巖溶山區深切河谷河間地塊地下水找水方法——以貴州省黔西南州晴隆縣為例

洪運勝，李強，易世友

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巖溶山區深切河谷河間地塊地下水找水方法——以貴州省黔西南州晴隆縣為例

洪運勝，李強，易世友

（貴州省地質礦產勘查開發局114地質大隊，遵義 563000）

巖溶山區深切河谷河間地塊，巖溶水文地質條件復雜，地表巖溶發育，缺水嚴重，但通過有效的找水方法，查明其巖溶發育規律、水文地質特征、巖溶水開發利用條件，有針對性地布置巖溶水開發工程，是解決此類區域缺水問題的有效途徑之一。該文通過貴州晴隆縣近年在巖溶山區找水的實踐，總結了一些經驗及認識，可供類似地區找水提供一定的參考。

地下水；巖溶山區；找水方法；

晴隆縣地處珠江上游，在貴州省西南部黔西南州東北角，地處云貴高原中段，位于六盤水、安順、興義三角區域中部。該縣2015年全縣地區生產總值為55.13億元，為貴州省的貧困縣。為了確保2018年7.91萬貧困人口全部脫貧，隨著“大扶貧”戰略的進一步的實施，異地搬遷工作的進一步完成。扶貧產業、示范基地、園區的進一步擴大化、規模化及投入使用，縣城及鄉鎮人口集中區的人口將進一步增加，生活用水量及產業、農業需水量將進一步提高，現有水源的供水能力將無法滿足扶貧開發工作的需要，因此盡早為縣城及人口集中的城鎮供水提供地下水補充水源，助力打贏扶貧攻堅戰勢在必行。

圖1 晴隆縣三維地形地貌圖

1 區域水文地質條件

1.1 地形地貌及地質特征

晴隆縣為高原峽谷區，屬深切割侵蝕、剝蝕、巖溶高原山地地貌，受北盤江及其支流的強烈切割，切割深度一般為500-700m。全縣被北盤江及其支流麻布河、西泌河、大橋河、麻沙河橫切為四大河間地塊，形成一個由西南向東北的傾斜坡和三塊凸起地塊，每塊凸起地最高處標高均在1800m以上，晴隆縣三維地形地貌（圖1）。

區內出露地層由老到新依次為石碳系（C）、二疊系（P）、三疊系（T）、第四系及火山巖（玄武巖）。地層接觸關系除第四系與下伏地層呈角度不整合外，其余均屬整合或平行不整合接觸。區域構造上位處普安山字型構造右翼反射弧地帶，碳酸鹽巖地區褶皺構造形態以短軸狀為主，斷裂構造極為發育，其構造形跡之間存在著較為復雜的復合關系。

1.2 地下水賦存條件

區內的地下水主要賦存在碳酸鹽巖類地層中，按巖層的組合形式可分為均勻狀和間互狀兩大類。其中間互狀碳酸鹽巖，由于巖石的物質組分和結構、構造不同，可劃分為中至厚層狀純碳酸鹽巖和薄至中厚層不純碳酸鹽巖兩個亞類。

1）均勻狀純碳酸鹽巖巖溶水包括C3、P2、P2等含水巖組，主要為中厚層至塊狀石灰巖、白云巖所組成，在巖溶作用強烈的地帶往往形成溶洞、溶隙、地下河管道，地下水賦存其間。由于巖溶發育的極不均一，導致巖溶地下水的分布也極不均一。

2）間互狀碳酸鹽巖巖溶水分布于：①中至厚層狀純碳酸鹽巖出露區，包括T1j、T1j、T1y等含水巖組，巖性為中至厚層狀石灰巖和白云巖，被碎屑巖、薄至中厚層狀不純碳酸鹽巖相隔。巖溶作用沿地層接觸帶及層間裂隙進行，形成溶蝕裂隙、溶洞和地下河管道，地下水賦存其間，具有多層“含水層”的特點，巖溶作用受到一定區間的控制，但同一含水巖組中巖溶地下水的分布仍然很不均勻。②薄至中厚層不純碳酸鹽巖出露區，包括T1j、T1、T1、T3等含水巖組，主要為薄至中厚層泥質石灰巖、泥質白云巖、白云巖組成，并與粘土巖、粉砂巖、砂巖互層。巖溶作用沿巖層的層理、解理、裂隙進行，形成不規則的細小的網狀溶隙、蜂窩狀溶孔和規模不大的溶洞，地下水賦存其間，含水比較均一，泉水流量多為1～5L/s。該類碳酸鹽巖，屬弱至中含水巖組，在間互狀的碳酸鹽巖中，起著相對隔水層的作用，地下水賦存相對均勻。

2 地下水賦存規律

晴隆縣四周被河流深切，處于一個開放的地下水系統內。但是在局部受地層巖性、地質構造控制的區域，巖溶地下水賦存具有如下三種典型的規律：

2.1 封閉的高位向斜蓄水系統

向斜核部出露三疊系下統至中統碳酸鹽巖含水巖組，向斜翼部由碎屑巖圈閉，向斜兩端上翹，形似“船”狀，形成封閉的蓄水構造系統。向斜核部出露地層巖性以三疊系中下統白云巖、灰巖為主，地形相對較緩，巖溶發育垂直循環帶較薄，地下水水位埋深較淺。受下伏碎屑巖圈閉和阻隔，向斜核部的巖溶地下水在碳酸鹽巖與碎屑巖接觸帶上以泉水的形式排泄于地表。

2.2 二疊系茅口組頂部古巖溶富水帶

在揚子地臺抬升過程中，在暖濕氣候和水文地質條件作用下，二疊系茅口組頂部發生了強烈的巖溶化作用，形成了多層的古溶蝕和古巖溶帶，在后期構造運動作用下被后期沉積物、熔塌角礫巖或巖漿噴發物所覆蓋，二疊系茅口組頂部形成古巖溶面（帶）。二疊系茅口組（P2）石灰巖頂部一定厚度內，巖溶作用強烈，溶洞、裂隙極為發育，即為古巖溶發育帶，在這些溶洞、裂隙中富含巖溶地下水。

2.3 間互狀碳酸鹽巖地層控制的局部封閉地下水系統

該類含水巖組包括下三疊統地層，特別是河間地塊的三疊系下統夜郎組第二段（T1y）、嘉陵江組一段、三段（T1-2j、T1-2j）碳酸鹽巖巖溶水受下伏碎屑巖阻隔以及地形切割出露地表。其次為中三疊統關嶺地層，巖性為灰、黃灰色薄層泥質白云巖與灰綠、紫紅、藍灰雜色泥巖互層，下部為灰色薄至中厚層白云巖夾灰色中厚層生物碎屑灰巖，底部為玻屑凝灰巖。由于巖溶化作用，在生物碎屑灰巖中形成溶隙溶孔，泥巖形成隔水層，形成層狀含水層，各層形成相對獨立的地下水系統，層與層之間的水力聯系不密切。地下水受層間隔水性、弱風化、弱巖溶化的基巖阻隔，在槽谷、溝谷邊緣以及斜坡地帶碳酸鹽巖與碎屑巖的接觸帶上排泄出地表。

3 地下水開發利用方向

3.1 地下水開發找水方向

根據地下水的賦存條件和規律，區內地下水開發方向主要為以下三個方向，一是三疊系中下統間互狀碳酸鹽巖地層，二是二疊系茅口組古巖溶帶，三是向斜封閉蓄水系統。

3.1.1三疊系中下統

1）中統關嶺組，據巖性可以分為三段。上段（T2）為中上部為灰、灰黑色灰巖、泥質灰巖，下部為灰、藍灰色白云巖夾粘土巖，厚250~290m。中段（T2）為灰色薄至中厚層灰巖與泥質灰巖互層，厚90~200m。下段（T2）為中上部為灰、黃灰色薄層泥質白云巖與灰綠、紫紅、藍灰雜色泥巖互層，下部為灰色薄至中厚層白云巖夾灰色中厚層生物碎屑灰巖，底部為玻屑凝灰巖，厚200~280m。

由于巖性差異變化大，在同一套地層中，不純碳酸鹽巖形成隔水巖組，質純碳酸鹽巖富含巖溶水，構成局部封閉的地下水系統，此賦存規律在區內最為典型，從全區來看，主要分布于盤江復向斜的晴隆縣城—光照鎮—雞場鎮調查區塊和茶馬鎮調查區塊，中統關嶺組（T2g）等地層，為薄至中厚層不純碳酸鹽巖，平面上為可溶巖與非可溶巖相間呈條帶狀展布，形成以弱透水層隔水頂底板為底界的“封閉型地下水系統”。

2）中下統嘉陵江組，據巖性可以將研究區嘉陵江組分為四段。第四段（Tj）下部灰、淺灰色薄至中厚層白云巖夾溶塌角礫白云巖，上部灰色厚層溶塌角礫白云巖夾白云巖，厚74~168m。第三段（T1-2j）為灰、深灰色中厚層生物屑夾灰巖、白云質灰巖，厚160~200m。第二段（T1-2j）為灰黃、灰紫粉砂質粘土巖、鈣質粘土巖與灰、深灰色薄至中厚層灰巖互層夾瘤狀灰巖，厚80~130m。第一段（T1-2j）淺灰、灰色中厚層灰巖夾生物屑灰巖、角礫狀灰巖、鮞粒灰巖厚220~260m。

從巖性可以看出，一、三、四段巖性較純，溶孔溶隙較為發育，有利于地下水賦存和運移。二段巖性主要為碎屑巖及不純碳酸鹽巖，平面上為純碳酸鹽巖與非可溶巖相間呈條帶狀展布，碎屑巖及不純碳酸鹽巖構成地下水系統邊界條件。如晴隆縣城北東黃莊至藕塘一帶是區內典型的受地層控制的局部封閉地下水系統（圖2）。該系統主要含水巖組為T1-2j、T1-2j、T1-2j，以T1-2j粉砂質泥巖為隔水邊界，形成由弱透水層、阻水斷層構成的封閉地下水系統。

圖2 晴隆縣城一帶圖切地質剖面

1.下降泉；2.地下河出口；3.鉆孔；4.斷層；5.地層代號；6.灰巖；7.白云巖；8.泥巖；9.頁巖；10角礫狀白云巖；11.玄武巖；12.泥質白云巖

3.1.2 古巖溶帶（隱伏二疊系茅口組）

研究區內埋藏著大面積隱伏二疊系茅口組地層，在中二疊紀末，東吳運動強烈的抬升，大規模的海退使茅口組灰巖出露海面暴露地表，溫和潮濕的氣候使茅口組石灰巖在地表及地下淺部巖溶得到很好的發育。晚二疊系早期，玄武巖漿噴溢，覆蓋在先期沉積的棲霞茅口組地層之上，大氣和水中CO2、SO2的高度聚集，加劇早期茅口組巖溶強烈發育，在峨眉山玄武巖地層之下茅口組頂部保留了較為發育的古巖溶帶。

在黔西南晴隆一帶，為巖溶臺面臺盆沉積區，地下水系統結構為“古巖溶帶+玄武巖蓋層”類型。古巖溶帶巖溶空間以縫、孔、洞等組合為主，溶蝕空間多未充填，有利于地下水的賦存和運移，特別是在規模較大的斷層及節理密集帶，為地下水集中賦存的地帶。

圖3 中營封閉高位向斜蓄水構造地質剖面圖

1.巖溶下降泉；2.斷層；3.地層代號；4.石灰巖；5.白云巖；6.頁巖；7.泥巖

3.1.3向斜蓄水構造

研究區中營向斜和南部的三寶向斜均為封閉向斜蓄水構造系統，二者水文地質條件極為相似，向斜核部為碳酸鹽巖地層組成，翼部均有碎屑巖圈閉，形成封閉的蓄水構造系統。例如：中營向斜蓄水構造系統最為典型，向斜核部出露三疊系下統至中統碳酸鹽巖含水巖組，兩翼及揚起端均為三疊系下統夜郎組第一段（T1y）至二疊系上統峨眉山組（P3）碎屑巖，以T1y頂界為邊界，構成了封閉的向斜蓄水構造系統（圖3）。地下水多匯集或排泄于接觸帶，系統中巖溶大泉位置相對較高，下游有較多的供水對象，開發價值較大。

3.2 找水成功實例

1）研究區為三寶鄉扶貧異地搬遷區，位于晴隆縣城北部的小箐一帶，區內地形起伏大，最高處與最低點相對高差900多米。該區水文地質條件復雜且差，地表無一出露泉水點。目前縣城供水主要取至城縣北部的西秘河，采用6級泵站提水，水費貴達10元/噸。

晴隆縣小箐安置區ZK1、ZK2探采結合孔基本情況一覽表

鉆孔編號地理位置地理坐標含水巖組施工日期孔深（m）靜止水位（m）動水位（m）涌水量（m3/d） ZK1晴隆縣新客車站旁E：105°13′56″N：25°50′36″Z：1456mT2g112月15日~23日110.04.519.5603.42 ZK2晴隆縣藕塘E：105°14′30″N：25°50′13″Z：1501mT1-2j4-312月22日至1月2日191.310.360.8187.66 合計 791．08

2）找水方法采用探采結合孔。晴隆縣城北部的小箐一帶出露地層三疊系中下統地層，屬于薄至中厚層間互狀碳酸鹽巖地層。2016年12月，通過大量地面調查及物探工作后，轉變思維，確定在研究區內三疊系下統關嶺組一段泥質白云巖地層中實施了ZK1鉆孔，結果取得重大突破，孔深僅110m，實抽最大涌水量603.42m3/d，效果十分理想。其次是運用“越層找水”的創新思路，在移民安置區藕塘一帶三疊系下統嘉陵江組地層中成功實施了ZK2號地下水機井，也達到了預期目的，鉆孔深度191.3m，實抽最大涌水量187.66m3/d。該井從嘉陵江組第四段上亞段角礫狀白云巖開孔，揭穿上覆地層嘉陵江組第四段角礫狀白云巖，開采第四段下亞段和第三段白云巖及灰巖含水層中的地下水。本次“探采結合”共實施2個鉆孔，成井2眼，成井率100%，總出水量達791.08m3/d，預計可解決8 000人的飲水問題，每年直接節約用水成本200萬元。

4 結語

1）在深切的河谷斜坡或河間地塊區域，地下水系統總體上呈 “開放型”的巖溶地下水，但受地質構造、地層巖性控制，往往形成局部相對封閉的“小地下水系統”。

2）在晴隆這種深切割的河間地塊地區，下一步勘查找水的目標為：一是在茅口組（P2m）頂部古巖溶發育帶，二是高位向斜儲水構造，三是間互狀碳酸鹽巖地層控制的局部封閉地下水系統。

3）在深切河谷區，人、土、水分布極不匹配，因此如何尋找局部封閉的地下水子系統，合理開發利用地下水資源對解決農村人畜飲水起著關鍵作用。

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Groundwater Prospecting Method for the Interstream Block in Deep Valley, Karst Mountain Area

HONG Yun-sheng LI Qiang YI Shi-you

(The 114-th Geologic Party, Guizhou Bureau of Geology & Mineral Exploration and Development, Zunyi, Guizhou 563000)

An interstream block in deep valley, karst mountain area is characterized by hydrogeological condition complicated with serious surface water shortage. A study of the hydrogeological feature, regularities of karstification development and conditions of karst water exploitation and utilization in order to develop effective groundwater prospecting method is one of the effective ways to solve the problem of water shortage in the interstream block. By the example of groundwater prospecting practice in the karst mountain area in Qinglong County, Guizhou Province, this paper summarizes some experience and understanding in this respect.

karst mountain area; interstream block; groundwater; prospecting method

2018-03-05

貴州省巖溶地下水系統功能可持續利用性研究（黔國土資發（[2013]94號）；

貴州省科技計劃項目“貴州省地下熱水資源賦存條件及勘查關鍵技術研究”黔科合（2016）支撐2842.

洪運勝（1977-），男，貴州大方人，高級工程師，長期從事水文地質工作

李強（1982-），男，高級工程師，學士，主要從事水工環地質工作及其質量管理工作

P641.7

A

1006-0995（2018）04-0644-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.04.024