地質(zhì)構(gòu)造找水方法在河北省五道河鄉(xiāng)礦泉水勘查項(xiàng)目中的應(yīng)用

郭振林 劉莎莎 唐谷清 杜嘉祥 劉朝 劉峰

（①華北地質(zhì)勘查局綜合普查大隊(duì) 燕郊 065201 ②河北華勘地質(zhì)勘查有限公司 燕郊 065201③河北省地礦局第七地質(zhì)大隊(duì) 燕郊 065201）

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景

工作區(qū)位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)燕山臺(tái)褶帶之承德拱斷束的大廟穹斷束內(nèi)；位于華北陸塊北部，在新太古代－古元古代結(jié)晶基底的冀北微陸塊和冀東微陸塊兩個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元之間的界限大廟－娘娘廟斷裂附近，北山根－小西天斷裂以北為冀北微陸塊，以南為冀東微陸塊。

勘查區(qū)主要有石木匠溝韌性剪切帶、石木匠溝斷層、十道河斷層、刀把溝斷層、頭道河子斷層以及興旺-太平-致富主溝隱伏構(gòu)造等(表1)。

表1 構(gòu)造一覽表

2 工作區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征

松散沉積物覆蓋區(qū)隱伏的斷裂具有異常水系標(biāo)識(shí)。

區(qū)內(nèi)存在的徑流異常地段：北起興旺村頭，南至大山咀村頭的河谷地段，長(zhǎng)約四千米，寬約700 米。該河谷地段為構(gòu)造破碎帶，構(gòu)造破碎帶內(nèi)巖石十分破碎，巖石裂隙發(fā)育。該徑流異常地段含水層有兩層：上層第四系孔隙水，下層為構(gòu)造裂隙水。

通過(guò)1:5萬(wàn)專項(xiàng)水文地質(zhì)調(diào)查，北起興旺村頭，南至大山咀村頭的河谷地段，長(zhǎng)約4000m，為徑流異常地段。該河谷地段兩岸巖石裂隙節(jié)理發(fā)育，推測(cè)有隱伏構(gòu)造破碎帶。河谷左側(cè)為與其平行的疙瘩溝斷層，該段層切割的地質(zhì)體主要有新太古代變質(zhì)深成巖和中二疊世斑狀二長(zhǎng)花崗巖，與地質(zhì)體界線大角度相交，在疙瘩溝－蘇子溝一帶將中二疊世斑狀二長(zhǎng)花崗巖推于新太古代變質(zhì)深成巖之上。河谷右側(cè)為與其平行下五道河斷層通過(guò)處形成構(gòu)造破碎帶，發(fā)育斷層角礫巖，兩側(cè)巖石破碎強(qiáng)烈，切割的最老地質(zhì)體為新太古代早期水廠巖組，最新地質(zhì)體為早白堊世張家口組。河谷下部延長(zhǎng)方向山神廟斷層沿?cái)嗔淹ㄟ^(guò)處為鞍部地貌，發(fā)育斷裂構(gòu)造面，平直光滑，略具波狀，擦痕明顯，具有左行滑動(dòng)特征，性質(zhì)為左行平移逆斷層。

新房子-興旺-太平主溝地段，地下水對(duì)地表水形成補(bǔ)給，在溝腦形成地表徑流。地表徑流一路向下流動(dòng)，流量不斷增大。當(dāng)?shù)卮迕窠亓髫S富的地表徑流，建設(shè)人工水壩，形成魚(yú)塘。水壩寬約40 米，長(zhǎng)約50米，水深約1米，內(nèi)蓄有水約2000立方米水。從魚(yú)塘向外排泄的地表水沿溝谷向下游流動(dòng)，至興旺村頭，地表水消失，完全轉(zhuǎn)化為地下水。水在地下繼續(xù)以地下徑流的方式向下游運(yùn)移，經(jīng)一段距離，地下水陸續(xù)露出地表，開(kāi)始以地表水的形式排泄。地表水消失處至地下水的出露處兩者高差約80米。在下游地下水的排泄河谷段，部分地下水以上升泉水形式涌出地表排泄。圣祖廟-五道河-三道河主溝地表水與新房子-興旺-太平主溝地表水交匯，圣祖廟方向河水冰凍嚴(yán)重，新房子方向河水不冰凍，進(jìn)一步顯示水溫較高的構(gòu)造裂隙承壓水水量豐富。

根據(jù)溝谷水文特征，地下水含水層有兩層：上層第四系孔隙水和下層構(gòu)造裂隙水，構(gòu)造裂隙水具有一定的承壓性。

3 地球物理特征

為了對(duì)興旺-太平-致富村雙廟組一帶含水隱伏構(gòu)造有一個(gè)區(qū)域上的基本特征認(rèn)識(shí)，沿著含水構(gòu)造形成的河谷垂向并列布置了4條聯(lián)合剖面，在4條聯(lián)合剖面的成果基礎(chǔ)上，選取效果較好的2線、3線2條剖面進(jìn)行激電測(cè)深剖面。

（1）聯(lián)合剖面

聯(lián)合剖面法通過(guò)辨識(shí)“正交點(diǎn)”和“反交點(diǎn)”來(lái)推斷構(gòu)造位置：對(duì)于視電阻率，交點(diǎn)左側(cè)ρA大于ρB為正交點(diǎn)，一般為低阻構(gòu)造的反應(yīng)；交點(diǎn)左側(cè)ρA小于ρB為反交點(diǎn)，一般為高阻體反應(yīng)；對(duì)于視極化率，交點(diǎn)左側(cè)ηA大于ηB為正交點(diǎn)，一般為低極化體的反應(yīng)；交點(diǎn)左側(cè)ηA小于ηB為反交點(diǎn)，一般為高極化體的反應(yīng)；并通過(guò)交點(diǎn)的位置判斷構(gòu)造的位置，利用視電阻率曲線交點(diǎn)兩側(cè)面積大小，參考視極化率曲線交點(diǎn)位置，判別構(gòu)造傾向。

根據(jù)聯(lián)合剖面曲線的特征,結(jié)合水文地質(zhì)條件分析,可以推斷含水層或含水構(gòu)造帶的部位。聯(lián)合剖面曲線的形態(tài)多種多樣,通過(guò)野外電測(cè)找水實(shí)踐,主要有低阻正交點(diǎn)、“麻花”低阻異常、“V”形低阻異常等幾種富水構(gòu)造。

工作區(qū)內(nèi)的聯(lián)合剖面測(cè)量，聯(lián)剖曲線特征為麻花低阻異常，推測(cè)太平-致富主溝存在構(gòu)造破碎帶。但是視電阻率和視極化率曲線中正、反交點(diǎn)交替出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象較為普遍，推測(cè)為工作區(qū)存在“特定較小范圍內(nèi)出現(xiàn)較多窄小、纖細(xì)的斷裂構(gòu)造破碎”的地質(zhì)特征。

綜合分析：推測(cè)太平-致富主溝0～70 米存在構(gòu)造破碎。

（2）激電測(cè)深

激電測(cè)深法通過(guò)繪制視電阻率與視極化率等值斷面圖，根據(jù)地質(zhì)特征，推測(cè)斷裂構(gòu)造的寬度、埋深及空間定位。

2 線激電測(cè)深視電阻率斷面圖（圖1、2）中：0-20m 視電阻率值在500Ω·m 以內(nèi)，呈現(xiàn)為低阻區(qū)。20-40m 視電阻率值500-1000Ω·m，為中阻區(qū)；40m以下視電阻率值大于1000Ω·m，為高阻區(qū)；結(jié)合地質(zhì)資料，剖面基本處于第四系內(nèi)，128 點(diǎn)為山脊，140 點(diǎn)附近存在河流，流向垂直于測(cè)線，168-176 點(diǎn)為鄉(xiāng)村路、河堤。綜合分析132-144 點(diǎn)視電阻率＜100Ω·m等值線范圍受到河流影響，40m 以下視電阻率＞1000Ω·m等值線范圍反映了基巖的形態(tài)和規(guī)模。

圖1 2線激電測(cè)深視電阻率擬斷面圖

圖2 2線激電測(cè)深電阻率反演斷面圖

激電測(cè)深電阻率反演斷面圖中：等值線形態(tài)基本與地形起伏相一致，在156-168點(diǎn)位置深部存在一漏斗狀低阻異常，推測(cè)存在斷裂構(gòu)造。

3 線激電測(cè)深視電阻率斷面圖（圖3、4）中：0-20m 視電阻率值在500Ω·m 以內(nèi)，呈現(xiàn)為低阻區(qū)。20-40m 視電阻率值500-1000Ω·m，為中阻區(qū)；40m以下視電阻率值大于1000Ω·m，為高阻區(qū)；結(jié)合地質(zhì)資料，剖面西側(cè)為陡峭山坡，144點(diǎn)為山腳，東側(cè)為平緩林地、耕地，148 點(diǎn)附近存在河流，流向垂直于測(cè)線，160點(diǎn)附近為灌溉農(nóng)田。綜合分析132-144點(diǎn)視電阻率＜100Ω·m等值線范圍受到河流影響，40m以下視電阻率＞1000Ω·m等值線范圍反映了基巖的形態(tài)和規(guī)模。

圖3 3線激電測(cè)深視電阻率斷面圖

圖4 3線激電測(cè)深電阻率反演斷面圖

激電測(cè)深電阻率反演斷面圖中：在128-140 點(diǎn)400m深度存在一團(tuán)塊狀低阻體，推測(cè)為基巖中存在的裂隙；在156-168點(diǎn)位置深部存在一漏斗狀低阻異常，底端未封閉，推測(cè)存在斷裂構(gòu)造。

根據(jù)激電聯(lián)合剖面和激電測(cè)深成果，推斷：（1）淺地表0-10m范圍內(nèi)為第四系覆蓋層，多為卵石、礫石、粘土等，厚度分布不均，地下水豐富；（2）10-70m范圍內(nèi)，為風(fēng)化碎裂較強(qiáng)的斜長(zhǎng)角閃巖、二長(zhǎng)片麻巖等，局部地段蝕變；（3）較致密的基巖，大部分在70m以下，局部埋藏較淺，約6m左右。

4 結(jié)論

根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)條件，綜合地質(zhì)水文特征，含水層地質(zhì)構(gòu)造特征以及物探構(gòu)造特征，推測(cè)含水層沿太平-致富主溝基巖風(fēng)化裂隙帶形成較大的儲(chǔ)水空間，含水帶具有一定的厚度，富水性強(qiáng)。在兩側(cè)山體接受補(bǔ)給之后地下水沿含水層依地勢(shì)向水源地等溝谷處徑流，水源地處地下水可控性較好，利于成井，易于開(kāi)采。

綜上所述，區(qū)內(nèi)礦泉水主要出露在太古代變質(zhì)巖地區(qū)，屬于侵蝕構(gòu)造中、低山區(qū)，北、西、東為地表分水嶺，兩側(cè)山體坡陡、沖溝發(fā)育，多條沖溝呈樹(shù)枝狀扇形向下匯集往南西徑流，構(gòu)成一個(gè)相對(duì)完整的水文地質(zhì)單元。區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給、徑流、排泄受地形、地貌、巖性、構(gòu)造等因素綜合制約。區(qū)內(nèi)地下水主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給，大氣降水入滲補(bǔ)給資源量主要受降水量和降水入滲條件控制。在主溝隱伏構(gòu)造內(nèi)，第四系一般厚0-10米，含有豐富的水源；構(gòu)造裂隙一般發(fā)育在10-70 米，含有豐富的水源，水資源相對(duì)穩(wěn)定。