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鄂尔多斯盆地白垩系蕴藏着丰富的地下水资源,但是由于相关资料稀少,研究程度较低,严重制约了人们对含水砂体结构的认识。砂岩是地下水储存与循环的主要空间,从事白垩系骨架砂体空间形态和内部结构的研究以及三维可视化建模,有助于揭示地下水系统的结构以及进行地下水资源的评价。
本文针对鄂尔多斯盆地白垩系主要含水目的层砂体——洛河组砂体,应用沉积盆地分析和沉积体系分析方法,对洛河组含水骨架砂体及其内部的泥质隔挡层(低渗透层)进行了详细对比,分析了其发育程度、展布规律及空间配置样式,并对其成因进行了合理的分析。在此基础之上,利用空间信息可视化技术,对洛河组砂体结构进行了三维地质建模和可视化表征,并通过模型的三维空间查询功能获得了准确的储水砂体体积,从而正确地评价了地下水的储存资源量。主要研究成果如下:
1、在盆地范围内,通过对9条骨架网络剖面及其剖面间24个小区的678个钻孔对比发现,洛河组具有1个统一的大规模砂体,其内部包含11个泥质隔挡层。
2、在全盆地范围内,洛河组骨架砂体广泛分布,总体上呈现东薄西厚的特征,在北部和东部的小面积范围内没有沉积。东部边界和北部边界砂体厚度一般在100m左右,而向西至吴旗、志丹一带,一般厚度都大于300m。
3、骨架砂体内部的隔挡层集中发育在盆地中部和南部,以薄层不连续分布为特点,厚度一般在6m左右。其中,隔挡层a到隔挡层e共5个隔挡层的规模较大,其它均为小范围分布。
4、在盆地北部,洛河组主要发育冲积粗碎屑沉积和沙丘沉积,砂体规模大,均质性好,具有良好的地下水赋存、循环条件,水质一般较好;在盆地南部,沙丘、沙丘间沉积和干旱湖泊沉积交替发育,由此形成的砂体虽然累积厚度大、但内部隔挡层多,砂体非均质性强,导致地下水系统结构复杂、地下水循环受阻,另外,干旱湖泊沉积形成的隔挡层富含膏盐,导致了地下水具有较高的矿化度。
5、利用空间信息可视化技术,建立了洛河组骨架砂体及其内部11个隔挡层的三维可视化模型,从而从更直观的角度客观地展示了储水砂体的内部非均质性,为地下水系统的定量分析奠定了基础。
6、利用砂体结构模型的三维空间查询功能获得了储水砂体的有效体积参数,再结合孔隙度和含水率系数,准确计算出洛河组地下水的储存资源量为16009.2×108m3。