广州都会地区岩溶含水岩组的分布及水文地质特征研究

徐社美

(广东省地质调查院，广东 广州510080)

都会片区位于广州市中部，为广东省珠江三角洲冲积平原的腹地，城市化程度高，是国内外著名的经济发达和高速发展地区，包括规划中的都会片区主体(不包括白云新城)。

片区地势上总体为北高南低，地貌类型属于丘陵盆地和珠江三角洲冲积平原地区。可划分为低山丘陵区、台地区、冲积平原区三个地貌类型区域:最高峰为白云山的摩星岭，海拔372.1 m，台地区海拔10～50 m，冲积平原区海拔多数在10 m以下。

工作区地处南亚热带，区内气候温和湿润、雨量充沛，属南亚热带典型的季风海洋气候。每年4～9月为雨季，降雨量为全年的82.1%，尤其以5～6月份降雨量最多，占全年的32.8%。每年10月至次年3月为旱季。潮湿系数0.78～1.42，湿度为适中-湿度充足带。

全年平均气温20℃～22℃，市区近十五年年均降雨量为1 700 mm以上;具有温暖多雨、光热充足、温差较小、夏季长、霜期短等气候特征。［1］

广州市地处南方丰水区，属珠江水系河口区范围，过境水资源相对丰富。其中都会片区内河网发育，主要河流有巴江(白坭河)、流溪河、以及支流增河、海珠涌、黄浦涌、官洲河、花地河等。河流受潮汐影响明显尤其是南部三角洲平原地区。

1 地层与构造

广州市在构造单元上属华南褶皱系粤北、粤东北—粤中拗陷带的粤中拗陷区。市内大面积分布花岗岩类岩石，西南部为沉积地层，南部为三角洲沉积及花岗岩类台地。区内地层、侵入岩发育，地质构造复杂。

从第四纪地层到元古代、石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪及白垩纪地层基岩以及侵入岩均可见，另外可见有少量的火山岩。

片区内断裂构造十分发育，规模不等的多组断裂相互交错，构成该片区的主要地质构造类型，区内主要发育有三组断裂构造，分别为北东向、北西向及东西向断裂。这三组断裂相互交切，形成网状、棋盘格子状的格局;三组断裂又分别可以进一步划分为规模不一的断裂构造带(组)北东、北西向断裂组在本区最为发育，以广从断裂带、白坭—沙湾断裂组和狮子洋断裂组为代表。片区内的褶皱构造常见，但绝大部分为露头尺度的极为复杂的深熔揉流褶皱，具可填性的有一定规模的褶皱主要为花县复向斜以及龙归向斜，分布于片区的西部。

2 岩溶含水岩组的分布及其水文地质特征

通过对地面调查资料、钻孔坐标、标高、分层岩性、时代、岩性特征、抽水试验数据、水质分析资料进行分析整理，完成了研究区地下水的类型的划分，基本查明了都会地区岩溶含水岩组的分布、埋深、岩溶发育特征、富水性、水化学特征和补径排分区等。

2.1 地下水类型的划分

在上述资料整理的基础上，并按照地下水赋存形式、含水介质条件、含水层岩性等，广州市都会地区地下水类型可划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩裂隙溶洞水(岩溶水)、红层孔隙裂隙水和基岩裂隙水四大类。其中，松散岩类孔隙水可分为潜水和承压水两个亚类，红层孔隙水又可分为红层孔隙裂隙岩溶水和红层孔隙裂隙水两个亚类，岩溶水可分为裸露型和覆盖型两个亚类，基岩裂隙水可分为层状构造裂隙水和块状构造裂隙水两个亚类，本次研究工作的重点为岩溶水。

2.2 碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩(组)

碳酸盐岩裂隙溶洞含水层主要有下二叠纪栖霞组(P2q)灰岩、中上石炭纪壶天组(C2ht)灰岩、白云质灰岩、下石炭统石磴子组(C1)和曲江组(C1q)灰岩白云质灰岩和三叠纪的大冶组(T1d)以及莘庄组(E1x)及土布 心组(E1-2b)的红层孔隙裂隙岩溶水等组成。工作区内广泛分布于广花盆地复式背、向斜核部，呈北东-南西向条带状展布，除零星小面积为裸露外，其余均为第四纪或红层覆盖。分布面积90.58 km2，常组成背(向)斜储水构造。岩溶发育受岩性、构造、侵蚀基准面和地下水循环条件控制，发育程度和发育深度都不均匀，加上溶洞充填程度和充填物性质不同，其富水程度差异很大，从江村水源地勘探资料来看，同一裂隙溶洞含水层，因所处构造部位不同，其富水程度一般相差20～30倍。相对来说，栖霞组灰岩和壶天组灰岩富水性最好，石磴子组灰岩次之，大冶组、曲江组灰岩更次之。现将各含水岩组的水文地质特征分别叙述如下:［3］

2.2.1 栖霞组(P2q)灰岩裂隙溶洞水

主要分布于江村向斜轴部及新市向斜两翼、大石-沙溪、鹤岗西等地段，分布面积10.18 km2。岩性为灰黑色厚层状灰岩、燧石灰岩、炭质灰岩。该层区内埋深在11.0～277.93 m。揭露标高在 -266.24～ -0.1 m。溶洞非常发育，钻孔溶洞发育，揭露该层钻孔平均一孔一个左右，溶洞大部分有填充，充填物为一般粉质粘土、淤泥质土、少数为岩块、石块，溶洞发育埋深一般13.3～66.72 m，溶洞揭露标高在-64.27～-2.37 m之间，溶洞大小差别大其高度从几厘米到十几米不等，一般0.2～12.24 m，平均高度 2.79 m。溶洞累计厚度占比较大达到12.94%。水量丰富地区有江村、嘉禾-肖岗、平沙-白沙湖等地。溶洞充填物少，连通性好，富水性强。水位埋深1.71～2.38 m，单井涌水量最高可达3 648 m3/d，水化学类型以 HCO3.Cl-Na.Ca为主，局部HCO3-Ca型，矿化度0.139～0.67g/L。水量中等的地区主要有古楼场一带、沙溪-勤星村等地。岩溶发育较差，溶洞连通性尚好，水位埋深 0.2～2.1 m，单井涌水量 100.2～184.42 m3/d，平均 142.1 m3/d，水化学类型为 HCO3.Cl-Ca.Na和 HCO3-Ca型，矿化度 0.317～0.65 g/L。水量贫乏的地区主要在新市向斜两翼等地。岩溶发育差，溶洞连通性差，水位埋深 1.78～2.45 m，单井涌水量 6.76～67.01 m3/d，平均 36.88 m3/d，水化学类型为 HCO3.Cl-Ca.Na 型或 HCO3-Ca型，矿化度 0.139～3.192 g/L。

2.2.2 壶天组(C2ht)灰岩裂隙溶洞水

主要分布于江村向斜及新市向斜两翼等地段，分布面积44.5 km2。岩性为灰白色灰岩、白云质灰岩、炭质灰岩微晶-隐晶结构，质纯。区内该层埋深一般6.12～109.69 m，揭露标高在-106.06～5.94 m之间。溶洞非常发育，钻孔溶洞发育频率平均一个钻孔揭露一个左右，溶洞充填程度不一，约2/3以上有为充填和半充填溶洞，其中顶部溶洞为充填洞;中、下部溶洞半充填或无充填。充填物主要为淤泥、粉质粘土、粉细砂类、少数碎石、块石等。溶洞发育深度在11.2～233.86 m，溶洞揭露标高在 -125.57～2.24 m 之间，溶洞大小差别大，其高度从几十厘米到十几米不等，一般0.2～19.25 m，平均高度1.96 m。溶洞累计厚度占比达到14.6%。水量丰富地区有江村古楼岗-新镇庄-唐阁村一带。溶洞连通性好、富水性强。水位埋深0.18～2.96 m，单井涌水量1 451.39～6 547 m3/d。平均涌水量 3 832.59 m3/d，水化学类型以HCO3-Ca型为主，局部为HCO3-Ca.Mg型，矿化度0.145～0.27 g/L，一般小于0.3 g/L。水量中等地区主要江村西、夏茅-平沙、白云新城等地段。岩溶较发育，溶洞连通性较好。水位埋深 0.5～8.45 m，单井涌水量 221.5～613.2 m3/d，平均367.3 m3/d。水化学类型以 HCO3-Ca型为主，局部为 Cl.HCO3-Na.Ca型，矿化度 0.21～ 9.96 g/L。一般小于0.51 g/L。水量贫乏地区主要分布于江高镇西的鹤边-小塘村一带，岩溶发育一般较弱，溶洞充填率高，溶洞连通性差，富水性弱。水位埋深0.96～3.0 m，单井涌水量5.53～ 38.73 m3/d，平均 16.78 m3/d。水化学类型以 HCO3-Ca为主，部分地区 HCO3.Cl-Ca.Na型，矿化度 0.35～3.21 g/L。

2.2.3 石磴子组(C1)灰岩裂隙溶洞水

主要分布于鹤岗向斜两翼，鸦岗、唐阁-大朗村-大岗村-亭岗村-兴隆一带等地。分布面积13.25 km2。岩性主要为灰白-灰黑色灰岩、炭质灰岩部分夹炭质页岩，溶洞发育，该层揭露埋深在8.9～34.81 m，该层揭露标高在 -29.91～12.44 m。岩溶发育，该层平均每个钻孔有一个岩溶发育，溶洞埋深一般 10.1～182.96 m，岩溶发育标高在 -181.46～6.29 m之间，溶洞充填程度较好，大部分有充填，充填物一般为粘土、粉质粘土和少量的、砂砾石块等，溶洞大小差别大，其高度从几十厘米到几米不等，一般0.1～10.7 m，平均高度1.97 m。溶洞占比大达到6.55%。溶洞发育水量丰富地段有河塱沙-鸦岗、蚌湖西的塘贝-新镇庄等地段，溶洞连通性好、富水性强。水位埋深一般为0.36～5.77 m，单井涌水量 1 115.13～3 809 m3/d，平均 2 562.61 m3/d，以江村塘贝南地段富水性最强。水化学类型以HCO3-Ca型为主，部分为Cl.HCO3-Na.Ca型，流溪河水系和珠江河水系交汇的局部地区水化学类型属 Cl-Na型，矿化度0.155～4.835 g/L。水量中等地区主要分布于蓼江村、江村茅乡、石井红星等地段。岩溶较发育，溶洞连通性较好。水位埋深普遍为0.29～3.57 m，单井涌水量 119.87～755.38 m3/d。平均379.55 m3/d，富水性由北往南逐渐减弱。水质类型属HCO3-Ca 型，局部 Cl.HCO3-Na.Ca型或 Cl-Na型。矿化度 0.2～3.717 g/L。水量贫乏地区主要有鸦岗南、亭岗村等地，灰岩中夹炭质页岩较多，岩溶发育较弱，溶洞多为粘土充填，连通性很差，富水性弱。水位埋深0.19～0.78 m，单井涌水量2.99～ 12.91 m3/d，平均 6.97 m3/d。水化学类型属 Cl.HCO3-Na.Ca或 Cl-Na型，矿化度 0.75～2.92 g/L。

2.2.4 曲江组(C1q)灰岩裂隙溶洞水

主要分布于江村向斜及新市向斜两翼等地，呈条带状展布，分布面积9.6 km2。岩性主要为灰白-青灰-灰黑色灰岩，常夹炭质页岩、泥岩、砂岩等。局部淡红或暗红色，微晶-隐晶质结构，厚-巨厚层状。区内该层揭露埋深9.73～59.58 m，揭露标高 -55.98～7.01 m。溶洞较发育，溶洞埋深 16.8～58.9 m，发育标高 -54～ -13.51 m。溶洞大小变化不大，发育高度一般0.4～2.0 m，平均 0.91 m。充填程度较高，一般为半充填或全充填，充填物主要为中粗砂、卵砾石、粘土等。联通性能较差。水量丰富地段主要集中在沙溪以南的巴江和珠江交汇的海口一带。水位埋深一般0.78 m左右，单井涌水量达到5 034 m3/d。水化学类型属于Cl-Na型，矿化度较高，可达5.57 g/L。水量中等地段主要集中在塘贝-新镇庄一带，水位埋深0.7～1.58 m，涌水量最大达到926.41 m3/d，水化学类型 HCO3-Ca型为主，矿化度 0～0.4 g/L。

2.2.5 大冶组(T1d)灰岩裂隙溶洞水

仅分布于新市向斜轴部新市镇一带，面积0.80 km2，岩性为深灰色中厚层-巨厚层状灰岩或泥灰岩夹泥岩、页岩或粉细砂岩，隐晶质-微粒结构，该层揭露埋深一般6.6～11.7 m，揭露标高在-4.11～ -2.26 m，水化学类型以 HCO3-Ca型为主，矿化度一般 0.22～0.50 g/L。

2.2.6 红层孔隙裂隙岩溶含水岩组

白垩纪、古新世及始新世红色碎屑岩(世称“红层”，下同)。分布于三水断陷盆地东缘、(龙归)断陷盆地、赤岗断陷盆地。含水岩组包括宝月组(E2by)、大朗山组(K2dl)、三水组(K2s)、白鹤洞组(K1bh)、百足山组(K1b)、莘庄组(E1x)及土布 心组(E1-2b)。都会片工作区内分布面积约318.51 km2，除三水盆地东缘(工作区西南边上)，赤岗等地有较大面积露头外，大部分地区被第四系松散层覆盖。

红层当中由于莘庄组(E1x)及土布 心组(E1-2b)为泥岩、砂岩、灰质砾岩夹泥灰岩、灰岩、石膏(薄层、脉状)及岩盐等可溶岩层，溶隙比较发育，局部有溶洞发育，含水中等-丰富。将其单独列出，定为红层孔隙裂隙岩溶水，其他的不含可溶岩层的红层岩体定名为红层孔隙裂隙水。

莘庄组(E1x)及土布 心组(E1-2b)主要分布于龙归-竹料、芳村以西一带，其中土布 心组埋深在10～37 m左右，揭露标高在 -35.78～0.34 m。莘庄组揭露埋深在0～43.7 m，揭露标高在-43.7～23.08 m。富水性中等 -丰富为主，部分贫乏。水量丰富的地区主要分布在龙归一带，水位埋深0.36～4.55 m，单井涌水量 1 155～12 248 m3/d。平均4 631.92 m3/d。水化学类型以 HCO3-Ca.Na为主，局部HCO3.Cl-Na.Ca型，矿化度 0.185～ 0.355 g/L。水量中等地区主要分布在芳村西的沙溪、夏岗北等地，水位埋深0.64～2.1 m，单井涌水量 129.46～ 431 m3/d。平均 263.05 m3/d。水化学类型为 HCO3-Ca或 Cl-Ca.Na型，矿化度0.215～5.37 g/L。水量贫乏地区主要分布在南岗村-夏港-黄埔及番禺紫坭一带、榄核-沙湾-石楼以南和潭洲-鱼窝头以北地区、钟村街办-沙湾街办东部、大石街办-南村一带地段。钻孔揭露较少，水位埋深0.95～1.18 m，单井涌水量 71.54～ 89.64 m3/d，平均 78.73 m3/d。水化学类型属Cl-Ca.Na或 Cl.SO4-Na型，矿化度 0.759～10.75 g/L。

2.3 岩溶含水层补径排分区及其水化学特征

工作区岩溶水主要位于径流带，水化学类型以HCO3.Cl-Ca.Na型或者 Cl.HCO3-Na.Ca为主，部分地区大田村 -江高-西湖-水沥-公和市一带、白云山西一带主要为HCO3-Ca(Ca.Na)型，白坭河鹤岗以下河流两岸地区Cl-Na.Ca型为主，局部为 HCO3.Cl-Na型。矿化度 0.24～0.878 g/L，总硬度 2.37～ 6.33 mmol/L，pH6.5～ 7.6。岩溶水排泄区主要分布于旧田地-螺溪村-田心-瑶台村-流花以北，由于岩溶水径流被红层阻隔，形成地下水排泄区。该区岩溶水上覆第四系厚度大，径流排泄不畅，水化学类型为 Cl-Na·Ca型，矿化度 0.753～3.717 g/L，属微咸 - 半咸水，总硬度 6.2～19.53 mmol/L，pH 值为 7.2～7.6。［4］

3 结语

岩溶发育地区往往是城市主要供水水源地，同时岩溶的发育对城市规划建设有着重要的影响。因而摸清城市岩溶含水岩组的分布、岩溶发育情况及其富水性、水化学特征等，对于岩溶地区地下水的开发、利用和保护意义重大，同时在城市的规划、建设和管理中有着重要的指导意义。

研究工作主要通过利用工作区的200多个水文地质钻孔和抽水试验、100多份水质分析资料、1 000多个工程地质钻孔资料以及110多个第四系钻孔并结合专项工作中地面调查、地下水长观等资料进行。通过对各类调查资料的分析整理，基本查明了都会地区岩溶含水岩组的分布、埋深、岩溶发育特征、富水性、水化学性质和补径排特征等。

1)广州都会地区碳酸盐岩岩溶含水岩组主要包括下二叠纪栖霞组(P2q)灰岩、中上石炭纪壶天组(C2ht)灰岩、白云质灰岩、下石炭统石磴子组(C1)和曲江组(C1q)灰岩白云质灰岩和三叠纪的大冶组(T1d)以及莘庄组(E1x)及土布 心组(E1-2b)的红层孔隙裂隙岩溶水含水岩组。

2)岩溶含水岩组广泛分布于广花盆地复式背、向斜核部，呈北东-南西向条带状展布，除零星小面积为裸露外，其余均为第四纪或红层覆盖。常组成背(向)斜储水构造。

3)岩溶发育受岩性、构造、侵蚀基准面和地下水循环条件控制，发育程度和发育深度都不均匀，加上溶洞充填程度和充填物性质不同，其富水程度差异很大，总体上，栖霞组灰岩和壶天组灰岩富水性最好，石磴子组灰岩次之，大冶组、曲江组灰岩更次之。

［1］广东省地质局编.广东省区域地质志.地质出版社.1988，12.

［2］广东省地质调查院.广州城市地质调查总体设计.广东省地质调查院.2006，8.

［3］广东省地质调查院.广州城市三维地质结构调查-都会-南沙片区调查报告1:50000.广东省地质调查院.2009，12.

［4］广东省地质局编.区域水文地质普查报告(花县幅).1980，12.