河北灵寿县变质岩区大理岩系赋水规律分析

刘德玉，李向全，王振兴，侯新伟，刘玲霞

(中国地质科学院水文地质环境地质研究所，河北石家庄050061)

河北灵寿县变质岩区大理岩系赋水规律分析

刘德玉，李向全，王振兴，侯新伟，刘玲霞

(中国地质科学院水文地质环境地质研究所，河北石家庄050061)

河北灵寿县山丘区是太行山前典型的严重缺水地区。在该区广泛分布的片岩、片麻岩等变质岩的富水性一般较差。对变质岩区大理岩系地下水赋存规律的分析可以更好地指导和帮助当地群众解决长期面临的缺水问题。分析结果表明:该区主要存在三种大理岩含水岩组类型和两种蓄水构造类型;地下水水化学类型为Ca－HCO3型水，水质符合国家饮用水标准。

缺水地区;变质岩;大理岩系;富水性;赋水规律

河北灵寿县山丘区是太行山前典型的严重缺水地区，该地区的人畜饮水及农业灌溉以大口井为主。每到干旱季节来临时，大口井几乎全部干枯，人畜饮水困难，主要靠水池、水窖积存的雨水维持生活［1］。本区绝大部分地区的基本岩性是片岩、片麻岩等变质岩地层，这些岩层的地下水赋存条件较差，除构造发育带内的富水性较强外，一般情况下为地下水资源贫水区［2－4］。然而，值得庆幸的是在该变质岩地区还零星分布着几套大理岩地层，其所赋存的岩溶裂隙水就成为在该区勘查找水的主要靶区类型。因此，对变质岩区大理岩系地下水赋存规律的分析可以更好地指导和帮助当地群众解决长期面临的缺水问题。

1 区域地质—水文地质概况

灵寿县为石家庄市下辖县，地处河北省中西部，总面积1 069 km2。西依太行山，东临大平原，为低山丘岭向平原过渡地带，地势自西北向东南倾斜，依次形成山区、丘陵、平原梯级地貌特征。属暖温带大陆季风气候，年平均气温12.4℃，年降水量492.9 mm，多集中在7至8月。慈河、滹沱河、松阳河流经全县。

本区分布地层有:(1)下太古界为一套中—深变质岩系，以阜平群为代表，主要岩性为各种片麻岩、变粒岩，角闪岩类夹大理岩等;(2)上太古界，以五台群为代表，岩性为各种片岩、片麻岩、变粒岩和石英岩及斜长角闪岩等，局部夹大理岩;(3)下元古界，以滹沱群为代表，为一套浅变质岩系。下部以浅变质的碎屑岩为主;中部以白云岩，大理岩为主，夹千枚岩、板岩等;上部以浅变质碎屑岩为主［5］。

区内构造形迹以吕梁旋回近东西向紧闭同斜褶皱和与轴面产状一致的韧性剪切带为主。主要断裂有北东向口头断裂和北西向慈河断裂［5］。

区内主要有两个含水岩系:(1)第四系松散岩类孔隙含水岩系，主要分布于东部平原和山区河流沿岸地带;(2)元古界变质岩裂隙含水岩系，以大理岩含水岩组为主，主要分布于西部丘陵山区，是本区勘查找水的主要靶区。

该区地下水总的径流方向是自西北流向东南，由山区侧向补给平原地下水。丘陵山区地下水常无统一的地下水位，受地形影响明显，主要接受降雨入渗补给或河流的侧向补给。以小流量泉点排泄和向侵蚀基准面—河流排泄，其次为人工开采。

2 大理岩系赋水规律分析

2.1 主要大理岩系含水岩组类型

本区大理岩组岩性复杂，常与变粒岩、斜长角闪岩等一套浅变质岩系呈互层出现。主要构成三种大理岩含水岩组类型:下元古代青同组二段大理岩含水岩组，晚太古代湾子岩组大理岩含水岩组，和中太古代宋家口岩组大理岩含水岩组。

下元古代青同组二段大理岩含水岩组(Pt1q2):为浅红色、灰白色中层、厚层含石英白云石大理岩、含钙质透闪白云石大理岩、白云石大理岩、豆青色透辉白云石大理岩、浅绿色含水镁石蛇纹石大理岩夹千枚岩、黑云片岩、石英岩等。厚度110～610 m。该岩组位于复式向斜核部。出露于灵寿东部丘陵与平原的过渡地带。北部呈近东西向展布，南部大体呈北东向展布。该含水岩组裂隙溶洞发育，富水性较强，是本区主要岩溶含水岩组。

晚太古代湾子岩组二段大理岩含水岩组(Ar3w2):位于本段岩层上部，以厚层、中厚层淡青色透辉大理岩、红色透辉白云石大理岩、灰白色金云白云石大理岩、含阳起斜长大理岩、透闪白云石大理岩、含钙质白云石大理岩等各类大理岩。与钙硅酸岩、斜长角闪岩及各种变粒岩呈互层出现。厚度560 m左右。该岩组同样位于复式向斜核部，出露于灵寿中部山区，呈北东或近东西向展布。

中太古代宋家口岩组二段大理岩含水岩组(Ar2s2):位于本段地层上部，由红色中厚层钾长方柱石大理岩、红色透辉白云石大理岩等组成。与薄层状黑云斜长变粒岩夹斜长角闪岩、阳起透闪斜长透辉石岩互层出现。厚度在200 m左右。位于灵寿北部，复式背斜构造两翼。总体呈北东东向或近东西向展布。

2.2 蓄水构造类型

2.2.1 覆盖层型蓄水构造

这一蓄水构造类型为灵寿南部丘陵与平原过渡地带的主要蓄水构造类型。主要特征为基岩上部有30～60 m厚的覆盖层。覆盖层岩性自上而下为第四系冲积亚砂土、粘土、卵砾石层。含水层为下元古代青同组二段大理岩岩溶裂隙含水层组，岩溶裂隙发育的含水层位大致有三段50～80 m、100～120 m、120～150 m，其中50～80 m为主要富水区段，以裂隙溶洞水为主。总体隔水底板为青同组一段的斜长角闪岩、黑云片岩、绢云石片岩。岩溶裂隙水的主要补给来源是上覆松散层孔隙水的入渗补给，这就是为什么隐伏岩溶区裂隙溶洞发育，地下水丰富的重要原因。其次为附近河流的侧向补给和基岩破碎带的入渗补给。本区的大理岩层表层裸露区溶蚀并不发育，可能是地表径流较快不利于溶蚀裂隙形成。该蓄水构造类型富水性强，可作为本区主要的供水靶区。

例如灵寿县青同镇苗朱乐村灵—水—06号井(图1)，钻孔揭露第四系覆盖层40 m，以下是石英大理岩和白云石大理岩。岩层裂隙溶洞发育，富水区段在50～80 m、100～120 m之间。单井最大涌水量达2 400 m3/d。

2.2.2 岩性边界型蓄水构造

这一蓄水构造类型主要分布于北部山区，位于大理岩组与斜长角闪岩和变粒岩的交界部位，弱透水的斜长角闪岩和变粒岩对地下水起到隔挡作用，有利于地下水的富集，溶蚀作用更为强烈，从而这一部位岩溶裂隙相对发育，成为富水区带。通过钻孔对比，交界带附近的钻孔涌水量明显大于远离交界带的钻孔涌水量。

图1 灵—水—06号井钻孔剖面示意图

例如灵寿县慈峪镇龙田沟村灵—水—07号井(图2)，该井位于村东北山坡处。地层岩性为元古代青同组二段大理岩系，地层呈东西向条带分布。南北两侧为青同组一段的斜长角闪岩和千枚岩地层。地下水由北东方向向南西方向径流，在大理岩系条带西部歼灭端，由于受到青同组一段斜长角闪岩和千枚岩地层的阻挡，形成局部富水带。该井主要富水层段在50～80 m之间，含水介质主要为石英大理岩和蛇纹石大理岩地层。单井最大涌水量1 900 m3/d。

图2 灵—水—07号井钻孔剖面示意图

3 地下水水化学特征

在对本区的7个探采结合井进行抽水试验后，提取水样做水质全分析。分析结果表明:该区地下水化学类型为Ca－HCO3型水(图3)，主要离子成分包括:K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO32－、SO42－、Cl－、NO3－、CO32－。优势阳离子成分为Ca2+，毫克当量百分比在60%以上，优势阴离子成分为HCO3－，毫克当量百分比在60%以上。总溶解性固体都小于1 g/L，色度小于7度，浊度小于2度，符合国家生活饮用水卫生标准GB 5749－2006的要求。

图3 地下水水化学三线图

4 结论

1)河北灵寿县变质岩区存在三种大理岩含水岩组类型:下元古代青同组二段大理岩含水岩组，晚太古代湾子岩组大理含水岩组，和中太古代宋家口岩组大理岩含水岩组。其中，以下元古代青同组二段大理岩含水岩组最为发育，是解决该地区缺水问题的主要地下水源。

2)本区存在两种蓄水构造类型:覆盖层型蓄水构造和岩性边界型蓄水构造。含水层位在50～80 m、100～120 m和120～150 m之间，水量较丰富，单井最大涌水量多在1 200 m3/d以上。

3)该区地下水水化学类型为 Ca－HCO3型水，TDS＜1 g/L，水质符合国家饮用水标准。

［1］河北省地质矿产勘查开发局.河北省太行山南段、北段1:20万区域水文地质调查报告.1992.

［2］武选民，文冬光，郭建强，等.西部严重缺水地区人畜饮用地下水勘查示范工程［M］.北京:中国大地出版社.2006.

［3］刘福臣，王启田，程兴奇.激发极化法探测泰山群变质岩地下水［J］.水文地质工程地质.2008，(5);72 －75.

［4］王万喜，刘福臣，马祥配，等.鲁中南低山丘陵区找水方法研究［J］.地下水.2008，30(3);61 －87.

［5］河北省地质矿产勘查开发局.1:50000地质图说明书－慈峪幅、口头幅.2001.

Water－bearing Regulation of the Marble Series in the Metamorphic Rock Areas in Lingshou count of Heibe Province

LIU De－yu，LI Xiang－quan，WANG Zheng－xing，HOU Xin －wei，LIU Ling－xia
(Institute of Hydrogeology and Environmental Geology，Chinese Academy of Geological Sciences，Shi Jiazhuang 050061，Hebei)

It is the typical water－deficient region in front of Taihangshan in Lingshou county of Heibei province.There are widely distributed?schist，gneiss and other?metamorphic rocks，which water yield property is ordinarily poor.Analyzing the water－bearing laws of the marble series in the metamorphic rock areas can better guide and assist local residents to solve the long－term facing water－deficient problem.The results shows that there are mainly three types of the marble water－bearing formations as well as two types of water—storing structures;The hydrochemical types of the groundwater are Ca － HCO3，and its quality corresponds with the Chinese drinking water standards.

Water－deficient region;metamorphic rock;marble series;water yield property and water－bearing laws

P641.1

A

1004－1184(2012)03－0029－03

2012－03－07

中国地质调查局“华北西北严重缺水地区地下水勘查”(1212011121179)

刘德玉(1988－)，男，宁夏中卫人，在读硕士研究生，研究方向:水文地质、工程地质。