煤田巖溶地下水的水文地質(zhì)特征分析

摘 要：水文地質(zhì)特征對(duì)研究地質(zhì)構(gòu)造具有重要意義，文章以山西大同為例，對(duì)煤田巖溶地下水的水文地質(zhì)特征進(jìn)行分析，希望能夠?yàn)槲覈?guó)的地質(zhì)構(gòu)造研究提供幫助。

關(guān)鍵詞：煤田；巖溶地下水；水文地質(zhì)特征

隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，需水量不斷增加，地下水的供給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所需量，致使地下水位不斷降低，由煤田開(kāi)發(fā)導(dǎo)致的煤田內(nèi)部風(fēng)化殼潛水滲入礦井，不過(guò)由于礦坑水的大量排放，導(dǎo)致淺層水又處于枯竭狀態(tài)。現(xiàn)在水源短缺已經(jīng)成為許多地區(qū)最為突出的問(wèn)題。

1 巖溶地下水區(qū)域的水文地質(zhì)條件

文章以山西大同煤田巖溶地下水區(qū)域的水文地質(zhì)特征作為分析對(duì)象，山西大同煤田呈軸向北東走向不對(duì)稱向斜，其西翼較為寬緩，東翼則陡而窄。山西大同煤田有一部分地表被第三紀(jì)覆蓋，其東西寬度約為三十千米，向斜軸延伸長(zhǎng)約為五十千米，由于煤田受多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，導(dǎo)致早期部分地層缺失，并且第三系和侏羅系的發(fā)育也不完全，后期又受到燕山運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈褶皺與斷裂等作用，致使煤田東部地層出現(xiàn)陡峻與直立倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，并且伴生了一系列小型的褶皺和巖漿活動(dòng)。所以煤田的東部和南部的構(gòu)造比較復(fù)雜，出現(xiàn)斷層較多，不過(guò)北部和西部則比較簡(jiǎn)單，所出現(xiàn)的斷層與褶皺比較少。由于受到燕山運(yùn)動(dòng)的影響，導(dǎo)致其東部地勢(shì)升高，形成了口泉山脈，西部和北部地勢(shì)則比較低，有許多的第三系和玄武巖噴發(fā)沉積物，而喜山運(yùn)動(dòng)沿口泉山脈的東緣則發(fā)生斷裂，致使山西大同煤田東側(cè)沉積較厚第四系地層。由于后期的一些構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致大同煤田在沉積構(gòu)造上具有特殊化的形態(tài)。侏羅系地層直接覆蓋與寒武系石灰之上，其中間沒(méi)有隔水層，巖溶水的補(bǔ)給主要依靠上部基巖裂縫水。在左云縣西側(cè)，由白堊系直接覆蓋于灰?guī)r之上，其地下水是直接補(bǔ)給灰?guī)r，而灰?guī)r尖滅地帶的補(bǔ)給則由玄武巖裂縫系水側(cè)提供，此為大同煤田巖溶水的主要補(bǔ)給區(qū)。大同煤田的東部邊緣不透水，因?yàn)橛星罢鸬┫到Y(jié)晶體，其為隔水邊界。再其內(nèi)部有少量的灰?guī)r出露，其水補(bǔ)給主要來(lái)自于覆基巖風(fēng)化殼裂隙水與大氣降水上。而大同煤田南部則為泄水邊界，其巖溶水經(jīng)過(guò)洪濤山短軸背斜，經(jīng)神頭群泉排泄出去。在大同煤田之內(nèi)的區(qū)域，有石炭系本溪組直接覆蓋于灰?guī)r之上，本溪組的底層厚度約為三十米左右，其巖性上部主要為砂質(zhì)泥巖，下部為灰色泥巖與黏土，中部為灰?guī)r。對(duì)于上部的基巖裂隙水，通常是不會(huì)補(bǔ)給巖溶巖，只有在構(gòu)造遭到破壞時(shí)，才可以通過(guò)破碎帶，將上部裂隙水補(bǔ)給巖溶水。

2 巖溶地下水的化學(xué)特征和動(dòng)態(tài)

2.1 巖溶地下水的化學(xué)特征

（1）大同煤田的出露主要在向斜東翼和南部的洪濤山背斜部，洪濤山北部灰?guī)r灰?guī)r出露則稍多，巖溶水補(bǔ)給主要是依靠西部上覆地層裂隙水，還有灰?guī)r尖滅部位的側(cè)向直接補(bǔ)給，煤田西北部的玄武巖出露較多，其范圍可達(dá)八百多平方千米，玄武巖的的西北部軸部出露太古界地層，其地下水先西部的流向遭到阻隔，有一部分地下水以泉的現(xiàn)實(shí)，排泄到了地表外層，而其余大部分水都側(cè)向補(bǔ)給巖溶水。在口泉溝勘探區(qū)的灰?guī)r埋藏比較深，其巖溶發(fā)育的深度也比較深，因此導(dǎo)致地下水徑流條件差，流動(dòng)阻力相對(duì)比較大，巖溶水主要是通過(guò)灰?guī)r埋藏比較淺的西部，向神頭泉流去。（2）根據(jù)大同煤田巖溶水的水質(zhì)資料可知：其礦化度為325～2542mg/L，總硬度為47～690H0，pH值為8左右。其水質(zhì)類型為HCO3·SO4-CaMg，Cl·HCO3-K+Na等，十里河區(qū)域其礦化度為1745～2542mg/L，總硬度6.9～13.5H0，pH值為8左右。平朔礦區(qū)巖溶水的礦化度為：290～600mg/L，總硬度為12～16H0，pH值為7.5左右，其水質(zhì)類型為HCO3-Ca·Na·Mg和HCO3·SO4-CaMg。（3）在十里河和口泉之間，雖然來(lái)自西部的水量使巖溶水有所增加，不過(guò)其主要補(bǔ)給作用的還是上部基巖裂隙水。其化學(xué)成分和煤系地層裂隙水大致相同。其礦化度為343.5～666.5mg/L，總硬度為8H0左右，水質(zhì)類型為HCO3-K+Na·Ca，不過(guò)巖溶水的碳酸氫離子的含量比上覆地層裂隙碳酸氫離子含量要高出許多。至于其他一些地區(qū)，由于灰?guī)r頂面有隔水的本溪組地層，所以上部基巖裂隙水并不會(huì)補(bǔ)給巖溶層，這樣便導(dǎo)致兩者在化學(xué)成分上就有明顯的區(qū)別。魏孔巖溶水的礦化度為585mg/L，水質(zhì)類型Cl.HCO3-K+Na·Mg，而上部太原組裂隙水的礦化度為1410mg/L，其水質(zhì)類型為SO4·HCO3-Ca·Mg，可見(jiàn)其化學(xué)成分差異之大。

2.2 巖溶地下水的化學(xué)動(dòng)態(tài)

巖溶水的化學(xué)成分的變化鵝毛溝的礦化度、碳酸氫離子鉀離子和氯離子，從東向西逐漸減少，而硫酸氫根離子，鎂離子和鈣離子卻逐漸增加。口泉溝的鈣離子和鎂離子從東向西逐漸增加，而鉀離子和鈉離子卻逐漸減少。在口泉山脈的東部有呈長(zhǎng)條灰?guī)r出露，其接上覆層基巖粉花裂隙水和大氣降水的補(bǔ)給，化學(xué)成分受到氯離子和鉀離子的影響較大。

3 富水性的分析

由于大同煤田內(nèi)部的鉆孔揭露灰?guī)r的厚度并不是很大，并且只有少量的鉆孔揭露灰?guī)r厚度較大，巖心粗糙，還有些做空沒(méi)有取芯，因此導(dǎo)致巖溶含水層對(duì)比相對(duì)困難。鵝毛口溝北側(cè)，從北向南鉆孔揭露灰?guī)r層逐漸變新?？谌獪虾臀杭覝峡睖y(cè)區(qū)均為治理組灰?guī)r，而云岡溝則為寒武系灰?guī)r，鵝毛口溝鉆孔灰?guī)r埋藏深度一般在五百五十米左右，西部與北部埋藏深度在二百五十米左右。大同煤田各個(gè)區(qū)域巖溶發(fā)育深度各不相同，其中魏家溝的巖溶發(fā)育深度在五百五十米左右，口泉溝在四百三十米左右，在灰?guī)r頂面二十米一下處，其巖溶標(biāo)高可達(dá)到九百米，巖溶現(xiàn)象以脈狀細(xì)裂隙和溶蝕性串珠的小溶孔居多，其巖性以白云質(zhì)灰?guī)r為主。在北部張性斷裂構(gòu)造帶的鉆孔灰?guī)r段，常常出現(xiàn)嚴(yán)重漏水，其涌水量為0.15L/（s·m）左右，其他地區(qū)的涌水量則為0.006～0.11L/（s·m）。在鵝毛口南部，其大堰溶孔有四個(gè)，灰?guī)r厚度揭露為一百四十米左右，其灰?guī)r為下統(tǒng)亮甲山祖灰?guī)r，其埋藏深度深淺不一，最深可達(dá)五百米，最淺處則為兩百米。在灰?guī)r頂面三十五米左右有第一巖溶帶發(fā)育，此巖溶帶的含水性比較弱，而第二巖溶帶發(fā)育則在灰?guī)r頂面八十左右處才有，其埋藏深度在四百米左右，標(biāo)高則為一千米，此第二巖溶帶富水性極強(qiáng)，其施工的鉆孔在此帶處，都有發(fā)育漏水，其中不乏發(fā)生大漏水。在大同煤田的南部邊緣區(qū)域的王坪，其涌水層位為下奧陶統(tǒng)，巖性為土黃色與棕紅色相間的石灰?guī)r，主要有六個(gè)出水點(diǎn)，其中一號(hào)泉的出水量最大，可達(dá)到總涌水量的43%。而其它的出水點(diǎn)的巖性則為深灰色的白云質(zhì)灰?guī)r，其含水量非常弱，有些地層甚至不含水。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤田巖溶地下水除了接受大氣降水的補(bǔ)給外，還有側(cè)向徑流和地表水的補(bǔ)給，煤田巖溶地下水是以泉和滲流這兩種主要方式排泄到地表。作者在文中對(duì)煤田巖溶地下水的水文地質(zhì)特征分析從巖溶地下水區(qū)域的水文地質(zhì)條件和巖溶地下水的化學(xué)特征和動(dòng)態(tài)兩個(gè)大方面進(jìn)行了簡(jiǎn)析。作者希望能夠有更多的有志之士投身到這個(gè)課題的研究之中，指出作者在文中的不足，同時(shí)能夠?yàn)槲覈?guó)的煤田巖溶地下水的水文地質(zhì)特征分析做出一份應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：艾燦偉（1985，1-），男，貴州省三都縣，現(xiàn)職稱：助理工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：煤田水文地質(zhì)。