山东高密高氟地下水成因类型及其富集模式

2014年3月第34卷第1期四川地质学报Vol.34No.1Mar.，2014113山东高密高氟地下水成因类型及其富集模式山东高密高氟地下水成因类型及其富集模式高宗军1、2，郑秋霞1、2，朱喜1、2，付青1、2，王世臣1、2（1.山东科技大学，山东省青岛266510；2.山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室，山东青岛266510）摘要：山东高密为氟污染较为严重的典型区域，本文通过探究该区域高氟地下水的形成条件来确定其成因类型，研究氟在地下水中的富集途径，深度认识研究区内高氟地下水的富集模式，为提出“原位驱氟”设想奠定理论基础。关键字：高氟地下水；成因类型；富集模式；高密中图分类号：P641.125献标识码：A文章编号：1006-0995（2014）01-0113-04DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2014.01.027研究表明，长期饮用高氟的地下水是导致氟病的主要原因，由于高密市特殊的地质环境和历史原因，使其成为全国氟中毒较为严重的地区之一。因此，探究该区高氟地下水的成因类型及其富集模式，对有效控制病源水体，寻找新水源，提出有效的防治措施，保护人类的身体健康都具有重要的现实意义。1高氟地下水的成因类型划分1高氟地下水的成因类型划分由研究资料显示，根据不同的地质环境条件和物理化学作用类型，一般将高氟地下水的成因划分为4个大类型[1-3]：①溶滤富集型；②蒸发浓缩碱化型；③热水富集型；④海侵富集型。表1高氟地下水成因类型类型分布形成条件、富氟机制溶滤富集型主要分布于富氟的岩浆岩地区，如内蒙古北部高原、阴山山地等；该类型多存在于浅-中层承压含水层，富氟岩石经地下水长期的溶蚀及溶滤作用，岩层中的氟不断的迁移进入地下水中，从而使得地下水中的氟不断的升高，最终形成高氟水。蒸发浓缩碱化型主要分布在平原和盆地中，是浅层高氟地下水的主要成因类型，如山西六大盆地、松嫩盆地、华北平原等地势低洼地带；形成的条件一般为：①蒸降比大于2的干旱或半干旱的气候条件；②地形闭塞，排水不畅的地形地貌条件；③具有多层含水结构，地下水位较浅（一般埋深<2m），水平径流滞缓的入渗-蒸发型水文地质条件；④能提供氟源的地质背景和能使氟不断累积的水化学环境。热水富集型该类型一般多见于Ph>8.0，温度>500℃的温泉热水中，如河南鲁山县下汤温泉，其氟含量高达24.8mg/L。海侵富集型该类型高氟地下水主要存在于滨海平原一带，如天津、唐山等沿海城市地区；富氟机制一般为，该区主要含水层在沉积形成时受到海水入侵影响，浅海沉积相地层中富含淤泥质的粘土矿物会吸附海水中的氟离子，海退时，氟离子赋存下来最终形成高氟地下水经对高密研究区内高氟地下水的形成条件进行探讨研究，以总结该区高氟地下水成因类型，以及氟的富集模式。2高密市高氟地下水的形成条件2高密市高氟地下水的形成条件2.1气候、水文和地形地貌条件高密市地处胶潍平原与鲁东丘陵交接地带，境内地势南高北低，区内地貌类型有三种：南部低缓丘岭，中部缓平剥蚀平原，北部低平冲积平原。南部地势较高，地面起伏变化大，为低缓丘陵区；中部剥蚀平原地形缓坡起伏，沿几条主要河流，形成南北向滨河平地和低分水岭两种微地貌单元；北部为晚更收稿日期：2013-07-19基金项目：中国地质调查局“地方病严重区地下水勘查与供水安全示范综合研究”项目（项目编号：1212011121155）作者简介：高宗军（1964-），男，山东泰安人，教授，博士，博士生导师，长期从事水工环地质方面的研究山东高密高氟地下水成因类型及其富集模式114新世以来形成的冲积平原，盆地沉降与冲洪积物的充填同时进行，全新世以来主要表现为湖积，因此该区域地势较为低洼，局部存在小沙丘、土岗及河间洼地。高密市地处胶莱盆地中南部，水系发育，境内主要河流多呈南北向，全市河流分属三个水系，即南胶莱河水系、北胶莱河水系及潍河水系。河中一般无常年流水，均属雨源性河流。据统计资料显示，高密市年均蒸发量为1327.9mm，年均降雨量为619.6mm，年均蒸发量是降雨量的2.14倍，可见，研究区域内蒸发作用强烈，地下水主要通过蒸发和蒸腾作用排泄。2.2提供氟源的地质环境背景氟在水中富集的首要条件是需要有氟源，一般认为氟源主要来自2大方面：①岩石中的氟；②大气中的氟。岩石中的氟为地下水中氟的主要来源，高氟岩石及矿物在漫长的地质年代中，经过长期的地质作用，释放出氟离子并被淋溶带入地下水中，形成高氟地下水。大气中的氟多来自火山喷发物、工业生产释放物和海水蒸发，其中火山喷发物的氟含量最高。研究内大部分为第四系覆盖区，仅南部、西南部及县城附近出露中生代白垩纪莱阳群、青山群和王氏群的含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、页岩、火山碎屑岩、火山熔岩、砾岩和粘土岩，含氟量均很高（表2）。研究区内岩石含氟背景值表现出一定的规