Discussion on the development regularity of salt water in red beds in the southern margin of Sichuan Basin
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摘要:
四川盆地南缘分布的红层区，相比盆地内部具有地貌类型众多、地形坡度大、构造发育，地层倾角大的特点，对其咸水发育规律的研究鲜有报道。通过水文地质调查、水文地质钻探、取样分析测试等方法，发现咸水发育主要受地层岩性和地下水循环条件控制。红层砂泥岩中含可溶盐是咸水发育的物质基础，含泥岩地层中更易发育咸水。地下水类型、斜坡结构、深度及断层主要影响了地下水的循环交替条件，循环交替强烈发育淡水，循环交替滞缓则会发育咸水。断裂带深部成分复杂的咸水会因浅部地下水的开采而上涌，造成浅部地下水咸化。四川盆地南缘红层咸水发育规律的研究，对该区找水过程中避开咸水层具有借鉴意义。
Abstract:Compared with the center of Sichuan Basin, the red beds distributed in the southern margin of it are characterized by many geomorphological types, large topographic slopes, well-developed structures and steep dipping, and there are few reports on the development regularity of the saline water in the red beds.Through investigation, hydrogeological drilling, sampling analysis and testing, it is found that the development of salt water is mainly controlled by lithology and groundwater circulation.Soluble salt in red sandstone and mudstone is the material basis for the development of salt water.Salt water is more likely to develop in mudstone-bearing strata.Groundwater type, slope structure, depth and fault mainly affect the cycling conditions of groundwater.Fresh water is strongly developed in cycling alternation, while salt water is developed in slow cycling alternation.Salt water with complex composition in the deep part of the fault zone will well up due to exploitation of shallow groundwater, resulting in salinization of shallow groundwater.The study result has reference significance for avoiding saline water layer in the process of water exploration in red beds in the southern margin of Sichuan Basin.
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Keywords:
- TDS /
- formation lithology /
- groundwater type /
- slope structure /
- depth /
- fault
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致谢: 调查、水文地质钻探、取样等工作均由项目组人员完成，样品测试由四川省地矿局成都综合岩矿测试中心完成，审稿专家对本文提出了宝贵的修改意见，谨此一并表示衷心的感谢。
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图 1 研究区水文地质略图
砂岩孔隙裂隙水：1—单井涌水量50~100 m3/d；2—单井涌水量10~50 m3/d；砂岩夹泥岩孔隙裂隙水：3—单井涌水量大于300 m3/d；4—单井涌水量50~100 m3/d；5—单井涌水量10~50m3/d；6—单井涌水量小于10 m3/d；泥岩夹砂岩孔隙裂隙水：7—单井涌水量大于300 m3/d；8—单井涌水量10~50 m3/d；9—单井涌水量小于10 m3/d；10—非红层地下水；11—钻孔；12—机民井；13—地层产状；∈3e—上寒武统二道水组；O1—下奥陶统；O2+3—中上奥陶统；S1l—下志留统龙马溪组；S2s—中志留统石门坎组；P1—下二叠统；P2l—中二叠统梁山组；P3em—上二叠统峨眉山组；P3l—上二叠统乐平组；T1j —下三叠统嘉陵江组；T2l —中三叠统雷口坡组；T3xj —上三叠统须家河组；J1-2z—中下侏罗统自流井组；J2s1—中侏罗统下沙溪庙组；J2s2—中侏罗统上沙溪庙组；J3sn—上侏罗统遂宁组；J3p—上侏罗统蓬莱镇组；K1—下白垩统；K2j—上白垩统夹关组
Figure 1. Simplified hydrogeological map of the study area
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图 2 含水层岩性与TDS对应关系图
Figure 2. Correspondence between lithology of aquifer and total dissolved solids
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图 3 地下水类型与TDS对应关系图
Figure 3. Correspondence between groundwater types and total dissolved solids
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图 4 地下水类型、水井深度(H)与TDS的对应关系图
Figure 4. Correspondence diagram of groundwater type, well depth and total dissolved solids
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图 5 泥岩与砂岩裂隙发育特征对比
a—泥岩裂隙特征；b—砂岩裂隙特征
Figure 5. Comparison of fracture development characteristics between mudstone and sandstone
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图 6 砂泥岩互层中咸水成因模式示意图
Figure 6. Schematic diagram of salt water genetic model in interbedded sandstone and mudstone
表 1 非红层水井TDS特征
Table 1 Characteristics of total dissolved solids in non-red water wells
编号 孔深/m 地层 岩性 岩层产状 斜坡坡向 斜坡坡度 TDS/(mg·L-1) ZK34 101.00 T3xj 长石石英砂岩、钙质泥岩 243°∠19° 159° 23° 93 ZK36 129.93 T1j 灰岩 43°∠20° 57° 21° 937 ZK39 114.10 T2l 灰岩 57°∠64° 沟谷中 202.01 ZK01 131.00 S1l；O2+3 砂泥岩、白云岩 313°∠52° 230° 31° 300 ZK02 150.00 T2l；T1j 灰岩 297°∠39° 286° 24° 312 ZK03 200.00 P2l；P3em 砂泥岩；玄武岩 307°∠55° 117° 45° 510 ZK06 142.10 T1j 碳酸盐岩 41°∠39° 94° 32° 312 ZK07 120.00 T1j 碳酸盐岩 107°∠42° 352° 29° 542 注：S1l—下志留统龙马溪组；O2+3—中上奥陶统；T1j —下三叠统嘉陵江组；T2l —中三叠统雷口坡组；T3xj —上三叠统须家河组；P2l—中二叠统梁山组；P3em—上二叠统峨眉山组 
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表 2 红层水井TDS特征
Table 2 Characteristics of total dissolved solids in red bed wells
编号 孔深/m 地层 岩性 岩层产状 斜坡坡向 斜坡坡度 斜坡结构 主要地下水类型 TDS/(mg·L-1) A62 150 J3p 砂泥岩互层 53°∠10° 28° 9° 顺向坡，倾角>坡角 层间裂隙承压水 2417 ZK05 131 J3sn 砂泥岩互层 11°∠27° 77° 25° 切向坡(层面外倾)，倾角>坡角 层间裂隙水 1640 ZK33 72.3 J3s2 砂泥岩互层 265°∠22° 260° 20° 顺向坡，倾角>坡角 层间裂隙水 1300 ZK37 170.54 J2s2 砂质泥岩、砂岩 124°∠13° 259° 19° 切向坡(层面内倾) 构造裂隙水 684 LA196 80 J2s2 砂岩、砂质泥岩 256°∠17° 309° 18°~23° 切向坡(层面外倾)，倾角<坡角 构造裂隙水 590.13 LB096 53 J3sn 砂泥岩互层 227°∠10° 9° 17° 切向坡(层面内倾) 层间裂隙水 507.38 ZK32 100.45 K1 砂岩 220°∠15° 66° 15° 逆向坡 构造裂隙水 431.74 LB095 57 J3p 钙质泥岩、砂岩 239°∠21° 243° 20° 顺向坡，倾角>坡角 风化带孔隙裂隙水 410.79 LA118 20 J2s2 砂泥岩互层 251°∠9° 50° 19° 逆向坡 风化带孔隙裂隙水 233.78 LC034 70 J3p 泥质砂岩 251°∠14° 218° 15° 顺向坡，倾角≈坡角 构造裂隙水 233.78 ZK31 101.9 K1 砂岩 53°∠10° 12° 11° 切向坡(层面外倾)，倾角≈坡角 构造裂隙水 210.1 ZK08 135 J1-2z 砂泥岩互层 124°∠30° 130 37 顺向坡，倾角<坡角 层间裂隙水 146 ZK35 100.6 J2s1 泥质砂岩、砂岩 208°∠16° 121° 36° 切向坡(层面外倾)，倾角<坡角 构造裂隙水 114 ZK38 102.4 K2j 砂岩 281°∠11° 241° 11° 切向坡(层面外倾)，倾角=坡角 构造裂隙水 102 LB091 2.8 J3sn 泥质砂岩 282°∠14° 295° 10° 顺向坡，倾角>坡角 风化带裂隙水 87.44 注：J1-2z—中下侏罗统自流井组；J2s1—中侏罗统下沙溪庙组；J2s2—中侏罗统上沙溪庙组；J3sn—上侏罗统遂宁组；J3p—上侏罗统蓬莱镇组；K1—下白垩统；K2j—上白垩统夹关组
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表 3 断裂带上红层水井TDS特征
Table 3 Characteristics of total dissolved solids in red water wells on fault zone
编号 孔深 水位 地层 岩性 构造部位 2017年8月TDS/(mg·L-1) 2017年9月TDS/(mg·L-1) ZK40 100.30 29.00 J3sn 泥岩夹粉砂岩 小断层上盘 379.76 2000 ZK30 119.62 95.00 K1；J3p 钙质泥岩、粉砂岩；砂岩 中都断层带 507.92 2310 注：J3sn—上侏罗统遂宁组；J3p—上侏罗统蓬莱镇组；K1—下白垩统
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