一、含水层系统划分
从宏观角度来看，三江平原应该属于一个大型的含水层系统。在这个大型含水层系统内，埋藏有第四系松散岩类孔隙水、古近-新近系碎屑岩类孔隙裂隙水和前第四系基岩裂隙水的多个含水层单位。各含水层之间，在平面上或剖面上相互连接，存在直接或间接的水力联系，并共同构成区内地下水的储存空间与径流通道。
依据含水层的地质结构特征，将三江平原这个大型含水层系统，进一步划分为3个含水层亚系统，即第四系孔隙含水层亚系统、古近-新近系孔隙裂隙含水层亚系统和前第四系基岩裂隙含水层亚系统。在分布范围上，第四系孔隙含水层亚系统分布最广泛，其次是古近-新近系孔隙裂隙含水层亚系统，前第四系基岩裂隙含水层亚系统仅在局部地区有小范围的分布。
根据主要含水层亚系统的上、下叠置关系，可把三江平原地下水含水层系统划分为单层含水层系统和双层含水层系统两种含水层系统结构类型。由于盆地内各地区地下水富水性、资源量和开发模式及沼泽湿地保护，主要决定于第四系含水层亚系统，因此将重点对第四系孔隙含水层亚系统及基本的含水层单位加以重点阐述。
二、含水层亚系统及基本的含水层单位
三江平原含水层系统内的含水层亚系统及其主要含水层的隶属关系，如图3-1所示。
（一）第四系孔隙含水层亚系统
第四系孔隙含水层亚系统是三江平原含水层系统中分布范围最广泛，储存量和开采量最大，补、径、排条件最好，也是水文地质研究程度最高的含水层亚系统。包括下更新统绥滨组，中更新统浓江组，上更新统向阳川组与别拉洪河组、冲积层，全新统冲积层6个基本的含水层单位（图3-2）。它们的基本特征是含水层均为第四系冲积、冲-洪积、冲-湖积的松散沉积物，以粒间孔隙为储水空间与径流通道。在区域内成层分布，绝大部分地区构成上、中、下更新统含水层叠加，其间无区域性隔水层，各含水层之间直接或间接水力联系密切，形成统一大厚度第四系含水层亚系统。其周边边界：西部、南部及东南部为第四系中更新统浓江组粘土层和前第四纪地层构成的弱透水边界，北部及东北部的黑龙江与乌苏里江为水位与流量边界。
按含水层的岩性、成因及分布，将第四系含水层亚系统划分为第四系更新统次级亚系统和第四系全新统两个含水层次级亚系统，现按含水层的地质时代分述如下。
1.第四系更新统含水层次级亚系统
包括下更新统绥滨组，中更新统浓江组，上更新统向阳川组与别拉洪河组、冲积层5个含水层单位。
（1）下更新统绥滨组（Qp1s）含水层
分布在三江平原第四系沉积层中下部，埋藏在地面下80～130m深处，含水层厚40～180m，最厚地段可达200m，是三江平原第四系含水层系统地质时代最老的含水层。含水层由灰绿色、黄绿色、青灰色中细砂、中粗砂、砂砾石、砾卵石构成，砾石成分以脉石英、中酸性火山岩为主，磨圆较好，砂以石英长石为主，砾石含量占10％以下，近山前地带泥质含量较高。其中，绥滨组下部含水层，仅分布于古近-新近纪末期遗留下来的3个古洼地区，岩性以河床滞留相和洪积相的泥质砂砾石为主，属内陆封闭式盆地沉积，厚20～100m；上部含水层，仍为内陆盆地沉积而成，但分布范围相当广大，以河床滞留相、边滩相为主，其次为湖相，岩性为细砂、砂砾石，厚40～100m。基底为古近-新近系碎屑岩孔隙裂隙含水层亚系统，系统间绝大部分地区为隔水（弱透水）的泥岩层或古近-新近系上覆的玄武岩盖层，构成第四系含水系统的底板。
图3-1 三江平原含水层系统、亚系统和主要含水层隶属关系
图3-2 第四系孔隙含水层亚系统含水层分布剖面示意图
（2）中更新统浓江组（Qp2n）含水层
分布于广大低平原区，埋藏在地面下20～40m深处，较下更新统绥滨组含水层分布范围还要广大。含水层由浅灰色、灰白色中细砂、含砾中粗砂、砂砾石及砾卵石组成，砾石成分以酸性火山岩、脉石英组成，砂以石英、长石为主，砾石直径一般小于1cm，分选较差，磨圆中等。含水层成因：小兴安岭山前地带、集贤及宝清一带为湖泊沉积而成，其余广大地区则以边滩相与河床滞留相沉积为主。含水层厚40～80m，最厚可达125m，局部地区夹粘土层透镜体。浓桥镇-前哨农场一带三级阶地区，含水层上部覆盖有10～34m厚的黄褐色、棕黄色粘土，其余广大地区上覆上更新统含水层。
（3）上更新统含水层
上更新统含水层由多种成因类型的沉积物组成。包括向阳川组、别拉洪河组和冲积层3个含水层。
1）向阳川组（Qp1-23x）含水层：广大低平原区均有分布，埋藏在地面下5～10m深处。含水层岩性为淡黄色、青灰色砂、砂砾石，厚5～20m，属边滩相、河床滞留相沉积而成。在同江-富锦-集贤一线以东二级阶地区，含水层上部覆盖有3～20m厚的黄褐色、土黄色粘土、淤泥质粘土；以西地区上覆别拉洪河组（或冲积层）含水层。
2）别拉洪河组含水层（Qp33b）：主要分布于同江-富锦-集贤一线以西的广大低平原区，包括一级阶地和漫滩。含水层岩性为黄色、杂色砂砾石、砾卵石，厚4～5m。一级阶地区，含水层上部一般覆盖有1～3m厚的土黄色砂土或粉土。漫滩区，上覆全新统含水层。
3）冲积层（Qp33）含水层：分布于小兴安岭东坡山前冲-洪积扇形平原区，东临松花江故道（萝北水城子古河道）。含水层岩性为泥质砾卵石，砾径一般为0.5～5cm，大者达10m，在扇前缘颗粒变细，厚5～15m。该层为别拉洪河组同期异相沉积层，由鸭蛋河、嘟噜河、梧桐河、鹤立河冲-洪积而成，扇顶一般覆盖1～3m厚砂土夹碎石。
2.第四系全新统（Qh）含水层次级亚系统
分布于黑龙江、松花江、乌苏里江和主要支流的河漫滩区，含水层为河流冲积成因的砂、卵砾石和砂砾石层，厚度一般5～10m。
（二）古近-新近系孔隙裂隙含水层亚系统
古近-新近系碎屑岩类孔隙裂隙水，主要分布于测区东部的前进凹陷、中部的绥滨凹陷和西部的依-舒地堑内，其次在山前台地区也有小面积的分布。本区大地构造单元处于老爷岭地块、太平岭海西褶皱带和那丹哈达岭优地槽褶皱带，区内自始新世开始下沉，新近纪缓慢回升，期间以湖相为主，河湖与沼泽并存沉积了巨厚的古近系宝泉岭组（E2-3b）和新近系鹤立组（Nh）、富锦组（N1-2f）泥岩、砂岩、砂砾岩，其砂岩、砂砾岩中的孔隙裂隙发育，赋存碎屑岩类孔隙裂隙水。受基底构造控制，区内形成了由西南向北东缓颂的绥滨凹陷与前进凹陷两个向斜蓄水构造和伊-舒地堑断陷蓄水构造。亚系统的周边边界：西部、南部及东南部为低山丘陵区的各种弱渗透性地层、岩浆岩体、阻水断层，构成含水层隔水（或弱透水）边界；北部及东北部为中俄界河———黑龙江和乌苏里江，为水位与流量边界。此外古近-新近系上部玄武岩发育，或以玄武岩丘出露平原，或以席状体伏于第四系底部，与古近-新近系上部的泥岩层共同构成第四系孔隙含水系统和古近-新近系孔隙裂隙含水系统的隔水（弱透水）层。
在广大低平原区，古近-新近系孔隙裂隙含水层埋藏于巨厚的第四系含水层之下，在山前台地区埋藏于第四系浓江组粘土层之下，成层状分布，含水层顶板埋深由山前向凹陷中心逐渐增大。山前地带一般40～50m，到凹陷中心地带增加到300m以上。钻孔揭露，含水层一般2～3层，多者达7层，累计厚度近100m，岩性为砂岩、砂砾岩，胶结中等，形成孔隙-裂隙承压含水岩组，地下水具有承压性（图3-3）。
图3-3 古近-新近系孔隙裂隙含水层亚系统含水层分布剖面图
（三）前第四系基岩裂隙含水层亚系统
平原中残山残丘及其周边台地区和鹤岗凹陷内第四系下部，分布的中生代及以前的火山岩、沉积岩、不同时代的花岗岩，这些岩层及岩体经长期内外营力作用下形成大面积分布不均网状风化裂隙含水层和线状构造裂隙含水体。其中风化裂隙水赋存取决于风化带的裂隙发育程度及风化带厚度，花岗岩及中生代砂岩风化带较厚，一般20～70m，储水条件好，富水性较强；火山岩风化带较薄，一般10～20m，富水性较弱。裸露的风化带网状裂隙水，接受大气降水入渗补给，通过短途径流，多以泉的形式排出；埋藏的风化带网状裂隙水，一般花岗岩、砂岩风化裂隙带富水性较强，火山岩富水性弱。构造裂隙水，花岗岩、砂岩的张性构造裂隙储水带富水性强，压性构造裂隙及其他岩性的构造裂隙储水带富水性弱。
三、含水层系统结构类型
含水层系统的结构类型，是指含水层系统内部，各含水层在空间上的组合形式。由于三江平原各部分中生代末期以来地质发展历史的差异，因而在不同的地质、地貌单元，必然形成不同的含水层系统结构类型，三者之间有着表3-1所示的对应关系。
表3-1 区域地质构造、地貌单元与含水层系统结构类型对应关系表
（一）单层结构含水层系统
该系统结构类型包括古近-新近系单层结构含水层系统、前第四系基岩单层结构含水层系统两种含水层系统结构类型。
1.古近-新近系单层结构含水层系统
分布于测区东南部的完达山山前台地和鹤岗南部的小兴安岭山前台地区。这些地区一般上部为20～35m厚的中更新统粘土，下部为古近-新近系泥岩、砂岩、砂砾岩层。在古近-新近系砂岩、砂砾岩中，赋存孔隙裂隙水。
完达山山前台地在八五二—八五三农场一带及宝清县城以西地区，含水层岩性为古近-新近系富锦组河流相沉积的含砾中细砂岩、砂砾岩和含砾泥质砂岩，胶结程度差，孔隙裂隙发育，富含孔隙裂隙水。含水层顶板埋深30.1～109.6m，厚度20.5～54.3m，水位埋深1.87～3.87m，最深可达17.2m，含水层粒度较粗、厚度较大，径流条件较好，富水性中等，单井涌水量为100～1 000m3/d；在宝清县七星乡一带，富水性强，单井涌水量为1 000～3 000m3/d。
鹤岗南部小兴安岭山前台地区，含水层岩性为古近-新近系鹤立组砂岩、砂砾岩，胶结程度较差，含孔隙裂隙层间水。钻孔揭露含水层厚度48～102m，推算单井涌水量500～2 400m3/d，渗透系数5.5～14.1m/d。
碎屑岩类孔隙裂隙水，水化学类型为HCO3-Na·Ca、HCO3-Ca·Na型，TDS 0.2～0.43g/L，pH值6.30～7.65，TFe含量1.6～11.2mg/L。
2.前第四系基岩单层结构含水层系统
分布于区内残山、残丘及其前缘台地以及平原周边的部分台地区，这些地区分布的中生界白垩系火山碎屑岩、熔岩、砂岩及不同期次的花岗岩，因经历了多次构造运动和长期的风化作用，故岩层较为破碎，风化及构造裂隙较为发育，赋存基岩裂隙水，尤以风化裂隙水较为普遍。山前台地区，由于堆积了中更新统粘土，故掩埋于其底部的基岩裂隙水具有承压性。基岩裸露区，主要为潜水。风化裂隙水，富水性极不稳定，单井出水量一般为12.6～201.5m3/d；张性储水断裂带，单井涌水量一般为500～1 000m3/d，压性断裂带富水性较弱。水化学类型为HCO3-Ca型，TFe含量小于0.28mg/L。
（二）双层结构含水层系统
双层结构含水层系统的分布范围与三江低平原区范围基本一致。自东向西依次为东部粘土质低平原第四系/古近-新近系双层结构含水层系统，中部泥砂质低平原第四系/古近-新近系双层结构含水层系统和西部山前扇形平原第四系/古近-新近系、前第四系基岩双层结构含水层系统。
1.东部粘土质低平原双层结构含水层系统
分布于同江—富锦—集贤一线以东广大低平原区，地貌单元包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级阶地及漫滩，大地构造单元为前进凹陷。该区新生代以来沉积了巨厚的古近-新近系宝泉岭组、富锦组和第四系砂、砂砾石及砾卵石层，其中古近-新近系厚度超过3 000m，第四系最厚地段也达到了300m。双层结构系统的上部含水层为第四系孔隙含水层，下部为古近-新近系孔隙裂隙含水层。两含水系统之间以古近-新近系上部分布较稳定的古近-新近系泥岩间隔，形成稳定的区域性隔水（或弱透水）层。现将组成双层结构系统的主要含水层简述如下。
（1）上部第四系孔隙含水层
三级阶地区，含水层包括第四系下更新统和中更新统两个含水层。下部为下更新统绥滨组以河床相冲积而成的细砂、砂砾石含水层，厚40～100m；上部为中更新统浓江组边滩相冲积砂、砂砾石含水层，厚40～90m。Ⅱ级阶地区含水层包括下更新统、中更新统和上更新统3个含水层。上层为上更新统向阳川组冲积-湖积细砂、砂砾石含水层，北部以河床滞留相、河床边滩相沉积为主，南部以河床边滩相、浅湖相沉积为主，含水层厚5～15m。中层为中更新统浓江组冲-湖积中细砂、中粗砂、砂砾石含水层，北部以边滩相沉积为主，南部为湖相沉积，含水层厚30～130m。下层为下更新统绥滨组冲-湖积含水层，早期仅限于北部和中部的两个古洼地中沉积，含水层岩性为冲洪积成因的泥质砂砾石，晚期仅限于中部及北部的广大地区沉积，以河床边滩相、湖相沉积为主，含水层岩性为砂砾石，该层厚40～180m。同江—富锦—集贤连线以东地区，因普遍覆盖厚达5～20m的粉质粘土，构成大面积稳定的弱透水盖层，地下水普遍为微承压水。Ⅰ级阶地及漫滩区，上部为上更新统别拉洪河组及全新统冲积砾质砂及砂砾石，含水层厚9～20m，与下部上更新统向阳川组—下更新统绥滨组砂、砂砾石含水层组成巨厚含水体。
区内的各含水层间，由于不同时代与成因的堆积物成上叠结构，中间无明显的隔水层，形成统一大厚度含水层。区域厚度：北部浓江流域地区一般150～250m，最厚达273.8m，别拉洪河中下游以东地区50～100m；中部地区厚100～200m，南部地区50～100m，最薄的宝清东部地区厚度为10～50m。含水层沉积物的粒度变化，北部地区颗粒较粗，南部地区较细。大部分地区水量丰富，单井涌水量1 000～5 000m3/d，局部极丰富地区单井涌水量大于5 000m3/d，水量中等的宝清东部地区，单井涌水量100～1 000m3/d。水化学类型为HCO3-Ca·Mg、HCO3-Ca·Na、HCO3-Ca，TDS0.1～0.3g/L，TFe含量一般4～12mg/L。
（2）下层古近-新近系孔隙裂隙含水层
广泛分布于古近-新近纪断陷盆地内第四系松散层之下，赋存于前进凹陷向斜蓄水构造内。含水层岩性为古近-新近系河流相和浅湖相宝泉岭组、富锦组砂岩、砂砾岩，胶结程度差，孔隙裂隙发育，富含孔隙裂隙水，埋藏深度一般大于45m，且由南向北埋藏深度增加，平原中最深可超过300m，隔水顶板为古近-新近系上部的分布较稳定的泥岩层。宝清一带含水层为新近系富锦组砂岩、砂砾岩，其他广大地区为古近-新近系宝泉岭组砂岩、砂砾岩。古近-新近系与第四系含水层之间，大部分被泥岩隔水（或弱透水）层隔开。南部宝清地区靠近东西两侧台地的河流相沉积区，含水层厚度15～54m，单井涌水量100～1 000m3/d；中部的浅—深湖相沉积区，揭露含水层厚度9～30m，单井涌水量小于100m3/d。水化学类型HCO3-Na·Ca、HCO3-Na型，TDS 0.13～0.3g/L，TFe含量2.0～5.6mg/L。
2.中部泥砂质低平原双层结构含水层系统
分布于同江—富锦—集贤以西，萝北—桦川—佳木斯以东的广大低平原区，地处依-舒地堑和富锦隆起带之间，属绥滨凹陷沉积区。地貌单元由黑龙江、松花江的一级阶地及漫滩组成。新生代以来，沉积了巨厚古近-新近系宝泉岭组泥岩、砂岩、砂砾岩层和第四系松散沉积层，厚度均达到300m。双层结构系统的上部含水层为第四系冲-湖积砂、砂砾含水层，下部为古近-新近系宝泉岭组砂岩、砂砾岩孔隙裂隙含水层，两个含水层之间以古近-新近系上部分布较稳定的泥岩间隔，形成稳定的隔水（或弱透水）层。
（1）上部第四系孔隙含水层
Ⅰ级阶地区，自下而上由第四系下更新统绥滨组、中更新统浓江组和上更新统向阳川组、别拉洪河组4个含水层组成；漫滩区，第四系更新统含水层之上还覆盖有全新统含水层。早更新世早期形成的绥滨组下部含水层，岩性主要为冲洪积成因的泥质砂砾石，厚20～100m；早更新世晚期到晚更新世沉积的绥滨组—别拉洪河组含水层，均是河床边滩相、河床滞留相沉积的砂、砾、卵石含水层，沉积物颗粒粗大。漫滩区更新统含水层之上还覆盖有全新统的砂、砂砾石含水层，厚5～10m。第四系各含水层岩性相似，都是粒度不等的砂、砂砾石，中间没有区域性的隔水层，地下水相连通，形成一个大厚度含水层。含水层粒度在剖面上变化，为上粗下细。含水层厚度，松花江以北地区，军川古洼地区含水层厚200～300m，其他地区厚一般100～200m；松花江以南地区，含水层厚度一般100～150m，靠近山前台地区50～100m。广大低平原大部分地区单井涌水量1 000～5 000m3/d，局部地区大于5 000m3/d。水化学类型为HCO3-Ca、HCO3-Na型。
（2）下部古近-新近系孔隙裂隙含水层：
埋藏于第四系下部，赋存于绥滨凹陷向斜蓄水构造内。含水层岩性为古近-新近系宝泉岭组砂岩、砂砾岩，成岩作用不好，成半胶结或松散状，含孔隙裂隙水，顶板为古近-新近系上部泥岩隔水（或弱透水）层。
3.西部山前扇形平原双层结构含水层系统
分布于西部小兴安岭东山前地带，东临松花江古河道。大地构造处于鹤岗凹陷、依-舒地堑构造区，地貌单元属于山前冲-洪积扇形平原。上部含水层为第四系含水层系统，下部为前第四系裂隙、孔隙裂隙含水层系统。
（1）第四系孔隙含水层
主要由中更新统浓江组、上更新统向阳川组和冲洪积层及全新统（仅在河漫滩区分布）冲洪积、冲湖积的中粗砂、砾质砂及砂砾石组成，粒径一般在1.5～6.0mm之间。鹤岗凹陷及依-舒地堑南部区，含水层厚10～50m，依-舒地堑的中北部地区50～100m。Ⅰ级阶地区，砂砾石层上部一般覆盖有1～3m厚的粘土，其他地区表层岩性为粉土或砂、砂砾石，含水层顶部一般无稳定的隔水层。含水层具有自山前向平原中部、自河谷上游向下游，由薄增厚的变化规律，其富水性，也由山前地带的100～1 000m3/d，逐渐增加到扇形地前缘的1 000～5 000m3/d，渗透系数20～100m/d，水化学类型为HCO3-Ca、HCO3-Ca·Na、HCO3-Ca·Mg型，TDS 0.05～0.6g/L，pH值6.0～7.5。
（2）下部古近-新近系孔隙裂隙和前第四系基岩裂隙含水层
前第四系基岩裂隙含水层分布于西北部的鹤岗凹陷内，古近-新近系孔隙裂隙含水层分布于依-舒地堑内。
鹤岗凹陷区，第四系含水层下部为侏罗-白垩系砂岩、砂砾岩，其岩体中风化裂隙与构造裂隙较发育，富含基岩裂隙水。其中风化裂隙水，含水层埋深70～90m，厚度10～30m，单井涌水量8.64～42.4m3/（d·m）；构造裂隙水，单井涌水量100～1 000m3/d。
依-舒地堑内，第四系含水层下部为古近-新近系孔隙裂隙含水层，其含水岩性为古近-新近系宝泉岭组砂岩、砂砾岩，两含水层系统之间以古近-新近系上部泥岩间隔，为隔水（或弱透水）边界。
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