褶皱构造与地下水富集的内在联系

2012-03-30李艳梅

东北水利水电 2012年4期

关键词：汇水富水褶皱

李艳梅

（辽宁省北票市水资源办公室，辽宁北票 122100）

1 褶皱构造形成的条件

褶皱构造是成层岩层在地应力长期作用下，岩层地质面所形成的弯曲现象为褶皱构造，故褶皱构造是地壳中重要的，分布十分广泛的一种构造行迹。

北票市褶皱构造主要分布于北票—哈尔脑构造盆地中部，由兴隆洼向斜、矫麻子沟背斜、大馒头沟门向斜构成复褶曲，主要受印支期构造控制，构造线方向为北东60°。

依据地质力学原理可知：当成层岩层发生背斜弯曲时，转折端处出现裂缝，表现为引张，在背斜的核部岩层产生挤压。在两翼部分，沿两个岩层的层面发生错动，上部岩层向背斜转折端方向移动，下部岩层向向斜转折端方向移动形成力偶作用，使塑性岩层产生牵引褶皱。

地应力继续作用褶皱将发生次一级构造。岩层弯曲时，诱导出来的层间剪切力可以使褶皱两翼发生一组割切岩层的紧密排列的轴面劈理。夹在塑性岩层中的脆性岩层弯曲时，在核部往往发生加厚和压碎现象；褶皱在两翼剪力作用下，常沿层面作相对滑动，滑动的结果，留下了摩擦痕迹，并且使岩石发生破碎，破碎常沿层理方向发育。由地质力学可知，在同一构造应力场作用下，岩层将会发生构造变形，产生平面扭节理，横向张裂隙。

矫麻子沟背斜轴部在土城子组砂页岩层中，有平行于轴向的张裂隙，斜交轴向的两组扭节理。一组为南东150°，另一组为北东10°，在背斜西南翼水泉村东发育北西310°压扭性断裂。兴隆洼向斜翼部发育斜交轴向的扭节理与垂直轴面的张裂缝。

褶皱构造是在地应力的长期作用下形成的，在同一应力场中，在一定区域内，褶皱构造的轴向呈一定的方向性，节理裂隙有一定的规律性。

2 地下水补排运移富集的规律

地下水的来源：依靠大气降雨的入渗补给；依靠河流入渗补给；地下水越流补给。地下水的补排运移则是受岩性、地貌、构造、汇水条件以及补给面积的控制。

岩性是地下水补排运移的基础，不同的岩石其刚、脆、柔性不同，孔隙性质不同，孔隙裂隙发育程度不同。其透水性与含水性也不同。兴隆洼向斜与矫麻子沟背斜出露的岩层为中生界、侏罗系，土城子一段紫红色凝灰质页岩夹砂岩；二段为灰紫色泥砂质胶结砾岩夹砂岩；三段为紫色凝灰质砂岩、页岩夹砾岩。按其透水性能三种岩性都是弱透水的，但在实际工作中有其差异性。砂岩与砂砾岩在褶皱构造应力作用下，风化裂隙与构造裂隙都比较发育，裂隙切割深、延伸远，矫麻子沟背斜北翼转折端处都有南西向裂隙，并成组出现。局部有小型压扭型断裂，岩石易接受垂直与水平方向上的补给。

页岩为塑性岩石，受构造运动仅产生塑性变形，节理裂隙不发育，渗透性弱，上下层水力联系差，是不透水的隔水层。

虽然岩性是地下水补排运移的重要因素，但不能把岩层的透水性与含水性绝对化。我们在土城子向斜南翼兴隆洼马架子村施工一眼钻孔，井深118 m，全部是泥岩与细砂岩，涌水量220 t/d。实践证明：透水性能差的页岩在适宜的构造部位和补给条件下也可形成好的富水地段。

地形地貌、地表水系等因素是影响富水构造补给排泄，汇流富集的重要条件。

通常认为，地形低洼处汇水条件好，补给面积大，高坡丘顶处的地貌形态汇水条件差，补给面积小。大气降雨后很少入渗到基岩深部，因此不能形成地下含水带。但褶皱构造地下水补给，有时与地貌形态一致，有时不一致。兴隆洼向斜与矫麻子沟背斜的机井大多数布在高处，井的出水量每日在500 t以上。生产实践证明，地貌形态构成的补给范围，是地表水的汇流区域，而基岩地下水则有其地下的补给流域和汇水条件。地貌形态对基岩地下水有着重要的影响，但不是主导因素，决定基岩地下水汇水条件和补给面积是褶皱构造对岩石作用的程度，即岩石的裂隙密度、切割深度、分布范围、以及裂隙的连通性等，构成基岩地下水的汇水条件和补给面积，并且控制了区域内基岩地下水的水力联系和归并汇流。

褶皱构造是基岩裂隙水运移富集的主导因素。

1）褶皱构造提供了裂隙水贮存的空间，使砂岩、砾岩中构造成因的裂隙最多、分布最广、延伸性最好，易接受大气降雨和地下水入渗补给，形成最有意义的含水空间。

2）褶皱构造使裂隙有规律的出现在向斜轴部、背斜轴部以及转折端、质末端处。因而也就可以说，构造条件直接决定着富水带出现的部位。

3）褶皱构造形迹的空间展布形态、范围、组合方式，在极大程度上影响着裂隙水运动方向，聚集条件、补给范围。这些条件即影响着富水带的形成，又控制着富水带的水量。

基岩裂缝水的富集过程中构造因素是主导因素。兴隆洼区域地下水的分布规律主要受北东向褶皱构造体系控制，裂隙水的局部富集，则主要是受具体的构造形迹控制。