岩脉发育区构造裂隙水勘查研究

岩脉发育区构造裂隙水勘查研究

作者：邓启军

李伟

朱庆俊

王新峰

刘蕴

曹红

来源：《南水北调与水利科技》2013年第05期

摘要：保定西部太行山区广泛发育强透水岩层、低阻岩脉和富水构造。在该地区寻找构造裂隙水时，关键在于准确区分低阻岩脉（体）与富水断层。利用水文地质调查和物探勘查相结合的方法，通过对比分析低阻岩脉与富水断层的电性差异，成功实施了一眼构造裂隙水勘查示范井。取得了岩脉区寻找构造裂隙水的有效方法，解决了当地多年缺水问题。 关键词：低阻岩脉；富水断层；构造裂隙水；物探勘查 中图分类号：P641.135文献标识码：A 文章编号：16721683（2013）05009504

保定西部山区位于太行山东麓北段，在白云岩与灰岩分布区NW和NE向的断层中岩脉发育，主要为闪长岩和辉绿岩。因岩脉充填，地下水埋藏和分布具有极大的不均匀性，其运动亦相对复杂[1]，一直以来，岩脉发育区的成井率普遍不高，当地生活饮用水严重缺乏，水资源短缺已成为该地区经济社会发展的最大制约因素[24]。史家佐村位于保定西部唐县齐家佐乡，是一个典型缺水村庄。该村找水难度大的原因是：（1）地质条件较为复杂，大部分构造均被岩脉、岩体侵入，富水构造较少，地下水体之间的水力联系被分割破坏，连通性差。（2）村庄附近普遍发育的闪长岩体及高岭土，均呈现出低阻特性，与富水断层的测量数据很相似，容易干扰地下水勘查方向，增加勘查难度。

本次工作是在分析区内水文地质条件的基础上，通过详细的水文地质调查，首先遴选找水靶区[5]，再针对岩脉与富水断层的低阻特性，选择有效的物探方法组合[6]，对比分析其电性差异，进而准确判别富水断层，解决该村长期以来的缺水问题。 1水文地质条件 1.1地质及构造背景

区内出露的地层为蓟县系雾迷山组（Jxw）燧石条带白云岩、青白口系景儿峪组（Qb）燧石角砾岩夹薄层石英砂岩和第四系全新统残坡积（Q4el+dl）碎石土；村庄以西分布着大面积的闪长岩体。区内地质构造发育简单，以NW和NE方向断层构造为主， NW方向断层延伸较短，多被闪长岩、高岭土充填，且大多被伴生的NE、NNE方向断裂构造切穿，见图1。 1.2地下水的赋存特征

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区内地势整体为西高东低，村庄东北部为一较大形的宽浅洼地，为全区的地势最低点。早先曾在村西沟施工一口150 m深井，遇到闪长岩体，后挪孔（SJZ01）至村南，成井深度134 m。 SJZ01井曾以3英寸泵满管抽水，水位稳定，停泵后水位恢复速度较快。然而使用几年后，水量逐渐减小，现已基本报废。经分析认为，该井所处的位置存在有一定的储水空间，但是岩体将村西地区的地下空间切割成网格状，各空间的水力联系被切断，地下水的补给不足。另外，村南沟里还挖有一大口井（SJZ02），井深40 m，8 m以下见有致密黄白色高岭土，出水量极小。

区内第四系基本不含水，基岩中岩溶发育程度亦较差，因此找水目标主要是断层构造裂隙水。根据当地水文地质特征，确定找水方向是：（1）尽量避开村西岩体及村南高岭土地区，避免因岩脉或岩体分割错断了地下水体间的水力联系。（2）工作的重点放在村东与村北，主要是寻找富水断层，特别应注意调查区内与NW方向伴生的NE、NNE方向的断层的富水特性。区内找水难点则是如何准确区分低阻岩脉与富水断层。 2找水靶区的确定及物探工作布置

据调查，村北山垭口处发育有一低阻的线性构造，贯穿整个垭口，但因为地表均被残坡积物覆盖，不能准确判定其为断层构造还是低阻岩脉，将其圈定为一个找水靶区（图1，Ⅹ区）；同时，在村东北山坡开挖面坡脚处发现有构造角砾岩出露，利用音频大地电场追索，推测其为一条NE方向的断层构造，但该断层构造是否被岩脉充填以及富水性如何，尚不得知，故亦作为一个找水靶区（图1，Ⅸ区）。

随后，在选定的两个找水靶区开展物探勘查工作，技术手段主要包括音频大地电场、EH4 电导率成像法、激发极化法等。音频大地电场法主要用于确定储水构造的平面位置，激发极化法主要用于判断储水构造的富水性[7]，而EH4电导率成像法通常具备纵向高分辨率高和灰岩区勘探盲区小（通常埋深 3物探勘查结果与分析

音频大地电场测量表明，Ⅹ区附近线性构造走向NW20°，倾角不明，于是垂直于该线性构造，开展了EH4测量工作，结果见图2。Ⅸ区附近断层走向为NE30°，于是垂直于该断层构造开展了EH4测量工作，结果见图3。

斜线上升。就寻找山区裂隙水而言，富水破碎带的ρs往往明显的低于完整围岩，因此视电阻率曲线在相应部位会出现明显的低值。实际上，在基岩地区找水时，大多数情况是，在有水处ηs和St都有高值异常反应，而ρs却无异常，所以ρs参数不是主要资料。一般突变点是ηs、St出现高值异常部位的AB/2极距大小基本相当于水位埋深。因此根据相关的激电参数，判断Ⅸ区为富水断层，而且其出水位置位于80～100 m位置处。在同一岩性中半衰时参数亦能很好的反映静水位，在静水位附近的AB/2极距位置处，半衰时参数一般表现为震荡特征。在

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AB/2极距20～38 m段Ⅸ区极化率曲线据此，对比分析EH4电性特征及激电参数，确定Ⅹ区线性构造为低阻岩脉，Ⅸ区断层未被岩脉充填，富水性较好。电阻率测深曲线表明AB/2=65～170 m，特别是80～100 m段地层岩石破碎，与EH4勘查结果一致。 4钻孔实施

根据物探勘查结果，确定Ⅸ区断层是成井的优选地段。该区位于村东北，地形标高为全区最低处，汇水面积大，避开了村西的岩体及村南的高岭土脉，避免了地下水力联系被岩脉分割切断，地下水连通性较好，断层破碎带内有充足储水空间和补给来源，富水性强。

根据物探测量结果，确定EH4剖面22 m处为最佳井孔位置。设计孔深为140 m，实际实施孔深为138 m，静水位埋深3687 m。终孔后，实施了物探测井、抽水试验及饮用水质评价等工作。

抽水试验表明，按定流量60 m3/h连续抽水24 h，水位降深10 m，抽水停止后4 h恢复到静止水位，实测该井涌水量大于1 440 m3/d

根据《生活饮用水卫生标准》（GB 57492006）逐项评价其水质化验指标，评价结果表明该井水符合国家生活饮用水卫生标准，适宜饮用。

该井的成功实施，彻底解决了史家佐村近2 500人及邻近村庄的生活用水难题，取得了较大的经济、社会效益，同时也为保定西部太行山区此类型地质条件下的找水起到了很好的示范作用[10]。 5结语

史家佐村岩体、岩脉十分发育。根据当地水地质条件，确定本区地下水勘查的主要目标是寻找断层蓄水构造。通过物探技术确定找水靶区、区分富水断层和低阻岩脉，最终确定井位。勘探效果充分验证了先前确定的找水方向和物探结果分析。该井的成功实施，解决了史家佐村近2 500人的饮水问题，亦为此类型水文地质条件下找水起到了很好的示范作用。

对于低阻岩脉与富水断层，可通过电性参数及物探参数进行区分，但资料分析时，需要紧密的结合地质调查成果。由于受到各种因素制约，若利用不同断面间（断层断面、岩脉断面）的对比分析进行区分，往往比较困难。本次勘探经验表明，通过同一断面或剖面数据的的对比分析来区分低阻岩脉与富水断层，结果更加可靠。 参考文献：

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[10]王洪磊，李伟，吴洪涛.复杂地区构造裂隙水勘查方法实践—以磁县南蛟村构造裂隙水勘查为例[J].地下水，2009，21（6）：121124.