河北靈壽縣變質(zhì)巖區(qū)大理巖系賦水規(guī)律分析

劉德玉，李向全，王振興，侯新偉，劉玲霞

(中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，河北石家莊050061)

河北靈壽縣變質(zhì)巖區(qū)大理巖系賦水規(guī)律分析

劉德玉，李向全，王振興，侯新偉，劉玲霞

(中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，河北石家莊050061)

河北靈壽縣山丘區(qū)是太行山前典型的嚴(yán)重缺水地區(qū)。在該區(qū)廣泛分布的片巖、片麻巖等變質(zhì)巖的富水性一般較差。對變質(zhì)巖區(qū)大理巖系地下水賦存規(guī)律的分析可以更好地指導(dǎo)和幫助當(dāng)?shù)厝罕娊鉀Q長期面臨的缺水問題。分析結(jié)果表明:該區(qū)主要存在三種大理巖含水巖組類型和兩種蓄水構(gòu)造類型;地下水水化學(xué)類型為Ca－HCO3型水，水質(zhì)符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

缺水地區(qū);變質(zhì)巖;大理巖系;富水性;賦水規(guī)律

河北靈壽縣山丘區(qū)是太行山前典型的嚴(yán)重缺水地區(qū)，該地區(qū)的人畜飲水及農(nóng)業(yè)灌溉以大口井為主。每到干旱季節(jié)來臨時，大口井幾乎全部干枯，人畜飲水困難，主要靠水池、水窖積存的雨水維持生活［1］。本區(qū)絕大部分地區(qū)的基本巖性是片巖、片麻巖等變質(zhì)巖地層，這些巖層的地下水賦存條件較差，除構(gòu)造發(fā)育帶內(nèi)的富水性較強外，一般情況下為地下水資源貧水區(qū)［2－4］。然而，值得慶幸的是在該變質(zhì)巖地區(qū)還零星分布著幾套大理巖地層，其所賦存的巖溶裂隙水就成為在該區(qū)勘查找水的主要靶區(qū)類型。因此，對變質(zhì)巖區(qū)大理巖系地下水賦存規(guī)律的分析可以更好地指導(dǎo)和幫助當(dāng)?shù)厝罕娊鉀Q長期面臨的缺水問題。

1 區(qū)域地質(zhì)—水文地質(zhì)概況

靈壽縣為石家莊市下轄縣，地處河北省中西部，總面積1 069 km2。西依太行山，東臨大平原，為低山丘嶺向平原過渡地帶，地勢自西北向東南傾斜，依次形成山區(qū)、丘陵、平原梯級地貌特征。屬暖溫帶大陸季風(fēng)氣候，年平均氣溫12.4℃，年降水量492.9 mm，多集中在7至8月。慈河、滹沱河、松陽河流經(jīng)全縣。

本區(qū)分布地層有:(1)下太古界為一套中—深變質(zhì)巖系，以阜平群為代表，主要巖性為各種片麻巖、變粒巖，角閃巖類夾大理巖等;(2)上太古界，以五臺群為代表，巖性為各種片巖、片麻巖、變粒巖和石英巖及斜長角閃巖等，局部夾大理巖;(3)下元古界，以滹沱群為代表，為一套淺變質(zhì)巖系。下部以淺變質(zhì)的碎屑巖為主;中部以白云巖，大理巖為主，夾千枚巖、板巖等;上部以淺變質(zhì)碎屑巖為主［5］。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造形跡以呂梁旋回近東西向緊閉同斜褶皺和與軸面產(chǎn)狀一致的韌性剪切帶為主。主要斷裂有北東向口頭斷裂和北西向慈河斷裂［5］。

區(qū)內(nèi)主要有兩個含水巖系:(1)第四系松散巖類孔隙含水巖系，主要分布于東部平原和山區(qū)河流沿岸地帶;(2)元古界變質(zhì)巖裂隙含水巖系，以大理巖含水巖組為主，主要分布于西部丘陵山區(qū)，是本區(qū)勘查找水的主要靶區(qū)。

該區(qū)地下水總的徑流方向是自西北流向東南，由山區(qū)側(cè)向補給平原地下水。丘陵山區(qū)地下水常無統(tǒng)一的地下水位，受地形影響明顯，主要接受降雨入滲補給或河流的側(cè)向補給。以小流量泉點排泄和向侵蝕基準(zhǔn)面—河流排泄，其次為人工開采。

2 大理巖系賦水規(guī)律分析

2.1 主要大理巖系含水巖組類型

本區(qū)大理巖組巖性復(fù)雜，常與變粒巖、斜長角閃巖等一套淺變質(zhì)巖系呈互層出現(xiàn)。主要構(gòu)成三種大理巖含水巖組類型:下元古代青同組二段大理巖含水巖組，晚太古代灣子巖組大理巖含水巖組，和中太古代宋家口巖組大理巖含水巖組。

下元古代青同組二段大理巖含水巖組(Pt1q2):為淺紅色、灰白色中層、厚層含石英白云石大理巖、含鈣質(zhì)透閃白云石大理巖、白云石大理巖、豆青色透輝白云石大理巖、淺綠色含水鎂石蛇紋石大理巖夾千枚巖、黑云片巖、石英巖等。厚度110～610 m。該巖組位于復(fù)式向斜核部。出露于靈壽東部丘陵與平原的過渡地帶。北部呈近東西向展布，南部大體呈北東向展布。該含水巖組裂隙溶洞發(fā)育，富水性較強，是本區(qū)主要巖溶含水巖組。

晚太古代灣子巖組二段大理巖含水巖組(Ar3w2):位于本段巖層上部，以厚層、中厚層淡青色透輝大理巖、紅色透輝白云石大理巖、灰白色金云白云石大理巖、含陽起斜長大理巖、透閃白云石大理巖、含鈣質(zhì)白云石大理巖等各類大理巖。與鈣硅酸巖、斜長角閃巖及各種變粒巖呈互層出現(xiàn)。厚度560 m左右。該巖組同樣位于復(fù)式向斜核部，出露于靈壽中部山區(qū)，呈北東或近東西向展布。

中太古代宋家口巖組二段大理巖含水巖組(Ar2s2):位于本段地層上部，由紅色中厚層鉀長方柱石大理巖、紅色透輝白云石大理巖等組成。與薄層狀黑云斜長變粒巖夾斜長角閃巖、陽起透閃斜長透輝石巖互層出現(xiàn)。厚度在200 m左右。位于靈壽北部，復(fù)式背斜構(gòu)造兩翼?？傮w呈北東東向或近東西向展布。

2.2 蓄水構(gòu)造類型

2.2.1 覆蓋層型蓄水構(gòu)造

這一蓄水構(gòu)造類型為靈壽南部丘陵與平原過渡地帶的主要蓄水構(gòu)造類型。主要特征為基巖上部有30～60 m厚的覆蓋層。覆蓋層巖性自上而下為第四系沖積亞砂土、粘土、卵礫石層。含水層為下元古代青同組二段大理巖巖溶裂隙含水層組，巖溶裂隙發(fā)育的含水層位大致有三段50～80 m、100～120 m、120～150 m，其中50～80 m為主要富水區(qū)段，以裂隙溶洞水為主?？傮w隔水底板為青同組一段的斜長角閃巖、黑云片巖、絹云石片巖。巖溶裂隙水的主要補給來源是上覆松散層孔隙水的入滲補給，這就是為什么隱伏巖溶區(qū)裂隙溶洞發(fā)育，地下水豐富的重要原因。其次為附近河流的側(cè)向補給和基巖破碎帶的入滲補給。本區(qū)的大理巖層表層裸露區(qū)溶蝕并不發(fā)育，可能是地表徑流較快不利于溶蝕裂隙形成。該蓄水構(gòu)造類型富水性強，可作為本區(qū)主要的供水靶區(qū)。

例如靈壽縣青同鎮(zhèn)苗朱樂村靈—水—06號井(圖1)，鉆孔揭露第四系覆蓋層40 m，以下是石英大理巖和白云石大理巖。巖層裂隙溶洞發(fā)育，富水區(qū)段在50～80 m、100～120 m之間。單井最大涌水量達2 400 m3/d。

2.2.2 巖性邊界型蓄水構(gòu)造

這一蓄水構(gòu)造類型主要分布于北部山區(qū)，位于大理巖組與斜長角閃巖和變粒巖的交界部位，弱透水的斜長角閃巖和變粒巖對地下水起到隔擋作用，有利于地下水的富集，溶蝕作用更為強烈，從而這一部位巖溶裂隙相對發(fā)育，成為富水區(qū)帶。通過鉆孔對比，交界帶附近的鉆孔涌水量明顯大于遠離交界帶的鉆孔涌水量。

圖1 靈—水—06號井鉆孔剖面示意圖

例如靈壽縣慈峪鎮(zhèn)龍?zhí)餃洗屐`—水—07號井(圖2)，該井位于村東北山坡處。地層巖性為元古代青同組二段大理巖系，地層呈東西向條帶分布。南北兩側(cè)為青同組一段的斜長角閃巖和千枚巖地層。地下水由北東方向向南西方向徑流，在大理巖系條帶西部殲滅端，由于受到青同組一段斜長角閃巖和千枚巖地層的阻擋，形成局部富水帶。該井主要富水層段在50～80 m之間，含水介質(zhì)主要為石英大理巖和蛇紋石大理巖地層。單井最大涌水量1 900 m3/d。

圖2 靈—水—07號井鉆孔剖面示意圖

3 地下水水化學(xué)特征

在對本區(qū)的7個探采結(jié)合井進行抽水試驗后，提取水樣做水質(zhì)全分析。分析結(jié)果表明:該區(qū)地下水化學(xué)類型為Ca－HCO3型水(圖3)，主要離子成分包括:K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO32－、SO42－、Cl－、NO3－、CO32－。優(yōu)勢陽離子成分為Ca2+，毫克當(dāng)量百分比在60%以上，優(yōu)勢陰離子成分為HCO3－，毫克當(dāng)量百分比在60%以上?？?cè)芙庑怨腆w都小于1 g/L，色度小于7度，濁度小于2度，符合國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 5749－2006的要求。

圖3 地下水水化學(xué)三線圖

4 結(jié)論

1)河北靈壽縣變質(zhì)巖區(qū)存在三種大理巖含水巖組類型:下元古代青同組二段大理巖含水巖組，晚太古代灣子巖組大理含水巖組，和中太古代宋家口巖組大理巖含水巖組。其中，以下元古代青同組二段大理巖含水巖組最為發(fā)育，是解決該地區(qū)缺水問題的主要地下水源。

2)本區(qū)存在兩種蓄水構(gòu)造類型:覆蓋層型蓄水構(gòu)造和巖性邊界型蓄水構(gòu)造。含水層位在50～80 m、100～120 m和120～150 m之間，水量較豐富，單井最大涌水量多在1 200 m3/d以上。

3)該區(qū)地下水水化學(xué)類型為 Ca－HCO3型水，TDS＜1 g/L，水質(zhì)符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

［1］河北省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局.河北省太行山南段、北段1:20萬區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查報告.1992.

［2］武選民，文冬光，郭建強，等.西部嚴(yán)重缺水地區(qū)人畜飲用地下水勘查示范工程［M］.北京:中國大地出版社.2006.

［3］劉福臣，王啟田，程興奇.激發(fā)極化法探測泰山群變質(zhì)巖地下水［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì).2008，(5);72 －75.

［4］王萬喜，劉福臣，馬祥配，等.魯中南低山丘陵區(qū)找水方法研究［J］.地下水.2008，30(3);61 －87.

［5］河北省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局.1:50000地質(zhì)圖說明書－慈峪幅、口頭幅.2001.

Water－bearing Regulation of the Marble Series in the Metamorphic Rock Areas in Lingshou count of Heibe Province

LIU De－yu，LI Xiang－quan，WANG Zheng－xing，HOU Xin －wei，LIU Ling－xia
(Institute of Hydrogeology and Environmental Geology，Chinese Academy of Geological Sciences，Shi Jiazhuang 050061，Hebei)

It is the typical water－deficient region in front of Taihangshan in Lingshou county of Heibei province.There are widely distributed?schist，gneiss and other?metamorphic rocks，which water yield property is ordinarily poor.Analyzing the water－bearing laws of the marble series in the metamorphic rock areas can better guide and assist local residents to solve the long－term facing water－deficient problem.The results shows that there are mainly three types of the marble water－bearing formations as well as two types of water—storing structures;The hydrochemical types of the groundwater are Ca － HCO3，and its quality corresponds with the Chinese drinking water standards.

Water－deficient region;metamorphic rock;marble series;water yield property and water－bearing laws

P641.1

A

1004－1184(2012)03－0029－03

2012－03－07

中國地質(zhì)調(diào)查局“華北西北嚴(yán)重缺水地區(qū)地下水勘查”(1212011121179)

劉德玉(1988－)，男，寧夏中衛(wèi)人，在讀碩士研究生，研究方向:水文地質(zhì)、工程地質(zhì)。