郭東升

(河南省第一地質(zhì)勘查院,河南 南陽 473003)

0 引言

賀大莊供水水源地位于河南省方城縣東北部,距縣城10 km。主要以碳酸鹽巖溶水作為供水水源。區(qū)段內(nèi)地表無常年性河流,地表水資源缺乏,原有的水源地水質(zhì)已遭受污染。經(jīng)采集水樣檢測,細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群、氟等多項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)數(shù)倍,不僅嚴(yán)重危及居民健康而且制約縣城的工農(nóng)業(yè)發(fā)展。我們通過對該區(qū)段進(jìn)行詳細(xì)水文地質(zhì)勘查,分析總結(jié)巖溶山區(qū)地下水的分布規(guī)律和鉆探施工經(jīng)驗(yàn)。

1 地質(zhì)概況

該區(qū)段為裸露——半裸露巖溶山區(qū),巖溶水系統(tǒng)內(nèi)出露地層為上古生界老李山組(Pz21)大理巖,厚度大于 510 m。其下部呈暗灰色白云石大理巖,中部為含炭云母石英片巖,含白云質(zhì)大理巖,分布面積約 43%。

區(qū)段位于華北地臺南緣與秦嶺褶皺帶交接部位,總的地勢北部、西北部為山區(qū),最高標(biāo)高 686.7 m,最低標(biāo)高200.0 m,相對高差 486.70m;東南部為丘陵區(qū),南部為南陽盆地的北邊緣為平原地帶,標(biāo)高 200～500 m。在漫長的地質(zhì)歷史中,經(jīng)受多次構(gòu)造變動,構(gòu)造線方向?yàn)楸蔽飨?形成主要構(gòu)造格架。主要有云陽——維摩寺斷裂帶,皇后——權(quán)莊逆斷裂。

云陽——維摩寺斷裂帶：是區(qū)域上欒川——固始深大斷裂帶的一部分,為區(qū)內(nèi)主要斷裂之一,斷裂走向 290°～310°,傾向時南時北,傾角 20°～80°,沿斷裂帶出現(xiàn)脆性構(gòu)造巖(碎裂大理巖)和韌性構(gòu)造巖(鈣質(zhì)糜棱巖)。

皇后——權(quán)莊逆斷裂：走向 300°～320°,傾向東段南西,西段北東,傾角 60°～68°,斷層長度 14.5 km,斷裂帶寬 70～160m,巖石破碎,硅質(zhì)白云質(zhì)膠結(jié),大理巖產(chǎn)狀不規(guī)則,有擠壓而成的碎裂石英大理巖透鏡體,局部有石英、方解石呈團(tuán)塊狀沿斷裂定向分布。

2 巖溶水的分布規(guī)律

2.1 巖溶發(fā)育形態(tài)特征

該區(qū)段碳酸鹽巖類主要為上古生界老李山組(Pz21)大理巖,呈淺灰色、灰白色。可溶巖層裸露——半裸露,巖溶發(fā)育較強(qiáng),以溶隙、溶孔為主,形狀不規(guī)則。溶孔多呈蜂窩狀密集分布,溶隙、溶溝一般沿節(jié)理發(fā)育,局部密集成帶,寬 20～40 cm,極利于地下水的賦存。

圖1 黑龍泉附近地質(zhì)構(gòu)造圖

2.2 強(qiáng)逕流帶特征

通過對區(qū)內(nèi)泉點(diǎn)水文地質(zhì)調(diào)查,此帶位于云陽――維摩寺斷裂下盤,呈 NWW-SEE延伸,寬 2.5～5.0 km,最大寬度 7 km,地層為上古生界老李山組(Pz21)大理巖。另據(jù)水文地質(zhì)鉆探揭露,該區(qū)大理巖質(zhì)純且厚,巖層中的溶洞及溶孔呈片狀,發(fā)育強(qiáng)烈。多數(shù)被溶蝕成蜂窩狀,含少量充填物。因受多次斷裂影響構(gòu)造裂隙發(fā)育,極利于巖溶水的賦存。含水層厚度 60～100m,強(qiáng)富水面積 21.25 km。巖溶水直接接受大氣降水的入滲補(bǔ)給,沿斷裂走向由北西向南東運(yùn)移,至黑龍泉溢出地表。黑龍泉群流量 399.4～405.6 l/s,單泉流量 32.5 l/s。其動態(tài)為氣象型,豐水期水量突增,平水期略有滯后,是區(qū)內(nèi)具有供水意義和開發(fā)利用價值的主要巖溶水賦存區(qū)段。

2.3 巖溶水動態(tài)特征及水質(zhì)

由于區(qū)內(nèi)構(gòu)造裂隙發(fā)育,溶洞、溶孔現(xiàn)象明顯,溶隙空間大,連通性好,因此區(qū)域性巖溶地下水的動態(tài)變化幅度相對較大,主要與大氣降水有關(guān),枯水期缺失的水量能夠得到平、豐水期的調(diào)節(jié)補(bǔ)給,地下水有以豐補(bǔ)歉的調(diào)節(jié)補(bǔ)償能力,使水位均有不同程度的回升。

賀大莊供水水源地處于低山地形中,由于侵蝕構(gòu)造強(qiáng)烈,溶蝕地形發(fā)育,地下水接受補(bǔ)給,迅速排泄,溶濾時間短,水化學(xué)類型簡單為 HCO3-CaMg型水,礦化度 0.44-0.47g/L。其物理特征為無色、無味、無嗅、無懸浮物,pH為7.5～7.6?？傆捕?270～274.5mg/L,屬于微硬的低礦化淡水,偏硅酸 15.60 mg/L,游離 CO212.55 mg/l,總 β7.14×10-2～9.31×10-4Bq/L,鐳 1.62×10-2～2.48×10-2Bq/L。水溫 18℃,水質(zhì)純凈、優(yōu)良、無放射性危害,適宜飲用。

2.4 巖溶水的排泄特點(diǎn)

區(qū)內(nèi)巖溶地下水自 NWW向 SEE逕流,西北向以棉花山——楊樹溝巖漿巖為界,東北界以皇后——黑山口——前楊莊斷層為阻水邊界,西南以中元古界毛集群回龍寺組中、下統(tǒng)片巖、片麻巖為地層隔水邊界,東南邊界為透水邊界,形成獨(dú)立的補(bǔ)給、逕流、排泄系統(tǒng)。因含水巖組為半裸露——裸露型,地下巖溶連通性較好,在縱向和橫向上的展布是有限的,因此,它具有逕流途徑短、速度快、強(qiáng)度大的特點(diǎn),以水平逕流為主。巖溶水接受大氣降水補(bǔ)給后,以溶隙、網(wǎng)狀管道流的運(yùn)動形式,在地形低洼及構(gòu)造的有利部位以泉形式溢出地表。例如黑龍泉群,泉群水位標(biāo)高低于鉆孔水位標(biāo)高,泉群流量和降水量密切相關(guān),豐水期泉流量驟然增大,枯水期泉流量減少。我們對黑龍泉群進(jìn)行連續(xù) 67天的觀測,流量 399.4～405.6l/s。

圖 3黑龍泉剖面示意圖

3 巖溶區(qū)布井施工經(jīng)驗(yàn)

3.1 在排泄點(diǎn)附近不宜布井

排泄點(diǎn)多為暗河或大泉,動態(tài)變化大,具有管洞流特征,逕流非常集中,巖溶地下水匯向泉或暗河逕流。因此,即使所處構(gòu)造部位和微地貌部位非常有利,看似水文地質(zhì)條件優(yōu)越,但仍不宜在其附近布井取水,因這里受集中管洞流控制,巖溶發(fā)育不均勻,下部碳酸鹽巖裂隙不發(fā)育,含水層厚度極為有限,在目前技術(shù)條件下,即使借助物探方法亦難尋找到巖溶通道,易導(dǎo)致鉆井失敗。

3.2 在負(fù)地形中布井

負(fù)地形常是正負(fù)地形轉(zhuǎn)換部位,這一帶巖溶發(fā)育強(qiáng)烈,但不均一,也是地下水由淺變深地帶,通常有落水洞分布,逕流集中,地下水多賦存于巖溶管道、溶洞中,于打井不利,或者打到管道但因泥質(zhì)充填嚴(yán)重而使水抽不清,所以我們針對賀大莊供水源地含水巖組,分析研究巖溶發(fā)育狀態(tài),采用一道管柱成井方案,管外纏 60目銅絲并填入不同規(guī)格的礫料來防止水抽不清的發(fā)生,影響巖溶水的水質(zhì)狀態(tài)。

表1 賀大莊水源地鉆孔資料

4 結(jié)語

本文是以賀大莊供水水源地來淺析巖溶地下水的分布規(guī)律,由于水平有限,文中有不妥之處,歡迎從事水文地質(zhì)工作的廣大同仁提出寶貴的批評意見。

[1]《方城縣賀大莊水源地普查報告》

[2]《魯山幅 1：20萬水文地質(zhì)圖》