云南高原碎屑巖區找水打井模式探討
——以云南省宣威市為例

易 瑞，江 峰，袁成飛，胡暑月

(貴州省地質礦產勘查開發局114地質大隊，貴州 遵義 563000)

2009年秋季至2010年初夏，云南省遭受百年不遇的特大旱災，受災人數超過700萬，直接經濟損失超過170 億元。2010年3月，云南省國土資源廳啟動了抗旱救災地下找水突擊行動，在嚴重干旱區開展應急打井找水，取得了很多成功的案例，直接解決了當地群眾飲水困難問題。同時，前人也對于探索云貴高原缺水區地下水賦存規律及找水打井模式取得了很多研究成果[1-6]。

宣威市位于云南省東北部，地處云貴高原中段，北盤江以西，是典型的“老、少、邊、山、窮”分布區，該區亦干旱缺水嚴重，干旱問題嚴重制約了該區社會經濟的發展。為解決宣威市嚴重干旱缺水區人畜飲水問題，助力宣威市脫貧攻堅，2016-2020年，中國地質科學院巖溶地質研究所在宣威市部署了多項鉆探工程，取得了明顯的社會效應與經濟效益。其中，宣威市倘塘鎮、樂豐鄉、東山鎮等嚴重干旱缺水區連片碎屑巖分布，筆者結合“南北盤江流域水文地質調查”項目在上述地區成功實施的數口鉆孔，對云南高原碎屑巖區找水打井規律進行總結，發現斷層破碎帶地區、向斜蓄水構造區、碎屑巖夾碳酸鹽巖區3類地區，巖層節理、裂隙發育，地下水具有良好的賦存空間，成井率高。在此基礎上，歸納出了斷層破碎帶賦水模式、向斜構造賦水模式、碳酸鹽巖夾層賦水模式3種找水打井模式，以期為類似碎屑巖缺水地區抗旱找水打井提供借鑒與參考。

1 斷層破碎帶賦水模式

本節以宣威市東山鎮東山中學—瑞錦社區3口鉆孔為例，分析斷層破碎帶賦水模式。

1.1 地形地貌

鉆孔周邊地勢總體南高北低，地貌組合類型為侵蝕—溶蝕中山槽谷，槽谷向近東西方向展布，東山河自西向東流，地形起伏大，相對高差150～300 m。3個鉆孔位于槽谷底部，相距500 m之內。

1.2 地層構造

鉆孔周邊山體出露地層為三疊系下中統嘉陵江組(Tj)灰色中厚層狀灰巖及泥灰巖，山腳及槽谷一帶出露地層為三疊系下統飛仙關組(T1f)紫紅色粉砂質泥巖、泥巖及砂巖，地層傾向南南東，傾角10°～15°。構造上位于摩戛逆斷層北西盤(圖1)，距離斷層帶約500～600 m，該斷層呈向西北凸的弧形，走向45°，傾向南東，傾角約50°～65°，斷面光滑平直常見角礫巖、糜棱巖，擠壓破碎帶寬數米，是一條以壓性為主兼扭性的沖斷層，斷層兩側節理裂隙較發育。

1-碎屑巖含水巖組 2-碳酸鹽巖含水巖組 3-鉆孔(左：編號) 4-斷層 5-地質界線及地層代號 6-河流及流向

1.3 成井概況

宣威市東山鎮東山中學-瑞錦社區3個鉆孔(ZK1～ZK3)成井情況見表1，鉆孔揭露含水巖組均為飛仙關組(T1f)砂巖，孔深分別為102.0 m、102.0 m以及155.6 m，抽水試驗結果顯示，三口井各自涌水量分別為654.9 m3/d、442.45 m3/d以及187.66 m3/d，總涌水量為1 285.01 m3/d，有效解決了宣威市東山鎮東山中學-瑞錦社區3 600余位居民的生活用水需求，成井經濟效益和社會效益顯著。

表1 東山鎮ZK1-ZK3號鉆孔抽水情況一覽表

1.4 賦水模式分析

鉆孔巖芯編錄及測井成果分析認為，東山鎮ZK1-ZK3號鉆孔出水段主要集中在26～55 m，且該段巖芯節理裂隙極為發育，含水巖組受摩戛逆斷層影響顯著，為研究區地下水提供了良好的賦存空間，形成了斷層破碎帶型地下水富集區。

區內主要含水巖組為三疊系下統飛仙關組(T1f)紫紅色中厚層砂巖及泥巖，含水介質以裂隙為主，區內地下水以大氣降水入滲補給為主，降雨沿較為發育的裂隙等通道入滲補給地下水后，自南、西兩側向槽谷徑流，在東山鎮槽谷一帶形成富水區域，地下水富集于摩戛逆斷層兩側節理裂隙中，具有良好的成井條件，斷層破碎帶賦水模式見圖2。

圖2 斷層破碎帶賦水模式圖

2 向斜構造賦水模式

本節以宣威市樂豐鄉店子村大路邊ZK4號鉆孔為例，分析向斜構造賦水模式。

2.1 地形地貌

鉆孔周邊地勢總體南高北低，地貌組合類型為侵蝕中山槽谷，有季節性溪溝沿槽谷向自南向北徑流，地形起伏大，相對高差150～250 m，鉆孔位于槽谷底部。

2.2 地層構造

鉆孔周邊出露地層為三疊系下統飛仙關組(T1f)灰綠、紫紅色泥巖、砂巖夾泥灰巖及二疊系上統宣威組(P3x)灰綠、黃綠色粉砂質泥巖、泥巖夾煤層，巖層傾向南東，傾角15°～20°。構造上，鉆孔位于田壩向斜北西翼(圖3)，距離核部約1 km，該向斜軸40°～60°走向，核部地層較為平緩，巖性為三疊系下統飛仙關組(T1f)地層。受向斜控制，沿向斜軸方向節理裂隙發育，多順層發育。

1-碎屑巖含水巖組 2-碳酸鹽巖含水巖組 3-鉆孔(左：編號) 4-地質界線及地層代號 5-斷層 6-向斜 7-河流及流向

2.3 成井概況

ZK4號鉆孔孔深195 m，抽水試驗資料顯示：靜止水位6.15 m，降深31.44 m，實抽涌水量366.27 m3，有效解決了宣威市樂豐鄉店子村大路邊1 000余位居民的生活用水需求，成井經濟效益和社會效益顯著。

2.4 賦水模式分析

鉆孔巖芯編錄及測井成果分析認為，ZK4號鉆孔在101 m揭穿飛仙關組(T1f)，進入宣威組(P3x)，而出水段主要在92.4～93.8 m段泥巖中，且該段巖芯節理裂隙極為發育，含水巖組受田壩向斜控制，為研究區地下水提供了良好的賦存空間，形成了向斜構造型地下水富集區。

主要含水巖組為三疊系下統飛仙關組(T1f)灰綠、紫紅色中厚層砂巖及泥巖，含水介質以裂隙為主，區內地下水以大氣降水入滲補給為主，降雨沿較為發育的裂隙等通道入滲補給地下水后，地下水沿節理裂隙自向斜兩翼向核軸徑流，富集于向斜軸一帶節理裂隙中，形成地下水富集區，具有良好的成井條件，向斜構造賦水模式見圖4。

圖4 向斜構造賦水模式圖

3 碳酸鹽巖夾層賦水模式

部分地區出露地層巖性并非完全是碎屑巖，而是碎屑巖夾不純碳酸鹽巖，巖組內出露的地下水天然露頭點十分稀少，巖溶發育弱，含水介質組合以各種成因的細小裂隙、孔隙為主，在區域上其隔水性往往更勝于含水性[7]，因此本文亦該類地區將其歸類為碎屑巖區。

本節以宣威市熱水鎮阿浪村大洼子ZK5號鉆孔為例，分析碳酸鹽巖夾層賦水模式。

3.1 地形地貌

鉆孔周邊地勢總體南高北低，地貌組合類型為侵蝕—溶蝕低中山溝谷，溝谷向南展布，地形起伏較大，相對高差100～200 m，鉆孔位于溝谷西側。山體植被以松林為主，覆蓋程度較高。

3.2 地層構造

鉆孔周邊出露地層為志留系上統妙高組(S3m)及關底組(S3g)，其中S3m為深灰色中厚層泥灰巖夾頁巖，S3g為深灰色、灰黑色薄層鈣質頁巖、泥巖、粉砂巖夾灰色灰巖、泥灰巖。鉆孔北西側發育一條斷層，該斷層走向約30°，傾向南東，為逆斷層性質。鉆孔位于斷層上盤(圖5)，距離斷層帶約500 m。

1-碎屑巖含水巖組 2-碳酸鹽巖含水巖組 3-碳酸鹽巖夾碎屑巖含水巖組4-鉆孔(左：編號)5-地質界線及地層代號 6-斷層 7-河流及流向

3.3 成井概況

ZK5號鉆孔孔深204 m，抽水試驗資料顯示：靜止水位68.5 m，降深8.82 m，實抽涌水量71.54 m3。在ZK5號鉆孔成功實施前，大洼子200位村民在枯水季需從幾公里外水源地取水供給生活用水，本鉆孔有效的保障了大洼子村民生活用水需求，社會效益顯著。

3.4 賦水模式分析

鉆孔巖芯編錄及測井成果分析認為，ZK5號鉆孔出水段主要集中在77～81 m段灰巖中。該鉆孔主要含水巖組為S3g夾層灰巖。區內地下水以大氣降水入滲補給為主，降雨沿較為發育的裂隙、溶隙等通道入滲補給地下水后，自北西向南東徑流。鉆孔位于徑流區，在鉆孔處關底組(S3g)夾層灰巖受上覆及下伏泥巖、頁巖阻水，形成良好的夾層含水層，適合于機井開采地下水，含水介質以細小裂隙為主、溶隙次之，含水性不均勻，碳酸鹽巖夾層賦水模式如圖6。

圖6 碳酸鹽巖夾層賦水模式圖

4 結語

(1)云南高原碎屑巖區整體上地下水貧乏，但是在斷層破碎帶地區、向斜蓄水構造區、碎屑巖夾碳酸鹽巖區地下水具有良好的賦存空間，成井率相對較高。

(2)斷層破碎帶賦水模式原理為含水巖組受斷層影響，沿斷層帶節理裂隙發育，地下水提供了良好的賦存空間，形成了斷層破碎帶型地下水富集區。

(3)向斜構造賦水模式原理為含水巖組受向斜控制，局部節理、裂隙發育，地下水沿節理裂隙自向斜兩翼向核軸徑流，富集于向斜軸一帶節理裂隙中，形成地下水富集區。

(4)碳酸鹽巖夾層賦水模式原理為碳酸鹽巖夾層受上覆及下伏碎屑巖隔水控制，形成一個相對封閉的巖溶地下水系統，為夾層巖溶水的儲存提供了一個良好的環境，形成了局部的富水空間。