李汝紅,潘萬益
(1.貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局物化探總隊(duì),貴州 都勻 558000;2.黔南州地質(zhì)災(zāi)害防治中心,貴州 都勻 558000)
貴州某廠區(qū)北東側(cè)出露一溶洞,是廠區(qū)范圍內(nèi)主要的地下水排泄口,且水量較大,可達(dá)3萬 t/晝夜。地下水排泄后經(jīng)A河流入B河,但經(jīng)過水質(zhì)檢測后發(fā)現(xiàn)地下水某元素超標(biāo)。為消除地下水污染源的影響,對該區(qū)域進(jìn)行了水文地質(zhì)條件以及地下巖溶裂隙含水性研究,為進(jìn)一步制定治理措施提供基礎(chǔ)依據(jù)。
研究區(qū)中生代—新生代地層發(fā)育,由老至新依次為:(1)中二疊統(tǒng)棲霞組(P2q)微晶灰?guī)r、含燧石結(jié)核灰?guī)r、炭質(zhì)頁巖等,分布于研究區(qū)北西側(cè);(2)中二疊統(tǒng)茅口組(P2m)白云質(zhì)灰?guī)r,巖溶裂隙發(fā)育;(3)上二疊統(tǒng)吳家坪組(P3w)灰?guī)r、頁巖、硅質(zhì)巖夾煤層,巖溶裂隙發(fā)育;(4)上二疊統(tǒng)大隆組(P3d)泥晶灰?guī)r、頁巖、含燧石結(jié)核灰?guī)r、硅質(zhì)巖等;(5)下三疊統(tǒng)夜郎組(T1y)紫紅色頁巖、薄層灰?guī)r、粉晶灰?guī)r、泥灰?guī)r及泥巖,巖溶裂隙發(fā)育[1];(6)下三疊統(tǒng)茅草鋪組(T1m)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾泥晶灰?guī)r,巖溶裂隙發(fā)育;(7)中三疊統(tǒng)松子坎組(T2s)粘土巖、灰?guī)r與白云巖韻律律層;(8)第四系(Q)殘積、坡積物,由粘土、砂質(zhì)粘土、砂、礫等組成。分布于緩坡、平臺及低洼處,厚0~15 m。
研究區(qū)構(gòu)造較簡單,其大地構(gòu)造位置處于楊子準(zhǔn)地臺-黔北臺隆-遵義斷拱貴陽復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)東南部之次級構(gòu)造甕安向斜核部,地層主要走向北東,傾向南東,傾角為12°~45°。甕安向斜呈北東—南西向展布,核部為三疊系地層。研究區(qū)斷層較發(fā)育,先后共識別出斷層2條,即F1和F2。其中,F(xiàn)1斷層位于研究區(qū)北西面,走向120°,傾向北東,傾角70°~80°,斷距大于5 m,為一正斷層;F2斷層位于研究區(qū)北西面,走向85°,傾向南西,傾角70°~80°,斷距大于5 m,為一正斷層,該斷層至西向東,依次穿過甕安河、某廠區(qū)的原礦場、石膏場、沉淀場、生產(chǎn)車間、污水處理場、污水點(diǎn)北東部進(jìn)入A河,在斷層上盤巖溶發(fā)育。
研究區(qū)位于貴州甕安縣域中部,為典型的丘陵地貌,地勢起伏較大,總體上東高西低,北部和南部高中間低,沿河流地區(qū)地勢較為平坦。同時(shí),研究區(qū)處于烏江流域,龍臺河從研究區(qū)中部穿過,河流自南東流向北西,該河流為B河上游支流,河水流量約1.8~6.2L/s。其余地表水大多為雨季“V”型沖溝水,沖溝流程短,水量較小,旱季時(shí)干涸。區(qū)內(nèi)巖溶構(gòu)造發(fā)育,尤其是碳酸鹽巖分布地帶,隨處可見洼地、漏斗、落水洞、深溝、石芽、殘丘等[2]。此外,區(qū)內(nèi)尚發(fā)育有其它小溪溝,流向自南向北,為典型的山區(qū)雨原型溪流,流量隨季節(jié)性變化幅度大,雨季暴漲,枯季流量較小(0.8 L/s)。溪水主要受大氣降水的控制,山洪的洪峰多出現(xiàn)在每年的4-9月。
研究區(qū)屬于北東向構(gòu)造水文地質(zhì)單元中的甕安向斜巖溶及裂隙富水構(gòu)造區(qū),空間上位于甕安—草塘向斜近軸部,地表水系發(fā)育,北西面為永洋河,南東為A河,流向均為北東向,兩河流在研究區(qū)西北面向斜的仰起端部位匯聚形成B河的主流(圖1),距離研究區(qū)最近的排泄點(diǎn)為位于北西側(cè)的龍臺河,出口標(biāo)高約980 m。
圖1 研究區(qū)水系圖
研究區(qū)出露地層主要為下三疊統(tǒng)夜郎組(T1y)和下三疊統(tǒng)茅草鋪組(T1m)碳酸鹽巖及碎屑巖,巖性主要為灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖、泥巖及頁巖等。碳酸鹽巖富含巖溶水,富水性強(qiáng),但水體分布極為不均勻,往往在裂隙巖溶通道形成大的地下暗河[3]。碎屑巖靠近地表時(shí)風(fēng)化作用較強(qiáng)烈,風(fēng)化裂隙發(fā)育,含風(fēng)化裂隙水,碎屑巖區(qū)地下水運(yùn)動受地形、地貌、巖性、構(gòu)造控制,富水性總體較弱,主要依靠大氣降水補(bǔ)給,受地勢影響,一般為近源補(bǔ)給和就近排泄。
研究區(qū)巖溶水和裂隙水均以大氣降水作為主要補(bǔ)給來源,地下水動態(tài)隨季節(jié)變化明顯,一般每年5月地下水流量和水位開始回升,6-9月為最高值,其間出現(xiàn)1~3次峰值,10-12月份進(jìn)入平水期,水位和流量開始逐漸遞減,到次年三、四月份降為最低值。
研究區(qū)地層發(fā)育,出露較齊全,根據(jù)不同地層巖性之間的富水性特征,可分為含水層、弱含水層和隔水層,其變化特征為:(1)中二疊統(tǒng)棲霞組(P2q)中上部以灰?guī)r為主,含巖溶水,富水性強(qiáng),為含水層,而底部以炭質(zhì)頁巖為主,雖含基巖裂隙水,但含水性弱,為弱含水層;(2)中二疊統(tǒng)茅口組(P2m)以白云質(zhì)灰?guī)r為主,含巖溶水,富水性強(qiáng),為含水層;(3)上二疊統(tǒng)吳家坪組(P3w)以碳酸鹽巖為主,含巖溶水,富水性強(qiáng),為含水層;(4)上二疊統(tǒng)大隆組(P3d)中下部以泥晶灰?guī)r為主,含巖溶水,富水性強(qiáng),為含水層,但上部以硅質(zhì)巖、頁巖為主,雖含基巖裂隙水,但含水性弱,為弱含水層;(5)下三疊統(tǒng)夜郎組(T1y)中部以薄層灰?guī)r為主,地下巖溶、節(jié)理裂隙發(fā)育,在向斜軸附近及斷層裂隙處巖層繞曲變形嚴(yán)重,在繞曲巖層由陡變緩處常有泉水流出,且常形成流水溶洞,為含水層;底部以頁巖為主,含少量基巖裂隙水,含水性較弱,為隔水層[4];(6)下三疊統(tǒng)茅草鋪組(T1m)以白云巖為主,含巖溶水,內(nèi)部巖溶極為發(fā)育,常形成溶洞廳,溶洞溶蝕標(biāo)高一般在50 m以淺,洞內(nèi)常有溶洞水及泥漿充填,是地表水向地下水的聯(lián)通的主要通道,富水性強(qiáng),為含水層;(7)中三疊統(tǒng)松子坎組(T2s)粘土巖、灰?guī)r及白云巖等,含基巖裂隙水,含水性弱,為弱含水層;(8)第四系(Q)殘積、坡積物,由粘土、砂質(zhì)粘土、砂、礫等組成,僅含微弱孔隙潛水,為孔隙弱含水層。
研究區(qū)及周邊出露地層主要有下二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組、上二疊統(tǒng)吳家坪組,下三疊統(tǒng)夜郎組和茅草鋪組以及第四系,地下水賦存于風(fēng)化帶、基巖裂隙和巖溶構(gòu)造之中,為巖溶水、基巖裂隙水及少許孔隙水,一般沿巖層傾向徑流,向甕安向斜軸部匯集,在地勢低洼處、河流、溪流或壓力減少處排泄。
研究區(qū)位于B河、A河和干溝三條水系的交匯處(圖1),地表水系交錯(cuò)發(fā)育,上覆地層為淺灰色至肉紅色中至厚層白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾泥晶灰?guī)r,淺灰色薄至中層狀灰?guī)r,巖溶裂隙發(fā)育,巖溶裂隙中心埋深6~45 m,下伏地層為隔水層頁巖。根據(jù)地球物理勘察資料顯示,在研究區(qū)內(nèi)已識別出巖溶裂隙65處,識別出地下水系24條(表1),且地下水主要沿著地層傾向、巖溶裂隙及斷層破碎帶向甕安向斜軸部匯集,最終在污水口出露。同時(shí),由于研究區(qū)位于甕安向斜軸部,下伏地層為下三疊統(tǒng)夜郎組(T1y)灰綠色、紫紅色頁巖,為隔水層,并且地下水呈扇形狀匯集,匯集面積大,補(bǔ)給水源充足,所以向斜軸部為地下水的穩(wěn)定匯集流通區(qū),水量隨季節(jié)變化大。
表1 部分剖面識別的巖溶裂隙一覽表
綜上所述,研究區(qū)以碳酸鹽巖為主,且灰?guī)r、白云巖等層厚較大,加之研究區(qū)位于甕安向斜軸部區(qū)域,向斜軸是淺表地下水主要富集通道,地層在褶皺變形過程中產(chǎn)生了較多的裂隙,為地表水體的下滲提供了基礎(chǔ)條件,使得研究區(qū)裂隙水較發(fā)育,且在各個(gè)地層中均有不同程度的富集。同時(shí),巖石彎曲變形破裂為巖溶地貌的形成提供了便利條件,使得研究區(qū)巖溶裂隙以及地下水系發(fā)育。