平凉市灰岩岩溶水赋存规律探讨

平凉市灰岩岩溶水赋存规律探讨 AC TA GEOL O GICA GAN SU Vol . 10 No11 第 10 卷 第 1 期 () 文章编号 :100424116 20010120063206 Ξ 平凉市灰岩岩溶水赋存规律探讨 马国哲 ( )甘肃煤田地质局一四六队 ,甘肃 平凉 744000 摘 要 :在研究岩溶水系统及岩溶水赋存条件 、运动特征的基础,对平凉市灰岩岩溶地下上 水 的富水规律进行了探讨,对今后在该区进行岩溶水勘查有一定的指导意义 。 关键词 :平凉市;岩溶水 ;赋存规律 ;富水性 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 中图分类号 : P6411134 文献标识码 :B 平凉市位于甘肃东部 ,毗邻华亭矿区 ,312 国道及宝中铁路从境内通过 。该地历来商贸发 达 ,素有“陇东旱码头”之称 。平凉又属于较为缺水的干旱地区 ,年降水量 511 mm 左右 。随着 “九五”国家重点建设项目华亭矿区开发和平凉电厂建设的完成及城市人口的增加 ,市内的水 资源供需矛盾已越来越显得突出 。近几年先后有地矿系统及省煤田地质系统在区内开展了以奥陶系碳酸盐岩为供水目的层的专门水文地质勘探工作 ,并都不同程度地取得了一定的成果 。 () 由于区内水文地质条件较为复杂 属复杂型岩溶水类,勘探工作难度大 ,笔者试图对区内的奥 陶系碳酸盐岩的赋水条件及富水规律进行较为系统的研究 ,以期能为勘探工作提供指导 。 本 ( ) 文研究区范围属平凉市管辖 ,东西限于 F与 F两断裂之间 图 1,北边至省界 ,南边 4 1 2 以大台子为界 ,灰岩分布区面积约 430 km。在区域构造上处于鄂尔多斯西缘褶皱冲断带的沙 井子 —平凉段 。构造特点是主干断裂走向南北 、大致平行等距出现 ,主干断裂上盘形成逆冲 块 。断裂一般具有向西倾斜向东逆冲和右行滑动性质 。同时 ,沿冲断带走向次级隆起及凹陷 相伴出现 。地层区划属华北地层区鄂尔多斯西缘分区马家滩 —平凉小区 。与华北区一样 ,缺 失石炭 、志留 、泥盆纪及晚白垩世地层 。在隆起区三叠系 、二叠系及侏罗系地层被剥蚀 ,致使新 生界或下白垩统直接覆盖于下古生界之上 。区内上第三系甘肃群 、下白垩统六盘山群 、下奥陶 统 、寒武系及 震 旦 系 地 层 分 布 较 为 稳 定 。其 中 下 奥 陶 统 在 区 内 广 泛 沉 积 , 上 部 的 三 道 沟 组 3 2 () () O及水泉岭组 O厚度分别为 435 m 及 180 m ,岩性主要为灰岩及白云质灰岩 、白云岩 ,质纯 1 1 性脆 ,是区内赋存岩溶水的主要含水层 ,寒武系是次要含水层 。 1 岩溶地下水子系统的划分 ()图 1 平凉市灰岩岩溶水子系统划分平面示意图 1?50 万 Fig. 1 Sketch of limesto ne karstic water in Pingliang F—青铜峡 —三关口断裂 ; F—韦州 —安国断裂 ; F—店洼 —贤太沟断裂 ; 0 1 2 F—大秦 —海家河断裂 ; F—平凉 —桐城断裂 ; F—颉河断裂 3 4 5 1 —岩溶水子系统及编号 ;2 —钻孔 ;3 —地下水流向 ;4 —剖面线 2 灰岩岩溶水赋存条件 211 岩性与岩溶 岩性是影响岩溶发育的决定因素 。对北方碳酸盐岩的沉积研究 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 ,多数碳酸盐岩为内 碎屑机械沉积 ,碳酸盐岩具有与陆源碎屑岩相似的内碎屑结构 ,各种碳酸盐岩同样具有相变和 成层性变化的规律 。岩溶含水介质是一个岩溶含水多层体 ,它由具不同溶蚀性质的含水层构 成 ,其中各层具有相似的含水特性 ,在地层剖面上常有一定的层位关系 。根据岩性差异 ,岩溶 含水层可划分为 4 种基本含水类型 :溶蚀孔隙含水 、溶蚀裂隙含水 、溶孔 —溶隙双重含水及隔 3 ( ) 水 。区内三道沟组 O灰岩主要为质地较纯的中粗晶重结晶灰岩夹薄层杂质层 , 水泉岭组 1 2 () O岩性主要为细晶白云质灰岩 、白云岩 ,岩性决定了两个组主要为溶蚀孔隙含水 ,普遍发育 1 蜂窝状或网状溶孔 ,形成溶孔含水层 。在构造破碎带则以溶蚀裂隙含水为主 。 表 1 平凉市灰岩岩溶地下水子系统划分表 Table 1 Karstic water of limesto ne classificatio n in Pingliang 分 3 亚 ( )构造部位盖层 O顶界埋深 m 含水层岩性 岩溶发育特征 补 径 排条件 富水性评价 区 1 区 3 ? ?西阳 Q 、N G 、在沟谷处埋深 40 20 , 在顶 界 下 以 浅 循 环 径 流 在 西 阳 隆 起 轴 O1相 变 为 灰 色 1 隆起 60 m 、 120 , , 通过 F断 裂 的 上 补给为主 部 、KL 在 686 m , 在 大 路 , 3 厚层状灰岩 、灰 盘 影 响 带 , 单 井 西 阳 一 河 最 浅 , 由 北 向 160 m 、200 , 径流排泄 , 水力 紫色 、深灰色白 出 水 量 达 1 000 线 以 北 南 逐 渐 加 深 , 浅 260 m 深度段有 坡度 1 ‰,3 ‰ 云质灰岩 , 夹红 3, 3 000 m/ d , 下 KL 被 埋 —深埋灰岩 岩溶发育 , 据分 灰 色 、灰 紫 色 、 部两个 岩 溶 段 的 剥 蚀 殆 析 ,在下部仍有 黄 绿 色 硅 质 灰 含水性较好 尽 岩 溶 发 育 段 存 岩及泥灰岩 2 在 ,该区共有至 为 厚 层 粗 晶 O1 少 4 个 岩 溶 发 ?Q 、N G 、在 沟 谷 处 埋 深 东部 沿F断 裂 上 盘 影 24 灰 岩 夹 白 云 质 响 带 富 水 性 较 育段 KL 断陷 564,763 m ,较深 灰岩 、细晶白云 好 , 单 井 出 水 量 埋灰岩 3质灰岩 、白云岩 大于 1 000 m/ d 3 3 2 ? Q 、N G 、800,2 000 m , 深 深循环 径 流 补 给 除 沿 F断 裂 影 颉河 — O灰 色 、浅 灰 色 在 O与 O界面 5 1 1 1 响带富 水 性 较 强 泾河凹 KL 、 埋灰岩 及排泄 灰岩与 豹 皮 灰 岩 之间存 在 层 间 岩 外 , 推 测 其 它 地 陷 T y 、P 互层 溶发育带 段富水性较差 ? 同 ?区 不清楚 整体富水性差 安国 — Q 、KL 、大于 900m 深循环 径 流 补 给 峡门凹 T 、P 及排泄 陷 3 ? P 、O p 0,170 m ,裸露 — 太 统 山 区相类似 。大 气 降 水 补 给 , 在太统 山 背 斜 轴 与 ?含 水 层 为 O及 1 1 32 3 浅埋灰岩 径流排泄 背斜 部 F断 裂 上 盘 1 在 O 顶界下 120 O,O岩 性 为 灰 1 1 1 影响带 单 井 出 水 , 180 m 出 现 强 色 、浅 灰 色 灰 岩 量 大 于 3 000 岩 溶 发 育 带 , 钻 与 豹 皮 灰 岩 互 3m/ d 2 探 揭 露 至 该 段 , O岩 性 为 厚 层 1 时 , 出 现 严 重 的 层粗晶 灰 岩 夹 白 涌 、漏水现象 云 质 灰 岩 、细 晶 白 云 质 灰 岩 、白 ? Q 、N G 、0,200 m ,裸露 — 与 ?区类似 贤太沟 沿王各 庄 背 斜 及 1 , 大 气 降 水 补 给 云岩—上扬 F、F断 裂 影 响 KL 浅埋灰岩 2 4 以泉水 及 地 下 径 隆起 带富水性较好 流排泄 溶孔含水层的水文地质特征表现在以下几点 : () 1溶孔含水层是相对含水均匀的层状含水层 ,无论在补给区或径流区 、浅部或略深的部 位 ,都可以在该层上遇到地下水 。 () 2溶孔含水层在厚层碳酸盐岩区又是一种相对隔水层和越流层 。由于是溶孔含水 ,其导 水性远较溶洞 —溶隙为弱 。特别是当溶孔含水层中夹有少量薄层泥灰岩 ,当上下层位含水较 好时它起阻滞地下水的作用 。在径流带 ,由于溶蚀分异 ,导水性差的溶孔含水层的相对隔水作 用更加明显 。钻孔揭穿不同的两个层时 ,其水位是有明显差别的 。但如在上 、下含水层有明显 合 ,是本区岩溶溶隙含水层的典型特征 。 212 溶隙与构造 如上所述区内灰岩中普遍发育的是溶孔 ,其次为溶隙 ,溶洞 —溶隙起导水带作用 。溶孔含 水层若离开溶洞 —溶隙的导通作用 ,终归是一种弱含水层而不是富水层 。受岩性及构造影响 , 溶隙发育不均匀 ,其中 ,构造因素起控制作用 。一方面 ,构造影响溶隙发育的平面位臵 。尤以 纵向构造带影响溶隙化程度 、控制溶隙的空间分布规律和方向最明显 。压性断层上盘及背斜 轴附近的密集裂隙带导致脉状溶隙带发育 。区域纵向构造带控制溶隙发育的主要方向 。区内 勘探 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 ,在构造复合部位 、断裂影响范围内 、背斜轴部以及向斜翘起端是溶隙发育的最佳部 位 。在上述位臵钻孔中见到的岩溶发育段的岩芯 ,其上的溶隙 、节理及溶洞都较为发育 。钻孔 揭露至该层位时常出现严重的漏浆或涌水现象 。 另一方面 ,构造运动控制溶隙发育期的数量 。本区曾经历了多期区域构造运动 。其中发 生于奥陶纪末 —中石炭世初的加里东运动 ,早三叠世末的印支运动 ,晚白垩世与侏罗纪之间的 燕山运动 ,以及始新世末的喜山运动控制了区内岩溶带发育的数量及位臵 。尤以燕山运动岩 溶期间因气侯湿热 ,成为区内地质历史上岩溶化最强烈的一个阶段 。自二叠纪以来各次构造 运动所形成的断裂 、裂隙都成为后期溶隙发育的良好条件 。在 ?区内共有 4 层隐伏岩溶发育 , 其中以后两期岩溶的赋水性较好 。 3 ( )图 2 O灰岩顶界形态及岩溶带剖面示意图 比例 ,纵 :1?25 万 ;横 :1?50 万 1 Fig. 2 Sketch of limesto ne top shape and karstic zo ne 1 —钻孔揭露的岩溶发育带 ;2 —沿剖面地下水流方向 区内灰岩隆起区与凹陷区相间出现 。隆起区在岩溶发育期 ,地下水交替循环强烈 ,利于溶 隙发育 ,溶隙发育带自浅部至深部均有分布 ,如 ?区及 ?区 。而凹陷区因盖层覆盖厚度大 ,地 下水以深循环交替为主 ,径流微弱 ,不利于溶隙发育 ,因而溶隙发育带较深且数量少 ,如 ?区及 ?区 。 213 岩溶与埋深 区内 ?、?两区自奥陶纪末就呈相对负向地形 ,因而二叠系 、三叠系在奥陶系上沉积并形 成盖层 ,沉积厚度从四周向凹陷中心逐渐增加 ,在 ?区泾河凹陷中心部位沉积厚度达到2 000 m 左右 。作为盖层的二叠系及三叠系基本属隔水层 ,隔断了灰岩与外界的垂直水力联系 ,导致 水交替循环过程减慢 ,不利于岩溶发育 ,因而在 ?、?两个灰岩凹陷区 ,岩溶发育相对微弱 。相 反在灰岩盖层二叠系及三叠系被剥蚀的 ?、?、?三区 ,岩溶则相对较发育 。 214 岩溶与补给条件 区内现代岩溶的发育程度与地下水的径流强度密切相关 ,而径流强度又受制于补给条件 。 ( ) 根据距离补给区的远近 ,可以将区内岩溶地下水的补给归纳为 3 种形式 : 1大气降水直接入 () () 渗补给 ; 2近补给区的浅循环径流补给 ; 3远离补给区的深循环径流补给 。区内灰岩地下水 在 ?、?两区的补给来源主要为大气降水 ,水交替循环强烈 ,有利于现代岩溶发育 。在 ?、?两 区则以深循环径流补给为主 ,径流途径长 ,水交替循环过程缓慢 ,溶滤矿物成分较多 ,水矿化度 高 ,溶解度小 ,不利于岩溶发育 。在 ?区以浅循环地下径流补给为主 ,径流条件介于二者之间 。 因此 ,在补给条件较优越的 ?、?两区 ,岩溶发育程度最高 , ?区次之 , ?、?两区则较差 。 215 区内岩溶发育的多期性 、分带性 、分区性及多变性 与区域构造运动的多期性相对应 ,区内岩溶发育存在多期性 。据勘探 ,在 ?、?两区一般 存在 4 期岩溶发育期 。 岩溶发育在垂向上具分带性 :上部充填带 、中部发育带 、下部弱带 。上部的 1,2 层岩溶以垂向溶隙为主 ,标高 1 200,1 500 m ,基本被方解石及其它杂物充填 ,普遍不含水 。中部发育 带大致处于区域地下水强径流带部位 ,标高 900,1 200 m ,以脉状和层状岩溶为主 ,岩溶化程 度高 ,连通性好 ,其延展方向与区域断裂走向一致 ,该层单井出水量一般可达到 1 000,3 000 3 m/ d 。下部弱带与地下水的深循环径流相对应 ,标高低于 900 m ,埋深大 ,水交替减弱 ,岩溶化 3 强度弱 ,以体积溶蚀为主 ,连通性差 ,该层单井出水量小于 500 m/ d 。 岩溶的分区性表现在自补给区至排泄区具有一定的分区规律 。在补给区一般岩溶发育程 度弱 ,含水性差 ,成井率低 ;在径流区尤其靠近排泄区时 ,岩溶发育程度强而均匀 ,成井率高 。 全区因构造条件 、含水层顶板起伏多变 ,故区内的岩溶发育具多变性 ,主要表现在隆起区 岩溶 层数多 ,发育程度高 。存在受区域构造控制的脉状 、带状岩溶发育分布区及与层面对应的 3 2 层状岩溶发育分布区 。到凹陷区后层数变少 ,主要为 O与 O界面间的层状岩溶 ,而且发育 1 1 程度变弱 。 3 岩溶地下水资源评价 311 岩溶含水层富水性特征 区内有供水意义的岩溶现象主要指溶隙 。普遍发育的溶孔含水层若没有溶洞 —溶隙去导 通 ,仅仅是一种弱含水层 ,其总体富水性较差 。在构造控制下的脉状 、带状 、层状溶隙发育带 , 加上优越的补给条件 ,构成区内真正有供水意义的富水地段 。富水地段含水层的渗透性及导 水性都较强 ,可分别用地下水水力梯度及导水系数来说明 。区内富水地段的水力梯度约为 2 3 1 ‰,3 ‰,导水系数大于 1 000 m/ d ,单井出水量 1 000,3 000 m/ d ; 而弱富水段的导水系数 2 3 为 80,200 m/ d ,单井出水量小于 1 000 m/ d 。随着含水层埋深增加 ,富水性随之减弱 ,这与岩 对 ?区而言 ,因构造发育 ,含水层顶 、底板起伏多变 ,致使含水性极不均匀 ,存在沿背斜轴 部 、断裂影响带的带状及脉状富水带 ,因此使用建立在均质含水层基础上的达西断面法计算其 径流补给是不适宜的 ,比较有效的方法是开采试验法 。 ?区属裸露 —浅埋隐伏型岩溶区 ,其盖层在 0,200 m 之间 ,因而采用大气降水入渗量法 计算其天然补给量 ,可以取得较好的效果 。计算如下 : 区内年均降水量为 511 mm 。考虑到有效降水量才能产生入渗 ,所以灰岩裸露区取年均降 水量的 80 % ,隐 伏 浅 埋 区 取 年 均 降 水 量 的 60 % 。降 水 入 渗 系 数 取 0118 , 灰 岩 裸 露 区 面 积 2 2 3 4 km,隐伏浅埋区面积 76 km, 计算得该 区 的 降 水 入 渗 补 给 量 为 459 万 m/ d , 平 均 1126 万3 m/ d 。 地下水径流模数法的实质仍是大气降水入渗法 。 4 结论 平凉市灰岩岩溶水属复杂型岩溶水类 。可以划分为 5 个子系统 ,其中 , ?、?两区分布面 积较大 ,补给条件较好 ,适宜今后重点研究 。 ?、?两区补给条件较差 ,只宜在构造有利部位少 量单井开采 。区内有供水意义的岩溶现象主要指溶隙 。富水地段与溶隙发育分布地段一致 , 受构造控制 ,分布极不均匀 。含水层的各向异性明显 。 参考文献 : 1 中国地质学会岩溶地质专业委员会 1 中国北方岩溶和岩溶水M 1 北京 :地质出版社 ,19821 2 中国煤田地质总局 1 鄂尔多斯盆地聚煤规律研究M 1 北京 :煤炭工业出版社 ,19961 INQURY INTO THE HOSTING REGUL A RITY OF KA RSTIC WATER OF L IM ESTO NE IN URBA N D ISTRICT OF PINGL IA NG MA Guo2zhe ( )No ,146 Party of Coal Geology Bureau of Gansu Province , Pingliang 744000 ,China Abstract :On t he basis of st udying karstic water system and it s ho sting set ting and motio n feat ures ,we inquired into t he undergro und karstic water regularit y of limesto ne in urban dist rict of Pingliang. It has so me directire f unctio n fo r explo ratling karstic water in t his dist rict in t he f u2 t ure . Key words :Pingliang ; Karstic water ; Ho sting regularit y ; Evaluatio n o n ho sting water