滇東南彌勒盆地蓄水構(gòu)造特征分析及找水方向

楊 紅，許 模，張勁松

（1.成都理工大學(xué) 地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610059；2.云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，昆明650011）

近年來云南氣候持續(xù)干旱，嚴(yán)重影響了人民群眾的生產(chǎn)生活，制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展?？勾蠛当Ｃ裆年P(guān)鍵是要在干旱地區(qū)找到可供人畜飲用的地下水。滇東南彌勒盆地雖然降水量適中，但由于水資源時(shí)空分布不均勻，蒸發(fā)量較大，致使地下水資源極度緊張。

本文基于蓄水構(gòu)造的三要素，對(duì)區(qū)內(nèi)蓄水構(gòu)造特征進(jìn)行分析，嘗試明確彌勒盆地的找水方向，為持續(xù)干旱年份彌勒盆地尋找地下水、縮小找水工作的靶區(qū)面積［1］提供參考。

1 盆地地質(zhì)環(huán)境

彌勒盆地位于云南省東南部，紅河哈尼族彝族自治州北端。盆地屬滇東高原的一部分，地形高差大，地貌復(fù)雜，北部較平坦，東西多山，中部低凹，中南部被切割成低山緩坡地形，地勢(shì)總體北高南低。

彌勒盆地發(fā)育于昆明山字型東翼褶皺斷裂帶上，是多條性質(zhì)不同的褶皺斷裂長(zhǎng)期活動(dòng)的結(jié)果，盆地具有斷坳性質(zhì)。由于區(qū)域內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，斷裂、皺褶極為發(fā)育，多呈NE—SW向展布。盆地北端及中段西側(cè)發(fā)育有當(dāng)?shù)閿鄬?，該斷層為張性斷層，使盆地具有斷陷性質(zhì)（圖1）。

彌勒盆地在第三紀(jì)以前已形成，但后來的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使盆地中心變遷，造成某些層位缺失，盆地范圍逐漸縮小，因此只在盆地北部、西部、東部和南部的局部地段進(jìn)行第四系沉積。

彌勒盆地為典型的亞熱帶氣候，受印度洋溫暖氣流影響，氣候溫和，雨量適中，日照充足，蒸發(fā)量大。甸溪河及其支流為盆地內(nèi)的主要地表河流，源自師宗縣，自北向南流動(dòng)，在嶺崗附近匯入南盤江，河流流量受季節(jié)影響較大，多年平均流量30m3／s，自然落差1 025m，上游流經(jīng)石灰?guī)r地區(qū)，多溶洞、伏流。

彌勒盆地四周碳酸鹽巖分布廣泛，受南盤江切割影響，盆地地形高差較大，巖溶極為發(fā)育；盆地凹陷區(qū)、河流階地及河谷內(nèi)沉積有新生界第四系（Q）、上第三系（N）、下第三系（E）的砂巖、礫巖、砂礫巖等松散沉積物；盆地東南側(cè)為三疊系（T）基巖，巖性主要為頁巖、粉砂巖、細(xì)砂巖等。

圖1 彌勒盆地構(gòu)造簡(jiǎn)圖

2 水文地質(zhì)單元

彌勒盆地主要地表河流為南盤江支流甸溪河。根據(jù)彌勒盆地地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性和地下水補(bǔ)徑排規(guī)律，將盆地地下水徑流系統(tǒng)劃分為一個(gè)一級(jí)單元即甸溪河水系統(tǒng)Ⅱ，一級(jí)系統(tǒng)又可劃分為5個(gè)二級(jí)子系統(tǒng)。甸溪河水系統(tǒng)北側(cè)接受高原區(qū)降雨補(bǔ)給，東西兩側(cè)以南盤江與甸溪河的地下水分水嶺為界，地下水向南排泄，最終匯至南盤江。水文地質(zhì)單元?jiǎng)澐忠妶D2，各單元基本特征見表1。

表1 甸溪河水系統(tǒng)基本特征

從圖2、表1可以看出盆地NW部為Ⅱ1單元排泄區(qū)，由于有玄武巖形成隔水邊界，使地下水至玄武巖西側(cè)匯流富集，形成富水塊段，受NW向斷裂錯(cuò)移以及地下切割，富水帶中溢出許多大泉。盆地NE部為Ⅱ2單元排泄區(qū)，亦形成一富水塊段。盆地基底受斷層切割和玄武巖侵入，地層復(fù)雜，北部為Ⅱ2單元地層延入盆地，富水性較弱。南部為Ⅱ3單元補(bǔ)給徑流區(qū)，無泉水溢出，富水性弱。盆地上第三系（N）、下第三系（E）地層，據(jù)鉆孔資料，富水性弱。盆地西，由于受NE向斷層控制，沿?cái)鄬臃植加袩岙惓?，溫泉廣泛分布（表2），其圍巖由玄武巖及碎屑巖組成封閉層，上部有N1－2h黏土為蓋層。

3 蓄水構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造控水理論認(rèn)為，地質(zhì)構(gòu)造是控制地下水埋藏、分布和運(yùn)移的主導(dǎo)因素，在一定有利的地質(zhì)構(gòu)造組合形式下，就會(huì)形成有利于地下水形成、運(yùn)動(dòng)和蓄存的蓄水構(gòu)造［2－4］。蓄水構(gòu)造便是富集地下水的地質(zhì)構(gòu)造形式。蓄水構(gòu)造的三個(gè)基本組成要素是：透水巖層、隔水巖層、透水邊界。在嚴(yán)重干旱地區(qū)尋找地下水，就是要尋找有利的蓄水構(gòu)造［2］。根據(jù)盆地構(gòu)造、巖性及地下水補(bǔ)徑排等特征，將盆地及其四周蓄水構(gòu)造類型主要分為匯水型蓄水構(gòu)造、阻水型蓄水構(gòu)造和風(fēng)化帶型蓄水構(gòu)造三類。

3.1 匯水型蓄水構(gòu)造

匯水型蓄水構(gòu)造是在有利的巖性組合、構(gòu)造、地形等條件下地下水易在其中匯集的地質(zhì)構(gòu)造，常見的有巖溶暗河型和斷裂型蓄水構(gòu)造。這類蓄水構(gòu)造其儲(chǔ)水空間往往呈線狀分布。

（1）巖溶暗河型蓄水構(gòu)造［5］。盆地四周外緣廣泛分布厚層的三疊系、二疊系、石炭系和泥盆系碳酸鹽巖，由于地殼強(qiáng)烈上升，河谷深切，斷裂構(gòu)造極其發(fā)育，在分水嶺地段、斷裂帶附近，地表巖溶漏斗、落水洞、溶洞十分發(fā)育，其接受降雨和地表水補(bǔ)給，大部分地下水儲(chǔ)存在低級(jí)別的巖溶溶隙、溶孔中，并源源不斷的向暗河管道匯集，暗河管道往往成為一線狀的匯水管道，本區(qū)巖溶往往沿?cái)嗔寻l(fā)育，四周有地下水分水嶺及碎屑巖、玄武巖形成隔水邊界，更有利于地下水的匯集。如盆地南側(cè)外緣龍?zhí)渡诎岛酉档谌龓r溶時(shí)期形成的并正在發(fā)展中的壯年期暗河，其沿?cái)嗔压鹊匕l(fā)育而成，具體出露特征見表3。

圖2 彌勒盆地水文地質(zhì)單元

表2 溫泉特征統(tǒng)計(jì)

表3 龍?zhí)渡诎岛犹卣?/p>

（2）張性斷裂充水型蓄水構(gòu)造。盆地西山區(qū)和東山區(qū)廣泛分布厚層碳酸鹽巖，在構(gòu)造活動(dòng)的影響下張性斷層極為發(fā)育，并發(fā)育有次級(jí)NW向和NE向兩組扭裂面，由于兩盤均為可溶性碳酸鹽巖或脆性的碎屑巖，斷層上盤破碎帶裂隙和巖溶較發(fā)育。在不同方向斷層交匯的復(fù)合部位，因巖石受力迭加造成巖石破碎劇烈，節(jié)理、裂隙非常發(fā)育，斷層影響范圍更寬，與未受影響巖石相比，其含水性和透水性明顯增強(qiáng)，斷層未受影響巖石作為相對(duì)隔水巖層，地下水容易在影響帶內(nèi)富集，形成旁側(cè)裂隙含水帶，地下水在一定條件下以泉的形式排泄，如樓房寨斷裂（圖3）。又如彌勒盆地西部的當(dāng)?shù)閿鄬?，為一張性活?dòng)斷裂帶，二疊系玄武巖沿?cái)嗔褔姲l(fā)，形成隔水邊界，使地下水在灰?guī)r一側(cè)運(yùn)移和儲(chǔ)存，成為一側(cè)充水，另一側(cè)阻水的斷陷盆地?cái)嗔殉渌畮В嗪谌褐杏袃蓚€(gè)泉點(diǎn)便出露于當(dāng)?shù)閿鄬由希▓D4）。

（3）單斜匯水型蓄水構(gòu)造。鳳凰山單斜斷塊（圖1）位于彌勒盆地的西部，西以法雨哨斷層為界，東以大麥地至螞蟻哨斷層為界，近東西向的小斷層將兩大邊界斷層切割呈多段，破壞了其連續(xù)性。斷塊中構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，為單斜構(gòu)造，主要分布地層為泥盆系純碳酸鹽巖地層，含水巖組D3地層較D2q地層灰?guī)r純，富水性相對(duì)D2q較好。由于壓扭性構(gòu)造所形成的斷裂構(gòu)造巖的透水性遠(yuǎn)比兩盤巖石的透水性小，形成相對(duì)隔水邊界，在有利地形條件下地下水易于富集。巖層整體產(chǎn)狀 N5°—45°E／SE，傾角很緩，一般10°左右，靠近斷層處，受斷層影響，產(chǎn)狀混亂，且傾角變陡。巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，地表巖溶漏斗洼地普遍發(fā)育，富水性強(qiáng)，位于地下水補(bǔ)給—徑流區(qū)，所以基本沒有泉點(diǎn)出露。

圖3 樓房寨充水?dāng)嗔哑拭?/p>

圖4 當(dāng)?shù)閿嗔殉渌托钏畼?gòu)造

3.2 阻水型蓄水構(gòu)造

阻水型蓄水構(gòu)造是當(dāng)?shù)叵滤趶搅魍局袔r層巖性發(fā)生突變或遇某障礙物阻擋其向前徑流時(shí)，地下水便在障礙物或巖性分界面來水方向匯集形成的蓄水構(gòu)造。常見的有巖性分界面阻水型蓄水構(gòu)造、壓性斷層組成的蓄水構(gòu)造和風(fēng)化帶型蓄水構(gòu)造。這類蓄水構(gòu)造其儲(chǔ)水空間往往呈區(qū)域面狀分布。

（1）巖性分界面阻水型蓄水構(gòu)造。盆地NW側(cè)外緣屬于甸溪河Ⅱ1水系統(tǒng)，其接受西部巖溶高原區(qū)的降雨補(bǔ)給，在垂直運(yùn)動(dòng)或向河谷、盆地排泄的過程中，受到彌勒盆地NW側(cè)和沿NE向斷層分布的玄武巖的阻隔作用，巖溶水在接觸帶富集，地下水位逐漸上升，形成巖性分界面阻水型蓄水構(gòu)造，并以接觸泉的形式排泄；又由于區(qū)內(nèi)斷裂極其發(fā)育，若在接觸帶附近有斷層作用，地下水易沿?cái)鄬訌搅?，在區(qū)內(nèi)高原向盆地過渡的斜坡地帶出露很多泉點(diǎn)，最大泉流量為482L／s，最小泉流量為0.33L／s。盆地 NE側(cè)，三疊統(tǒng)個(gè)舊組可溶巖，法郎組、鳥格組、永寧鎮(zhèn)組非可溶巖，由于受NE向壓性逆沖斷層的影響，呈互層狀相互平行的出露，其位于甸溪河Ⅱ2水系統(tǒng)中，由于巖層抗水流溶蝕的能力不同，巖溶沿?cái)嗔褞Оl(fā)育，遇碎屑巖或阻水?dāng)鄬悠鸶羲吔缱饔茫叵滤闳菀自诳扇軒r與非可溶巖分界帶富集，因此在盆地的NE側(cè)出露很多泉點(diǎn)，最大泉流量為42.4L／s，最小泉流量為0.01L／s。

盆地四周褶皺均被走向斷層破壞，褶皺核部多為非可溶巖，主要起隔水邊界或阻水的作用，如金頂山向斜，位于盆地東側(cè)，其巖層緊密倒轉(zhuǎn)，核部均由碎屑巖組成，SW翼巖層為中三疊統(tǒng)個(gè)舊組灰?guī)r，兩翼被走向斷層破壞形成相對(duì)隔水邊界，在可溶巖與非可溶巖交界面處地下水富集并出露成泉（圖5）。

圖5 金頂山向斜阻水型蓄水構(gòu)造

（2）壓性斷裂阻水型蓄水構(gòu)造。斷裂控制著區(qū)域地下水富集、徑流和排泄的主要條件，且斷層兩盤的巖性和力學(xué)性質(zhì)對(duì)斷裂蓄水構(gòu)造的形成有很大的影響［6］。盆地所處區(qū)域壓性或壓扭性斷裂發(fā)育，由于壓性斷裂構(gòu)造巖的透水性遠(yuǎn)比兩盤巖石的透水性小，造成斷裂帶一側(cè)阻水，來水方向一側(cè)充水。如盆地NE向小龍?zhí)稊鄬?、媽平斷層、饒家灣－清河村斷層、路茨斷層、老寺坡—尖山斷層、瓦舍—火木龍斷層等，主體為逆沖性質(zhì)，斷裂帶中斷裂構(gòu)造巖主要起阻水作用。

3.3 風(fēng)化帶型蓄水構(gòu)造

區(qū)內(nèi)形成風(fēng)化帶型蓄水構(gòu)造的巖石有：三疊系飛仙關(guān)組、法郎組、鳥格組砂頁巖，二疊系峨眉山玄武巖等。在一定的氣候條件下，巖層經(jīng)受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，風(fēng)化帶破碎，裂隙發(fā)育。風(fēng)化帶一般深10～50 m，風(fēng)化帶接受大氣降雨補(bǔ)給，以破碎帶下未風(fēng)化的新鮮巖石作為隔水邊界，阻擋地下水下滲，在一些洼地、河流谷地等地形低洼易匯水的地方，構(gòu)成蓄水構(gòu)造，形成風(fēng)化裂隙水，地下水呈散狀排泄。

盆地東南側(cè)碎屑巖分布區(qū)由于地形高差大，大氣降水后，多迅速形成地表徑流，泉流量一般小于1L／s。盆地中部被Q4和N1－2沉積物覆蓋，其富水性弱。二疊系玄武巖，呈條帶狀展布于盆地NW側(cè)，受斷裂及后期風(fēng)化作用影響，風(fēng)化裂隙發(fā)育。以風(fēng)化裂隙帶為透水層，下部未風(fēng)化巖石作為隔水層，富集少量風(fēng)化裂隙水，泉流量一般小于1L／s。

4 找水方向

彌勒盆地內(nèi)用作生活生產(chǎn)的供水水源目前主要有盆地東北側(cè)的太平水庫庫水、盆地西部大龍?zhí)端暗橄铀Ｓ捎诮陙砼璧貧夂虺掷m(xù)干旱，降雨量大幅減少，加之盆地外緣水資源時(shí)空分布不均勻，地下水埋藏很深，造成地表嚴(yán)重缺水。對(duì)于不同缺水地區(qū)的地下水尋找方向和開發(fā)模式應(yīng)根據(jù)其所含蓄水構(gòu)造地下水的分布規(guī)律，因地制宜地確定［7］。嚴(yán)重干旱年份彌勒盆地地下水的尋找方向主要為巖性分界面阻水型蓄水構(gòu)造、斷裂型蓄水構(gòu)造、風(fēng)化帶型蓄水構(gòu)造。

4.1 巖性分界面阻水型蓄水構(gòu)造

盆地由于受到斷層切割和玄武巖侵入，在碳酸鹽巖與玄武巖的接觸地帶地下水容易富集，而不能從西山區(qū)向盆地排泄，使里方鎮(zhèn)及火木龍一帶干旱。在這種蓄水構(gòu)造中尋找地下水，主要是要尋找可溶巖與非可溶巖分界的地帶、尋找構(gòu)造變動(dòng)影響的地段、尋找匯水條件較好的地形，如斜坡、洼地等［8］。在里方鎮(zhèn)及火木龍一帶，可通過從小窩舊至紅石巖以西的山腳，沿玄武巖和西部灰?guī)r接觸帶打井，或往西打斜井，開采接觸帶蓄積的地下水。

4.2 斷裂型蓄水構(gòu)造

盆地及其四周受制于地下水埋藏、分布和運(yùn)移，彌勒盆地地下水發(fā)育嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造的影響［9］。在經(jīng)向、緯向構(gòu)造體系和山字型構(gòu)造體系的影響，主要發(fā)育壓性和壓扭性斷層。從這種蓄水構(gòu)造中尋找地下水，主要是要尋找斷層的影響帶，判斷斷層性質(zhì)確定斷層上下盤、判斷斷層兩盤巖層的巖性，確定是否有可溶性巖層、尋找不同方向斷裂交匯的部位［6］。在斷層上盤、交匯、可溶巖部位以小口徑集中式打井，供人畜飲用［8］。另外盆地沿?cái)嗔褞Х植加写蟠笮⌒〉穆┒贰⑼莸?、落水洞也可作為尋找地下水較有意義的標(biāo)志，可沿裂隙落洞方向布井打水。

4.3 風(fēng)化帶型蓄水構(gòu)造

巖體風(fēng)化帶的富水性取決于巖石性質(zhì)、裂隙發(fā)育情況、蓄水條件等因素。巖石顆粒越粗、風(fēng)化帶厚度越大，蓄水條件越好，蓄積的地下水越多。在這種蓄水構(gòu)造中尋找地下水，主要是要尋找匯水條件較好的地形、構(gòu)造影響的范圍、原生及次生裂隙發(fā)育的堅(jiān)硬巖體。盆地風(fēng)化帶型蓄水構(gòu)造富水性不是很強(qiáng)，但在持續(xù)干旱的年份，由于風(fēng)化裂隙水在本區(qū)主要分布在盆地及東山區(qū)碎屑巖分布區(qū)，埋藏較淺，便于開采利用，雖然水量不大，但作為分散的居民生活用水和農(nóng)業(yè)用水的水源還是很有價(jià)值的［10］。

5 結(jié)論

（1）地質(zhì)構(gòu)造是控制地下水埋藏、分布和運(yùn)移的主導(dǎo)因素，在一定有利的地質(zhì)構(gòu)造組合形式下，就會(huì)形成有利于地下水形成、運(yùn)動(dòng)和蓄存的蓄水構(gòu)造。在嚴(yán)重干旱地區(qū)尋找地下水，就是要尋找蓄水構(gòu)造。

（2）在構(gòu)造和巖性的控制下，盆地及其四周蓄水構(gòu)造主要發(fā)育有：匯水型蓄水構(gòu)造、阻水型蓄水構(gòu)造和風(fēng)化帶型蓄水構(gòu)造三類。其中本區(qū)匯水型蓄水構(gòu)造主要有巖溶暗河型蓄水構(gòu)造、斷裂充水型蓄水構(gòu)造和單斜斷塊蓄水構(gòu)造，阻水型蓄水構(gòu)造主要有巖性分界面阻水型蓄水構(gòu)造、壓性斷裂阻水型蓄水構(gòu)造。

（3）盆地在持續(xù)干旱年份地下水的尋找方向主要為巖性分界面阻水型蓄水構(gòu)造、斷裂型蓄水構(gòu)造、風(fēng)化帶型蓄水構(gòu)造。其中風(fēng)化帶型蓄水構(gòu)造中蓄存的地下水雖然水量不大，但作為分散的居民生活用水和農(nóng)業(yè)用水的水源還是很有價(jià)值的。

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