延边州前兆地下流体观测井水化学特征分析

朱星晔

（吉林省地震局，吉林 敦化 137700）

延边州内供水化观测且资料齐全的井有8口，主要岩性为花岗岩承压裂隙水，井深70～120m，分别位于和龙市八家子镇河南村、和龙市龙城镇兴隆村、延吉市依兰镇台岩村、汪清县天桥岭镇转角楼村、图们市五工村、敦化市官地镇开荒屯村、敦化市翰章乡、珲春市哈达门乡。现观测仪器为ZKGD-3000水温水位仪，除延吉井外皆有5年以上观测史。通过收集八口观测井地质剖面图，收集历史水温水位信息，采用人工采样，同时采集八口井的水样进行氡、汞观测，水化学离子组分浓度测试和氢氧同位素观测，来分析井水来源，判断地下水化学类型，分析观测井水化学特征。

1 水氡、水汞观测

采用人工采样，水氡通过FD-125测氡仪进行双样观测，水汞通过RG-BS智能数字测汞仪进行观测。辅助测项气压、气温、水温、流量。2021年5～6月分别采集5次水样，带回敦化地震台水化室观测。八口观测井五次观测值基本稳定，无异常表现。自西向东，沿敦化南沟泉井-珲春哈达门乡井方向，水氡值大体呈现上升趋势，水汞值呈现大体下降趋势。如图1所示。

2 水化学离子组分浓度测试与地下水化学类型

对八口井展开水化学离子组分浓度测试，八口井阳离子K+含量相对较低，Na+，Mg2+，Ca2+，三者含量比较高，其中汪清井、延边井、和龙井、八家子井、官地井和南沟泉井的Ca2+含量略高，其排列顺序为Ca2+>Na+>Mg2+，珲春井和图们井Na+含量较高，可能由于污染和蒸发作用影响，水质偏碱性。八口井中阴离子HCO3-含量最高，占总阴离子的90%左右，F-含量最低。依据《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)规定的Ⅲ类标准限值，珲春井SO42-质量浓度低于Ⅲ类标准限值，八口井F-质量浓度高于Ⅲ类标准限值，八口井NO2-质量浓度高于Ⅲ类标准限值。如图2所示。珲春的冶金厂工业导致地下水硫酸盐超标。研究区农业施肥、大面积秸秆燃烧、人畜排泄物、土壤有机氮等造成NO2-质量浓度偏高，区内化工厂、冶炼厂使用含氟矿石等工业活动和生产生活过程中煤炭燃烧排出大量含氟粉尘、废气造成F-质量浓度偏高。

3 氢氧同位素观测与井水来源

八个水样开展氢氧同位素观测：

八口井水多为花岗岩裂隙承压水，由图3可以看出，井水的δ值在δD-δ18O关系图上多落在全球雨水线附近，该地区内的地下水直接或间接来源于当地大气降水补给。δD较δ18O变化稳定，和龙井、官地井、南沟泉井、珲春井氧同位素组成多集中在δD-δ18O关系线下端，δD、δ18O值略微偏低。整体斜率小于全球大气降水线，说明在降雨过程中雨水受到蒸发作用发生同位素分馏，但斜率相近，指示蒸发效应对地下水的影响较小。八口观测井水存在轻微氧漂移，说明地下水在下渗补给前存在轻微的岩石交换效应。

4 水文地质构造条件分析

延边州八口观测井水多为花岗岩裂隙承压水，地处全球地震活动最强烈的环太平洋地震带的西侧，地震地质构造复杂，敦密、鸭绿江断裂带是州内两条长期活动、多阶段演化的构造带。北西端被北东向的敦—密断裂切错，南东端被新生代长白山玄武岩覆盖。主要受东南部长白山巨型隆起带地质构造作用，具有发生破坏性地震的地质构造背景。

根据八口井提供的地质剖面图和地质构造信息，延边州主要发育基岩裂隙水，山间盆地及河谷则发育孔隙裂隙混合水，沿火山及深大断裂带分布有深循环构造裂隙水。含水层主要为第四纪松散岩类冲洪积物，岩性主要为中粗砂及其砂砾石，含水层类型为孔隙潜水第四系含水层下伏花岗岩风化裂隙带。区内地下水在短时间的循环径流过程中与围岩发生水岩反应，萃取出围岩中的特殊组分，风化裂隙含水层、岩溶裂隙含水层与松散岩类孔隙含水层水力联系密切。枯水期条件下，当井距河流较近时，能激发河流补给。八口井受人工开采影响较小，且基岩未大面积裸露，偏向松散岩类孔隙水和碎屑岩类孔隙裂隙水。