貴州某廠區(qū)水文地質(zhì)條件及地下巖溶裂隙含水性研究

李汝紅，潘萬(wàn)益

(1.貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局物化探總隊(duì)，貴州 都勻 558000；2.黔南州地質(zhì)災(zāi)害防治中心，貴州 都勻 558000)

貴州某廠區(qū)北東側(cè)出露一溶洞，是廠區(qū)范圍內(nèi)主要的地下水排泄口，且水量較大，可達(dá)3萬(wàn) t/晝夜。地下水排泄后經(jīng)A河流入B河，但經(jīng)過(guò)水質(zhì)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)地下水某元素超標(biāo)。為消除地下水污染源的影響，對(duì)該區(qū)域進(jìn)行了水文地質(zhì)條件以及地下巖溶裂隙含水性研究，為進(jìn)一步制定治理措施提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 地層

研究區(qū)中生代—新生代地層發(fā)育，由老至新依次為：(1)中二疊統(tǒng)棲霞組(P2q)微晶灰?guī)r、含燧石結(jié)核灰?guī)r、炭質(zhì)頁(yè)巖等，分布于研究區(qū)北西側(cè)；(2)中二疊統(tǒng)茅口組(P2m)白云質(zhì)灰?guī)r，巖溶裂隙發(fā)育；(3)上二疊統(tǒng)吳家坪組(P3w)灰?guī)r、頁(yè)巖、硅質(zhì)巖夾煤層，巖溶裂隙發(fā)育；(4)上二疊統(tǒng)大隆組(P3d)泥晶灰?guī)r、頁(yè)巖、含燧石結(jié)核灰?guī)r、硅質(zhì)巖等；(5)下三疊統(tǒng)夜郎組(T1y)紫紅色頁(yè)巖、薄層灰?guī)r、粉晶灰?guī)r、泥灰?guī)r及泥巖，巖溶裂隙發(fā)育[1]；(6)下三疊統(tǒng)茅草鋪組(T1m)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾泥晶灰?guī)r，巖溶裂隙發(fā)育；(7)中三疊統(tǒng)松子坎組(T2s)粘土巖、灰?guī)r與白云巖韻律律層；(8)第四系(Q)殘積、坡積物，由粘土、砂質(zhì)粘土、砂、礫等組成。分布于緩坡、平臺(tái)及低洼處，厚0～15 m。

1.2 構(gòu)造

研究區(qū)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，其大地構(gòu)造位置處于楊子準(zhǔn)地臺(tái)-黔北臺(tái)隆-遵義斷拱貴陽(yáng)復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)東南部之次級(jí)構(gòu)造甕安向斜核部，地層主要走向北東，傾向南東，傾角為12°～45°。甕安向斜呈北東—南西向展布，核部為三疊系地層。研究區(qū)斷層較發(fā)育，先后共識(shí)別出斷層2條，即F1和F2。其中，F(xiàn)1斷層位于研究區(qū)北西面，走向120°，傾向北東，傾角70°～80°，斷距大于5 m，為一正斷層；F2斷層位于研究區(qū)北西面，走向85°，傾向南西，傾角70°～80°，斷距大于5 m，為一正斷層，該斷層至西向東，依次穿過(guò)甕安河、某廠區(qū)的原礦場(chǎng)、石膏場(chǎng)、沉淀場(chǎng)、生產(chǎn)車間、污水處理場(chǎng)、污水點(diǎn)北東部進(jìn)入A河，在斷層上盤巖溶發(fā)育。

2 水文地質(zhì)條件

2.1 區(qū)域水文地質(zhì)特征

研究區(qū)位于貴州甕安縣域中部，為典型的丘陵地貌，地勢(shì)起伏較大，總體上東高西低，北部和南部高中間低，沿河流地區(qū)地勢(shì)較為平坦。同時(shí)，研究區(qū)處于烏江流域，龍臺(tái)河從研究區(qū)中部穿過(guò)，河流自南東流向北西，該河流為B河上游支流，河水流量約1.8～6.2L/s。其余地表水大多為雨季“V”型沖溝水，沖溝流程短，水量較小，旱季時(shí)干涸。區(qū)內(nèi)巖溶構(gòu)造發(fā)育，尤其是碳酸鹽巖分布地帶，隨處可見(jiàn)洼地、漏斗、落水洞、深溝、石芽、殘丘等[2]。此外，區(qū)內(nèi)尚發(fā)育有其它小溪溝，流向自南向北，為典型的山區(qū)雨原型溪流，流量隨季節(jié)性變化幅度大，雨季暴漲，枯季流量較小(0.8 L/s)。溪水主要受大氣降水的控制，山洪的洪峰多出現(xiàn)在每年的4-9月。

2.2 廠區(qū)水文地質(zhì)條件

研究區(qū)屬于北東向構(gòu)造水文地質(zhì)單元中的甕安向斜巖溶及裂隙富水構(gòu)造區(qū)，空間上位于甕安—草塘向斜近軸部，地表水系發(fā)育，北西面為永洋河，南東為A河，流向均為北東向，兩河流在研究區(qū)西北面向斜的仰起端部位匯聚形成B河的主流(圖1)，距離研究區(qū)最近的排泄點(diǎn)為位于北西側(cè)的龍臺(tái)河，出口標(biāo)高約980 m。

圖1 研究區(qū)水系圖

研究區(qū)出露地層主要為下三疊統(tǒng)夜郎組(T1y)和下三疊統(tǒng)茅草鋪組(T1m)碳酸鹽巖及碎屑巖，巖性主要為灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖、泥巖及頁(yè)巖等。碳酸鹽巖富含巖溶水，富水性強(qiáng)，但水體分布極為不均勻，往往在裂隙巖溶通道形成大的地下暗河[3]。碎屑巖靠近地表時(shí)風(fēng)化作用較強(qiáng)烈，風(fēng)化裂隙發(fā)育，含風(fēng)化裂隙水，碎屑巖區(qū)地下水運(yùn)動(dòng)受地形、地貌、巖性、構(gòu)造控制，富水性總體較弱，主要依靠大氣降水補(bǔ)給，受地勢(shì)影響，一般為近源補(bǔ)給和就近排泄。

研究區(qū)巖溶水和裂隙水均以大氣降水作為主要補(bǔ)給來(lái)源，地下水動(dòng)態(tài)隨季節(jié)變化明顯，一般每年5月地下水流量和水位開(kāi)始回升，6-9月為最高值，其間出現(xiàn)1～3次峰值，10-12月份進(jìn)入平水期，水位和流量開(kāi)始逐漸遞減，到次年三、四月份降為最低值。

2.3 廠區(qū)含水層及隔水層特征

研究區(qū)地層發(fā)育，出露較齊全，根據(jù)不同地層巖性之間的富水性特征，可分為含水層、弱含水層和隔水層，其變化特征為：(1)中二疊統(tǒng)棲霞組(P2q)中上部以灰?guī)r為主，含巖溶水，富水性強(qiáng)，為含水層，而底部以炭質(zhì)頁(yè)巖為主，雖含基巖裂隙水，但含水性弱，為弱含水層；(2)中二疊統(tǒng)茅口組(P2m)以白云質(zhì)灰?guī)r為主，含巖溶水，富水性強(qiáng)，為含水層；(3)上二疊統(tǒng)吳家坪組(P3w)以碳酸鹽巖為主，含巖溶水，富水性強(qiáng)，為含水層；(4)上二疊統(tǒng)大隆組(P3d)中下部以泥晶灰?guī)r為主，含巖溶水，富水性強(qiáng)，為含水層，但上部以硅質(zhì)巖、頁(yè)巖為主，雖含基巖裂隙水，但含水性弱，為弱含水層；(5)下三疊統(tǒng)夜郎組(T1y)中部以薄層灰?guī)r為主，地下巖溶、節(jié)理裂隙發(fā)育，在向斜軸附近及斷層裂隙處巖層繞曲變形嚴(yán)重，在繞曲巖層由陡變緩處常有泉水流出，且常形成流水溶洞，為含水層；底部以頁(yè)巖為主，含少量基巖裂隙水，含水性較弱，為隔水層[4]；(6)下三疊統(tǒng)茅草鋪組(T1m)以白云巖為主，含巖溶水，內(nèi)部巖溶極為發(fā)育，常形成溶洞廳，溶洞溶蝕標(biāo)高一般在50 m以淺，洞內(nèi)常有溶洞水及泥漿充填，是地表水向地下水的聯(lián)通的主要通道，富水性強(qiáng)，為含水層；(7)中三疊統(tǒng)松子坎組(T2s)粘土巖、灰?guī)r及白云巖等，含基巖裂隙水，含水性弱，為弱含水層；(8)第四系(Q)殘積、坡積物，由粘土、砂質(zhì)粘土、砂、礫等組成，僅含微弱孔隙潛水，為孔隙弱含水層。

2.4 地下水的補(bǔ)徑排

研究區(qū)及周邊出露地層主要有下二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組、上二疊統(tǒng)吳家坪組，下三疊統(tǒng)夜郎組和茅草鋪組以及第四系，地下水賦存于風(fēng)化帶、基巖裂隙和巖溶構(gòu)造之中，為巖溶水、基巖裂隙水及少許孔隙水，一般沿巖層傾向徑流，向甕安向斜軸部匯集，在地勢(shì)低洼處、河流、溪流或壓力減少處排泄。

3 地下巖溶裂隙含水性特征

研究區(qū)位于B河、A河和干溝三條水系的交匯處(圖1)，地表水系交錯(cuò)發(fā)育，上覆地層為淺灰色至肉紅色中至厚層白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾泥晶灰?guī)r，淺灰色薄至中層狀灰?guī)r，巖溶裂隙發(fā)育，巖溶裂隙中心埋深6～45 m，下伏地層為隔水層頁(yè)巖。根據(jù)地球物理勘察資料顯示，在研究區(qū)內(nèi)已識(shí)別出巖溶裂隙65處，識(shí)別出地下水系24條(表1)，且地下水主要沿著地層傾向、巖溶裂隙及斷層破碎帶向甕安向斜軸部匯集，最終在污水口出露。同時(shí)，由于研究區(qū)位于甕安向斜軸部，下伏地層為下三疊統(tǒng)夜郎組(T1y)灰綠色、紫紅色頁(yè)巖，為隔水層，并且地下水呈扇形狀匯集，匯集面積大，補(bǔ)給水源充足，所以向斜軸部為地下水的穩(wěn)定匯集流通區(qū)，水量隨季節(jié)變化大。

表1 部分剖面識(shí)別的巖溶裂隙一覽表

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，研究區(qū)以碳酸鹽巖為主，且灰?guī)r、白云巖等層厚較大，加之研究區(qū)位于甕安向斜軸部區(qū)域，向斜軸是淺表地下水主要富集通道，地層在褶皺變形過(guò)程中產(chǎn)生了較多的裂隙，為地表水體的下滲提供了基礎(chǔ)條件，使得研究區(qū)裂隙水較發(fā)育，且在各個(gè)地層中均有不同程度的富集。同時(shí)，巖石彎曲變形破裂為巖溶地貌的形成提供了便利條件，使得研究區(qū)巖溶裂隙以及地下水系發(fā)育。