理念与划分原则

划分原则与思路~

岩浆岩的分类包含岩石学分类及构造岩浆岩带划分两个不同层次的内容，其中前者是基础，后者则有上升和观点的内涵。各自的划分原则或依据如下。
岩石学分类：采用中华人民共和国国家标准《岩浆岩岩石分类和命名方案》 （GB/T17412.1-1998）。首先，依据产状分为火山岩和侵入岩。侵入岩进一步分为基性-超基性岩和中酸性侵入岩，碱性岩和碳酸岩类数量较少，暂归入中酸性侵入岩叙述。进一步的岩石分类，对侵入岩主要以矿物学分类为基础，同时考虑岩石化学特征；对喷出岩兼用矿物学分类和岩石化学分类。需要说明的是，基性-超基性岩是否为蛇绿岩套，单从岩石组合上难以区分，而要结合伴生的沉积组合等综合分析确定，因此本书将统一在基性-超基性岩一节中描述，并在成因讨论中进行区分。
构造岩浆岩带划分与Ⅰ，Ⅱ级构造单元及岩石地层分区相一致，分太古宙-古元古代、长城纪—青白口纪、南华纪-早古生代、晚古生代-三叠纪、侏罗纪以来5个阶段建立不同地史阶段的构造岩浆岩带。
具体划分原则如下：
1）依据岩浆岩出露情况及研究程度的不同，不同断代构造岩浆岩带划分的详简程度有所区别。对于太古宙-古元古代、长城纪-青白口纪、侏罗纪-白垩纪3个断代，其构造岩浆岩带只划分到一级。南华纪-早古生代岩浆岩非常发育而且空间分带性明显，划分到亚带。晚古生代—三叠纪岩浆岩时间轴上的变化较为明显，可进一步按照地质时期划分出亚带。
2）高原北部发育的侵入岩（特别是中酸性侵入岩）与多旋回板块构造活动有较强的耦合性，因而构造岩浆岩带划分与Ⅰ，Ⅱ级构造-岩石地层格架相一致。
3）根据板块构造发展演化连续性、递变性控制着板块构造格局发展的阶段性和地质构造环境的变化性，进一步控制岩浆岩的多样性这一基本思路，构建青藏高原北部的构造岩浆岩带。
4）依据同一构造旋回在不同板块边缘发育不同的岩浆活动、物质组成，因而依不同类型的板块边缘和构造环境与岩浆作用的耦合性，构建同一构造旋回的构造岩浆岩带，根据板块构造演化不同阶段与侵入岩成分变化的耦合性，构建同一构造旋回的岩浆岩亚带，即：
a.构造旋回（时间区间）＋岩浆作用演化＋岩石组合系列＝构造岩浆岩带；
b.地质时代＋构造环境＋岩石组合＝构造岩浆岩亚带。

为显化分等单元的特征要求，保证分等单元的科学性与可行性，福建省农用地（耕地）分等单元划分遵循以下原则：
（1）单元之间的土地特征差异明显，不同地貌部位的土地不划为同一单元，山脉走向两侧水热分配有明显差异的不划为同一单元，地下水、土壤条件、盐碱度等分等因素指标有明显差异的不划为同一单元。
（2）单元内部的土地特征相似，分等单元边界不跨越分等因素指标区、土地利用系数等值区和土地经济系数等值区。
（3）单元边界不跨越地块边界，同时，单元要保持内部权属的同一性，沿行政界线分隔。
（4）单元界线必须在实地明显可辨，应采用控制区域格局的地貌走向线和分界线，如河流、沟渠、道路、堤坝等线状地物和有明显标志的权属界线。
（5）农用地分等单元要保证边界闭合，形成封闭的图斑，并且在实地明显可辨。
（6）分等单元内的因素特性相似，单元内同一因素的分值差异应满足相似性统计检验。

一、理 念

（一）地下水系统与组成结构

1.理念与组成

地下水主要是指赋存于岩石空隙中的水，包括重力水、毛细水和结合水。重力水在岩石圈浅部分布最为普遍，数量最多，并以水流的形式在岩石空隙中运动。地下水是人类生活和生产供水的取用对象。

地下水系统包括两个方面，一是赋存于岩石空隙中并不断运动的水体，二是具有赋存功能的地质体系。地下水系统由具有空间结构特征的地质体系和地下水流动系统组成。

空间结构是指介质的空隙特征及其空间分布格局，它与地层的成因、岩相分布、岩性、地质构造及地貌特征有直接的关系。

流动系统是指地下水的运动形式、水量与水质的时空分布格局，以及不同子系统间水量和水质的交换关系。

地下水系统的空间结构与流动系统，两者是密不可分的，无论是研究地下水系统的水量、含盐量、热量均衡和时空变化规律，还是评价地下水资源、制定开发利用方案，都需将两者一并考虑。两者的综合，构成地下水系统。

（1）主要研究内容

地下水系统是研究地下水问题的主体，其主要研究内容：① 非均质含水介质的空间分布特征；② 补给量与排泄量随时间的变化规律；③ 包气带水与矿物溶解物质的运移和变化机理；④ 温度场的变化；⑤ 合理开发和管理地下水资源的经济指标，即开采资源的基本平衡；⑥ 建立水文地质概念模型，为进一步建立数学模型奠定基础。

（2）结构特征

陈梦熊院士（1998）对地下水系统结构与特征，归纳如下：① 地下水系统是在一定边界条件限制下，由若干个具有一定独立性，而又互相联系、互相影响的子系统或更次一级不同等级的系统所组成；② 每个地下水系统具有统一的水循环系统、水动力系统、水化学系统，并具有各自的特征与演变规律，系统与系统之间通过水流传输作用进行复杂的物质和能量转换；③ 地下水系统是水文系统的组成部分，与地表水系统有密切联系，其演变在很大程度上受输入系统与输出系统的制约；④ 地下水系统的渗流场、水动力场或水化学场所发生的变异，在很大程度上受含水体介质系统或结构系统的影响与制约；⑤ 地下水系统的时空分布与演变规律，既受天然条件，如地质环境、气候环境、水环境和生态环境等因子控制，又受社会环境，特别是人类各种经济活动、工业化、城市化所造成的影响而发生变化。

因此，地下水系统被认为是一个错综复杂、受各种天然因素和人为因素所控制、有不同等级、互相联系又互相影响、在时空分布具有四维性质、各种功能和不断运动演化的若干个独立单元的统一体。

2.综合特征与系统划分

每一个地下水系统都具有一定的时空特征及其水动力系统，并有固定的平衡形式和一定的水资源类型，其综合特征为：

1）具有一定的、连续的空间范围（流域、盆地、建造）；

2）地下水与空间介质的机械作用，包括水动力作用、水热作用和水生物作用；

3）水循环的连续性，表现为含水系统的时间状态，为脉冲-响应的双重性质。

根据上述特征，地下水系统可划分为：

1）以流域为均衡单位的地下水系统，它包括地表水、地下水及大气降水；

2）以地质构造盆地为均衡单位的地下水系统。

3.概化描述

水文地质概念模型是对地下水系统的概化和抽象表达形式，主要反映边界条件、补给量、排泄量、潜水及承压水的水动力、水化学特征，及其相应参数的空间分布和储水介质空间结构。就是把一定范围内的地下水体及其储水介质空间展布状况，作为一个完整的系统，从整体上、全局上及其与外界环境联系情况，用水文地质专业术语进行具体化描述，着重刻画整体与局部之间相互作用和相互制约关系，并在系统分析基础上，实现定量与模型化表达。

4.动态变化原理

地下水流系统，实际上以研究由流线与等势线组成的流场为基础，分析研究水流系统的流网结构，作为划分系统边界的重要依据。Englen（1981）等把赋存地下水的介质场、驱动地下水流的水势场、温度场和水化学场，看作是从源至汇、由流面群构成的、具有时空演变特征的有机体，进一步提高了地下水流系统的科学性及其应用意义。

陆表水系统，包括浅层地下水系统，是一种开放系统，它与其环境有着极为密切的物质和能量的交换关系。水在大气圈、岩石圈、生物圈和水圈之间，通过降水、蒸发、下渗和径流等水文过程，不断进行水分交换。水在这种交换过程中，水分的数量、质量和状态都在不断地改变着。气候的冷暖变化，制约着水循环演化规律，包括水的相变。气候干冷（冰期），雪线下移，冰雪资源增加，雨水和陆表水资源较少，河流和湖泊萎缩，地下水补给减少；气候暖湿（间冰期），雪线退缩，冰雪资源减少，雨水和陆表水资源增加，河流和湖泊扩张，地下水补给增大，这是千年或万年尺度的水循环演化自然过程。

水循环演化在改变水资源的数量、质量和时空上分布规律的同时，还改变与水密切相关的人类生存环境，包括湖泊、湿地等生态环境。气候周期性变化，引起河水流量和陆地水资源包括地下水资源的周期性变化。从地球演变历史过程来看，随着地球的形成和发展，陆表水资源和生态环境也有其形成、发展和消亡的自身规律。当然，这不仅受气候变化影响，而且与地壳运动有很大关系。在不同时间尺度上都存在如下水文周期变化：降雨量的多或少、降雨时间的长或短，导致河水流量的大或小，形成丰水期或枯水期，即旱涝周期变化。地壳上升或下降造成了河床的抬高或降低，制约着河流走向，改变地下水与地表水之间补排关系。

上述变化，是地下水系统演化及其环境变化的自然根源。

（二）地下水演化背景

1.区域水文循环系统

太平洋水文循环系统、印度洋水文循环系统和北冰洋水文循环系统，是我国地下水循环系统的重要补给源泉，制约着我国各个区域地下水循环系统演化过程。其中东北、西北和华北地区地下水循环演化特征与上述三大水文循环系统变化密切相关，包括空间分布和动态变化特征。

三大水文循环系统的基本特点如下：

1）太平洋水文循环系统，其水汽源于太平洋。在季风作用下，大量水汽由我国东南沿海向西北方向移动，沿途形成降水，转化径流，最终通过大陆各种尺度河流组成的水系，自西向东注入太平洋。

2）印度洋水文循环系统，来自西南印度洋的水汽，构成我国水资源的重要来源之一。夏季盛行的西南季风，将印度洋大量潮湿的水汽带入我国，影响我国大陆降水状况。

3）北冰洋水文循环系统，一般在冬季经西伯利亚、蒙古，进入我国北方地区，因水汽含量较少，形成的降水量不大。

除了水汽由源区向聚集区的运动外，对于水资源开发利用更有普遍意义的是发生在陆地上的径流。在大陆内部，地表水和地下水是水资源的重要存在方式。它们是在地势的控制下，进行着由源区向汇区的运动。地表水和地下水在径流过程中，经常发生着水量交换，一个子系统的“汇”可以成为另一个子系统的“源”，形成水量交换和水化学迁移的有机联系。这是地表水和地下水作为统一的整体，进行开发、联合调度和管理的基础。

祁连山区是黑河流域的源区，以99°30′E经线为界，分为东、西两个子源区。西部源区是讨赖河等河流上游区，在以东亚季风影响为主的背景下，其降水受西风环流影响特征明显；东部源区是黑河干流等河流上游区，降水具有明显受东亚季风水汽补给的特征。

2.更新与演化周期性

区域水文循环不仅维持着黑河流域陆地上各种水体数量上的水动态平衡，而且对水的年龄和水质的交替更新也具有重要作用。前人研究表明，大气水的更新周期一般为8d，河水约为16d，土壤水1 a，沼泽5 a，湖泊17 a，浅层地下水平均为500 a，深层地下水平均为1400 a（陈家琪，1996）。黑河干流出山径流存在着3a、6a、11～12 a和21～23 a的水文变化周期，其中6～7 a最为显著（蓝永超等，1999）。水的更新周期与水文周期是两个不同的概念，前者是针对新水驱替老水的过程时间而言的，后者描述的是水量、水位随时间的波动过程时间，其水动力性质是水压传递，而非质点运移。

若不考虑更多因素，新进入地下水系统的水与介质接触的时间愈短，水岩作用愈不够充分，地下水水质往往具有低矿化的特点。古老的地下水，因滞留时间长，水岩作用充分，水中离子种类相对较多且含量也较大。因此，地下水的更新周期愈长，含盐量可能愈高。在地下水系统中，古老的水往往分布在深处及水流滞缓区。当开采地下水过程，在引起渗流场形态变化的同时，水化学场也随之变化，古老水所处的封闭条件会因此被破坏，水交替速度加快，水质点的运移路径改变，致使某些含高矿化水的地段向淡化方向发展，而原先的淡水区因咸水的运入、混合，出现水质恶化现象。

3.水量平衡

水量平衡是地下水可持续利用的基础。地下水系统只有实现水量均衡，才能可持续利用。

在天然条件下，以数十年或数百年的时间尺度来观察，地下水循环系统各个要素变化基本上是均衡的。在任一局部和一定时段内，输入的水量恒等于支出的水量与蓄积水变化量之和。在地下水循环系统中，降水入渗、蒸发排泄与径流出入，或补给与排泄等要素间的这种数量关系被称作“水量平衡”或称“水量均衡”，是物质不灭定律在地下水循环过程中的具体体现。

理论上讲，真正的水量平衡是建立在封闭系统前提下的，忽略了地球深部与浅部的水量交换关系，以及可能来自地球外部的水分补充，水仅在地球表部层圈中周转循环，不断改变水的形态和分布状况，地球表部层圈的总水量不会增加也不会减少。

区域性水量平衡，其前提是开放系统，即某一地下水系统不仅与其外界有着能量的交换，还存在物质（水量、溶质）的交换。由于外界作用的变化，如降水不均匀和气温的升降引起蒸发强度的改变等，在任一时间段内，该系统获得的水量和失去的水量不可能总是相等的，系统中会有水量的积累或释放。因此，水量的收支状况必须用收入、支出、储存量的变化量三者的关系进行平衡。某一系统、在某一时间段内所获得的总水量与排泄总水量之差，等于该系统储存水的变化量。

（三）地下水系统多变性

地下水以系统的形式埋藏和分布于地下，它的数量和质量与气候、水文、地质条件有密切联系，具有地域性分区特点，又具有分带性。

降水作为地下水的重要补给来源，其数量多寡直接影响地下水资源的数量。我国年降水量分布不均，东南部湿润多雨，向西北内陆逐步递减。因此，区域地下水的补给和更新能力具有区位特征。

由于各地区的地形和地质条件不同，地下水类型和水资源量分布状况也相差较大。我国北方平原区主要是孔隙地下水。

在我国北方，从山前平原至下游区具有明显的分带性，既存在区域性由源至汇的运动，又存在低级别由源至汇的径流过程。不同级别的水循环系统，都存在流线的下降区、近水平区和上升区。但是，反映地下水侧向径流的水平区发育程度却不同。区域水循环系统的水平区范围较大，流线稀疏，水流通量较小，流动缓慢。局部水循环系统的水平区较小，流线密集，水流通量较大，流速快，水交替积极。

无论是在区域水循环系统，还是在局部水循环系统，地下水总是由各自的源区向各自的汇区运移。在这个过程中，水、岩（土）的相互作用随流程的增大和作用时间的增长，愈来愈充分，水中的含盐量逐渐增高。源区（流线下降区）往往是溶质迁移最活跃的地段，地下水矿化度较低；相反，汇区则是溶质聚集的场所，溶质的迁移强度在较短的距离内急剧降低，导致水化学组分的浓集，使该区成为元素的屏蔽带。

地下水水化学类型递变顺序与地下水径流方向的同一性，既存在于局部水循环系统，也存在于区域水循环系统之中。但是，各自所形成的水质分布格局却可以相差甚远。成因包括地下水补给来源、补给方式、径流速度、流程长度、排泄方式以及介质成分的不同，以及可溶性和水化学环境（氧化还原环境）彼此有别所致。作为溶剂和溶质载体的地下水，总是在一定的渗流场中运动，由不同级别流场的嵌套是许多大型地下水系统普遍的结构形式，因此，水质的空间分布也具有区域水化学场与局部水化学场嵌套的特点。

受降水、地表水在时间上分配不均匀的影响，地下水的水量、水位、水温、水质存在年内变化和年际变化。年内变化可用各月（日、旬）流量的均值、均方差及最大、最小量的极差表征。年际变化可用多年的各种统计特征值描述。不同类型和不同规模的地下水系统，地下水动态的特征值相差较大。

由于各地降水特点不同和地下水系统结构的差异，包括深、浅部开放程度的差异，以至不同地下水系统之间或同一地下水系统的不同区带、不同深度的地下水动态特征存在较大的不同。但是都具有如下基本规律：

1）潜水对外界补给的反映较敏感，往往具有年的变化周期性，水位和水量的变幅相对较大；与之相比，承压水的动态则相对稳定。

2）在宏观稳定的降水规律和地下水系统结构控制下，不同地下水系统的水量和水位的动态具有其特定的波动周期和波动值域。

3）水质动态与水量、水位的变化密切关联。如果地下水流场稳定，则水质动态变化规律及系统内部水质的分布格局也是相对稳定的。

4）在开采条件下，地下水流场的变化会导致地下水水位、动态周期和渗透速度的改变，同时水化学场也会受到影响，但是水质的变化往往表现出明显的延迟效应。

二、划 分 原 则

地下水系统划分的目的是便于对黑河流域地下水的深入研究，进而进行水资源评价和合理开发利用。黑河流域地下水系统具体划分，基本原则如下。

1）客观性：地下水系统的划分应符合实际情况，客观地反映出黑河流域地下水的空间分布状况，包括地下水在水平和垂向上的变化规律；

2）合理性：地下水系统划分应合理地反映黑河流域地下水补给、径流、储存、更新和排泄特征，对一些细节问题需要合理概化，既要有理论根据，又要符合地下水变化规律；

3）继承性：地下水系统划分既需要应用新理论和新技术方法再认识，又需要充分借鉴前人研究成果；

4）独立性：各系统具有完整的补给、径流、排泄特征；

5）相对性：各系统间互为存在的基础，其构造界线或水文界线比较清晰。划分的层序由高到低，按照水循环系统、区、分区、子系统的规律进行划分。

本书结合区域地质、水文地质、地形、地貌、物探、钻孔资料等，将黑河流域地下水循环系统作为一级分区；依据黑河流域地下水补给、径流、排泄关系划分出3个二级区；依据地质构造边界特征，将二级区划分为8个三级分区；依据含水层岩性结构特征，将三级分区划分为10个地下水子系统。

根据钻孔资料和地下水埋藏条件，划分出潜水单层子系统和潜水-承压水多层子系统两种类型。

黑河流域地下水系统的具体划分结果、依据和分布特征，详见下面有关章节。

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