茅草铺灰岩富水规律分析.pdf

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2013年第5期黑龙江水利科技NO．5．2013(第41卷)HeilongjiangScienceandTechnologyofWaterConservancy(TotalNo．41)文章编号：1007—7596(2013)05—0006—04茅草铺灰岩富水规律分析熊剑(贵州I省正安县水利局，贵州正安563400)摘要：以黔北安场复向斜中茅草铺组灰岩分布区的地形地貌、地层岩性、地质构造、岩溶发育等阐述地下水的赋存和运移规律，以及地下水资源的合理开发利用。通过此含水岩组中钻井取水的实践，发现同一含水岩组地层因地貌单元、构造部位、岩溶发育程度不一致时，其富水程度也有差异。不论在何种类型构造带中定井，均应以地质分析与物探方法来综合确定，从而提高钻井取水的可靠性。关键词：灰岩分布区；富水规律；岩溶水；地质分析；物探方法中图分类号：P541文献标识码：BWaterAbundanceLawAnalysisforMaocaopuGroupLimstaneXIONGJian(GuizhouProvinceZheng'anCountyWaterConservancyBureau，Guizhou563400，China)Abstract：Inlightoftheresearchontopography，lithologicalcharacters，geologicalstructureandkarstdevelopmentintheMaocaoGrouplimestonearea，Anchangmultipletroughbend，northGuizhou，occurrenceandmovementandreasonabledevelopmentandutilizationofthegroundwaterarediscussed．Byhole—drillingandwaterpumping，itisfoundthatthewaterabundancediffersatthesamewaterbearinggroupduetothedifferencesoftopographicalunits，geologicalstructurepositionandkarstdevelopment．Nomatterinwhatkindofgeologicalstructureawellisdrilled，itisdeterminedbycomprehensivegeologicalanalysisandgeophysicalexplorationSOastoheightenthereliabilityofdrillingandwaterpumping．Keywords：waterabundance；karstwater；geologicalanalysis；geophysicalexplorationO引言向NE30～45。，由奥陶系圈闭。地层平缓，具短轴褶曲特点，自北而南，向西雁列，核部由二迭系或三迭研究区位于黔北高原北部，大娄山脉东麓，地理系构成。坐标为东经10700130”一10703146，北纬28010区内总的地形是西高东低，南高北低，山高坡l8一2804652”。安场复向斜展布在安场至太白一陡，沟壑纵横，山岳谷地呈NNE—SSW延展，与区内带，由安场、桴焉、太白三向斜和上官坊背斜组成，走[收稿日期]2013—01一O5[作者简介]熊剑(1977一)，男，仡佬族，贵州正安人，工程师，从事水利工程地质工作。一6一 熊剑：茅草铺灰岩富水规律分析第5期构造线基本一致。存空间的一种富水_4]。茅草铺灰岩分布在复向斜中次级褶曲核部或侧2．1压性断层富水翼，常形成负地形，分布区谷地开阔，底部平坦，有厚压性断层在走向上与倾向上呈舒缓波状，断面度不大的第四系黏土层，并分布稀疏的溶蚀残丘，有擦痕和阶步，断层带内充填角砾岩或糜移岩，岩石残山¨。受压成定向排列，其富水部位在断层走向与倾向的同时也是人口居住的密集区，岩溶发育，落水缓坡地段，特别是由陡变缓地带，在剖面上，其富水洞、漏斗、洼地、岩溶潭、暗河并存，地表径流少，缺水位置不是断层带而是断层影响带。问题严重。但地下岩溶裂隙和管网发育，地下水系2．2压扭性断层富水分布复杂，地下水资源丰富，因此，掌握茅草铺灰岩压扭性断层面较平直、光滑、有斜冲擦痕及阶富水规律，合理开发利用地下水来解决人畜饮水或步，有断层泥、伴生构造与其相交，断层走向与倾向灌溉问题，具有重要的社会效益j。大范围内呈舒缓波状。富水规律是：断层带阻水，断1地层岩性、厚度及富水类型层影响带富水，其与岩层不同组合型式的富水与压性断层一致，只是压扭性断层断距较小，影响带较茅草铺组分布广泛，发育比较好，为典型黔北型窄。当断层走向与岩层走向交角较大，其对地下水三迭系命名剖面所在地，由咸化浅海相白云岩、浅海切割阻挡作用较小，井位应选择在断层上盘；当压扭相灰岩组成。根据岩性化石分为4段：性断层走向与岩层走向一致或交角较小，且断层与1)T1m4厚49～246m，灰、浅灰色厚层夹薄层岩层倾向一致时，上盘不富水，井位应选择在下盘次微至细晶含泥质及钙质白云岩，夹白云灰岩。生构造带上。2)T1m3厚45～161m，灰、浅灰色中厚层夹薄2．3张性断层富水层微至细晶灰岩，白云质灰岩。张性断层面多粗糙不平，无擦痕和镜面，断层带3)T1m2厚2l～95m，灰、黄灰、灰红色中厚层内时有角砾岩，走向上呈锯齿状，断层宽窄不一，派夹薄至含泥质及白云质灰岩，夹泥质白云岩角砾岩。生构造不发育。不论断层走向如何，断层带均富水，4)T1ml厚105—234m，浅灰、灰色薄层及中厚井位选择在断层上盘。但张性断层走向变化较大，层微晶含泥质灰岩，夹鲕状灰岩、纯灰岩，薄片状泥且倾向较陡时，要地质分析结合物探方法，才能正确质灰岩。判断富水位置。茅草铺灰岩受地貌单元、岩性、厚度、构造的制2．4张扭性断层畜水约，岩溶发育程度有差异，富水性极不均匀。通过在安场向斜盆地T1m中凿井取水，对水源地进行勘察、张扭性断层面呈一边长、一边短的锯齿状，断面上有擦痕，伴生构造与张扭性构造相交，成群的张扭井位选择、涌水量预测，达到的供水效果进行分析，茅草铺灰岩是以含岩溶管道水为主的含水岩层，其性构造多呈弧形弯曲斜列式，富水性与张性断层相富水类型可分为2种：断裂带富水和岩溶水。似，比张性断层略差。2断裂带富水3岩溶水区内处于杨子准地台黔北台隆遵义断拱风冈北碳酸盐岩本身具有孔隙，区域性应力作用形成北东向构造变形区，新构造活动以大面积间歇性抬的节理裂隙及断层错动形成的断层裂隙，使岩石具升为主，构造形迹为新华夏系(并有华夏系)，介于正有透水能力，成为地下水补给和径流的通道，也是地安断裂带与庙塘断裂带间的地块，断裂构造发育。下水贮存和运移的介质，富集的地下水类型为碳酸断裂带富水是利用构造破坏岩体，扩大裂隙空间，具盐岩裂隙溶洞水，岩溶水的分布与所处岩层的透水有导水或阻水的补给条件，利用构造影响带作为斌性、地貌、汇水面积、地质构造有关J。一7—— 2013年第5期黑龙江水利科技No．5．2013(第41卷)HeilongjiangScienceandTechnologyofWaterConservancy(TotalNo．41)3．1岩溶水与岩层透水性的关系3．4．1背斜岩溶水区内碳酸盐岩与碎岩相间分布，可溶岩上部无在背斜地区，大部份为形态宽缓的箱状构造，产隔水层覆盖时，有利于接受大气降水的补给与径流状平缓，碳酸盐岩厚度大，多被断裂破坏，经强烈溶排泄；可溶岩上部为隔水层，且断层不导水，径流条蚀、剥蚀和切割，形成河间岩溶地块。背斜顶部张裂件差。当可溶岩下伏隔水层时，水流下方受阻，在接隙宽，且分布深，地下水进行较快循环，沿各组张裂触带上地下水活动强烈，岩溶特别发育，溶洞及泉水隙和构造断裂发育的暗河系统呈网状分布，同一层多沿隔水层顶面分布；反之，岩石透水性较弱地带，岩溶水径流具多向性，在背斜谷地为汇流型，背斜山岩溶弱发育，岩溶水较贫泛。地呈分流型，具非承压性。3．2岩溶水与地貌的关系3．4．2向斜岩溶水地貌对岩溶水的分布和运动起重要作用，与地在向斜区，含水岩组一般呈紧密的束状，碳酸盐面坡度、切割密度及深度、水系分布、岩溶形态因素岩地层中的谷地、洼地、残山与碎屑岩形成的峰脊走有关一，具体表现为：向相间平列，轴部张裂隙发育，是地下水汇集部位，1)地面坡度的陡缓直接影响渗透量的大小，平地下河系主干道多沿此分布。含水岩组呈条带状，缓地面径流缓慢，渗透量大；反之，地面坡度陡，径流岩溶水汇集在顺层发育的暗河中，顺层径流，在横切速度较快，渗透量小，在宽平微切割的分水岭地带，岩层走向的峡谷出露。各暗河系统间的岩溶水很少垂直渗入带较薄，在不深处发育水平溶洞，在深切割有水力联系，岩石富水性不均一。一般埋藏较浅，有的山地，垂直渗入带特别深厚，以垂直岩溶形态为深泉、溶潭，暗河天窗等地表水头分布，地下水呈汇主，岩溶水较贫泛。流型。2)水系发育和河网密度大的地区，降水的地表3．4．3向斜盆地岩溶水径流增加，渗透量减少，富集的岩溶水较弱。在向斜盆地区，地形开阔，中部有平缓的溶蚀残3)溶蚀洼地、溶蚀漏斗、落水洞、干谷、盲谷与丘，翼部有非可溶岩圈闭，构造形态完整，地下水沿坡立谷、溶洞、岩溶潭、暗河天窗是碳酸盐岩地区岩岩溶管道运移，地面可见溶蚀洼地，补给区高远，具溶发育的地貌形态，其分布的数量、排列规律与岩溶有埋藏承压水的水文地质蓄水构造。水的富集有关，岩溶形态数量多，岩溶发育；反之，岩贵州地矿一0六工程地质勘察公司在安场向斜溶形态数量少，岩溶弱发育，岩溶形态排列走向呈串中施工的“建政”井，钻井施工至孔深72．60In时，出现珠状分布时，是岩溶发育程度在地面的反映，与岩溶孔口涌水，量测涌水量2．55L／S，水头高出地面2m，成主通道发育方向一致，岩溶水丰富。井后用深井泵抽水，稳定水位30．10nl，降深31．60m，3．3岩溶水与汇水面积的关系涌水量8．21L／S，单位涌水量0．26L／S·in。岩溶水量与补给区面积和流域面积大小有关，因此，背斜倾伏端，向斜翘起端及褶皱构造中心大致呈正相关关系，补给面积和流域面积大时，岩溶形成的断裂、裂隙、节埋构造最发育，是岩溶水的通水量丰富；反之，补给面积和流域面积小时，岩溶水道和富集场所，特别是受风化剥蚀和溶蚀作用形成量较小。低洼负地形的背斜轴部，利于地下水的富集，是岩溶3．4岩溶水与地质构造的关系水的集中分布区，地下河主流方向与构造线基本一构造体系是断层与褶皱的群体，力学成因复杂，致，黔北地区约70％的地下河沿构造线发育，其中一且大部份构造是多期构造运动的结果，构造裂隙是级支流多沿张性和张扭性断裂发育。水对碳酸盐岩作用的主要通道，裂隙的方向、性质、由此可知，地质构造对岩溶发育具有主要控制密度在很大程度上决定于褶皱与断裂错动关系，在作用，而岩溶的发育程度又取决于地质构造的规模不同的构造部位，富集的岩溶水有差异_8j。及性质，一般情况下，压性和压扭性构造形成的岩溶一8一 熊剑：茅草铺灰岩富水规律分析第5期仅局限于岩体破碎松驰带，而张性构造则是主要的旁，地表上分析在迳流区，钻井施工深度至导水带，层间岩溶发育的规模受限于地质环境，因280．27m，出水量也只有0．64L／S；而施工的“建政”此，地质构造的发育最终体现在岩溶发育上。井，地表上近分水岭位置，钻井深72．60m，出水量达8．21L／S，作更细的水文地质勘探工作知，“茶耳岩”4岩溶水资源的开发利用井位于地下分水岭地带，故出水量较小。由于岩溶作用，岩溶山区地下孔隙、裂隙、管道5．3地表河流与地下瞎河主流方向不一致及溶洞储存了大量的岩溶水。因此，了解岩溶地区地表河流呈树枝状分布，横切岩层，而地下暗河地下水系特点，查清岩溶水的赋存和运移规律，从而在碳酸盐岩中顺层运移。进行有效利用：选择茅草铺灰岩为富水岩组，岩层厚度大，出露1)采取工程措施，在含水层径流集中段建拦水面积广，岩层产状平缓，利于大气降水的渗入，岩深坝，抬高地下水位，利用岩体中的孔隙、溶隙、溶洞等发育，地下水以岩溶潭，溶泉及暗河等形式出露，暗地下空间蓄水。河具有追踪岩层走向发育的特征，在褶皱紧密的向2)在地下空间相连接的洼地、盆地、谷地联合斜核部最明显，为地下水的补给、赋存、运移创造了蓄水。条件，易于有效利用，具有良好的工程经济价值。3)在地下河上游段向地表河流转化的出口，在参考文献：洞口段狭窄处，建坝堵洞成库。[1]熊剑飞．贵州遵义三迭纪茅草铺灰岩Tiroliotes的发现4)用钻孔机械凿井，抽取地下水。利用有利地[J]．地质沦评，1964(04)：321．质结构储存的地下水，水质比较洁净，不容易被污[2]尹赞勋，秦鼎，谌义睿．贵州遵义县东乡之三叠纪地层染，可用于灌溉、人畜饮水、发电等-1oI。[J]．地质评论，1944(03)：313—338．[3]B·K·沃洛布耶夫，周叔良．露天矿含水岩层的爆破工5结语艺[J]．国外金属矿采矿，1987(03)：40—49．不论在何类构造中勘探地下水，都应搜集区域[4]张钦朋．张夏灰岩富水规律的探讨[J]．水利水电技术，地质、水文地质资料，作详细的水文地质勘察工作，1994(08)：34—39．并结合地球物理勘探方法，分析论证取水的可行性，[5]卢耀如，张凤娥，刘长礼，童国榜，张云．中国典型地区岩推测地下水运移规律。断裂水和岩溶水并非独立的溶水资源及其生态水文特性[J]．地球学报，2006，27富水类型，二者没有严格的界限。在碳酸盐岩地区，(05)：393—402．[6]杨明德．论贵州岩溶水赋存的地貌规律性[J]．中国岩断裂水和岩溶水是统一的，可统称岩溶水，勘察的地溶，1982，1(02)：81—91．下水实质就是岩溶水，在岩溶山区勘探岩溶水，应注[7]杨明德．岩溶地貌环境评价(以贵州岩溶地区为例)[J]．意以下3个方面的问题：环保科技，1983(Z1)：22—28．5．1岩溶发育在时空上分布的不均一性，导致地下[8]王宇．西南岩溶地区岩溶水系统分类、特征及勘查评价水分布亦不均匀要点[J]，中国岩溶，2002，21(02)：114—119．同一含水岩组，岩性相同，其岩溶发育程度在时[9]单海平，邓军．我国西南地区岩溶水资源的基本特征及空上都不一致，即使推测出地下水在含水岩组中运其和谐利用对策[J]．中国岩溶，2006，25(04)：324—329．动，且有稳定水位，当选择的井位有偏差时，钻井取[10]路洪海，章程．中国西南地区岩溶水资源的特点及可持水也达不到设计效果⋯]。续利用对策[J]．西华师范大学学报：自然科学版，2006，27(02)：139—142．5．2地形分水岭与水文地质分水岭不完全一致，一[11]熊道锟，傅荣华．岩溶发育强度垂直分带方法[J]．岩土般情况下，二者是一致，但岩溶发育时就不一定安场向斜中施工的“茶耳岩，，井，位于溶蚀洼地工程技术，2o0，9(0)：¨一7—9一