大同盆地
一.自然和地理条件
气候
大同盆地属于大陆性半干旱气候区。气候干燥，少雨，风沙大，昼夜温差大，日照充足。年平均气温6.5 ~ 7.5℃，最高气温38.3℃，最低气温-37.3℃，无霜期120 ~ 140 d，最大冻土深度1.0 ~ 1.8m，平均风速3.0m/s，最大风速。
该地区年平均降水量为363 ~ 414 mm，周边山区比盆地中心多。只有浑源和朔州的年平均降水量超过400毫米，其余的都不到400毫米..与20世纪80年代相比，该地区的年平均降水量有减少的趋势。降水量年内分布不均，夏季(6 ~ 9月)降水量最高，占全年降水量的74% ~ 79%；冬季(65438+2月~ 2月)降水量最小，仅占全年降水量的1.5% ~ 3%；春季(3-5月)的降水量约占全年降水量的15%。秋季(10 ~ 11)降水量占全年降水量的6% ~ 8%。
该地区年蒸发量是降水量的4.7倍，多年平均蒸发量约为1883 mm，蒸发量最大的地区是怀仁县和山阴县，均在2000 mm以上，冬春季蒸发量是降水量的10 ~ 21倍，冬春相对干燥，春旱突出。
2.水文学
该地区河流属海河水系，主要河流为桑干河，支流有浍河、湟水河、何世礼河、雨荷河和浑河。桑干河发源于宁武管涔山天池，从阳方口流入流域，流经朔城区、殷珊、应县、怀仁、大通、阳高，出省，入河北，流入永定河，干流长221km。
桑干河是流域内地下水的排泄通道之一。年径流分布极不均匀，是典型的夏雨型。洪水暴涨暴跌，最大洪峰流量出现在7-8月，最小流量一般出现在5-6月，径流年内变化非常显著。根据桑干河东榆林水文站资料，月最大流量为62.9m3/s，最小为0。桑干河固定桥站月最大流量为78.8m3/s，最小为0。
3.地形
大同盆地四面环山，西南部为管涔山，西部为陶虹山和奇峰山，从东北到西南依次为刘玲山、恒山山和汕头山，其中以汕头山最高，海拔2426米，盆地地形平坦开阔，西南高东北低。 海拔950 ~ 1100 m .盆地两侧山前分布着大小不一的冲积扇，形成山前倾斜平原，盆地中部为冲积平原。 盆地总体呈NE-SW向分布，长约180km，最宽处48km，最窄处仅15km。山前倾斜平原坡度3 ~ 15，向盆地倾斜，海拔1000 ~ 1200m；桑干河穿过盆地，冲积平原位于盆地中部，地势平坦，坡度1 ~ 3，海拔950 ~ 1100 m。
第二，阶层和结构
大同盆地是在中生代褶皱基底上发育起来的新生代地堑式断陷盆地，NE向、EW向和SN-向断裂分别构成盆地边界。参见图3-4-6。
图3-4-6大同盆地构造示意图(根据韩颖等，2006)
(1)骨折
1.盆地边界断层
(1)口泉断裂带
口泉断裂是大同盆地的西边界断裂，总体走向为NE30，南起殷珊上神泉，经怀仁县大峪口、鹅茅口、口泉，北至镇川堡，长约100km，影响带宽2-3 km，断距1500-2000m，属新生代。在中生代，断层由一系列雁行排列的冲断层组成，走向东北。新生代以后，它转化为张性断层。
(2)吴心广东山前缘断层。
它是大同盆地与东南部山区的边界断层，走向NE65。
(3)大通县北部东西向断裂。
它是大同盆地的北边界断裂，东西走向，西起大同市，穿过歌老山，东至河北省边界，长60km。北部山区上升，南部山区下降，断裂带附近喷出新生代玄武岩。
(4)淡水沟断层
西起白家窑，东至大福村，全长38公里。近东西走向的正断层，倾向南，倾角60° ~ 70°。两板块落差300m以上，东端落差较小，在100 ~ 150 m之间，下磨石沟、大米担水沟断层面清晰，破碎带宽5m左右。可见断层泥和断层角砾岩，经历了多期活动。
(5)应县东部SN-走向断层附近。
走向NW350，长30km，是浑源浅层凹陷和后所凹陷的分界断层。
(6)蚂蚁断层
从大富村至神武，贯穿朔州盆地南北，长约48km，走向NE18。这是一条向东倾角大于60°的正断层。断层西侧基岩埋深小于300m，东侧基岩埋深大于500m m，断层南榆林地区基岩埋深大于1000m。它是一个阶梯状断层群。断层两侧富水性差异明显，构成了神头泉域的东边界。
2.盆地中的主要断层
(1)大同-怀仁断裂
走向Ne 30 ~ 40，北起长城，南至郭家窑，全长120km。它是怀仁凹陷和黄花梁凹陷之间的一条正断层，断距约100 ~ 200 m。
(2)大同-郑庄-殷珊断裂。
走向N40 ~ 55 E，北起天镇，南至殷珊，全长170km。它是黄花梁凹陷和后所凹陷之间的一条正断层，断距300 ~ 800米。
(3)东猴子口-应县北-保湿断层
走向东北40 ~ 50，北起李煜，经猴子口-米家窑-边窑-应县北-殷珊老城南-豆庄滋润，长120km。边腰以北是东部山区与盆地的边界断层，边腰-保湿段是后所凹陷的内部断层。
(2)折叠
褶皱主要分布在大同盆地西部，主要有:云岗-黑流水向斜，为侏罗纪含煤盆地，走向NE45，长30km酸子河-施家屯-平陆向斜，走向NE50，长105km，是一个不对称两翼的石炭-二叠纪含煤盆地，东翼倾角20° ~ 30°，西翼倾角10°。马营背斜，走向NW 320 ~ 350，北起五马营，南至花格坨，长约12km，两翼不对称，西翼倾角30°，东翼倾角15°。隐伏于新生代之下的朔州向斜，轴向南北，西穿朔州盆地，呈S形展布，北起下团堡，南至阳方口，长约28公里，向斜南端被王万庄断层切断。
(3)地层
盆地周围山区主要出露太古界桑干群和五台群变质岩系、中元古界长城系和蓟县系灰白色火石带和灰-浅灰-红色厚层状白云岩、下古生界寒武-奥陶系厚层灰岩、石炭-侏罗系海陆交互相和陆相煤系地层。
新生代地层描述如下:
1.上第三系
(1)宝德组(N2b)
以火山喷发玄武岩沉积为特征，主要发育在大同盆地，盆地边缘和丘陵地区有零星露头。主要为灰色、灰紫色、灰黑色橄榄玄武岩，致密多孔，少量角砾状、杏仁状构造。玄武岩出露厚度一般为40 ~ 120 m，在镇川堡村西寺二梁一带可达150m左右。盆地边缘零星出露“保德红土”，多为褐紫、褐黄、褐红砾质粘土、粉质粘土，有零星或层状钙质结核、砾石层、砾石层。5 ~ 10m厚。
盆地以湖相沉积为主，岩性为灰绿色砂泥岩夹粉砂和泥灰岩。应县、殷珊、镇川堡附近多见玄武岩夹层。湖相地层厚度变化很大，从5米到100米不等，在凹陷中心可达370米以上。
(2)叮当集团(N2j)
分布于盆地内，零星分布，出露于盆地边缘的丘陵地带。岩性以紫红色、深红色或深棕红色粘土为主，夹层状钙质结核，底部有砾石层或砾石层透镜体，厚度5 ~ 20m。
在盆地隆起带，岩性多为棕黄色、棕红色和棕褐色粘土、粉质粘土、粉土和砂层、砾石层和不同层厚的砾石层。埋深100 ~ 200m，厚度10 ~ 40m。
2.四元体系
更新统下(1)
泥河湾组(Q1n):在盆地内广泛发育，主要为河流相和湖泊相。岩性为灰绿色、杂色粘土、粉质粘土、粉土及砂层、砾石或砾石层，常夹富钙粘土、泥灰岩、淤泥层或泥炭层。盆地中心厚度200 ~ 400 m，盆地边缘厚度30 ~ 100 m。
(2)中更新统
离石组(Q2l):广泛出露于盆地边缘丘陵区，主要由离石黄土、灰黄色、棕黄色粉土、粉质粘土组成，夹2-5层棕红色古土壤和钙质结核，底部或下部砾石层不稳定。一般厚度为5 ~ 20m，个别地段可达30 ~ 40m。盆地内为河流、湖泊沉积，岩性为褐砂层、砾石、砾石层，常夹灰绿色砂、泥岩。厚度为10~50m ~ 50m。
(3)上更新统
许佳尧组(Q3x):广泛分布于大通盆地及其边缘。盆地边缘是桑干河、南阳河及其主要支流的冲积沉积，形成第三级阶地和第二级阶地底部。岩性为灰黄色、棕黄色和灰褐色粉土、粉质粘土、粘土和砂层、砾石层或砾石层。盆地内有数层灰绿色砂、泥层、富钙富碳粉质粘土薄层。在大同火山群分布区，大型同生玄武岩夹在湖相沉积层的中上部。在盆地边缘，所见厚度为5 ~ 30m，盆地内厚度为10~50m ~ 50m。从盆地边缘到盆地内部，灰绿色的砂、泥层增多，单层厚度增加。
马兰组(Q3m):马兰黄土主要分布在盆地边缘，灰黄色、浅黄色粉土，均匀松散，节理垂直，孔隙较大。部分地区下部有一层棕黄色-浅棕红色古土壤。厚2 ~ 20m。
支峪组(Q3s):分布广泛，为桑干河和南阳河的冲积物，构成第二级阶地。具有双重结构，上部岩性主要为灰黄色、浅褐色、褐黄色、浅褐色粉质粘土，下部为砂砾层。平原区为河流、湖泊沉积，岩性为灰绿色砂泥岩夹层，夹灰白色薄层泥灰岩或黑色泥炭层。水平层理清晰，厚度5 ~ 30m。
(4)全新统
为现代冲洪积沉积，岩性主要为砂层、砾石层、砾石层。一级阶地沿桑干河、南阳河和其他主要支流形成。
第三，流域发展史
大同断陷盆地是魏奋地堑的一部分，位于盆地北端，是在中生代北东向褶皱构造基础上发展起来的新生代盆地。参见图3-4-7。
图3-4-7桑干河新裂谷地质构造剖面图(根据山西省地质石油勘察队资料，1980)
古近纪，在NW-SE向的区域拉应力作用下，ne向、n NE向和NEE向三组断层被拉伸，部分断层达到上地幔，引起玄武岩喷发，形成大量樊氏期玄武岩。沿着这些断层的断块崩塌，盆地开始形成。
新近纪，盆地进入裂陷期，盆地继续裂陷，形成湖盆，沉积了几百米厚的宝德组和静乐组河湖相地层。早期玄武岩强烈喷发，形成了大量分布于宝德组湖相地层中的黄花岭玄武岩。晚期火山活动减弱，古气候变得凉爽湿润，形成静乐组以棕黄色、棕红色和棕色粘土、粉质粘土和粉土为特征的河湖相地层。
早更新世，盆地进入坳陷期，气候温暖湿润，湖盆面积扩大，大部分地区被水覆盖，湖泊繁盛，形成泥河湾组河湖沉积。早更新世末至中更新世，盆地停止沉降，转为隆起，湖泊进入收缩期，气候变得干冷，水体逐渐变窄，水体变咸。中更新世末至晚更新世，气候由暖转冷，蒸发强烈，湖泊萎缩。统一的大湖被分解成几个小湖，湖泊逐渐咸化，最后消亡。晚更新世至全新世，气候相对温暖，桑干河穿湖盆地，以冲洪积为主，局部地区发生火山喷发，形成大同火山群。
在盆地的形成和发展过程中，不同时期的沉积物分别形成了宝德组、静乐组、泥河湾组、许佳尧组和峙峪组。
四。地下水系统
1.岩溶水含水系统
朔州红陶山、卢希安大面积出露寒武-奥陶系灰岩，岩溶发育，构成岩溶水含水系统。其底界为下寒武统页岩，朔州神头泉群是天然的岩溶水集中排泄带。
神头泉是山西省著名的岩溶泉之一，位于大同盆地西南部的朔州盆地北缘，红套山南坡，总面积4950km2。它是一个以平陆向斜为主体的巨大岩溶储水构造。NE-SW向的洪涛山前断层与NWW方向的丹水沟断层次级断层相交，形成阻水构造，上升为泉。大泉的排泄点分布在圆子河冲积扇中上部5km2范围内。* *泉点100多个，多年平均总流量8690l/s..小明坪以西至下窑沟、马关河，隐伏岩溶发育，岩溶地下水丰富，单井出水量8000 ~ 27000 m3/d。
朔州盆地内，近SN-向和北东向断裂十分发育，是泉域南部神池、宁武地区奥陶系岩溶水向神头泉排泄的通道。该地区岩溶水承压水头较高。东侧水码头浮山庄700～900m深钻孔揭示，中寒武统和下奥陶统岩溶水水头高出地面约2m，自流可达60 m3/h..
2.玄武岩裂隙-孔隙含水系统
新生代玄武岩多期喷发，其中橄榄玄武岩同期发育多孔节理裂隙，形成玄武岩裂隙-孔隙含水层，主要分布在大同以东的火山群、桑干河沿岸、殷珊黄花梁等地，以及大同县桑干河北岸和大同火山群周边地区。第四纪玄武岩形成大面积缓坡和低台地，桑干河部分浅沟和河岸有泉水出露。流量一般在1L/s左右，单井涌水量可达500 ~ 1000m3/d..盆地中部黄花梁一带地下水较浅，单井出水量500m3/d，玄武岩裂隙孔隙水水质较好，为HCO 3-Ca Mg型水，矿化度小于0.5g/L
3.基岩裂隙含水系统
区内基岩裂隙含水系统主要由构造裂隙和风化裂隙网络组成，降水稀少，补给不足，富水性弱。比如泉口断层的鹅毛口段，断裂带两侧主要是碎屑岩。鹅毛口沟3公里处420.63米深的勘探孔不同层抽水试验表明，二叠系深度为65438±0.20米，涌水量仅为65438±0.2立方米/天；石炭系抽水深度大于150m，涌水量5.4m 3/d；奥陶系抽水深度为25m，涌水量仅为16m3/d..
4.第四系孔隙含水系统
大同盆地新生代松散沉积物厚达数百米，凹陷内可达1000 ~ 1500米。盆地边缘的山前带主要由冲洪积砂砾层组成，构成潜水含水系统；向盆地中心逐渐转变为河湖相砂泥岩互层，成为承压水系统的主要分布区。区内主要含水层为中上更新统冲洪积砾石层，厚度50 ~ 100 m
(1)潜水含水系统
主要分布在盆地边缘的山前倾斜平原。大河形成的倾斜平原由粗卵石、砾石组成，厚度大，渗透性好，蓄水空间大。由河流渗漏直接补给，水量丰富，特别是在冲积扇竖井中，单井出水量可达10000 m3/d，是该地区最富水区之一，已成为城镇重要的供水水源。可分为以下子系统:
恒山山前地下水含水子系统:分布在恒山山前的斜坡平原上，在山前大断裂的控制下，形成30多个大小相连的冲积扇。含水层的岩性为砾石和砂，厚度为30-80m，富含水。单井出水量在1500-2000 m3/d以上，个别井段出水量在3000-8000 m3/d..冲积扇边缘和扇间洼地富水性差，单井出水量一般小于1000m3/d..新老广武、马兰峪、月如、大石峪、北楼口洪积扇上游竖井水位埋深10~60m ~ 60m，单井出水量约3000m3/d..王千庄、汤峪河和凌云口冲积扇的单井出水量可达3000～8000 m3/d
雷公山-栖凤山山前潜水含水层子系统:由十里河、口泉河、鹅毛口河、大小渔口五个冲积扇组成，其中十里河冲积扇最大，面积40km2，下游与雨荷冲积层重叠。口泉、鹅毛口、大峪口冲积扇面积约20 ~ 30km2。冲积扇轴部发育中、粗砂层和砾石层，地下水丰富。100 ~ 15~60m范围内有几个到几十个含水层，厚度15~60m，单井出水量约为1000m3/d，富水地区可达1500 ~ 2000。
朔州紫苑河地下水承载子系统:分布在朔州市紫苑河的冲积扇。含水层岩性为砾石层，厚度30 ~ 70m，水位20 ~ 38m。有隐伏岩溶水支撑，地下水丰富。单井出水量为1500～3000 m3/d..
(2)潜水承压水系统
分布在大同盆地中部，桑干河、黄水河沿岸。上部是潜水，下部是承压水。
上层潜水:为冲淤的粘性粉土和亚粘土，10~30m以下主要为湖相杂色粘性土，夹中、细砂或粉砂，厚度5 ~ 10~30m，在冲积平原与湖泊平原的过渡带或古河道中厚度可达15 ~ 20m。地下水位埋深很浅，多为2 ~ 3m，蒸发浓缩强烈，造成大面积盐渍化，占平原面积的25% ~ 30%。
下部承压水:平原地区30 ~ 50m以下的水为承压水，局部流动。含水层主要由泥河湾组、中晚更新统河湖砂层和粉砂层组成。含水岩层厚度50 ~ 100 m，单井涌水量500 ~ 1500 m3/d，矿化度1 ~ 3 g/L，殷珊贺胜堡和大涌堡含氟量较高。
动词 （verb的缩写）地下水循环
大同盆地地下水的补给、径流和排泄主要受水文地质、地貌条件、气象、水文等因素的影响。
1.地下水补给
流域地下水的补给来源主要有大气降水入渗、河流渗流补给和山区基岩侧向补给。
山前倾斜平原潜水含水层系统是该地区最重要的供水水源，其补给主要来自河流渗漏补给、大气降水入渗和山区基岩侧向补给。地下水补给条件好，水位浅，水力梯度适中，水交替活跃，水量丰富，水质良好，地下径流向盆地中心聚集。
盆地中部湖相平原地下水补给主要来自大气降水入渗、侧向径流补给和灌溉入渗，地下水径流滞缓。
2.地下径流
桑干河及其支流横贯全区，是流域的侵蚀基准面，地下水运动基本受其控制。地下水从洪积倾斜平原向盆地中心移动，到盆地中心，含水介质颗粒变细，水力梯度变缓，地下水流停滞，缓慢向桑干河排泄。
3.地下水出流
地下水排泄主要是人工开采、蒸发和地下径流排泄。洪积倾斜平原地下水补给条件好，水位浅，单井涌水量大，水质好，易开采。人工取水成为地下水排泄的重要方式，部分地区长期超采导致水位大面积下降，形成降落漏斗。如大同市在西山山前冲积平原和雨荷河沿岸河漫滩阶地大量开采地下水(出水量达31×1.04 m3/d)，导致地下水位普遍下降，成为区域性下降漏斗。仅大同市就有西、南、北古店-白马城和雨荷铁路桥四个地下水下降漏斗。
蒸发主要发生在盆地中部的冲湖平原，这里地势平坦，水流滞缓，地下水位埋深多为2 ~ 3m，潜水蒸发成为主要排泄方式。
湖泊平原部分地下水排入人工排水系统和桑干河水系。
不及物动词地下水的化学特征
1.浅层地下水
大同盆地浅层孔隙地下水水化学类型呈带状分布。从盆地边缘到中心，水化学类型从HCO3 → HCO3 SO4 → HCO3 SO4 Cl和SO4 Cl演化。水化学过程依次为淋溶、径流和蒸发。
山前坡积平原主要接受大气降水入渗、河流渗漏和基岩山区侧向补给，水分交替活跃，以淋溶作用为主。从冲洪积扇顶部到边缘，大部分为HCO 3钙镁型水，盐度为0.2 ~ 0.5g/L
盆地中部湖相平原平坦，地下水埋深小，主要靠蒸发和排泄。地下水的化学类型为HCO3 → HCO3 → Cl → HCO3 → Cl →Cl SO4，为盐度大于1.0g/L的微咸水，局部地区为盐度大于5g/L的咸水。
2.中深层地下水
从山前倾斜平原上部到边缘，水化学类型依次为HCO3-Ca、HCO 3-Ca Mg和HCO 3-Ca Mg Na，矿化度为0.23～0.71g/l。朔州神头地区受神头泉岩溶水顶进补给，水质良好，为HCO 3-Ca Mg型水，矿化度为0.35 g/L。受煤系地层影响，局部地区出现HCO 3 SO4型水
在湖泊平原，水化学类型主要为HCO _ 3 SO _ 4、HCO _ 3 SO _ 4 Cl、HCO _ 3 Cl和SO _ 4 Cl，局部出现Cl SO4 _ 4和Cl HCO3 _ 3。盐度为1 ~ 3g/L的微咸水
七。地下水资源
根据山西省地质调查院(2006)完成的《山西省六大盆地地下水资源及环境问题调查与评价》报告，大同盆地第四系孔隙水年平均补给量为7.17× 108m3/a，其中大气降水入渗补给量为2.53×108m3/a，侧向补给量为3.13×108m3/a，河流渗漏补给量为3.108 m3/a