冀中裂谷盆地内广泛发育的中、上元古界、下古生界和新生界两套截然不同的沉积层,究竟应划分几个含水系统呢?这不仅是个理论问题,而且是关系到运用水文地质观点和理论去解决找油工作的实际问题。
1.含水系统的划分要点
冀中裂谷盆地中、新元古代、早古生代地层的共同特点是:
(1)它们均是海相碳酸盐岩沉积层组成;
(2)它们形成后各自经历了强烈的构造变动、多次抬升为陆地,遭受了强烈的风化、侵蚀和剥蚀作用,历经了多次岩溶化时期,岩溶作用叠加的结果导致在不同时代组成的碳酸盐岩体内形成了孔、缝、洞、穴统一的连通系统;
(3)储集空间类型均为岩溶裂隙储集型;
(4)目前钻井揭露的均在古潜山部位,这些部位可视为第三纪之前多次岩溶作用叠加结果形成的岩溶发育带。
(5)地下水现代化学组分(包括同位素)以及离子组合的特征系数值均从盆地边缘至内部呈现有规律的变化,水的性质已演化为大陆型水。
基于上述理由,将中、晚元古代和沉积层早古生代归并为一个含水系统来研究,无论在理论上,或者在实际上均是比较恰当的,将其称为古潜山含水系统,而赋存其间的水称为古潜山深层水。
新生代始新世至渐新世东营期,冀中地区由相对稳定进入裂谷形成发展的时期。在喜马拉雅运动早幕的影响下,断裂活动剧烈,造成了高差达千米以上的断块岩体,形成了凹、断、凸的空间配置格局,以及裂谷盆地边界西为太行山古陆,北为燕山古陆、南为邢衡古陆。早第三纪沉积物在边界围限的范围内以充填形式堆积,形成了以湖相、河流相为主的沉积层。岩性以泥、砂岩为主,其特点是多旋回性、薄层状的交互层,在沙四、沙三段局部地段沉积了盐湖相膏岩。那么,这套岩性变化较大的陆相碎屑岩沉积体系划分几个含水系统呢?假若考虑断裂活动而造成层间的水力联系,将厚度如此之大的下第三系碎屑岩归并为一个含水层来对待,显然过于简单化,这样处理不仅不能反映下第三系地下水的成生过程,而且也难以分析油气形成作用的过程;假若认为沉积作用过程中,由于断裂作用造成了凸凹之间的分隔,将不同构造部位的同时代沉积层视为互不联系的、各自孤立的含水系统来对待,这种“死水”一潭的观念显然是不符合现代水文地质理论。实际上,各沉积层在空间上是成层分布的,局部地段由于断裂作用而发生层位错动或者缺失沉积,但从全局而言依然是个整体。
根据下第三系各层段的沉积作用、沉积环境和规模(沉积层分布的厚度和广度),构造运动以及断裂的成生和消亡的时代,沉积层在地史过程中的裸露范围和经历的水文地质作用,现代水化学成分和水动力变化规律性以及油气生、储、盖层组合等特点,可将第三纪沉积层划分为Ek+Es4、Es3、Es2、Es1和Ed五个含水系统比较合适。
晚第三纪,冀中裂谷块断活动显著减弱,以大面积拗陷为主,东部的沧县和南部的邢衡古陆为晚第三纪沉积层覆盖,南、东边界消失。沉积层以河流相为主,无生油能力。因此,可将晚第三纪沉积层及其上覆的第四纪沉积层(N+Q)归并为一个含水系统来研究。
2.含水系统的定位
据上所述,可将冀中裂谷盆地两套截然不同的沉积体系从下往上划分为7个含水系统:
(1)中新元古界和下古生界海相碳酸盐岩含水系统;
(2)下第三系始新统孔店组和沙河街组四段陆相碎屑岩含水系统;
(3)下第三系渐新统沙河街组三段陆相碎屑岩含水系统;
(4)下第三系渐新统沙河街组二段陆相碎屑岩含水系统;
(5)下第三系渐新统沙河街组一段陆相碎屑岩含水系统;
(6)下第三系渐新统东营组陆相碎屑岩含水系统;
(7)上第三系中新统馆陶组、上新统明化镇组和第四系陆相碎屑岩含水系统。