内蒙古河套平原现代湖泊的水化学特征及成因类型

内蒙古河套平原现代湖泊的

水化学特征及成因类型

收稿日期:20160914;修订日期:20161119;

编辑:王敏基金项目:中国地质调查局 特殊地质地貌区填图试点 项目(D D 20160060

)作者简介:李成路(1992 ),男,山东济宁人,硕士研究生,主要从事第四纪环境及覆盖区填图等方面的研究;E m a i l :l c l h l b @126.c o m

李成路1,张绪教1,叶培盛2,傅连珍1,叶梦旎1

(1.中国地质大学地球科学与资源学院,北京 100083;2.中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081

)摘要:在1ʒ5万区域地质调查的基础上,于山前 黄河 沙漠沿线采集湖水㊁地下水样品16组,分析其水化学特征,并结合遥感解译和钻探等技术方法划分了河套平原现代湖泊的成因类型㊂研究表明该区湖泊多数为淡水 微咸水湖,水化学类型呈N a (M g )(C a )H C O 3(C l )型;少数为咸水湖,水化学类型呈N a (M g )(K )C l (S O 4)型,湖水T D S 变化较大,介于0.857~7.36g /L ,主要接受引黄灌溉补给和山前地下水侧向补给㊂湖泊的成因类型可分为河流成因的牛轭湖㊁基底为全新世黄河古河道冲积砂层的风蚀湖及基底为全新世风积沙层的风蚀湖;其中以Ⅱ型占主导地位㊂

关键词:现代湖泊;成因类型;水化学;河套平原中图分类号:P 592 文献标识码:B

引文格式:李成路,张绪教,叶培盛,等.内蒙古河套平原现代湖泊的水化学特征及成因类型[J ].

山东国土资源,2016,32(12):3036.L IC h e n g l u ,Z HA N G X u j i a o ,Y EP e i s h e n g ,e t c .H y d r o c h e m i c a lC h a r a c t e r i t i c sa n dG e n e t i c T y p e s o fM o d e r nL a k e s i nH e t a oP l a i n [J ].S h a n d o n g L

a n da n dR e s o u r c e s ,2016,32(12):3036.0 引言

湖泊具有调节河川径流㊁发展灌溉㊁提供工业和饮用水源的功能,在国民经济的发展中发挥着重要作用㊂同时,湖泊本身对全球变化响应敏感,能真实地记录湖区较长地质历史时期内各种环境变化的信

息[12

]㊂河套平原常年干旱少雨,但是区内湖泊星罗

棋布,形成湖泊 沙丘 湿地相间分布的地貌景观㊂平原内湖泊湿地总面积为3.57万h m 2,

湖泊面积100~500h m 2的湖泊共10个;500~1500h m 2的

湖泊2个;大于1500h m 2的湖泊1个[36]

㊂仅该文研究区就有大小湖泊60余个,水域面积超过1067

h m 2㊂因此,

对湖泊的调查研究成为该区区域地质调查中不可缺少的一环㊂

湖水通过入渗补给地下水,影响地下水流场,改变地下水水化学特征㊂另一方面,地下水通过排泄补给湖水,导致湖水化学特征的变化[

78]

㊂湖泊的化学组成在运移和形成过程中受到区域气候环境和地

质状况的强烈影响㊂因此,不同区域气候环境和地

质状况,湖泊的水化学特性具有明显的差异[

910]

㊂研究区域内湖泊的水化学特征及湖泊的形成机制,对于查清区域地下水动态㊁正确评价区域水资源具有重要意义㊂

近年来关于河套平原湖泊水化学特征㊁湖水补给来源和湖水面积的动态变化等科学问题逐渐成为学者研究的热点㊂对于湖泊的补给来源,有观点认为补给主要来自黄河灌渠,也有观点认为现存的湖泊是河套古湖水系的残留,更有学者提出河套平原携带砷的地表水和浅层地下水可能来地下承压含水

岩系[11]

㊂目前,有关内蒙古河套平原水资源环境方

面的研究主要集中在地下水砷的研究上,如砷的分布规律以及高砷水中稀土元素含量及分异特征㊂在地下水分布以及区域气候环境演变方面也有涉

及[

1214

]㊂而对于区内湖泊的调查资料则比较欠缺,尤其是缺少对湖泊成因类型的分类梳理㊂

该文针对以上研究的不足,在区域地质填图的

㊃

03㊃第32卷第12期 山东国土资源 2016年12月

基础上,通过采样分析湖泊的水化学特征,并结合湖泊分布区的沉积物特征的研究,揭示河套平原现代湖泊的补给来源和形成机制,为河套地区现代湖泊的分类研究与合理利用湖泊资源提供参考资料㊂

1 区域概况与数据来源

1.1 研究区概况

河套平原位于内蒙古西部,北抵阴山,南临库布

齐沙漠,西起乌兰布和沙漠,东至乌梁素海,黄河为区内唯一外流水系㊂研究区大的地貌单元可分为3种类型:山前冲积洪积扇倾斜平原㊁黄河冲湖积平原和乌兰布和

库布齐近代风积沙地㊂该区属于常温

带大陆性干旱㊁半干旱气候带,降水稀少,蒸发强烈㊂年降水量约136.8~213.5mm ,年蒸发量约1993~

2372mm ㊂河套盆地第四系沉积物厚500~2600

m ,

地表几乎全部被全新统沉积物所覆盖,为黄河泛流相沉积,岩性为棕黄色粘土

粉细砂[3,15]

(图1

)㊂图1 研究区概况图

河套平原具典型的干旱气候带沉降盆地水文

地质特征㊂主要表现为地势平坦,含水层颗粒细,降水稀少,蒸发强烈,引黄灌溉量大,水力坡度小

(0.001~0.005

),径流条件较差,地下水循环以垂直交替为主㊂该文研究区截取了北起色尔腾山,横跨黄河冲湖积平原,南至库布齐沙漠的狭长区域,目的是全面调查河套平原不同地理环境下湖泊的水化学特征和成因类型,使样本更准确地反映河套平原现代湖泊的总体情况㊂1.2 样品采集与测试

样品采集包括湖泊水样和地下水水样采集㊁第四纪沉积物样品的采集等㊂共采集水样16组,包括湖水样品6组㊁地下水样品9组㊁河水样品1组(采样点分布如图2所示)

㊂地下水样品从机井或压水井采集,样品采集前抽水0.5h ,待水温㊁p H 等水化学指标稳定后,开始取样㊂在湖泊聚集区施工9m

浅钻3个,开挖风成沙丘剖面1个,钻孔及剖面位置如图2所示㊂于岩心中取O S L 样品7个,采样层位如图3所示㊂其中O S L 取样时先去除剖面表层风

化层,用直径5c m ㊁长20c m 的钢管楔入沉积层,取出钢管立即用黑色的塑料盖住两端,然后用胶带密封;取样过程确保不曝光㊁不漏水㊂

O S L 样品前处理和测试均在中国地震局地壳

应力研究所地壳动力学重点实验室完成㊂水化学样品测试在中国地质大学(北京)环境化学实验室完成㊂水样分析的对象为总溶解固体(T D S )㊁p

H 值及N a +和C l 等10种阴阳离子㊂p H 值用电极法测

定,T D S 用干燥

重量法测定,水化学成分的分析

按照国家标准[16]

,分别使用酸碱滴定㊁比色分析㊁浊

度分析㊁离子色谱㊁分光光度和原子吸收方法㊂

2 结果与分析

2.1 不同湖泊的遥感影像特征

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13㊃第32卷第12期 水文地质环境地质 2016年12月