張家界市永定區(qū)西溪坪街道楊家溪村巖溶地下水地質(zhì)特征及阻水模式探討

宋厚園，譚佳良，賈朋遠(yuǎn)

（湖南省地質(zhì)調(diào)查院，湖南 長(zhǎng)沙 410116）

我國(guó)巖溶地下水資源豐富，但是由于其儲(chǔ)存空間分布和相互連通的高度不均勻，給巖溶地下水資源開(kāi)采帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)［1－2］。我國(guó)地質(zhì)工作者在這方面做了大量的工作，取得了一系列的研究成果［3－5］。近年來(lái)，為打贏好脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)，鉆井開(kāi)采地下水資源在解決貧困地區(qū)群眾用水困難方面發(fā)揮了重要作用。筆者在張家界市永定區(qū)西溪坪街道楊家溪村開(kāi)展野外調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，咸水坪片區(qū)和灰窯崗片區(qū)地下水賦存特征顯著不同，從而阻水模式也明顯不同。本文總結(jié)兩個(gè)片區(qū)巖溶地下水賦存特征及阻水模式，對(duì)于指導(dǎo)巖溶高山地區(qū)找水打井具有重要意義。

1 缺水現(xiàn)狀

張家界市永定區(qū)西溪坪街道辦事處楊家溪村地質(zhì)結(jié)構(gòu)為喀斯特地貌，地表水源嚴(yán)重不足?；腋G崗片區(qū)和咸水坪片區(qū)共268戶1 047人，平時(shí)全靠小水池儲(chǔ)存山上地表水，搭接水管入戶，每遇干旱季節(jié)，人畜飲水困難，給當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)生活帶來(lái)嚴(yán)重影響。該村為省級(jí)貧困村，為打贏好脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)，確保全村貧困戶“二不愁三保障”，該村幫扶單位湖南省交易中心于2018年12月特向湖南省自然資源廳申請(qǐng)找水支持。

2 研究區(qū)巖溶地下水地質(zhì)特征

2.1 地形地貌

灰窯崗片區(qū)和咸水坪片區(qū)地貌類型為低山溝谷峰叢谷地，主要由震旦系燈影組和陡山沱組白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r等組成，海拔200～800 m，切深200 m以上。溝谷多成“V”字形，山坡多為復(fù)式坡。白云巖分布區(qū)溶洞、地下河、洼地不發(fā)育，灰?guī)r分布區(qū)漏斗、洼地、落水洞多見(jiàn)。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

工作區(qū)位于武陵斷彎褶皺帶，褶皺發(fā)育有楠木山背斜，斷裂發(fā)育有莊家峪—溪口斷裂，斷裂附近次級(jí)斷裂甚為發(fā)育（見(jiàn)圖1）。

圖1 研究區(qū)水文地質(zhì)圖

楠木山背斜：出露于竹園塔－蘇家溶一帶，延伸長(zhǎng)15.8 km。為平緩型短軸背斜，軸面近直立，兩翼產(chǎn)狀較穩(wěn)定，傾角在16°～32°之間，樞紐水平，北端被北坪斷裂破壞，北西翼被莊家峪—溪口斷裂破壞。南東翼出露較全，核部出露青白口系五強(qiáng)溪組，兩翼出露南華系南沱組至寒武系清虛洞組地層。

莊家峪—溪口斷裂F1：走向NE49°～79°，產(chǎn)狀310°～350°∠40°～79°，長(zhǎng)大于29 km，寬5～60 m，見(jiàn)劈理化、碎裂巖化、構(gòu)造透鏡、斷裂角礫巖、弱硅化帶、初糜棱巖化；角礫形態(tài)多呈次圓狀、次棱角狀，少量棱角狀，細(xì)小方解石脈較發(fā)育，牽引小褶皺、次級(jí)斷面發(fā)育，斷裂面舒緩波狀，見(jiàn)擦痕及階步，顯示左行壓扭性特征。斷裂早期經(jīng)歷了先逆沖、后拉張兩期變形，拉張斷面傾角70°～79°。切割地層Z1d?∈4l，為平移逆斷裂。

F2斷裂為F1斷裂的次生斷裂，走向近南北，傾向東，為壓性斷裂，長(zhǎng)度約1.5 km。

2.3 地下水賦存特征

地下水徑流嚴(yán)格受含水巖組、構(gòu)造及地形條件的控制，裂隙水在地下水滲透流動(dòng)中受到相對(duì)隔水層的阻滯，就會(huì)形成集中滲流，流態(tài)有一定的方向性（沿?cái)嗔褞Щ蚋羲吔纾?，常具承壓性?/p>

地下水排泄方式主要有巖層接觸帶排泄或沿?cái)嗔褞判沟刃问剑饕艿孛埠蛶r層含水性及斷裂性質(zhì)控制。地表水系是當(dāng)?shù)氐呐判够鶞?zhǔn)面，是地下水最終聚集的場(chǎng)所，因此河谷往往是地下水的排泄帶。區(qū)內(nèi)地下水總體排向澧水河。

研究區(qū)內(nèi)存在4處泉點(diǎn)，均出露于震旦系下統(tǒng)陡山沱組地層，泉點(diǎn)流量約0.05～0.1 L／s。對(duì)泉點(diǎn)Q01進(jìn)行采樣分析，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，水質(zhì)類型為HCO3—Ca型，pH為7.32，溶解性總固體為300.67 mg／L，總硬度為276.97 mg／L，各項(xiàng)指標(biāo)均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749—2006）》，且鍶含量達(dá)到0.495 mg／L，為優(yōu)質(zhì)的鍶礦泉水。

3 阻水模式分析

3.1 逆斷層阻水模式

該阻水模式分布于咸水坪片區(qū)。由于逆斷層的侵蝕溶蝕作用而形成巖溶溝谷，谷地寬50～100 m。谷地為第四系耕植土，土層厚0.5～5 m。谷地沿10°方向延伸，與逆斷層走向一致，為逆斷層上盤地下水富集所致。逆斷層附近出露震旦系下統(tǒng)陡山沱組深灰色微?薄層含碳泥質(zhì)粉晶泥晶灰?guī)r，局部夾有灰黑色微層狀硅質(zhì)巖。粉晶灰?guī)r單層1～8 cm，層理清晰，層面平整，炭泥質(zhì)、硅質(zhì)常形成條帶，斷層產(chǎn)狀310°∠45°。

該逆斷層共軛次生西南向張性斷裂，控制地下水的徑流，地下水自西南側(cè)山體向鉆孔處谷地徑流排泄，西南側(cè)分布大片巖溶補(bǔ)給區(qū)，匯水條件較好。該斷層核部緊密，具有阻水條帶作用，將鉆孔處巖溶地下水系統(tǒng)與東側(cè)地下水聯(lián)系切斷，構(gòu)成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的地下水系統(tǒng)單元。該斷層附近發(fā)育3處泉點(diǎn)，沿?cái)鄬映蕳l帶狀分布。據(jù)野外現(xiàn)場(chǎng)觀察，泉水沿?cái)鄬訋仙砍?，具有承壓性質(zhì)。斷層附近巖層薄且脆，構(gòu)造應(yīng)力作用下易發(fā)生變形破碎，巖石透水性好，地下水水力聯(lián)系強(qiáng)，含水相對(duì)均勻，利于成井。

咸水坪片區(qū)內(nèi)SK01鉆孔抽水試驗(yàn)資料顯示（圖2）：穩(wěn)定出水量114.91 m3／d，降深47.01 m；穩(wěn)定出水量77.76 m3／d，降深32.88 m；穩(wěn)定出水量38.88 m3／d，降深16.86 m。水位降深與對(duì)應(yīng)的鉆孔出水量呈正比，說(shuō)明該鉆孔地下水具有承壓性，含水介質(zhì)相對(duì)均勻。對(duì)鉆孔水質(zhì)采樣分析顯示：鍶含量達(dá)到0.489 mg／L，其他各項(xiàng)指標(biāo)均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749—2006）》，達(dá)到了礦泉水標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)鉆孔巖樣采樣分析，鉆孔內(nèi)巖石鍶含量達(dá)到3 086μg／g，SiO2含量5.43%，表明礦泉水的成因與巖石富鍶有關(guān)。

圖2 SK01鉆孔水文地質(zhì)剖面圖

3.2 下覆淺變質(zhì)巖阻水模式

該阻水模式分布于灰窯崗片區(qū)。由水流溶蝕侵蝕作用而形成沖溝，沖溝走向290°，寬約50～100 m，與兩側(cè)山體高差約170 m。沖溝中為第四系耕植土，土層厚度3～10 m。地質(zhì)構(gòu)造上位于楠木山背斜的東南翼，地層產(chǎn)狀135°∠15°。出露巖性為震旦系下統(tǒng)陡山沱組灰色、深灰色厚層?塊狀粉晶灰?guī)r夾黑色微層狀硅質(zhì)巖。北西側(cè)出露南華系上統(tǒng)南沱組青灰色厚層至塊狀含冰磧礫泥質(zhì)粉砂巖。

經(jīng)水文地質(zhì)調(diào)查，受地形地貌及地層產(chǎn)狀的控制，地下水總體沿西排泄，其中震旦系下統(tǒng)陡山沱組為相對(duì)含水層，南華系上統(tǒng)南沱組為相對(duì)隔水層。在地層分界線附近，出露1處泉點(diǎn)，泉點(diǎn)流量約0.05 L／s，表明該處地下水相對(duì)富集。

灰窯崗片區(qū)內(nèi)SK02鉆孔抽水試驗(yàn)資料顯示（見(jiàn)圖3）：穩(wěn)定出水量108 m3／d，降深52.37 m；穩(wěn)定出水量74.30 m3／d，降深36.65 m；穩(wěn)定出水量33.69 m3／d，降深17.86 m。水位降深與對(duì)應(yīng)的鉆孔出水量呈正比，說(shuō)明該鉆孔地下水具有承壓性。對(duì)鉆孔水質(zhì)采樣分析顯示：鍶含量達(dá)到1.424 mg／L，偏硅酸達(dá)到26.00 mg／L，其他各項(xiàng)指標(biāo)均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749—2006）》，為優(yōu)質(zhì)的復(fù)合型礦泉水。對(duì)鉆孔巖樣采樣分析，鉆孔內(nèi)巖石鍶含量達(dá)到130μg／g，SiO2含量63.83%，表明礦泉水的成因與巖石富鍶、富偏硅酸有關(guān)。

圖3 SK02鉆孔水文地質(zhì)剖面圖

4 結(jié)論

（1）咸水坪片區(qū)為逆斷層阻水模式，斷層核部緊密，具有阻水條帶作用，斷層附近巖石破碎，透水性好，有利于地下水的富集。

（2）灰窯崗片區(qū)為下覆淺變質(zhì)巖阻水模式，震旦系下統(tǒng)陡山沱組為相對(duì)含水層，南華系上統(tǒng)南沱組為相對(duì)隔水層，在地層分界線附近地下水相對(duì)富集。

（3）咸水坪片區(qū)地下水為富鍶型礦泉水，灰窯崗片區(qū)為富鍶富偏硅酸型礦泉水，礦泉水的成因與巖石富鍶、富偏硅酸相關(guān)。