淺談曲阜市第三紀地層水資源的開發(fā)與利用

孔芹

摘?要： 第三紀地層一般來說為貧水地層，曲阜市部分鄉(xiāng) 鎮(zhèn)分布有該地層，根據(jù)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)該地層的地形、地貌、地質(zhì)、水文地質(zhì)及物探曲線的綜合分析.，成功地打了批好井，而地下蓄水構(gòu)造的形成必須同時具備含水介質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、補給水源三個基本條件，在有利的地質(zhì)構(gòu)造及補給來源條件下，任何種巖石都可以存在相對富水地段，第三紀地層局部富水的原因就在于此。

關(guān)鍵詞： 第三紀地層;巖性;構(gòu)造;補給來源;物探;水資源;開發(fā);應(yīng)用

【中圖分類號】TV213?????【文獻標(biāo)識碼】B?????【文章編號】1674-3733（2020）23-0273-02

1?自然概況

曲阜市共分12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道辦事處，南北長35.5公里，東西寬25公里，總面積813.6平方公里，鄉(xiāng)村人口50.85萬人，其中人畜缺水16.87萬人，占鄉(xiāng)村人口47.5%以上。為了解決人畜飲水、農(nóng)業(yè)灌溉及城鎮(zhèn)生產(chǎn)、生活用水困難問題，曲阜市積極尋找地下水源。找水方法經(jīng)歷了由單純的地質(zhì)法，到地質(zhì)與物探相結(jié)合的找水方法。在地質(zhì)條件復(fù)雜、成井難度大的第三紀地層，通過綜合方法，在曲阜部分缺水地區(qū)打出了一批好井，解決了一大批人畜吃水和生產(chǎn)用水的問題。

2?第三紀地層分布規(guī)律及巖性特征

第三紀地層為新生代地質(zhì)發(fā)展史的新階段，其時限始于距今180萬年（或200萬年），其相應(yīng)的年代地層單位第三系根據(jù)生物、巖性等特征又可分為下第三系（E）和上第三系（N）。下第三系基本上固結(jié)成巖，而上第三系-般來說尚未完全固結(jié).①老第三系（下第三系）為始新統(tǒng)官莊組（Eag2）2段，分布在曲阜城東的防山鄉(xiāng)、書院街道辦事處，曲阜城北的王莊鄉(xiāng)及嶧山斷裂以西，廣大地區(qū)多為隱伏于第四系地層之下，在八寶山單斜斷塊的北部邊緣地帶有零星出露，角度不整合于古生界地層之上。巖性以紫紅色、紅色泥巖，雜色粉砂巖，礫巖，角礫巖為主，局部為蘭綠色，厚度變化大，-般50 -500 米，局部大于500米。②新第三系（上第三系）這套地層屬于尚未固結(jié)的松散沉積物，廣泛分布于山間洼地和山前平原區(qū)，不整合于老第三系或寒武系、奧陶系之上，巖性為淺棕黃色、灰黃色粘質(zhì)砂土，砂質(zhì)粘土，混粒土和粘土，混粒土和粘土主要分布在下部呈互層沉積，厚度一般50- 140 米之間。

3?第三紀地層的富水情況

本地區(qū)的第三紀地層中，富水不均勻。在防山鄉(xiāng)的季莊村、萬柳莊、宋村、尚家園等村莊和王莊鄉(xiāng)的前孟村、后孟村和朱家村都打出了比較好的深淺不等的井。防山鄉(xiāng)宋家村井深100米左右，出水量為80方/小時;萬柳莊打井6眼，井深90- -110米，出水量50方/小時;季莊村打井4眼，井深115米，出水量50方/小時。王莊鄉(xiāng)前孟村鉆井深度40米，出水量30方/小時;后孟村鉆井深度40米，出水量40方/小時;朱村鉆井深度40米，出水量30方/小時。近年來在第三紀地層中打出了數(shù)十眼深淺不等的機井，出水量都在30方/小時以上，解決了部分人畜吃水難的問題，打破了原來認為第三紀地層無水的說法。

4?構(gòu)成第三紀地層蓄水構(gòu)造的三個基本要素

4.1?第三紀地層成井地區(qū)巖性特點

4.1.1?含水巖組：本區(qū)為老第三系始新統(tǒng)官莊組（Eng）2段的地層，上覆第四系松散沉積物，厚2040 米不等，巖性為黃色粘土、細粒至粉砂、礫石、姜石等，下伏紫紅色泥巖與礫巖互層，構(gòu)成-個完整的含水巖。組成含水巖組的各個含水層間客觀存在的水力聯(lián)系和相同的水化學(xué)特征，其基礎(chǔ)就是它們在形成時往往同屬于-一個地質(zhì)時代<第三紀始新世>和相近的成因類型，使同一含水巖組內(nèi)的各含水層在空間上存在一定的聯(lián)系，盡管它們在鉆孔中可以有多個隔水層<紅色泥巖〉相隔開，但是從整個分布的空間來看，它們?nèi)匀皇窍嗷ミB通的，它們可以保持一個連續(xù)的水動力系統(tǒng)。

4.1.2?含水層的特征：鉆孔所揭露防山鄉(xiāng)-帶的含水層巖性為礫巖，礫巖是碎屑巖的一種。礫巖主要成分為石灰?guī)r，礫石為圓狀或次圓狀，具溶蝕現(xiàn)象，在鉆進中有的整回次都為石灰?guī)r，由此推斷礫巖的物質(zhì)來源于低山丘陵的石灰?guī)r地區(qū)。礫巖為孔隙式膠結(jié)，膠結(jié)物主要為鈣質(zhì)，鈣質(zhì)成分易溶解，透水性強。泗河北部第三紀地層巖性特征：上覆第四系松散巖層，厚度20- -40 米不等，主要巖石為深紅色泥巖、粉砂巖和礫巖，砂巖主要成分為長石石英，其物質(zhì)成分來源于北部變質(zhì)巖山區(qū)。

4.2?第三紀地層 成井區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造

4.2.1?地質(zhì) 構(gòu)造的分布：曲阜市泗河以南，第三紀地層能成井是斷裂構(gòu)造起了決定性作用。在城東的防山鄉(xiāng)-帶北部有一隱伏斷裂構(gòu)造，東起戈山廠，西至韓家鋪（韓戈斷裂）西端被北北東向斷裂切割，走向北西西，傾向北，傾角549-60°，為一張性斷裂。南部為尼山斷裂，它為該區(qū)較大斷裂之一，東起尼山東，經(jīng)防山鄉(xiāng)胡二北胡二東、防山到曲阜城西，被嶧山斷裂切斷，防山以西斷裂西盤均為老第三系的礫巖和泥巖互層。規(guī)模小的斷裂構(gòu)造在成井區(qū)分布較多，其中防山鄉(xiāng)尚家園東部有一-小構(gòu)造帶，走向大體為北北西向，據(jù)程莊北鉆孔資料分析，鉆孔35米左右見中奧陶統(tǒng)石灰?guī)r，由此推斷有一隱伏斷裂構(gòu)造從席家村東和程莊穿過.防山鄉(xiāng)季莊村以東，尚家園以南有一斷裂構(gòu)造帶，走向北北東，約20°。顏村中部20米到中奧陶統(tǒng)石灰?guī)r，顏村西100米根據(jù)物探資料分析，150米未見中奧陶統(tǒng)石灰?guī)r。該區(qū)內(nèi)大小斷裂縱橫交錯，使斷塊中礫巖裂隙、溶隙發(fā)育，為地下水的富存與運移創(chuàng)造了良好的空間與條件。

4.2.2?地質(zhì)構(gòu)造對基巖地下水的控制作用：所謂基巖地下水是指埋藏在第四紀之前堅硬、半堅硬巖石中的地下水。地質(zhì)構(gòu)造對基巖地下水的儲存、運移排泄起控制性作用。巖石中各種空除的形成與分布，絕大多數(shù)與地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，大量地區(qū)找水證明，在有利的地質(zhì)構(gòu)造條件下，幾乎任何-種巖石都可以存在相對的富水地段，而在不利的地質(zhì)構(gòu)造條件下，即使是含水性很好的石灰?guī)r，也不-定富含地下水。

4.3?地下水的補給來源

4.3.1?地下水的補給水源：我們開發(fā)利用礫巖中的巖溶裂隙水，不單純是消耗礫巖溶隙、裂隙中的靜儲量。如果把礫巖中的裂隙溶隙水看作是沒有補給來源的封閉水體，一旦開采，會很快被疏干，是沒有很大開采價值的。事實不是這樣，該區(qū)水井在90年代前后開發(fā)后，至今仍在使用且水質(zhì)水量均較好，如曲阜化工廠的生產(chǎn)生活用水，均采用第三紀礫巖中的水。

4.3.2?地下水的補給方式：第三紀地層含水巖組巖溶裂隙水的補給方式有三種：一是垂向補給，即大氣降水的人滲補給。在尚家園東部，為古生界中奧陶系石灰?guī)r地區(qū)，該區(qū)接受大氣降水，經(jīng)地表徑流和地下徑流滲人到該含水區(qū)的礫巖中。二是側(cè)向補給，該區(qū)北部為古生界中寒武系張夏組的石灰?guī)r，并在季莊東部有一南南北向斷裂帶，地下水通過斷裂帶側(cè)向補給該區(qū)的含水層，還有種種因素形成了該區(qū)的補給來源。

5?電測深 找水在該區(qū)的應(yīng)用

目前我們開展的物探找水方法主要是電阻率法及低頻法和激發(fā)極化法，電阻率法分電測深法及剖面法。電測深法應(yīng)用條件：（1）所研究的巖層要有足夠的厚度，且厚度與埋深比值較大，巖層傾角不大于20%。（2）各巖層電阻率穩(wěn)定，且富水與不富水電性差異較大。（3）在平面方向，其高低阻屏蔽影響較小。甚低頻法，其應(yīng)用條件是：①測區(qū)內(nèi)被測地質(zhì)體與圍巖電性差異明顯。②被測地質(zhì)體具有一定規(guī)模。③被測地質(zhì)體成脈狀分布。④第四系覆蓋層較薄。下面通過實例說明電測深在水文地質(zhì)找水中的應(yīng)用。

曲阜市防山鄉(xiāng)萬柳莊村西北地質(zhì)物探情況：0-6米為黃色粘土，6-9米之間有一米左砂層，9-16米第四系黃色粘土，16-20 米為第四系中砂層，20-60 米為第三系礫巖，礫巖泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)緊密不含水。60-90米為礫巖，鈣質(zhì)膠結(jié)，具有溶蝕現(xiàn)象，是該井的主要含水層，90米以下為第三系紅色粘土。四極電測深曲線分析和實鉆基本相同，鉆孔深138米，經(jīng)過抽水實驗，得出出水量80方/小時，周期澆地300畝，解決了部分農(nóng)田灌溉用水的問題。

曲阜市防山鄉(xiāng)季莊村西南深井地質(zhì)物探情況：0- -16 米為第四系黃色粘土，16- -20 米為第四系砂夾河礫石，20 -25 為第三系紅色粘土巖，25- 32 米為礫巖，32- -74 米為構(gòu)造角礫巖，角礫巖物質(zhì)成分為碳酸鈣，膠結(jié)物為鈣質(zhì)，巖石具有溶洞溶蝕現(xiàn)象，為該井的富水地段。74- -90 米為粉質(zhì)砂巖，裂隙較發(fā)育，為該井的弱含水層。90 -135米為礫巖，夾有紅色粘土，含水性差。此法為四極對稱電阻率法，經(jīng)實鉆證明曲線分析與鉆探巖芯基本吻合。此井井深100米，下管26米，經(jīng)抽水實驗得出出水量50方/小時以上，解決了季莊村200畝的灌溉問題。此井建成之后，又在該村連續(xù)打了3眼機井，解決了該村生產(chǎn)生活用水難的問題。

曲阜市王莊鄉(xiāng)后孟村村東北吃水井物探曲線情況：0- 9 米為黃色粘土，9- -25 米為第三系的砂巖，25一32米為第三系粘土巖，32- -50 米為第三系砂巖，50米以下為第三系的粘土巖，此井鉆至60米，井徑1米，出水量32方/小時，解決了全村1000多人的吃水和部分農(nóng)田灌溉的用水。

6?結(jié)論

水是人類生命之所系，尋找地下水源并合理開發(fā)與利用是每個水利人員的職責(zé)。絕對不含水的巖層沒有，只有在有利的地質(zhì)構(gòu)造及補給來源條件下，幾乎任何一種巖石都可以存在相對富水地段，第三紀地層局部富水的原因就在于此。由于第三紀地層為貧水地層，且開采的大都是在150米以內(nèi)礫巖及砂巖中的巖溶裂隙水，開采規(guī)模較小，尚處在摸索階段，我們要對第三紀地層和第四紀地層中的水綜合利用，從而達到合理開發(fā)利用的目的。