隙中形成的碎屑堆积物，为洞穴或裂隙中常见的堆积物。灰岩角砾来自洞顶、洞壁、洞口的崩塌，没有磨圆和分选，为棱角状，大小不一，为架堆式堆积，角砾间为细角砾、粘土、砂充填，常为钙质胶结，堆积物显得坚硬。有时在堆积物中夹钙板层。
暗河沉积物 是指暗河系统沉积形成的物质。暗河沉积物除含有大量再搬运的洞内崩积岩块和溶蚀残余粘土外，还含有洞外的砾石和砂土，当暗河与地表河流相通时就更明显。暗河沉积物和地表河流冲积物的区别不仅在于其含有大量洞穴物质，多被钙质胶结，还由于它是管道水流，不能自由发展，也常缺乏洪水期和枯水期的交替，所以没有二元结构(缺失河漫滩相沉积)，也不能塑造各种典型的河流地貌形态。砾石具有明显的叠瓦状排列，砂质沉积物发育斜层理。
暗湖沉积物 地下湖沉积物细，多系暗河、落水洞或溶蚀漏斗携来的粘土和亚砂土，具细微层理，没有季节性的色带和季纹泥，同时还有较多的洞内崩积岩屑和岩块。
生物化石及人类文化遗存堆积 出露地表的洞穴是动物及古人类生活居住的重要场所，而且洞穴和裂隙又是周边物质(生物遗体)聚积和保存的良好地方，因此在国内外的岩溶洞穴或裂隙堆积物中常富含有哺乳动物化石。在一些洞穴中还保存有人类化石和文化遗存，如在北京周口店的龙骨山，发现了多个岩溶洞穴或裂隙，其中猿人洞(第 1 地点)，不仅 “北京人”化石和文化遗存丰富，而且哺乳动物化石种类也很多。保存在洞穴堆积物中的哺乳动物化石基本上是原地留存或经短距离搬运，因此化石多数比较完整，甚至会保存完整的骨架，具有重要的科学研究价值。古人类化石多保存在洞穴堆积物的中下部，在干洞环境下形成的堆积物中古人类化石和文化遗存常比流水环境下形成的沉积物中丰富。在洞穴沉积物研究中，特别应注意动物化石和古人类化石及文化遗存的寻找和保护。
地下洞穴各种成因类型的沉积物在剖面上交替出现，不同的成因类型代表了不同的形成环境，可指示环境变迁。化学沉积(石钟乳层、钙板层)指示温暖湿润的古气候，地下水和地表水都比较丰富; 角砾石层反映干冷的古气候。洞穴沉积物的岩性特征，化学沉积物的碳、氧同位素构成，以及所含的动物化石，都能反映古环境特点，因此洞穴沉积物可为古环境研究提供丰富的信息。
湖积物中的地下水
答：不同条件下湖积物中的地下水情况如下。1)滨岸砂砾带:在湖岸被波浪冲刷作用地带，常有狭窄带状的砂或砂砾沉积，近代湖泊的湖岸常形成沙堤。如黑龙江兴凯湖滨沙堤，砂层厚1～10m，宽1～3km，下部有黏性土层隔水。潜水埋藏深度在沙堤顶部深，边缘较浅。一般水量不大，矿化度常在0.5～1.0g/L，为...
复杂沉积系统地下水化学成分的形成和演变
答：在复杂沉积系统的地下水含水层中，可能是已胶结成岩的各种岩石，诸如砂岩、粉砂岩、灰岩、白云岩、石膏层等，也可能是未胶结的松散沉积物，诸如砂砾（卵）石、砂、粘性土等。这些沉积物包含着各种矿物或矿物集合体。关于此类沉积物地下水化学成分形成的问题是十分复杂的，影响因素很多，其中最重要的是...
冲积层中地下水埋藏分布特征
答：冲积层中地下水埋藏分布特征：冲积平原地下水的形成和分布除受到岩性和地形条件的控制外，还受水文，气候等因素的影响。平原河流冲积物的岩性特点是颗粒小，即使靠近河槽部位也多为中、细砂或粉砂，再加地形坡度平缓，因此，地下水埋藏浅，径流缓慢，而垂直交替在数量上占相当大的比重，在我国北方干旱和半...
孔隙含水系统实例
答：再向北流,又进入民勤盆地,山前也是洪积扇堆积,河水复渗入扇中,但由于水量较武威盆地小,因此,在扇缘仅形成不多的泉水,大部分水以地下水的形式,从洪积物中进入冲积物向北运移,到达以北的湖泊沼泽地带,一部分水以泉的形式进入湖泊中,绝大部分地下水消耗于蒸发。石羊河全长超过100km,流域面积约3000km2(图9-22、...
地下水化学成分的基本成因类型
答：第三带，为氯化物型水带，位于湖积细土平原-盐湖，以Cl-、Na+为主，矿化度一般大于30 g/L，到察尔汗盐湖附近，矿化度高达100～300 g/L。这些地区不仅在平面上具有水化学分带特征，而且在一些部位也呈现出垂直分带的特点：在洪积扇下缘—湖区，为地下水泄出带，地下径流以由下而上的越流排泄...
地层下的水哪里来的
答：淡 水 <1 微 咸 水 1 ～3 咸 水 3 ～10 盐 水 10 ～50 卤 水 >50 3、按含水层性质分类，可分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。孔隙水：疏松岩石孔隙中的水。孔隙水是储存于第四系松散沉积物及第三系少数胶结不良的沉积物的孔隙中的地下水。沉积物形成时期的沉积环境对于沉积物的特征影响很...
地下水在岩,土中的存在形式有哪些
答：孔隙水：疏松岩石孔隙中的水。孔隙水是储存于第四系松散沉积物及第三系少数胶结不良的沉积物的孔隙中的地下水。沉积物形成时期的沉积环境对于沉积物的特征影响很大，使其空间几何形态、物质成分、粒度以及分选程度等均具有不同的特点。裂隙水：赋存于坚硬、半坚硬基岩裂隙中的重力水。裂隙水的埋藏和分布...
地下水开采引发的地质灾害
答：在一些断陷盆地的平原区，开采松散沉积物中的地下水容易导致地面沉降。严重的地面沉降特别是不均匀地面沉降属于地质灾害。根据有效应力原理，含水层的水压力在被开采之后将下降，沉积物承受的有效应力将增加并发生垂向压缩，从而导致地面下沉。地面沉降并不全都是地下水开采引起的，也可能有构造沉降的影响，...
天然地下水的成因类型
答：沉积水是指大体与沉积物沉积时同时生成并保留下来的古地下水。冲积相、湖积相、海相沉积物中的水具有不同的原始成分,被后来的沉积物覆盖封存后在漫长的地质年代中水质又经历了一系列复杂的变化,形成现今所能见到的同生沉积水。海相地层中的沉积水来源于古海水,陆相地层中的沉积水来源于古大气降水。大多数沉积...
影响地下水的地质因素
答：1.地层岩性 对松散沉积物(松散岩石)中的地下水来说，决定地下水赋存和径流条件的，主要是松散沉积物的成因、物质成分和结构。例如，山前地带的冲洪积相的砂砾石层，往往有较好的孔隙含水层。在大面积冲积平原的古河道中，厚度大的砂层赋存有较丰富的水量;在河谷阶地上，“二元结构”底部的砂砾石层...
