西北地区侏罗系水化学特征

1.准噶尔盆地水化学特征

准东地区中下侏罗统地层水密度表现为南、北两区高和中区低的面貌。该区地层水矿化度高值区集中在阜康凹陷内，总体上呈西高东低的特点。地层水水型分布在全区以NaHCO₃型水为主，兼有CaCl₂型水。中上侏罗统地层水密度在南部断褶带呈北高南低的特征，地层水矿化度也具北高南低特征。南部水型以NaHCO₃型和CaCl₂型为主，兼有少量MgCl₂型水。

准噶尔盆地腹部地层水特征（表5-5）表现为：纵、横方向上，水化学分布和变化都非常复杂，形成了多种多样的水化学特征。全盆地有4种水型，其中以NaHCO₃型最多（1768个），占全部精选水样的51.39%；其次为CaCl₂型（1013个），占29.45%；Na₂SO₄型（487个），占14.16%；MgCl₂型（172个），占5.00%。

表5-5 准噶尔盆地腹部部分侏罗系地层水化学特征

盆地内的NaHCO₃型水有两种成因，一是大气降水成因，矿化度低，主要为淡水；二是来自深层高浓度 CO₂气体进入水中，与水分子结合生成，一部分与Ca²⁺、Mg²⁺结合成方解石和白云石沉淀，因此使水中Ca²⁺、Mg²⁺减少，形成NaHCO₃ 型水。侏罗系CaCl₂型水的r_Na/r_Cl值从J₃ 到J₁ 总体略具逐渐变小趋势，J₂的r_Na/r_Cl值相对较大（表5-6），说明较老的地层中的水经历封闭时间较长，r_Na/r_Cl值就较小；而J₃地层水经历的封闭时间相对较短，可能与断裂构造作用有关。我们评价地层或油气藏的封闭性主要是利用CaCl₂型水的r_Na/r_Cl值，值越小，反映封闭时期越长、封闭条件越好。

表5-6 准噶尔盆地侏罗系CaCl₂变质系数

其Na₂SO₄型水的形成主要有两种成因，一是地表水渗入成因，二是NaHCO₃型和CaCl₂型水混合形成，r_Na/r_Cl值在1.00～1.20之间。盆地的MgCl₂型水也主要为NaHCO₃型水和CaCl₂型水混合形成，r_Na/r_Cl值多为0.900～1.000之间。

正常水化学垂直剖面由上至下矿化度逐渐增大。但在准噶尔盆地垂直水化学剖面上，常常出现地层水矿化度上大下小的“异常现象”，前人称之为“水化学不整合”。这种“水化学不整合”不仅在各大层系之间有，而且在同一个层系的内部也有，“水化学不整合”的位置和“地质不整合”的位置是一致的，与沉积相即“各砂层组的分界面”也是一致的。

总之，由地层水化学成分、水型、特征系数等比较看，盆地腹部气藏保存条件最好，南缘受地下水冲刷破坏作用最强，东部的气藏分布最复杂。

2.鄂尔多斯盆地水化学特征

侏罗系延安组砂岩含水岩组地下水水化学类型，一般为重碳酸型或重碳酸-氯化物型水。矿化度为0.5～2.8 g/L。神北新民矿区矿化度0.477～3.821 g/L，多为HCO₃-Ca·Na和ClSO₄-Na型水。榆横矿区中侏罗统安定组水化学类型属SO₄-Na型，矿化度3.018-7.498 g/L。中侏罗统直罗组水化学类型属HCO₃-Na·Mg、SO₄-Na型，矿化度0.374-9.5279 g/L。煤系层状碎屑裂隙承压水矿化度3.262 g/L，水化学类型属SO₄-Na型。汝箕沟矿区侏罗系砂岩含裂隙承压水水质属碳酸氢钠水。

三叠系瓦窑堡砂岩含水岩组主要分布于陕北。地下水水化学类型较为复杂，为硫酸-氯化物型或氯化物-硫酸型水，矿化度1～3 g/L，西部个别地段可高达46.9 g/L。

二叠系下石盒子组及山西组砂岩含水岩组地下水水化学类型亦较复杂，为重碳酸-氯化物或重碳酸-硫酸型水，矿化度为0.87～0.51 g/L。河东煤田二叠系层状碎屑岩类裂隙、孔隙含水岩组水矿化度＜1 g/L，为SO₄-Na、Mg、Ca型水。

府谷矿区奥陶系马家沟组灰岩地下水水化学类型为重碳酸-钠钙型水，矿化度0.84 g/L。吴堡矿区奥陶系马家沟组灰岩含水层地下水水化学类型为重碳酸-氯化物型或氯化物-重碳酸型水，矿化度0.97～3.92 g/L。

渭北石炭—二叠纪煤田区，岩溶水主要赋存于奥陶系马家沟组灰岩中。地下水水化学类型为重碳酸—氯化物型水，矿化度为1.17～1.67 g/L，氟化物为0.4～1.0 mg/L。

河东煤田石炭系太原组裂隙、溶洞含水岩组，矿化度上部为0.994 g/L，下部为1.35 g/L，属HCO₃、Cl-Na型和Cl-HCO₃-Na型水。奥陶系马家沟组岩溶裂隙、溶洞含水岩组，水化学类型为Cl-Na型，矿化度11.71 g/L。

3.柴北缘—祁连地区水化学特征

柴达木盆地及祁连地区各煤产地水资源多为地表河水和泉水，水源地多位于矿区内及其附近。柴达木盆地西部鱼卡矿区水文地质条件简单-中等。祁连含煤区热水矿区水文地质条件简单-中等。木里矿区水文地质条件中等。

侏罗系含水层以下₁、下₂煤层为界，划分3个含水带。

第一含水带：即下1煤层上部的灰白色细、中粒砂岩、泥岩夹粉砂岩，共厚63 m，含砂岩5～6层，厚42 m；钻孔观测含水层水位为38 m，水位标高为3939.95 m，水压27.85 m，单位涌水量0.000228 L/s·m，渗透系数0.00063 m/d，水质为HCO₃-Cl-Na-Mg型水，矿化度为0.729 g/L。

第二含水带：即下₁、下₂煤层之间岩层，岩性以黑色泥岩、粉砂岩为主，中夹细、中粒砂岩，共厚92 m，其中砂岩2～6层，厚8.6～56 m；钻孔观测含水层水位为29.81～57 m，水位标高3935～3962.89 m，水压134.42 m，单位涌水量为0.000576～0.05 L/s·m，渗透系数为0.00312～0.093 m/d，水质为HCO₃-Cl-Mg-Ca型水，矿化度为0.55～3.73 g/L。

第三含水带：下₂煤层以下岩层，由灰白色厚层状中、粗粒砂岩、砾岩等组成，岩层厚度变化较大；钻孔观测含水层水位29.72～41.69 m，水位标高为3936.29～3962.98 m，水压209～291.91 m，单位涌水量为0.00026～0.00813 L/s·m，渗透系数为0.00133～0.029 m/d，水质为HCO₃-Cl-Mg-Ca型水，矿化度为0.55～3.73 g/L。