鹤壁市地下水赋存条件分析

2012-08-15黄继超田大永

地下水 2012年5期

关键词：奥陶系富水白云岩

周攀，黄继超，田大永

(河南省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质队，河南郑州 450053)

鹤壁市地下水赋存条件分析

周攀，黄继超，田大永

(河南省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质队，河南郑州 450053)

根据地下水赋存条件和地下水的埋藏条件及含水层特征，分别对松散岩类孔隙水和碎屑岩类裂隙孔隙水进行分析。针对奥陶系主要含水岩组，根据其埋藏条件分别论述了裸露型和埋藏型。地下水在天然条件下，中、深层地下水的补给主要由侧向径流补给，其次为浅层地下水的越流补给。

地下水;赋存条件;鹤壁

为了合理开发利用鹤壁市地下水资源，搞好地下水的开发利用，查明地下水源地区域地质、水文地质条件及地下水的赋存条件，了解其动态变化规律，提出水源地保护措施，充分发挥其社会、经济效益。

通过对地下水赋存条件和地下水的埋藏条件及含水层特征，分别对松散岩类孔隙水和碎屑岩类裂隙孔隙水分别进行了条件论述。为鹤壁市政府进一步开发利用地下水资源提出建议。

本区属暖温带半干旱大陆性季风气候，四季分明。冬季寒冷，夏季酷热，气温变化较大，多年平均气温14.2℃，降水量年内分配不均，主要集中在7、8、9三个月份，占全年降水量70%以上，多年平均降水量 692.8 mm，最大年降水量1 394.1 mm，最小年降水量 266.7 mm。多年平均蒸发量1 583.1 mm，平均相对湿度59%。

工作区内河流属海河水系，淇河发源于山西省陵川县方脑，自程家谷垛入境，至大赉店折向南流，于淇县淇门村汇入卫河。该河为常年性流水，多年平均流量14.557 m3/s，最大流量为5 590 m3/s。

1 区域地质

该区隶属中朝准地台山西台隆和华北坳陷，自西向东分别为太行山隆起、汤阴断陷和内黄隆起。由于经历了长期、多次构造运动，构造形迹以断裂为主，褶皱不发育。按断裂特征和空间展布规律可划分为北北东向、北东向和近东西向三组。其中以北北东向断裂规模最大，长达几十至数百公里。由任村—西平罗大断裂、青羊口大断裂和汤东断裂组成太行山东麓深断裂带，控制本区岩浆活动和新生代断陷盆地的形成。

该区地处太行山东麓山区与华北平原接壤地带，地势西高东低。按地貌形态和成因，大致可划分为一级地貌单元:Ⅰ低山、Ⅱ岗丘、Ⅲ倾斜平原，三种类型。

1.1 区域主要断裂构造

1.1.1 任村—西平罗大断裂

位于林县任村—西平罗一带，长约135 km，切割太古界、古生界，断层向东陡倾，倾角80°。西盘抬升，东盘下降，落差达千余米，构成山区与丘陵分界线。

1.1.2 青羊口(汤西)大断裂

展布于鹤壁市老城区东—新乡太公泉一带，长约80 km，切割太古界—上第三系。属活动性大断裂，宽度约3 km，主要由三条断裂组成。断裂倾向南东，倾角 64°～77°;断距800～1 370 m，断距由南向北减小。为正断层，属压扭性。构成汤阴断陷西界，成为丘陵与平原区分界线。亦是太行山隆起与汤阴断陷界线。

1.1.3 汤东断裂

展布于安阳—新乡胙城一线，是太行山前深断裂带的主干断裂，省内长达140 km，切割太古界—上第三系。属活动性深大断裂，断裂带宽约5.5 km，主要由三条断裂组成。断裂倾向北西，倾角 60°～67°;断距 650～1 000 m，为正断层，属压扭性。

青羊口大断裂与汤东断裂之间形成地堑式汤阴断陷。

1.2 区域地层岩性

区域地层由新到老分别为第四系、上第三系、古第三系、三叠系、二叠系、石炭系、奥陶系工作区广泛分布着第四系，岩性主要为冲积、洪积、坡积的亚粘土、亚砂土、粉细砂、卵砾石层。

1)上第三系:主要岩性为中基性火山角砾岩和凝灰质含砾粉砂岩。三叠系中—下统(T1)

2)石千峰群(P2T1sh):岩性主要为紫红色、砖红色泥岩、细砂岩、石英砂岩，见有少量紫红色、灰白色泥灰岩，下部夹灰绿色、灰白色长石石英砂岩、页岩。

3)二叠系上统—下统(P1－2):主要岩性为灰白色、浅黄色厚层至巨厚层中—粗粒长石石英砂岩夹极少灰绿色、浅黄色砂质页岩。

4)石炭系上统(C2):顶部为一层灰岩与山西组作为分界。上部为浅灰、深灰色灰岩、灰色细粒砂岩，深灰色、黑色泥岩，夹煤层和煤线;下部褐红色铁质石英砂岩、粘土岩，灰白色、浅灰色页岩、铝土质页岩、细粒石英砂岩。

5)奥陶系中统(O2):上部为红、黄灰等杂色角砾泥质白云岩(白云质灰岩)，灰、浅灰、黑灰色白云质灰岩、白云岩和灰岩，夹少量花斑状白云质灰岩。下部为灰、深灰、灰黑色灰岩、白云质灰岩、夹角砾状灰岩、花斑状灰岩及少量灰黄色泥质白云岩、泥质灰岩。

6)奥陶系下统—上寒武系上统(∈3):主要岩性上部为灰黑色燧石团块(条带)白云岩、白云岩，夹灰色泥质灰岩;中部为灰黄、浅灰黄色泥质白云岩、泥质条带白云岩、疙瘩状含白云质灰岩、竹叶状灰岩;下部为灰色、深灰色、灰黑色泥质白云岩、白云岩、鲕粒灰岩。

7)寒武系中统(∈2z－∈2x):主要岩性为灰黑色、深灰色鲕状灰岩，含藻鲕状灰岩、灰岩，夹少量花斑状白云质灰岩、泥质条带灰岩。

1.3 岩浆岩

岩浆岩在该区内不甚发育，只有新生代基性喷发岩。

橄榄玄武岩(β6):黑色、暗绿色，具气孔、杏仁状、蜂窝状、熔渣状等构造。岩石结构为斑状结构，斑晶为橄榄石、辉石，橄榄石多成伊丁石化。基质有基性斜长石、少量磁铁矿、沸石、基性火山玻璃组成。多呈层状、管状、岩墙状组成黑山—杨小屯—浮山北东向岩带分布。以浮山面积为最大，黑山次之。

1.4 新构造运动

本区新构造运动主要表现为以下几个方面:

1)差异运动:晚第三纪以来，以青羊口大断裂为界，西部山区强烈上升，形成侵蚀—剥蚀低山地形，东部平原强烈下降，形成宽阔的堆积平原地形。

2)断裂活动:青羊口断裂西侧为古生代地层，东侧为第四纪地层，其下尚有巨厚的第三纪地层，老地层和不同时代的前新生代地层接触，西盘持续上升，东盘持续下降。

3)火山喷发:主要分布在浮山、黑山等地喜山期玄武岩，其活动特点是多次玄武质岩浆喷溢。在火山喷发的同时，尚有基性、超基性岩的侵入活动。

2 地下水赋存条件

根据地下水赋存条件及水理性质，将工作区地下水划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水。又根据地下水的埋藏条件及含水层特征划分为浅层和中深层含水层(组)。

2.1 松散岩类孔隙水

浅层水系指埋藏深度50 m内含水层中的地下水。

极富水区(＞5 000 m3/d):分布于淇河冲积扇的新乡屯和古河道的钜桥、大赉店、姬屯等地。水位埋深6.04～18.39 m，含水层为粗颗粒的卵砾石和砂砾石，厚度5～10 m。主要接受大气降水、淇河侧渗、灌溉回渗补给，消耗于人工开采和蒸发。

富水区(1 000～5 000 m3/d):分布于京广铁路两侧冲洪积斜地之中，位于高村桥、刘村、宜沟镇等地，水位埋深6.7～26.07 m，含水层埋深一般8～20 m，岩性为冲洪积相细、中、粗砂及砂砾石组成，一般厚度5～10 m。地下水接受大气降水和地下径流补给，消耗于人工开采和蒸发。水化学类型为HCO3—Ca或 HCO3—Ca·Mg型。

中等富水区(100～1 000 m3/d):分布于淇河以西原本庙、礼河屯等地冲洪积倾斜地区，含水层由中更新统冲洪积及坡洪积卵砾石组成，上覆为坡洪积亚砂土、亚粘土，水位埋深较大，一般14～22.95 m，单井出水量小于 1 000 m3/d，水化学类型为 HCO3—Ca型，矿化度小于0.5 g/L。

2.2 碎屑岩类裂隙孔隙水

区内碎屑岩类裂隙孔隙水系指上第三系含水岩组而言，上第三系广泛分布于丘陵、岗地和汤阴断陷区，其富水性主要与所处地貌位置、岩性及构造有关。根据井孔资料，将50 m以上划分为浅层水，50 m以下为中深层水。

2.2.1 浅层水

富水区(1 000～5 000 m3/d):分布于卢堂、王武岗、谷垛一带丘陵区。含水层由上第三系砾岩组成，一般厚度5～10 m，许家沟一带厚达40 m，富水条件较好。水化学类型为HCO3—Ca型，局部为 HCO3·SO4—Ca型水，矿化度小于0.5 g/L。

中等富水区(100～1 000 m3/d，泉流量小于1 L/s):位于地势较高的尚庄、河头岗地，含水层主要由砂岩、泥灰岩、砾岩组成，厚度4～8 m，最厚达10～15 m，单井出水量 150～463 m3/d，接受大气降水补给，沿地势向低洼处径流排泄，水化学类型为 HCO3—Ca型，矿化度小于0.5 g/L。

2.2.2 中深层水

中等富水区(100～1 000 m3/d):分布于东部岗区和汤阴断陷区。在东部岗区一带含水层顶板埋深50～100 m，汤阴断陷区含水层顶板埋深100～200 m。含水层由河湖相半固结粉细砂、细砂、中细砂组成。砂层厚度8.85～20 m，最厚达25～35.5 m。水化学类型为 HCO3—Ca和 HCO3—Ca·Mg型，矿化度小于3 g/L，鹤壁市新区附近游离性 CO2含量为200～600 mg/L，一旦凿井减压，CO2便溢出。该区主要接受浅层越流和地下径流补给，通过地下径流和人工开采排泄。

2.2.3 碳酸盐岩类裂隙岩溶水

分布于汤西断裂以西的低山、丘陵区，包括寒武系中统张夏组、寒武系上统、奥陶系下统、奥陶系中统、石炭系上统五个含水层(组)，按埋藏条件可分为裸露型和埋藏型两大类。

2.3 裸露型

奥陶系下统含水层(组):分布于大李庄以西低山区，岩性为细晶白云岩，岩溶发育，以溶蚀裂隙为主。从区域资料看，常有大型溶洞出露于地表。泉流量2.97～38.14 L/s。

奥陶系中统含水层(组):分布于西形盆以北，许家沟以西的低山区。岩性主要为厚—巨厚层晶屑灰岩、角砾状灰岩，岩溶发育程度高，蜂窝状溶孔，溶蚀裂隙发育。该含水层(组)富水性好，单井出水量大于1 000 m3/d，再如许家沟泉，泉流量达 111.0 L/s。

2.4 埋藏型

分布于青羊口断裂以西的山前和丘陵区及汤阴断陷区，埋藏在二叠系碎屑岩之下，为奥陶系灰岩、白云岩和石炭系碎屑岩夹灰岩组成的埋藏型裂隙岩溶水。在汤阴断陷内，受各期构造控制，奥陶系灰岩埋藏深度在1 800～3 500 m之间。埋藏型岩溶水主要接受裸露区岩溶水的径流补给，在埋藏型碳酸盐含水层(组)中，石炭系上统含水层(组)富水性差，水量小;奥陶系中统灰岩含水层(组)中的地下水丰富。

碳酸盐岩类裂隙岩溶水:奥陶系中统含水层(组)、厚度大，岩溶发育且有蜂窝状溶孔，富水性好，降深15 m时，单孔出水量1 000～3 800 m3/d，为工作区主要含水层(组)。

水化学类型为 HCO3－Ca型，矿化度0.5 g/L。

在汤阴断陷内，奥陶系灰岩埋藏深、厚度大，裂隙、溶隙发育，富水性好，并溶有大量 CO2气体，气水比11.5:1，流体压力为 28.69 MPa，温度 101.5℃，单井自喷水量 1 847 m3/d。水化学类型为 HCO3－－K·Ca或HCO3－－Ca·K型，矿化度大于4.0 g/L。为鹤热2井的取水层段。

碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙岩溶水:石炭系太原组含水层(组)，岩性为一套砂岩、灰岩组成。根据鹤壁矿务局勘探资料作一简单阐述。

砂岩含水层:以裂隙水为主，单井出水量10～480 m3/d。

灰岩含水层:石炭系上统共有九层灰岩，其中八灰与二灰分布最为稳定，富水性强，八灰含水层:厚5～6 m，以溶蚀裂隙为主，溶洞不发育，含溶蚀裂隙水，单井出水量700～1 200 m3/d，由于补给条件差，煤田开采地段往往呈疏干状态。二灰含水层:厚7～8 m，溶洞不发育，含溶蚀裂隙水。据井孔混合水量资料推测，单井出水量小于1 000 m3/d，由于补给条件差，亦呈疏干状态。

灰岩含水层和砂岩含水层，由于裂隙，沟通了它们之间的水力联系，特别是在断层两侧，裂隙溶隙发育，岩石破碎，共同组成统一的碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙岩溶含水体。如鹤壁三矿水源井，揭露了石炭系太原组地层，井深361.24m，单井出水量960 m3/d。