含水層巖性對(duì)其富水性的影響關(guān)系分析

溝麗曼

摘 要：含水層是指能透水又飽含重力水的巖層。構(gòu)成含水層的必要條件是要有儲(chǔ)存地下水的空間、儲(chǔ)存地下水的地質(zhì)構(gòu)造和良好的補(bǔ)給水源。以臨縣龐龐塔煤礦研究區(qū)為例，分析含水層巖性對(duì)其富水性的影響。這對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鄉(xiāng)人民生活供水和防治地下水害有重要的意義。

關(guān)鍵詞：富水性；含水層巖性；單位涌水量；滲透系數(shù)

中圖分類號(hào)：TD741 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.11.096

龐龐塔煤礦位于山西省臨縣縣城以東城，水文地質(zhì)單元屬于柳林巖溶水系統(tǒng)。依據(jù)研究區(qū)地層發(fā)育狀況及其水文地質(zhì)特征，可將研究區(qū)地下水含水層劃分為奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水巖組，石炭系上統(tǒng)太原組石灰?guī)r巖溶裂隙含水巖組，二疊系下統(tǒng)山西組砂巖裂隙含水巖組，二疊系石盒子組砂巖裂隙含水巖組，二疊系石千峰組和三疊系砂巖裂隙含水層組，第三、第四系砂礫石孔隙含水巖組。

1 奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水巖組

研究區(qū)東部外圍有較大面積的出露，由東向西埋深逐漸增大，最大埋深超過(guò)1 300 m。P18號(hào)地質(zhì)孔揭露本統(tǒng)157.48 m， P63號(hào)水文孔揭露本統(tǒng)150.86 m，PK13揭露本統(tǒng)314.08 m。該組巖性以石灰?guī)r為主，其次為泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、石膏，還有少量的角礫狀灰?guī)r等。巖溶裂隙發(fā)育的石灰?guī)r、泥灰?guī)r為含水層，石膏、角礫狀泥灰?guī)r和巖溶裂隙不發(fā)育的石灰?guī)r為隔水層，由隔水層把奧陶系分成若干個(gè)含水層。

1.1 上馬家溝組巖溶裂隙含水巖組

上馬家溝組巖性以石灰?guī)r、泥灰?guī)r為主。P18號(hào)孔和P63號(hào)孔均揭露本組，但與峰峰組界線不明顯。此次勘查PK13號(hào)孔也揭露本組。簡(jiǎn)易水文和抽水試驗(yàn)資料顯示，鉆孔鉆至該段都會(huì)大量涌水或漏水，這表明該段富水性比較強(qiáng)?，F(xiàn)在尚未發(fā)現(xiàn)上馬家溝組含水層巖溶發(fā)育程度和富水性在深淺部的明顯差異。P63號(hào)孔本組上部與峰峰組混合抽水試驗(yàn)，單位涌水量為0.178 L/s·m，滲透系數(shù)為0.007 833 m/d，含水層為中等富水性。在其主斜井西南側(cè)有一水井，2004-11-17施工完成，井深790.29 m。揭露上馬家溝組201.79 m，上段巖性為深灰色厚層狀石灰?guī)r、含白云質(zhì)灰?guī)r和泥灰?guī)r；中段為深灰色薄—中厚層狀石灰?guī)r、豹皮灰?guī)r，夾白云質(zhì)灰?guī)r；下段為灰黃、灰色石灰?guī)r，夾白云質(zhì)灰?guī)r，局部夾石膏層。揭露峰峰組96.40 m，巖性為厚層狀灰色石灰?guī)r、泥灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和石膏。取水層段為上馬家溝組590.33～790.29 m，井徑φ244 mm，靜水位（埋深）為353.00 m，單位涌水量為0.812 L/s·m，富水性中等。PK13孔深835.08 m，本組抽水為穩(wěn)定流三次降深抽水試驗(yàn)，單位涌水量0.057～0.098 L/s·m，富水性強(qiáng)。

1.2 峰峰組巖溶裂隙含水巖組

本組平行不整合于本溪組之下，厚88.21～140.62 m，平均厚度為113.41 m，巖性主要為石灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r和石膏等。含水層以上段灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r為主，下段為泥灰?guī)r、灰?guī)r和石膏，一般可將其視為隔水層。

本組含水層以其二段（O2f2）質(zhì)純灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和角礫狀灰?guī)r為主。據(jù)鉆孔揭露，巖溶裂隙發(fā)育程度在平面分布上不均勻，總體來(lái)說(shuō)，淺埋區(qū)巖溶裂隙發(fā)育，井田西部深埋區(qū)發(fā)育程度則明顯變差，其巖溶形態(tài)是以溶洞、溶孔和溶蝕裂隙為主。比如P21孔在鉆至O2f灰?guī)r15.2 m、孔深740.2 m時(shí)，發(fā)生了漏水的情況，本孔抽水試驗(yàn)，單位涌水量為1.207 5 L/s·m；又比如，P43號(hào)孔在鉆至孔深776～780 m、O2f層段49～53 m（O2f2底）時(shí)，溶洞比較多，最大溶洞長(zhǎng)達(dá)0.70 m，并出現(xiàn)鉆孔漏水的情況，從776.20～776.90 m，鉆至此層位鉆孔漏水嚴(yán)重，水位為321.60～321.80 m，鉆進(jìn)時(shí)的耗水量達(dá)3.83 L/s。由于孔內(nèi)事故，未對(duì)峰峰組做抽水試驗(yàn)，移孔后鉆進(jìn)至峰峰組時(shí)未見溶洞，也不漏水，巖溶也不發(fā)育，抽水試驗(yàn)單位涌水量為0.005 97 L/s·m，這說(shuō)明峰峰組富水性弱。此次勘查的PK6、PK7孔，巖芯鑒定PK6孔時(shí)也未見溶洞，巖溶不發(fā)育。在鉆井過(guò)程中，個(gè)別鉆孔發(fā)現(xiàn)了溶洞、掉塊等重要水文地質(zhì)現(xiàn)象。經(jīng)巖芯鑒定，奧灰石灰?guī)r泥質(zhì)含量較高，裂隙一般用泥質(zhì)、方解石脈充填。從抽水試驗(yàn)資料來(lái)看，該組單位涌水量為0.000 01～1.506 L/s·m。

奧灰峰峰組一段（O2f1）是以含石膏的泥質(zhì)灰?guī)r和泥灰?guī)r為主，中間夾白云質(zhì)灰?guī)r。因此，一段的大部層位為相對(duì)隔水層。

由現(xiàn)有資料可知，奧灰?guī)r溶發(fā)育程度和富水性很不均一，單位涌水量在不同的鉆孔中相差很大。一般來(lái)說(shuō)，單位涌水量是隨著埋深而變化的，即埋深小，巖溶發(fā)育程度高，富水性強(qiáng)，埋深大則反之。PK15試驗(yàn)段距1 352.99～1 460.50 m，埋藏深，巖溶裂隙不發(fā)育，單位涌水量q值為0.000 01 L/m·s，富水性弱。

2 石炭系上統(tǒng)太原組灰?guī)r巖溶裂隙含水巖組

該組由L5，L4，L3，L2，L15層灰?guī)r組成，L4全井田發(fā)育，L3偶有尖滅點(diǎn)，L5，L2，L1不發(fā)育。巖芯和簡(jiǎn)易水文資料表明，該組灰?guī)r在深部巖溶裂隙不發(fā)育，在淺部巖溶裂隙發(fā)育。P21、P41、P43和P63號(hào)孔均揭露本組灰?guī)r2層，分別為L(zhǎng)4和L3.P21號(hào)孔本組抽水試驗(yàn)，單位涌水量為0.001 447 L/s·m，弱富水性，滲透系數(shù)為0.007 9 m/d；P63號(hào)孔本組抽水試驗(yàn)，單位涌水量為0.075 88～0.093 42 L/s·m，弱富水性。因此，據(jù)此次勘探鉆孔抽水試驗(yàn)可知，該組單位涌水量為0.000 54～0.055 39 L/s·m，弱富水性。此外，太原組還有數(shù)層砂巖，其厚度變化比較大，一般認(rèn)為其水文地質(zhì)意義不大。

3 二疊系下統(tǒng)山西組砂巖裂隙含水巖組

該組主要由K3和多層砂巖層組成，巖性為細(xì)—粗粒砂巖，巖性和厚度變化都比較大。在井田內(nèi)，由于該組沒有出露區(qū)域，并且砂巖穩(wěn)定性差，所以，富水性很弱。少數(shù)鉆孔有時(shí)會(huì)遇到微量或少量涌水，也有消耗量增大者。P41號(hào)孔本組和太原組混合抽水試驗(yàn)，單位涌水量為0.334 6～0.52 L/s·m，中等富水性。

4 二疊系上下石盒子組砂巖裂隙含水層組

該組在區(qū)內(nèi)主要沿南邊界出露，主要有K4，K5，K6，K7等砂巖，巖性以中粗粒砂巖為主。該組砂巖厚度較大，分布比較廣，近地表裂隙發(fā)育，容易接受降水補(bǔ)給，但是，深部裂隙

比較少，因此，含水層接受大氣降水補(bǔ)給后，地下水進(jìn)入深層的很少，深部富水性很弱，有部分民用水井采本層的水。另外，該組局部裂隙發(fā)育，部分鉆孔遇本組砂巖涌水或漏水。P63號(hào)孔本組與山西組混合抽水試驗(yàn)，單位涌水量為0.030 7～0.049 73 L/s·m，滲透系數(shù)為0.042 8～0.06 m/d。由于含水層埋藏深，裂隙不發(fā)育，所以，其富水性比較弱。P21號(hào)孔本組與山西組混合抽水試驗(yàn)，單位涌水量?jī)H為0.002 06 L/s·m，含水層富水性很弱。

5 二疊系石千峰組和三疊系砂巖裂隙含水層組

二疊系石千峰組和三疊系砂巖在井田南部零星出露。含水層為細(xì)—粗粒砂巖，地下水主要賦存于砂巖裂隙中，裸露區(qū)裂隙發(fā)育，砂巖接受大氣降水補(bǔ)給后，經(jīng)短途徑流泄出地表形成泉，泉水多呈懸掛式，湫水河兩岸巖壁上可見到，泉水流量多在0.5 L/s以下。由此可知，該組富水性比較弱。

6 第三、第四系砂礫石孔隙含水層

第三、第四系松散層井田內(nèi)廣泛分布。第三系上新統(tǒng)下部為砂礫層，厚1～5 m，上覆為紅色黏土，總厚一般不超過(guò)10 m。第三、第四系松散層和二疊系上石盒子組基巖風(fēng)化帶混合抽水試驗(yàn)，單位涌水量為0.002 7～0.426 L/s·m，滲透系數(shù)為0.006 3～9.06 m/d，含水層富水性大部分中等，部分比較弱。

7 總結(jié)

綜上所述，含水層的蓄水空間為孔隙、裂隙和溶隙。孔隙越大，數(shù)量越多，越有利于地下水的流動(dòng)和富集，隨著深度的增加，松散沉積物的自重壓力增大，孔隙度就會(huì)降低。此外，地質(zhì)時(shí)代比較老的沉積物的顆粒之間常被膠結(jié)，其孔隙度也會(huì)大大降低，從而影響含水層的富水性。裂隙是巖石中的空隙，它的寬度、長(zhǎng)度、數(shù)量、分布和連通情況會(huì)影響巖石的持水性、透水性，比如寺下水平行砂礫石層的滲透與垂直該層的滲透相比，透水性要大。一般來(lái)說(shuō)，空隙越大，給水性就越好，透水性就越強(qiáng)，持水性就越弱。溶隙是可溶巖（石灰?guī)r、白云巖）中發(fā)育的一種特殊空隙，是地下水對(duì)可溶巖長(zhǎng)期溶蝕的結(jié)果。一般來(lái)說(shuō)，巖溶裂隙越發(fā)育，含水層富水性越強(qiáng)。

〔編輯：白潔〕