復(fù)雜構(gòu)造井田含水層特征及其水力聯(lián)系辨識(shí)

喬元棟，孟召平，張 村，程岳宏，史利章，徐 愛，張 強(qiáng)，李 琰

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京 100083；2.山西大同大學(xué) 建筑與測(cè)繪工程學(xué)院，山西 大同 037003；3.中海油研究總院，北京 100027；4.晉能控股煤業(yè)集團(tuán) 北辛窯煤業(yè)有限公司，山西 忻州 036700)

礦井突水一直是影響煤田安全生產(chǎn)的主要因素。我國(guó)煤礦水害事故造成了極為慘重的損失，在礦井生產(chǎn)事故中所占比例僅次于瓦斯事故[1-3]。為了保障礦井建設(shè)和生產(chǎn)正常進(jìn)行，保證煤礦工人的人身安全，降低突水事故的發(fā)生概率和危害程度，必須采取相應(yīng)預(yù)防和治理技術(shù)。而對(duì)構(gòu)造控水機(jī)理及突(涌)水源的準(zhǔn)確辨識(shí)，不僅可有效預(yù)防礦井突水等地質(zhì)災(zāi)害，還可指導(dǎo)突水應(yīng)急救援及治理[4-5]。礦井突水水源的判別、各含水層之間的水力聯(lián)系，是斷層發(fā)育地區(qū)含水層突水治理的重要問(wèn)題[6- 7]。

基于此，筆者以北辛窯井田各含水層水力聯(lián)系辨識(shí)為研究對(duì)象，在常規(guī)水化學(xué)分析、微量元素、等常規(guī)手段的基礎(chǔ)上，提出同位素示蹤水源判斷方法，在各含水層水力聯(lián)系綜合分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建相應(yīng)的水源識(shí)別圖版，進(jìn)一步劃分或區(qū)分不同含水層的水源，可為突水水源提供水質(zhì)依據(jù)。

1 礦井水文地質(zhì)條件

北辛窯井田處于寧武煤田中北部轉(zhuǎn)折端，由于受多期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)影響與控制，為不同期次、不同性質(zhì)以及不同方向的地質(zhì)構(gòu)造相互疊加、改造形成的復(fù)合型構(gòu)造體系，拉張、擠壓、扭動(dòng)等多種構(gòu)造行跡并存，斷層、節(jié)理、褶皺、層間滑動(dòng)等各種構(gòu)造類型皆有發(fā)育，但現(xiàn)今以斷裂構(gòu)造占主導(dǎo)地位，尤以高角度正斷層為主，逆斷層較少，基本不發(fā)育，北辛窯井田與周邊井田構(gòu)造如圖1所示[13]。北辛窯井田地下水的化學(xué)成分極其復(fù)雜，不僅與周圍的介質(zhì)密切相關(guān)，而且與構(gòu)造復(fù)雜導(dǎo)致各含水層水力聯(lián)系有關(guān)。在北辛窯礦巷道掘進(jìn)過(guò)程中很難判斷涌水水源，進(jìn)而無(wú)法針對(duì)性的提出防治水措施，因此準(zhǔn)確地判斷充水水源顯得尤為重要。

圖1 北辛窯井田周緣構(gòu)造綱要

依據(jù)地下水含水介質(zhì)及賦存條件，井田內(nèi)發(fā)育奧陶系巖溶裂隙含水層、太原組砂巖裂隙與孔隙含水層、山西組砂巖裂隙與孔隙含水層、石盒子組砂巖裂隙與孔隙含水層、第四系松散層孔隙含水層，各含水層的相對(duì)位置如圖2所示。

圖2 北辛窯井田主要含、隔水層柱狀

奧陶系巖溶裂隙含水層水位標(biāo)高為+1 056.56～+1 077.13 m，富水性由中等到強(qiáng)，地下水礦化度231.33～748.53 mg/L，水化學(xué)類型為HCO3-Na·Ca,HCO3-Ca,HCO3-Ca·Mg型，地下水水質(zhì)良好。太原組砂巖裂隙含水層水位標(biāo)高+1 063.50～+1 190.24 m，富水性弱到中等，砂巖裂隙水礦化度為347.51～898.82 mg/L，水化學(xué)類型為HCO3-Na,HCO3-Na·Ca, HCO3·SO4-Na·Ca型。山西組砂巖裂隙含水組水位標(biāo)高+1 098.26～+1 242.34 m，富水性弱到中等，礦化度為347.51～833.07 mg/L，水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Na·Ca型為主。石盒子組砂巖裂隙含水組水位標(biāo)高+1 182.78～+1 290.54 m，富水性弱到中等，裂隙水礦化度為549.79～910.91 mg/L，水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Na,HCO3·SO4-Na·Ca,HCO3-Na型。新生界含水層地下水位埋深較淺，水位標(biāo)高+1 245.85～+1 283.95 m，富水性弱到中等，地下水礦化度201.28～938.30 mg/L，水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Na·Ca,HCO3-Ca·Mg型。

2 常規(guī)離子特征分析

為了客觀、準(zhǔn)確了解井田含水層的特征，筆者采用水文地球化學(xué)的方法，分別對(duì)不同含水層、不同地區(qū)采集水樣，測(cè)定水化學(xué)組分，具體水樣采集位置及日期見表1。同時(shí)收集以往水文化學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)，分析各含水層組的地下水水化學(xué)類型。

表1 含水層采集樣品信息

2.1 新生界與石盒子組含水層

2.2 石盒子組與山西組含水層

2.3 山西組與太原組含水層

2.4 太原組與奧陶系含水層

3 微量元素變化特征分析

圖4 各含水層地下水中微量元素質(zhì)量濃度

含氟礦物是地下水中F-質(zhì)量濃度高的來(lái)源。水中富集氟的條件，一方面是氟在堿性水中易于遷移，另一方面是巖石中的氟含量高。由于和Ca2+能形成難溶的CaF2，所以F-的活動(dòng)性是有限的，在新生界含水層因?yàn)榈叵滤\(yùn)移迅速，氟質(zhì)量濃度比較低，而奧陶系地下水Ca2+質(zhì)量濃度較高，所以氟質(zhì)量濃度也很低。從圖5可以看出，2018年12月到2019年4月，石盒子組含水層F-質(zhì)量濃度較低且在抽水過(guò)程中同時(shí)不斷降低，而石盒子組與山西組含水層混合水F-質(zhì)量濃度也降低，具體如圖5所示，說(shuō)明石盒子組含水層存在F-質(zhì)量濃度較低的新生界或者奧陶系含水層的補(bǔ)給。

圖5 各含水層地下水中F-質(zhì)量濃度變化

山西組含水層F-質(zhì)量濃度比較高，可能與山西組存在的煤系水中富含有機(jī)質(zhì)有關(guān)，氟和碘、溴一樣，能為生物所儲(chǔ)集。因此2018年12月到2019年4太原組F-質(zhì)量濃度上升，是由于山西組地下水混入的影響，說(shuō)明山西組和太原組有水力聯(lián)系。

4 同位素特征分析

4.1 δD和δ18O特征分析

由于水分子由氘、氧2種元素組成，在自然界不同類型水體之間的成因聯(lián)系，了解大氣降水的時(shí)空變化和環(huán)境控制因素，示蹤水循環(huán)等方面，氘氧同位素起著不可替代的作用[14-15]。

按照季節(jié)變化先后3次取樣，共完成16個(gè)樣品的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表2。最終結(jié)果以SMOW即標(biāo)準(zhǔn)平均海洋水的千分差的形式表示，即

表2 氘氧穩(wěn)定同位素(δD,δ18O)檢測(cè)結(jié)果

(1)

式中，Rsample為水樣中穩(wěn)定核氧(氫)同位素比率；RSMOW為維也納標(biāo)準(zhǔn)平均海洋水中穩(wěn)定氧(氫)同位素比率。

盡管在世界范圍內(nèi)大氣降水的氘氧同位素組成會(huì)隨時(shí)間和空間變化很大，但在各個(gè)地區(qū)都有反映各自降水規(guī)律的降水線(LMWL)，在一定范圍變化不大，研究區(qū)緊鄰太原，故以太原地區(qū)的大氣降水的氘氧同位素，建立當(dāng)?shù)卮髿饨邓€方程(LMWL)為

(2)

根據(jù)汾河中游地表水的δD和δ18O數(shù)據(jù)，可以建立當(dāng)?shù)卣舭l(fā)線(EL)的方程為

(3)

全球降水線方程(GMWL)的方程為

(4)

用克雷格溫度效應(yīng)公式進(jìn)行反饋驗(yàn)證：

δ18O=0.695T-13.6‰

(5)

δD=5.6T-100‰

(6)

其中，T為當(dāng)?shù)啬昶骄鶞囟?，℃。?5),(6)表明大氣降水中的δD，δ18O與當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁氐年P(guān)系。北辛窯地區(qū)年平均溫度6.7 ℃，代入式(5)和(6)，得δ18O=-8.943 5‰，δD=-62.48‰，將δ18O=-8.943 5‰代入式(3)，得δD=-62.077 2‰，和式(6)驗(yàn)證結(jié)果僅差0.402 8‰，說(shuō)明式(2)可代表北辛窯井田區(qū)域的降水線。

根據(jù)采集樣品的δD，δ18O同位素關(guān)系(圖6)，前11個(gè)樣品均分布于大氣降水線右下方，沿大氣降水線展布，反映了本區(qū)不同時(shí)間，大氣降雨滲入地下含水層，充分混合后δD，δ18O值仍然符合雨水線的線性關(guān)系，表明本區(qū)水源均來(lái)自大氣降水補(bǔ)給。第1次采集樣品中(1～5號(hào))，4、5號(hào)山西組、2號(hào)二疊系樣品落點(diǎn)很近，處于δD偏輕端，可能為同一補(bǔ)給水源，且δD的值相對(duì)較小，反映了年代相對(duì)較老的含水層(表2)；3號(hào)石盒子組樣品處于中部，與其他樣品分屬不同的補(bǔ)給水源；1號(hào)太原組與其他樣品落點(diǎn)區(qū)不同，處于最偏輕端。表明1號(hào)水中有地表水或者新生界水的混入，也不排除在處理過(guò)程中混入了自來(lái)水的影響。

圖6 樣品δD，δ18O關(guān)系

第2次采集樣品中(6～11號(hào))，7號(hào)山西組與4號(hào)樣品為同一取樣點(diǎn)，不同時(shí)期的水，其與第1次取樣結(jié)果相似，落于δD偏輕端，9號(hào)太原組也落于偏輕端，可能為同一補(bǔ)給來(lái)源，通過(guò)2,4，5,7和9號(hào)樣品可判定山西組和太原組氘氧同位素相近，也與奧陶系16號(hào)樣品落點(diǎn)相近，均屬于偏老的含水層，之間存在水力聯(lián)系；6號(hào)石盒子組與3號(hào)樣品為同一取樣點(diǎn)不同時(shí)期的水，其跟第1次取樣結(jié)果相似，落于中端，可以判定與山西、太原組基本無(wú)水力聯(lián)系；10號(hào)為恢河水樣、11號(hào)為神頭泉水樣和8號(hào)二疊系混合水，處于δD偏重端，δD的值比較小，反映了年輕地層或與空氣接觸較多的水，以及3號(hào)、6號(hào)石盒子組和10號(hào)恢河樣品相似，可能有地表垂向水源補(bǔ)給，也進(jìn)一步判定石盒子組和新生界及地表水是存在水力有聯(lián)系。第3次采集樣品中(12～15號(hào))奧陶系含水層樣品基本與大多數(shù)太原組和山西組所落的區(qū)域一致，可以確定山西組和太原組地下水有奧灰水的混入。

進(jìn)一步對(duì)2次采集的樣品疊加對(duì)比，發(fā)現(xiàn)3號(hào)和6號(hào)南翼回風(fēng)巷石盒子組水樣2次的氘氧同位素變化不大，基本處于同一位置；4號(hào)和7號(hào)南翼運(yùn)輸巷山西組水樣2次氘氧同位素變化也不大，處于同一位置；但南翼回風(fēng)巷山西組和運(yùn)輸巷太原組水樣差異較大，可判定為不同的補(bǔ)給水源，2者無(wú)水力聯(lián)系，但3號(hào)和6號(hào)與10號(hào)恢河水樣位置近，處于偏重端，可推斷南翼回風(fēng)巷與上覆新生界或地表水存在一定水力聯(lián)系。9號(hào)為首采工作面底板太原組水樣和5號(hào)BK16井太原組水樣氘氧同位素差異不大，處于偏輕端，且與奧灰的落區(qū)很近，與下伏奧灰存在水力聯(lián)系；2號(hào)和8號(hào)為回風(fēng)立井井壁滲流的水樣，由于回風(fēng)立井穿過(guò)山西組、石盒子、新生界含水層，因此2號(hào)和8號(hào)為混合水，而該區(qū)這2次樣品也分布于兩端，表明2號(hào)樣品多為山西組的水，8號(hào)取的多為石盒子的水，存在上覆年輕地層水的補(bǔ)給，進(jìn)一步證明石盒子組和新生界水在部分區(qū)域存在水力聯(lián)系。

綜上，由δD，δ18O同位素分析可知，石盒子組與新生界含水層有水力聯(lián)系，奧陶系含水層與太原組、山西組有水力聯(lián)系。

4.2 氚(3H)特征分析

由于天然氚和人工氚在大氣中形成氚水后遍布于整個(gè)大氣圈，其降雨對(duì)現(xiàn)代環(huán)境水起著標(biāo)記作用，相當(dāng)于大規(guī)模全球性投放的示蹤試驗(yàn)，因此可以利用氚含量研究和追蹤地下水運(yùn)動(dòng)狀況。由于氚含量在自然環(huán)境的分布還具有季節(jié)、大陸、緯度、高度效應(yīng)等因素，要得到歷年當(dāng)?shù)卮髿饨涤曛械碾昂渴禽^為困難的，因此利用氚含量測(cè)定地下水年齡也是比較困難的，一般情況只能得出半定量的評(píng)價(jià)。但地下水中氚含量與降雨補(bǔ)給有緊密聯(lián)系，應(yīng)用地下水氚同位素能有效評(píng)估當(dāng)?shù)亟涤耆霛B補(bǔ)給情況[16-17]。北辛窯井田各含水層所取的16個(gè)樣品的檢測(cè)結(jié)果及指標(biāo)見表2。

由表2和圖7可以看出，恢河水樣的氚含量為(3.9±0.21)TU，表明該區(qū)域地下水和地表水的混合水為次現(xiàn)代水，神頭泉氚含量比恢河高，說(shuō)明神頭泉有大氣降水補(bǔ)給。其他9個(gè)含水層樣品氚含量顯示，1號(hào)太原組水達(dá)到7.3，數(shù)值偏大，反映了有新水或自來(lái)水混入，為現(xiàn)代水，與上述氘氧分析認(rèn)識(shí)一致，可能處理時(shí)有自來(lái)水混入。南翼回風(fēng)巷石盒子組3號(hào)樣品氚含量大于5 TU，為現(xiàn)代水；其余7個(gè)樣品氚含量處于1.5～4.3 TU，均為次現(xiàn)代水。

圖7 各取樣點(diǎn)氚含量

南翼回風(fēng)巷(石盒子組)含水層從2018年12月氚含量(5.7±0.2)TU降低為2019年4月氚含量(1.5±0.1)TU，2018年水樣應(yīng)為現(xiàn)代水，在長(zhǎng)時(shí)間的抽水過(guò)程中，石盒子組含水層的水越來(lái)越老，2019年4月的水樣演化為次現(xiàn)代水，表明該區(qū)石盒子組含水層在初始情況下與新生界含水層存在混合，以至存在現(xiàn)代水，故而存在水力聯(lián)系，但新生界補(bǔ)水量不足，在長(zhǎng)期抽水過(guò)程中回歸為次現(xiàn)代水。

回風(fēng)立井(石盒子與山西組)3次采樣氚含量逐漸變小，說(shuō)明回風(fēng)立井中有年輕地下水混入，但是南翼運(yùn)輸巷(山西組)3次采樣氚含量在誤差范圍內(nèi)穩(wěn)定，說(shuō)明石盒子組有新生界含水層的混入，而山西組與新生界無(wú)水力聯(lián)系。

1號(hào)太原組氚含量為7.3 TU，參考表2判斷為現(xiàn)代水，說(shuō)明1號(hào)太原組有新生界含水層地下水的混入，這與δD，δ18O值分析一致。而同一位置5月份采集的9號(hào)太原組氚含量與回風(fēng)立井(石盒子與山西組)、南翼運(yùn)輸巷(山西組)差異極小，而且BK16(山西組與太原組)混合地下水氚含量為3.1 TU，說(shuō)明太原組與山西組存在混合。BKS27太原組與BKS14(奧陶)、BK16(奧陶)含水層氚含量相差很小，說(shuō)明太原組和奧陶系含水層有水力聯(lián)系。

另外，2次采樣結(jié)果中，南翼回風(fēng)巷(石盒子組)地下水的氚含量及特征與南翼運(yùn)輸巷(山西組)相比差異較大，可以判斷該區(qū)域山西組和石盒子組不存在水力聯(lián)系；石盒子組前后2次采樣地下水氚含量大幅度降低，表明有新生界含水層補(bǔ)充；而南翼運(yùn)輸巷(山西組)氚含量基本穩(wěn)定，說(shuō)明山西組含水層有穩(wěn)定的年齡較老的地下水進(jìn)行補(bǔ)給，但與新生界含水層并無(wú)水力聯(lián)系。

綜上，通過(guò)氚同位素示蹤可確定，石盒子組含水層與新生界含水層的地下水存在水力聯(lián)系，太原組與山西組、太原組與奧陶系含水層有水力聯(lián)系。

4.3 地下水年齡(14C)的確定

放射性碳(14C)是區(qū)域含水層研究中應(yīng)用最廣泛的測(cè)年技術(shù)[18-19]，筆者應(yīng)用了地下水放射性測(cè)年技術(shù)，即通過(guò)14C同位素來(lái)研究各含水層的水力聯(lián)系。上述16個(gè)樣品的14C同位素測(cè)試采用超低本液體閃爍能譜儀完成，測(cè)試結(jié)果見表2，14C年齡小于1 ka可以評(píng)估為現(xiàn)代水。神頭泉地下水年齡為0.34 ka B.P.為現(xiàn)代水，說(shuō)明神頭泉所取水樣為地表水。

通過(guò)3次采樣結(jié)果顯示(圖8)，3號(hào)、6號(hào)石盒子組含水層采樣前后14C年齡穩(wěn)定不變，說(shuō)明抽水過(guò)程中，雖然改變了地下水流場(chǎng)，但是沒有改變地下水的年齡?；仫L(fēng)立井(石盒子組與山西組)含水層中地下水3次采樣過(guò)程中，地下水年齡先減小后增大，說(shuō)明石盒子組與山西組的混合水不斷有年輕的地下水混入，后來(lái)抽水強(qiáng)度大于新生界補(bǔ)給速度，年輕的地下水不斷減少，地下水年齡變老，且抽水前后回風(fēng)立井(石盒子與山西組)地下水14C年齡穩(wěn)定不變，說(shuō)明石盒子組含水層地下水14C年齡范圍在2.28～2.69 ka。

圖8 含水層地下水14C年齡分布

長(zhǎng)時(shí)間抽水過(guò)程中，南翼運(yùn)輸巷(山西組)含水層地下水14C年齡不斷變老，且年齡與同時(shí)期采集的太原組含水層地下水14C年齡相差極小，說(shuō)明地下水有年老的地下水補(bǔ)給。

1、9號(hào)太原組地下水14C年齡相差不大，且在山西組含水層年齡范圍內(nèi)，說(shuō)明太原組和山西組含水層地下水存在混合。BKS27太原組地下水14C年齡大，說(shuō)明有年老的地下水，即奧陶系含水層混入。BK16(山西組與太原組)和BK16(奧陶)2個(gè)水樣地下水年齡差異極小，進(jìn)一步說(shuō)明太原組和奧陶系含水層存在水力聯(lián)系。

18O同位素顯示，BKS14(奧陶)地下水δ18O 值比太原組小，說(shuō)明BKS14不存在碳酸鹽溶解使得δ18O 值上升，因此BKS14地下水碳同位素14C含量降低沒有碳酸鹽溶解影響，使得14C含量降低的原因來(lái)源于有機(jī)質(zhì)氧化，也就是死碳。由于山西組煤系地層富含有機(jī)質(zhì)，所以經(jīng)過(guò)氧化生成了13C，從而使得14C含量降低，因此奧陶地下水14C年齡比山西組和太原組小。在長(zhǎng)期的煤礦開采過(guò)程中，山西組、太原組、奧陶系含水層3者間相互混合。綜上，石盒子組含水層與新生界存在水力聯(lián)系，山西組、太原組、奧陶系含水層3者間相互混合。

5 含水層水源識(shí)別圖版與水源分析

通過(guò)水化學(xué)類型、常規(guī)離子間的關(guān)系、氘氧氚以及14C同位素系統(tǒng)分析，認(rèn)為北辛窯井田、山西組和太原組在多數(shù)地區(qū)與下伏奧灰水存在水力聯(lián)系，特別是斷裂發(fā)育的地區(qū)聯(lián)系更緊密。山西組和太原組與石盒子組、新生界以及地表水基本不聯(lián)系，但在斷裂帶發(fā)育區(qū)，局部可與石盒子或新生界含水層聯(lián)系，但聯(lián)系相對(duì)較弱。為了方便后期快速鑒別礦井突水水源，在常規(guī)水化學(xué)分析、微量元素、同位素等多手段對(duì)各含水層水力聯(lián)系綜合分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建相應(yīng)的水源識(shí)別圖版，為辨識(shí)不同含水層的水源，突水水源提供水質(zhì)依據(jù)。

5.1 常規(guī)水化學(xué)組分識(shí)別圖版

本次研究收集以及采集的樣品共68個(gè)，為了確保本次識(shí)別圖版的可靠性，統(tǒng)一選取聚類圖上聚類不大于5的樣品作為此次研究的對(duì)象。

圖9 北辛窯井田含水層識(shí)別圖版

5.2 氘氚同位素識(shí)別圖版

大量研究表明，放射性同位素和14C同位素，可以準(zhǔn)確確定地下水的來(lái)源。在上述各類同位素對(duì)含水層水力聯(lián)系分析的基礎(chǔ)上，建立了δD-δ18O同位素識(shí)別圖版，并得到了14C及3H同位素的驗(yàn)證，北辛窯井田奧灰水的δD含量，δ18O含量，處于偏輕端；山西組含水層δD含量，δ18O含量，太原組含水層δD含量，δ18O含量，6個(gè)樣品基本疊置，并也落在奧灰水偏輕端區(qū)域，也反映了本次山西組和太原組水樣均有奧灰水的混入；石盒子組含水層δD含量，δ18O含量，處于中部偏重端，接近地表水；地表水δD含量，δ18O含量，處于偏重端，具體如圖10所示。

圖10 北辛窯井田含水層δD-δ18O同位素識(shí)別圖版

6 結(jié) 論

(1)常規(guī)離子特征分析表明新生界與石盒子組含水層屬于獨(dú)立的含水系統(tǒng)；石盒子組與山西組含水層同樣為2個(gè)獨(dú)立的含水系統(tǒng)，僅在斷裂帶區(qū)域存在水力聯(lián)系；太原組與山西組在井田大部分地區(qū)存在水力聯(lián)系；奧陶系與太原組含水層存在顯著水力聯(lián)系，局部向上擴(kuò)展到山西組下部含水層。

(2)山西組和太原組含水層中的微量元素質(zhì)量濃度相近，初步確定2者存在一定水力聯(lián)系；通過(guò)抽水過(guò)程中太原組F-質(zhì)量濃度的上升，進(jìn)一步確定山西組和太原組存在水力聯(lián)系。石盒子組含水層存在F-質(zhì)量濃度較低的奧陶系含水層的補(bǔ)給，表明石盒子組與奧陶系含水層存在水力聯(lián)系。

(3)氫氧同位素分析得出石盒子組與新生界含水層有水力聯(lián)系，奧陶系含水層與太原組、山西組有水力聯(lián)系；氚同位素示蹤可確定石盒子組含水層與新生界含水層的地下水存在水力聯(lián)系，太原組與山西組、太原組與奧陶系含水層有水力聯(lián)系；14C同位素示蹤表明石盒子組含水層與新生界存在水力聯(lián)系，山西組、太原組、奧陶系含水層3者間相互混合。

(4)綜合常規(guī)離子、微量元素和同位素3種方法最終確定北辛窯井田奧灰水和砂巖孔隙裂隙水主要來(lái)自大氣降水補(bǔ)給；在井田大多數(shù)地區(qū)奧灰水與太原組、山西組地下水存在水力聯(lián)系，奧灰水發(fā)生了垂向越流；新生界與石盒子組存在水力聯(lián)系，石盒子和新生界與山西組、太原組聯(lián)系微弱。