在總結(jié)海平面變化及長江三角洲古河道分布的基礎(chǔ)上，通過上海地區(qū)第II至第V承壓含水層地下水化學(xué)、14C年齡特征的分析，探討了海平面變化引起的長江及支流河道的侵蝕、堆積對地下水徑流交替的影響，提出了濱海三角洲地區(qū)地下水補(bǔ)給、徑流、排泄的一種模式。

　　上海地處長江三角洲尾閭，主體位于長江南岸，為寬廣的沖積平原區(qū)。第四紀(jì)松散層共劃分成7個(gè)含水層，自上而下分別為：全新統(tǒng)潛水含水層及微承壓含水層；中、上更新統(tǒng)第I、第II和第III承壓含水層；下更新統(tǒng)第IV、第V承壓含水層。第III承壓含水層以上地下水多為咸水或微咸水，第IV、第V承壓含水層地下水則以淡水為主，局部賦存咸水。第II至第V承壓含水層是本文的主要研究對象，埋藏深度一般大于60－70m。

　　本文主要通過晚更新世以來，特別是40000a以來海平面的變化、長江古河道的分布及第II至第V承壓含水層地下水化學(xué)、14C年齡特征的分析，探討因海平面變化引起的長江及支流河道的侵蝕和堆積對地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄和賦存的影響。

　　1晚更新世晚期以來海平面的變化

　　第II至第V承壓含水層地下水的14C測年結(jié)果表明，地下水年齡多在16000至40000a之間。因此，根據(jù)前人研究成果，對晚更新世晚期以來，特別是40000a以來上海地區(qū)的海平面變化過程作一簡要概述。

　　100000a以來中國發(fā)生過三次大的海侵，第一次100000a前開始，60000a和80000a前兩次海面上升的高度只在現(xiàn)代海平面下13m左右，長江三角洲地區(qū)海岸線到達(dá)上海西約80km一帶，整個(gè)三角洲均被海水淹沒；第二次海侵40000a前開始，規(guī)模較小，但長江三角洲地區(qū)卻相反，海岸線擴(kuò)展到太湖西岸；第三次海侵發(fā)生在10000a前，當(dāng)時(shí)長江三角洲地區(qū)海岸線據(jù)現(xiàn)今海岸線西去約160km左右。上述海平面變化過程與E.Seibold（1982）用180同位素?cái)?shù)據(jù)測定的全球海平面變化是一致的。

　　據(jù)施雅風(fēng)的研究結(jié)果繪制40000a以來中國東部海平面變化過程如圖1.可以看出，海平面變化的特點(diǎn)是上升速度一般大于下降速度，15000a前是40000a來中國東海的最低海平面期，此時(shí)，上海地區(qū)東距海邊約600km，海平面約達(dá)-155m�？紤]新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的升降幅度和地層沉積厚度，我們推測15000a前的最低海平面期，上海地區(qū)長江河床的切割深度在現(xiàn)今地表以下180m左右，也就是說，當(dāng)時(shí)的長江切割到了第IV承壓含水層。

　　2古河道分布

　　孫永福[4]自下而上劃分了上海及長江口第四紀(jì)沉積層中的7期埋蓋古河道，它們分別與7個(gè)含水層相對應(yīng)（與含水層順序相反）。每期埋蓋古河道與現(xiàn)代長江口、錢塘江口、太湖水系的分布非常相似，有其繼承性，都是在下部基巖構(gòu)造破碎帶形成的深切溝谷的基礎(chǔ)上發(fā)育演化的。從海進(jìn)、海退看，第5、6、7期埋蓋古河道分別與上述三次海侵相對應(yīng)。海退時(shí)，長江口向海延伸并向北移動(dòng)；海進(jìn)時(shí)，長江口向陸地后退并向南遷移。海進(jìn)與海退的交替，使長江口呈階段性南北反復(fù)擺移。據(jù)此我們可以大致確定海平面升降過程所對應(yīng)的長江水系特征，即第6期埋蓋古河道為距今40000a前的水系；第7期埋蓋古河道為距今10000a前的水系。

　　1991至1992年，我們采集第II至第V承壓含水層的地下水14C樣品11件，除17號(hào)樣品外，其他樣品的TDS均小于1g/L，其分布與測試結(jié)果（未校正）�？梢钥闯�，第V承壓含水層地下水年齡普遍大于30000a，第IV承壓含水層地下水年齡在18820a到大于40000a，第III承壓含水層兩個(gè)樣品的年齡為16215a和20215a，第II承壓含水層的31號(hào)點(diǎn)地下水年齡為18380a。

　　地下水14C年齡有下述特點(diǎn)：

　�。�1）同一層地下水的年齡沒有規(guī)律性變化趨勢，且不同位置樣點(diǎn)出現(xiàn)下層地下水年齡比上層年青的現(xiàn)象，即地下水年齡與含水層層序不完全一致。如第IV承壓含水層的43號(hào)點(diǎn)地下水年齡大于40000a，是所有樣品中年齡最老的；第III承壓含水層的33號(hào)點(diǎn)地下水年齡為20215a，而第IV承壓含水層的6號(hào)點(diǎn)地下水年齡為18820a。

　�。�2）同一位置，地下水的年齡與含水層層序是一致的，即埋深越大，地下水越老。如寶山西南部的31號(hào)（第II承壓含水層）、33號(hào)（第III承壓含水層）、29號(hào)（第IV承壓含水層）點(diǎn)和青浦附近的17號(hào)（第III承壓含水層）、6號(hào)（第IV承壓含水層）、25號(hào)（第V承壓含水層）點(diǎn)地下水年齡隨埋深增加而增加。

　�。�3）拋開含水層層序，做地下水年齡與取樣深度關(guān)系圖，可以看出二者有較好的一致性。但同一深度范圍內(nèi)，南西方向距長江河岸越遠(yuǎn)，有地下水年齡越大的趨勢。

　　3.214C年齡所反應(yīng)的海平面變化對地下水的影響

　　由地下水14C年齡特征得到如下認(rèn)識(shí)：

　�。�1）第II至第V承壓含水層地下水沒有明顯的水平徑流運(yùn)動(dòng)，否則地下水年齡應(yīng)沿區(qū)域地下水徑流方向不斷增大。這證明地下水向海底排泄是十分微弱的，而長江及其支流河道是控制含水層地下水補(bǔ)給、徑流和排泄的主要因素。含水層被埋蓋之后（河床切割深度以下），排泄出路被堵塞，地下水基本上處于停滯狀態(tài)。

　�。�2）第V及第IV承壓含水層下部，含水層埋深大于200m，地下水年齡均大于30000a（沒有測出真正年齡，只是下限值），說明地下水的主體是30000a前補(bǔ)給的。同時(shí)表明，15000a前的最低海平面期，長江河床的切割深度180m左右，尚未達(dá)到上述含水層，因而沒有對其補(bǔ)給、徑流、排泄條件產(chǎn)生明顯影響。

　�。�3）埋深小于200m的第II、第III和第IV承壓含水層上部，地下水年齡在16000至25000a之間。說明地下水主要是在距今30000a至15000a前的海平面下降過程中補(bǔ)給的。其補(bǔ)給機(jī)理是：隨海平面的持續(xù)下降，長江及其支流河床的切割深度逐漸增大，河床切割到某一含水層后，就為賦存其中的地下水的補(bǔ)給和排泄創(chuàng)造了條件。至15000a前的最低海平面期，河床最大切割深度達(dá)180m左右，因而第IV承壓含水層之上的地下水均處于積極徑流交替狀態(tài)，但這種積極徑流交替只是相對而言，實(shí)際地下水的交替過程是相當(dāng)緩慢的，因而地下水的年齡均大于15000a，也就是說，含水層中的地下水是新水與原來賦存地下水混合的產(chǎn)物，但以前者為主。

　�。�4）距長江河道越遠(yuǎn)，有地下水年齡越大的趨勢，因而產(chǎn)生下述推測：a含水層之間的垂向越流補(bǔ)給可能比水平徑流補(bǔ)給更重要；b支流切割深度小于長江切割深度，因而距長江河道較遠(yuǎn)的地區(qū)，地下水積極徑流交替帶深度要小些。

　　根據(jù)上述分析，我們認(rèn)為，海平面的變化控制著長江及其支流的侵蝕切割深度，進(jìn)而控制各含水層地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄。海平面下降，河床切割深度增大，更多含水層的地下水參與積極徑流交替；海平面上升，河床切割深度減小，下部含水層被埋蓋，地下水徑流交替條件變差。切割深度以上，距長江越近，地下水處徑流交替條件越好。目前第II至第V承壓含水層均在長江切割深度以下，因而除人為采注引起局部地下水的水平或垂直運(yùn)動(dòng)外，地下水基本上處于滯流狀態(tài)，保存了15000a前補(bǔ)給的地下水。

　　4地下水Cl-、TDS反應(yīng)的海水入侵特征

　　第IV與第V承壓含水層地下水TDS多小于1g/L，但Cl－含量變化范圍較大，從小于0.1g/L至大于0.3g/L不等，反應(yīng)不出海水成分的特點(diǎn)。這表明40000a來的海侵并沒有對上海地區(qū)的第IV與第V承壓含水層地下水產(chǎn)生影響。15000a前的最低海平面期，長江曾切割到第IV承壓含水層上部，之后的海平面迅速上升并沒有造成海水入侵到上海附近的第IV承壓含水層中，我們推測這是由于海平面迅速上升，河流由切割作用轉(zhuǎn)變?yōu)槎逊e作用，且沉積物的堆積速度很快，海岸線尚未到達(dá)上海地區(qū)，第IV承壓含水層就被埋蓋，因而海水不能入侵至該層。

　　第II和第III承壓含水層的Cl-、TDS結(jié)果，兩個(gè)含水層地下水有較為一致的Cl-、TDS變化規(guī)律。大體上以黃浦江為界，向北東至現(xiàn)代長江口，向東至海岸線，地下水TDS由小于1g/L迅速升高，最高達(dá)20g/L.Cl-變化規(guī)律（中等值線）與TDS非常一致，且其含量基本上是TDS的二分之一，反應(yīng)出海水成分的特點(diǎn)。Cl-和TDS等值線圖中存在兩個(gè)明顯的高值帶，一個(gè)位于現(xiàn)代長江河道地區(qū)，另一個(gè)位于奉賢、南匯一帶，這兩個(gè)高值帶正好對應(yīng)于長江古河道和黃浦江古河道（中的東江）。另外，奉賢、南匯高值帶邊緣第III承壓含水層的17號(hào)點(diǎn)，地下水TDS為1.378g/L，14C測年結(jié)果為16215a，是所有樣品中最小的。由此我們認(rèn)為，15000a來的海平面迅速上升，導(dǎo)致海水入侵第II和第III承壓含水層，海水入侵又主要沿當(dāng)時(shí)的長江和黃浦江河道而上，進(jìn)而影響地下水，但海水入侵含水層的范圍小于其在地面達(dá)到的范圍。這是因?yàn)�，海水入侵�?dǎo)致含水層逐漸被埋蓋，被埋蓋的含水層海水很難人侵，10000a前開始的第三次海侵曾達(dá)到上海以西160km的地區(qū)，但上海以西第II和第III承壓含水層地下水并沒有表現(xiàn)出海侵入特點(diǎn)充分證明了這一點(diǎn)。

　　5結(jié)論

　　上面根據(jù)地下水14C年齡和Cl-、TDS特征分析了海平面變化對地下水的影響，現(xiàn)歸結(jié)如下：

　　（1）海平面升降控制著長江及其直流的侵蝕和堆積作用，而長江及其支流是控制區(qū)域地下水積極循環(huán)交替的主要因素，河床切割深度范圍內(nèi)的含水層地下水有較好的補(bǔ)給、徑流、排泄條件。

　�。�2）海平面下降，引起長江及其支流河床不斷侵蝕下切，海平面下降幅度越大，被切割揭露的含水層越多，參與積極循環(huán)交替的含水層厚度也就越大。

　�。�3）海平面上升，長江及其支流則以堆積作用為主，含水層被埋蓋，被埋蓋的含水層中的地下水基本處于滯流狀態(tài)，來不及埋蓋的含水層中產(chǎn)生海水入侵，但入侵距離遠(yuǎn)比地表所達(dá)到的距離小。

　　（4）賦存在某一含水層中的地下水是引起河床侵蝕切割至該含水層的最近一次海平面下降過程中補(bǔ)給的，后期的海平面變化對它們影響很小。

　　上述結(jié)論是我們對濱海三角洲地區(qū)地下水補(bǔ)給、徑流、排泄模式或機(jī)理的一種認(rèn)識(shí)。它對尋找海底淡水具有重要的指導(dǎo)意義，即把尋找海底淡水與歷史海平面的變化結(jié)合起來，最有可能賦存淡水的含水層是海平面下降過程中河床曾切割達(dá)到、后期海平面上升又迅速被埋蓋、海水來不及入侵的含水層。