微山湖区第四系沉积特征及含水层分析

■段友春 张启慧 李继宝 童召军

（山东省煤田地质局第一勘探队山东滕州277599）

微山湖区第四系沉积特征及含水层分析

■段友春 张启慧 李继宝 童召军

（山东省煤田地质局第一勘探队山东滕州277599）

本文主要研究微山湖区第四系下组地层特征及含水性质，掌握第四系下组沉积岩性特征，为分析第四系含水层及与下伏基岩导水性能打下基础。[关键词]微山湖区第四系含水层粘土层

0 前言

微山湖区位于华北板块鲁西隆起区鲁西南潜隆起菏泽-兖州潜断隆，湖区第四系主要为冲积相、洪积相粘土、砂、砾石沉积，在表层有3-6m湖相淤泥沉积。湖区煤炭资源丰富，在煤系地层及侏罗系上直接沉积第四系松散层，而第四系地层下组含水层与基岩接触，可构成对基岩含水层的直接补给。为此有必要对第四系松散层分布特征及含、隔水层在剖面上的沉积特征进行仔细研究。

1 微山湖区沉积基底

微山湖区主采煤层为石炭二叠系山西组第三煤层，基底为经风化剥蚀后的奥陶系地层，在煤系地层沉积后，燕山构造运动使石盒子群和山西组上部部分地层遭受剥蚀。侏罗系地层不整合沉积于剥蚀地层之上，受燕山构造运动第二幕影响，本区又发生了轻微褶皱和较强的断裂，经过多期构造运动和长期风化侵蚀作用，微山湖区形成了高低不平的沉积基底，其上沉积了一套第四系的松散沉积物。

2 湖区第四系分层沉积特征及含水性质

为探明湖区第四系下组地层特征及含水性质，特在湖区中部某煤矿设计施工了5个水文勘探钻孔，通过对这5个钻孔的资料分析整理，可较好的掌握第四系下组沉积岩性特征，为分析含水层及与下伏基岩导水性能打下基础。

位于微山湖区某煤矿矿区范围内第四系沉积厚度呈现出北东至南西逐渐增厚的特点，据施工的5个钻孔资料揭示，第四系厚度在78.10～96.28m，平均89.06m。

湖区第四系沉积层由褐黄色、灰绿色、灰色粘土、砂质粘土、粘土质砂（砂砾、砂姜）及砂、砂砾层组成。根据其岩性、富水特性等可划分为上、下两组，平均厚度分别为38.55m、50.51m，其中下组大体又可分为上、下两段。如下表所示：

表1 第四系下组分层及砂层厚度

钻孔资料揭示第四系上组主要岩性为黄褐色、褐黄色夹少量灰绿色粘土、砂质粘土、粘土质砂（砂姜）、细砂及粗砂，中部含少量灰白色钙质结核，中下部有含较多灰黑色铁锰结核。上组厚度在35.55-40.05m间，平均38.55m，含砂层2-5层，平均厚度在6.25m，砂层厚度不大且不稳定，较松散，渗透性一般。砂质矿物成分主要为石英、长石，粘土矿物成分以高岭石、蒙脱石、伊利石为主。上组含水层直接与大气降水、地表径流关联，含水量变化较大。

图1 微山湖区第四系下组地层剖面对比图

第四系上、下组之间为一层粘土层所隔开，该粘土层层位稳定，平均深度在38.55-46.20m间，平均厚度为7.64m，单层厚度大，颜色主要为褐黄色夹少量灰绿色，粘结性好，可塑性好，可作为上、下组砂层含水层之间理想稳定的隔水层。

第四系下组主要岩性为浅灰绿色、黄褐色细砂、中砂、粗砂、粘土质砂、砂质粘土、粘土及少量砂砾，底部含较多灰白色钙质结核，下组含砂层多，厚度较大且较稳定，呈松散状，渗透性好，含水性好。砂质矿物成分主要为石英、长石，粘土矿物成分以高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石为主。其岩性特征剖面如图1所示。

根据岩性及富水性等特征，可大体将下组划分为上、下两段，其间为一层相对较稳定的粘土层所间隔，该粘土层平均深度在57.46m，除水2015-1号孔在有较深外其他都变化较小，平均厚度在3.59m，除水2015-5号孔因下组厚度较小而不明显外，在其他四个孔都可以作为划分下组上、下段的分界层位，该层粘土呈黄褐色杂少量灰绿色，较厚，粘结性及可塑性好，较质密，隔水性好。

下组上段平均厚度11.26m，含砂层2-6层，砂层平均厚度6.96m。该段砂层层数不多，但厚度相对较大，且较稳定，呈黄褐色，多含砾石，呈松散状，渗透好，是第四系的主要含水层段。

下组下段平均厚度31.60m，含砂层4-9层，砂层平均厚度15.51m。该段砂层层数较多，但厚度较小且层位不稳定，下部砂砾层多为钙质结核及砂姜，透水性较差，多呈灰绿色，较上段砂层致密，渗透性不好，据抽水试验所得数据显示该层段水量较小。下段与基岩不整合接触，基岩风氧化严重，多含褐黄色铁质风氧化物及矿物条带，物性极差。

根据对水2015-3号孔的两次抽水试验结果比较可以推测，或者水2015-3号孔基岩与第四系下组间水力联系较弱，或者下组上、下段间粘土隔水层阻隔性较好，使得基岩砂岩层含水量较小，两种情况都可说明第四系下组上、下段粘土隔水层与基岩含水量之间有着明显的影响关系，因此分析该粘土层的分布范围及隔水性能将对正确评价基岩砂岩含水层水力分布有着重要的意义。除水2015-5号孔外其他孔的上、下段间粘土层层位都较明显且稳定，因此可得出，该粘土层在大部分地区都较稳定且隔水性能较好，总体仍可有效阻隔第四系下组上、下段间砂层含水层之间的水力联系，使得下段砂层含水量不会太大。

3 总结

微山湖区第四系主要为冲积相、洪积相粘土、砂、砾石沉积，据在湖区施工的5个钻孔地质资料揭示，第四系沉积层由褐黄色、灰绿色、灰色粘土、砂质粘土、粘土质砂、砂、砂砾层组成。根据其岩性、富水特性等可划分为上、下两组，下组整体又可分为上、下两段。其中上、下两段间粘土隔水层因其隔水性能较好而对第四系与基岩之间的水力联系和含水量有着重要意义。资料显示该粘土层在大部分地区较为稳定，局部区域因第四系下组总厚度偏小而不太明显，但总体仍可有效阻隔第四系下组上、下段间砂层含水层之间的水力联系。

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F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-6-118-1