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1会宁县华家岭北麓岩溶水及基岩裂隙水水文地质特征魏林森卞伟强何明华（甘肃省地矿局第一地质矿产勘查院，甘肃天水741020）0．前言会宁县位于甘肃省中部，是全国有名的干旱贫困县，素有苦甲天下之称。受自然条件的制约，这里气候干燥，降水偏少，十年九旱。县辖区域内绝大部分地区地表水和地下水资源极其贫乏，可利用水资源的严重匮缺不仅影响了当地群众正常的生活和生产，也极大地制约了当地社会经济的可持续发展。地处祖历河上游的会宁县城3.1万居民饮水长期依赖开采苦咸的浅层地下水维持，另位于华家岭北麓的中川、丁沟等乡近6万群众、5万多头牲畜因无可靠的水源,饮水也十分困难。为彻底解决会宁县城供水和辐射带动解决丁沟等乡村严重缺水问题,从1998年起在国土资源部、中国地调局、甘肃省国土资源厅和甘肃省地矿局的关注和支持下，甘肃省地矿局第一地勘院和甘肃省地调院经四年的勘查论证，认为华家岭北麓一带降水充沛，具备有赋存丰富的断裂带岩溶水及基岩裂隙水的水文地质条件。2001年10月在华家岭北麓的龙王峡终于找到了岩溶水富积带，获得了干旱区找水的重大突破。这一突破性成果的取得对甘肃中部大面积缺水区寻找同类地下水从理论和实践上都具有指导意义。本文根据此次勘查实践对其岩溶水及基岩裂隙水水文地质特征进行分析，以更好地推动陇中黄土覆盖区深层水的勘查工作。1．自然地理及地质构造条件会宁县位于华家岭北麓，地势西南高北东低,由侵蚀构造低山区、黄土梁峁区及河(沟)谷平原区组成。黄土梁峁区海拔1660－2700m，相对高差200－300m，地形支离破碎，溯源侵蚀强烈，冲沟呈v型，谷坡滑坡、崩塌发育，由于植被稀疏，水土流失严重。河（沟）谷平原区包括中川、大豹子川等几条相对宽阔的谷地，海拔1630－1690m，相对高差100－180m，均南北向发育，为主要居民点和农田分布区。侵蚀构造低山区海拔2100－2440m，相对高差200－300m，峡谷深切，谷地狭窄，两侧谷坡直立，基岩裸露，因降水较多，植被发育，为地下水补给创造了良好的环境。区内出露地层为震旦系、上第三系和第四系，此外陈家湾以西有华力西期侵入岩。震旦系岩性由浅变质大理岩、绢云母石英片岩、绢云母片岩组成,其中龙王峡采石场出露的大理岩呈厚、巨厚层状,实测最大厚度158m,产状215°-220°∠45°-65°。大理岩致密坚硬，质纯性脆，CaO含量高，溶蚀裂隙普遍发育，局部有溶洞存在。据现场勘查，大理岩体中有10－16cm的溶洞和宽窄不一、深浅不同的溶蚀沟槽，最大溶洞高达1.6m。勘查区在大地构造上位于秦岭褶皱带与祁连褶皱带的复合部位，构造条件复杂，主要控水构造为华家岭－暖泉大断裂，该断裂由一系列北西向幕边和雁行排列的逆断层组成。对本区岩溶水与基岩裂隙水的形成及赋存有控制作用的断裂为(图略)：①F1压性断裂。出露于龙王峡上游冲沟中，产状194°－242°∠35°－40°，断裂带宽约20m。上盘由大理岩组成，产状260°∠35°，节理、裂隙发育;下盘由片岩夹变质砂岩、大理岩组成。该断裂发育于震旦系变质岩中，顺断裂带有泉水溢出,流量约0.03L/s。②F2压性断裂。出露于龙王峡上游支沟的峡湾一带,产状225°∠73°,破碎带宽约10m，上盘为变质砂岩，产状260°∠33°；下盘为片岩夹大理岩，并见有牵引褶曲，岩层产状213∠23°。③F3压性断裂。出露在龙王峡董家湾和米家峡附近，产状207°∠76°，上盘为褐色结晶灰岩、大理岩，局部夹薄层片岩，产状225°∠45°，大理岩溶蚀裂隙、溶洞发育，下盘为2片岩夹灰岩，产状236°∠52°，断裂破碎带宽约20m，破碎带内为泥钙质胶结的断层角砾岩透镜体和胶结良好的断层泥，沿断裂展布方向冲沟发育。④F4扭性断裂。出露于龙王峡下游，为一近南北向的平推断层，断裂产状221°∠80°，断面光滑平直，有宽约5m泥钙质胶结的断层角砾岩，F4将F3平错开约4m。⑤F5压性断裂。该断裂为区域主干断裂，断裂产状185°-225°∠49°-82°。龙王峡附近产状为190°∠80°，破碎带宽40-60m，其中下盘有约20m厚的断层泥，上盘为泥质胶结的断层角砾岩。王家磨附近断层产状185°∠82°，上盘为肉红色中粒花岗岩，岩石破碎，下盘为桔红色上第三系泥岩、砂质泥岩，岩层倾角达50°，断层带有挤压片理和擦痕，该断裂在王家磨附近被F6扭性断裂错断。⑥F6扭性断裂。F6见于王家磨，走向近南北，产状101°∠70°-80°，将F5平错开约1km，破碎带宽约10m,破碎带内主要为红色断层泥和被错碎的花岗岩，顺断层走向冲沟发育，冲沟内有泉水出露。⑦F7压性断裂。出露于龙王峡F3断裂南400m处，产状198°∠60°，破碎带宽约8m,上盘以绢云母石英片岩为主，夹薄层大理岩，产状215°∠30°。下盘为厚层大理岩，岩溶裂隙、溶洞发育，岩层产状225°∠45°。以上断裂构造决定了本区岩溶及裂隙在垂向与平面上发育的不均一性和分带性。2．岩溶水及基岩裂隙水水文地质特征华家岭北麓地下水分第四系孔隙水、第三系孔隙裂隙水和岩溶水与基岩裂隙水四种类型。前种类型水量小、水质差，不再讨论。后两种类型水量丰富、水质好，是重点研究的对象。2.1．碳酸盐岩类岩溶裂隙水指赋存于龙王峡F3断裂以南大理岩溶蚀裂隙、溶洞中的地下水。以潜水为主，水位埋深在采石场北因受片岩透水性弱的阻止以泉出露外，其余大部地段随地形起伏变化，埋深2-3m。含水层受岩溶发育不均的控制，成层性显著，据ZK1-1、ZK-2号钻探、测井资料和EH-4勘测认定，含水层垂向上随岩溶发育分布，主要含水层厚80-150m，集中于350-400m以浅范围内，大致以标高1750m为界，向下富水性减弱。含水层富水性强，单井涌水量可达2000-5000m3/d。如ZK-2孔静止水位埋深1.46m，施工中发生落钻并多次出现严重漏浆现象，含水层厚达150m，推算最大涌水量5000m3/d。2.2．基岩裂隙水指赋存于除震旦系大理岩以外的变质岩和华力西期花岗岩裂隙中的地下水。岩体的裂隙发育程度往往与断裂有关，在断裂附近裂隙发育程度较好，体现出沿断裂贮水丰富的特点，也称构造带脉状水。基岩裂隙水在测区内分布于华家岭-暖泉大断裂（F5）以南侵蚀构造山地的断裂带内。西部龙王峡峡口（水泥厂）存在于F5到F3断裂之间，该类型地下水含水介质为绢云母石英片岩夹绿泥石英片岩，虽受挤压，岩体破坏程度大，产生的裂隙密度高，但从调查看，岩石以塑性变形为主，裂隙开口小，延伸短，不连续，形成后多被后期物质充填严重，且岩石遇水易膨胀，其富水性与透水性相对较弱。根据ZK-3号（小口径）钻孔简易抽水试验资料推算，涌水量为650m3/d。东部基岩裂隙水区以陈家湾为界，分布于米家峡、王家磨一带的花岗岩裂隙中，由于花岗岩体质坚性脆，受挤压后，沿主干断裂及附近构造裂隙十分发育，充填程度较低，为地下水的贮存和运移提供了良好的空间。分布于花岗岩中的地下水受构造控制，带状富水亦表现明显，一般在断裂附近，尤其上盘富水性较强，反之，亦弱。如王家磨泉群，沟谷深切至潜水位以下，受逆冲于第三系之上F5断裂阻挡，并受F6平推断裂的导水，两断裂交汇部位构造裂隙非常发育，地下水从裂隙中涌出，实测泉群流量达485.4m3/d。上述基岩裂隙水为潜水，除F5断裂附近存在自流外，区内以南地段水位埋深2-8m。据物探解释，岩体裂隙350m以浅范围内较发育，在此以下逐渐衰弱。主要基岩裂隙水含水层厚度150-200m左右，3富水性中等，龙王峡一带单井涌水量1000-1200m3/d，米家峡、王家磨等沟谷靠断裂带附近单井涌水量1000-2000m3/d。该类型地下水质良好，溶解性总固体1000-1200mg/L。从区域水文地质条件分析，与区内同处一断裂破碎带的岩溶水有较密切的水力联系，具较好的利用价值。2.3．岩溶水、基岩裂隙水的补给、径流、排泄条件及动态特征华家岭北麓基岩裂隙水和岩溶水主要接受大气降水入渗补给，这一结论可以从华家岭南麓通渭县汤池河地下热水氢、氧同位素测试结果得到证明。华家岭及其北麓沟谷密集、基岩裸露，岩体表部裂隙发育，再加这一带的降水较为充沛，为地下水的补给创造了有利的入渗环境。经计算大气降水入渗补给量为14836.9m3/d，此外，夏秋季节暴雨形成洪流沿龙王峡、米家峡、王家磨沟谷下泄产生的入渗补给量为2709.6m3/d。勘查区地下水总补给量为17546.5m3/d。降水入渗形成的基岩裂隙水、岩溶水、黄土层水自南、西南向北、北东运移过程中，至F5断裂附近，受第三系的阻滞，转化为断裂带基岩裂隙水和岩溶水，该断裂富水带呈北西-东南向沿华家岭北麓山前弧状分布，主要富水带宽700-1300m，延伸长度初步推测为24Km。该富水带内地下水随地势由西北向东南径流，依据测量资料推断，平均水力坡度12‰左右。计算富水带径流量7038.97m3/d。现状无人工开采，主要排泄方式为沿断裂带的径流、沟谷处的泉水溢出和蒸发，另有部分通过F5断裂转化为河（沟）谷第四系潜水和第三系碎屑岩类地下水。目前补排处于天然平衡状态。2.4．地下水水化学特征采样点水样分析结果表明，勘查区岩溶水与基岩裂隙水水化学类型为HCO3-SO4-Na-Ca型水。龙王峡岩溶裂隙水溶解性总固体在970-1170mg/l之间，总硬度331.26-436.85mg/l，PH值7.62-7.89，属中性水。依据现行地下水质量标准（GB/T14847-93）初步评价结果是：该地下水质量为较好级，满足人畜饮用和工农业用水水质要求。另外，从检测结果对比看，深层水中部分离子略高于浅层水、泉水及地表水，分析认为浅部地下水在地层中滞留时间短，溶滤作用较弱；而深部地下水在地层中滞留时间较长，交替作用缓慢，从而引起水中溶解性总固体偏高。米家峡、王家磨一带基岩裂隙水溶解性总固体为640mg/l，总硬度为166.6mg/l，属中性水。需指出的是，来自花岗岩区地下水的F-含量在1.5-2.0mg/l左右，略有超标，岩溶裂隙水中F-含量在1mg/l左右，说明来源于花岗岩。从通渭汤池河、秦安于夫子沟、天水街子等与花岗岩有关的地下水中F-含量均较高可得到证明。3．岩溶水及基岩裂隙水可开采条件分析勘查区具开采价值的地下水为赋存于华家岭-暖泉深大断裂（F5）以南断裂破碎带中的岩溶水和基岩裂隙水。经水资源计算与初步评价，确定区域性地下水补给量为17766.05m3/d，评价龙王峡水源地可开采量为8200m3/d。龙王峡水源地主要是解决会宁县城区供水和丁沟乡人畜饮用水问题的，其可开采量能满足近期需水要求。由于米家峡、王家磨基岩裂隙水与龙王峡水源地岩溶水、基岩裂隙水同为一含水系统，龙王峡水源地的可开采量是区域地下水补给量的组成部分，扣除龙王峡水源地可开采量之后，其余量的三分之一（3188m3/d）可做为米家峡、王家磨易开采区基岩裂隙水的可开采量。据此，地下水资源的利用总体上由分两部分组成。3.1龙王峡水源地开采区设计开采井5眼，岩溶区3眼，片岩区2眼，设计总开采量8200m3/d，井距在岩溶区为250-300m，片岩区300m，井径250-300mm，井深300-400m，现建有开采井（ZK-1、ZK-2）2眼。供水对象为沿大豹子川（丁沟乡）缺水农村人畜和会宁县城区的居民及部分工业用水。该水量可满足近期（2010年）规划需水要求，并能基本满足相应缺水区中期（2020年）经济和社会发展需要。3.2米家峡、王家磨开采区4设计探采结合井2眼，米家峡、王家磨各一眼，井位均布置在花岗岩裸露区受断裂控制的富水带内，设计井深300-350m，井径250-300mm，单井开采量1200m3/d，总开采量2400m3/d。拟建两处供水点，供水对象为中川乡、新添乡等缺水区的人畜，按当地供水定额测算，总需水量近期不超过2000m3/d，实际开采量远小于剩余的补给量，因此有充分的供水保证。基于上述，通过有序的开采利用，能够满足近、中期会宁县城区供水及相应农村人畜饮用需要，对解决甘肃中部缺水区人畜饮用水水源起到了示范和带动作用。4结论与建议华家岭北麓深层水找水成果是在二次资料开发和地面