抗得弄舍地區水文地質特征與環境同位素研究

孟琛琛

（遼寧省冶金地質勘查研究院有限責任公司，遼寧 鞍山 114000）

抗得弄舍地區位于青海省瑪多縣花石峽鎮北部約60km 處，地處青藏高原腹地，屬高海拔丘陵平原地貌，地勢北高南低，平均海拔4400m，屬江河源區，氣候屬高寒草原半干旱氣候。多年平均氣溫－4.22℃，多年凍土層厚度約17.6m，多年平均降水量303.42mm，多年平均蒸發度1372.0mm，研究區河流主要有拉馬托洛胡河流和抗得弄舍河流[1]。

1 水文地質概況

1.1 地下水分布及特征

抗得弄舍處于內陸水系水文地質單元之內，屬柴達木河流域，地處高海拔丘陵山區，地形相對平緩，為地下水的補給及徑流區。區內第四系覆蓋面積小且厚度薄，地下水以凍結層水為主。按地下水水力特征、賦存條件及水理性質將凍結層水劃分為松散巖類凍結層水、基巖類凍結層水[2]。

松散巖類凍結層水主要分布在區內的山前傾斜平原、河谷兩岸及山體坡麓地帶等第四系地層中，其中河谷區地層巖石為砂卵礫石，結構松散，磨圓度較好，孔隙度大，且連通性好，有利于地下水的賦存，形成水量相對較為豐富的凍結層水，單位涌水量0.1L/s·m ～1.0L/s·m，富水性中等；山前傾斜沖洪積平原區，厚度較薄，最上面有腐殖質層，層內夾有砂、粉砂質薄層透鏡體，少量亞砂土，地層中帶有一定含量的泥質，地下水滲透能力較差，單位涌水量＜0.1L/s·m，單泉流量一般＜1L/s，屬弱富水性；山體坡麓地帶的殘坡積碎石含水層，巖性以黃色泥質碎石為主，結構松散，碎石棱角分明，地下水受大氣降水補給，交替積極，往往經過短暫的徑流即泄出地表，單泉流量一般＜1L/s，富水性微弱。

基巖類凍結層水可劃分為基巖類凍結層上水和基巖類凍結層下水，其中基巖類凍結層上水分布于基巖風化帶中，埋藏于季節性融化層之中，近地表巖石寒凍風化作用相對強烈，使巖石破碎、裂隙發育，這些構造裂隙、風化裂隙是凍結層上水的賦存空間，但山區地形坡度大，切割強烈，有利于地表徑流，不利于地下儲存，導致該區凍結層上水水量貧乏，富水性弱，基巖類凍結層下水，埋藏在多年凍土層之下，水位穩定，相態固定，埋藏深度受凍土層的控制，富水性較基巖類凍結層上水稍好。

1.2 地下水補徑排條件

受多年凍土影響，形成相對隔水層，導致區內地下水與地表水體聯系不密切，徑流相對緩慢。松散巖類凍結層水受季節性融化層制約，總體上表現為含水層厚度薄，埋藏淺，主要依賴大氣降水和冰雪融水的入滲補給。下部基巖類凍結層水通過構造融區獲得上部凍結層水及區域地下徑流補給，經導水斷裂由高向低運移，在地形低洼處常匯集成凍土沼澤，以陸面蒸發和植物蒸騰排泄，部分地下水在溝腦或陡坎下以泉的形式排泄[3]。

2 地下水水化學特征

抗得弄舍地區地下水自補給區至排泄區呈現明顯的水文地球化學分帶特征。北側地勢較高地區地下水pH值介于8.01 ～8.32之間，礦化度介于0.85g／L ～1.3g／L，水化學類型為SO4-HCO3-Ca-Na型,該區域內地下水中F-含量在0.02mg／L ～0.42mg／L，屬于低氟水分布區。隨著地下水向地勢較低處遷移，地下水位抬升，蒸發作用增強，地下水礦化度升高，一般在1.3g／L ～1.7g／L之間，地下水化學類型由SO4-HCO3-Ca-Na型過渡到SO4-HCO3-C1-Na·Mg型水。F-含量為0.15mg／L～0.83mg／L，屬于中氟水分布區。

3 環境同位素特征

研究區內地表水及地下水歸根結底來源于大氣降水，因而了解大氣降水的同位素組成，對于了解地表水和地下水的同位素組成至關重要。本次研究工作共完成同位素檢測樣16 件，其中地表水12 件，地下水4 件，取樣位置見圖1。

圖1 研究區同位素取樣位置圖

3.1 大氣降水同位素特征

綜合考慮工作區地理位置、氣候分區、地形地貌等因素，選擇收集格爾木河流域環境同位素相關資料中的大氣降水雨水線方程作為該地區的雨水線方程。雨水線方程為：δD=6.98δ18O+9.6（r=0.98）。

該降水方程斜率小于Craig 全球（δD=8δ18O+10）和我國雨水線（δD=7.9δ18O+8.2）方程斜率，而截距介于兩者之間，主要受該地區氣候特點和地理位置影響，這也反映了區內氣候干旱、蒸發強烈的特點。

圖2 研究區水樣δD ～δ180 關系圖

3.2 地下水同位素特征

據以往大量研究成果表明許多大型區域含水層系統中地下水的δD 和δ18O 同位素含量基本落在當地大氣降水線附近，其值比現代大氣降雨的同位素含量要低，且隨地下水埋深（年齡）增加而降低。

表1 研究區同位素檢測成果表

研究區地下水δD 值為-82‰～-90‰，均值-86.25‰，δ18O 值為-10.7‰～-12.5‰,均值-11.7‰，分析結果數據見表1，由圖2可知研究區地下水偏離當地大氣降水線，位于降水線下方，由此表明研究區大氣降水對深層地下水補給甚少，推斷其主要補給源主要為區域地下水徑流補給。同時地表水δD 值為-57‰～-74‰，均值-69.17‰，δ18O 值為-7.2‰～-10.6‰，均值-9.62‰，通過對比進一步證明研究區深層地下水與地表水的聯系不密切[4,5]。

4 結語

環境同位素分析技術已成為現代水文地質學的研究方法之一，并已經大量成功地應用于地下水循環演化規律研究.應用環境同位素在確定地下水來源及組成究地下水補徑排條件，揭示含水層之間的水力聯系和地表水與地下水的相互作用。通過對研究區地下水環境同位素特征分析，結果表明抗得弄舍地區深層地下水與地表水聯系不密切，推測其主要補給源為區域地下水徑流補給。