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裂隙水的分布特征及富集规律研究

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摘 要 裂隙水为储存并运移于岩层裂隙中的地下水。裂隙水的埋藏、分布、运动规律,主要受岩石的裂隙类型、性质、发育程度控制。本文首先介绍了裂隙水的分布特征,然后介绍了影响裂隙水富集的因素和不同岩石分布区裂隙水的富集规律

关键词 裂隙水;分布特征;富集规律

中图分类号:P641 文献标识码:A 文章编号:1671—7597(2013)022-142-1

一个地区,在地质历史过程中,由于经历多次构造变动,不同时期,不同成因的裂隙相互交切复合,大体上形成网络状裂隙导水系统,其基本特征在宏观上与多孔介质中的孔隙水相近。裂隙水主要受岩石裂隙发育特点的制约,其裂隙率比松散岩石的孔隙率要小1~2个数量级,岩石中裂隙大小悬殊,分布极不均,具方向性。

裂隙水的分布及形成条件直接受裂隙的成因控制。裂隙水的埋藏分布是很复杂的,裂隙含水层的形态亦是复杂多变的,有层状、似层状、带状、脉状等形态。根据含水裂隙成因,把裂隙水分为风化裂隙水、成岩裂隙水及构造裂隙水;根据埋藏条件(产状)分为风化(壳状)裂隙水、层状裂隙水及脉状裂隙水。

1 裂隙水的分布特征

裂隙水的分布很不均匀,同一含水层(带)中,有的部位富水,有的部位相对贫水,即使层状裂隙水,也会因所处构造部位不同而富水性不同,这都是由于裂隙发育的不均匀性造成的。

裂隙水的分布,主要受地层岩性及地质构造等影响裂隙发育的条件控制。因而在勘察裂隙水时,要注意研究裂隙水不均匀性的特点,区分相对富水带和相对贫水带。

在基岩山区,常见的富水带有:脆性岩层或可溶性岩层;主要褶曲轴部的张应力带或转折端;断层交叉带或主支断层交汇部位;张性断层构造带;压性断层两盘(尤其是上盘)影响带及大断层两端影响带;塑性岩层中的脆性岩脉等。当然,影响裂隙水富集的因素有很多,要全面分析各种条件和影响因素,才能正确认识裂隙水的分布规律。

2 影响裂隙水富集的因素

裂隙水的富集主要取决于岩石中裂隙的发育条件及补给条件。裂隙的发育与岩性、岩层厚度、褶皱、断层构造等很多因素有关。

2.1岩性

构成地壳的岩石力学性质差异很大,大致可分为弹脆性岩石、黏塑性岩石和过渡性岩石3类。弹脆性岩石(如石灰岩、石英砂岩等)受力作用易产生张开程度好的裂隙,裂隙具有良好的导水能力,常成为含水层或含水带。黏塑性岩石(如页岩、凝灰岩等)力学强度低,受力作用以塑性变形为主,易产生闭合性裂隙,裂隙导水性一般较弱,常成为隔水层。故在层状岩石中,弹脆性岩石一般成为裂隙含水层,黏塑性岩层则构成相对隔水层。

2.2 褶皱构造

褶皱构造中,张裂隙主要发育在褶曲的轴部、倾伏端、枢纽隆起部位、转折端等部位,这些部位的裂隙具有良好的导水性,多构成裂隙富水带。

2.3 断裂构造

断层是地应力集中释放产生的形变,规模悬殊,性质各异,具有特殊的水文地质意义。断层的力学性质及两盘岩性,控制着断层的导水-储水特征。发育于脆性岩层中的张性断裂,其断层破碎带的构造岩带,多为疏松多孔的构造角砾岩,具有良好的导水能力,富水性比两侧强,布井时,应选在断层上盘,以揭穿断层带中央的角砾岩为宜。发育于含泥质较多的塑性岩层中的张性断裂,因构造岩类含大量泥质,且裂隙增强带不发育,往往导水不良甚至隔水。

发育在塑性岩层中的压性断裂,断裂带常形成致密不透水的糜棱岩、断层泥,两侧多发育开启性差的扭节理,多是隔水的。发育于脆性岩层中的压性断裂,中心部位为细碎紧密的构造岩,透水性差,但在构造岩两侧断层影响带内,多发育开启性较好的扭张裂隙,成为导水带,特别是断层面较平缓时,上盘的扭张裂隙更为发育,导水性好,含水丰富。扭性断裂的导水性介于张性断裂和压性断裂之间。导水断层具有储水空间、集水廊道与导水通道的作用。

2.4 不同地貌部位与富水性关系

地形地貌控制着地下水的补给和汇水条件。接受降水补给面积的大小和汇水条件的好坏,取决于地形坡度、地形形态及地形高度。在地质条件和降水条件一定的情况下,受水面积大、地形坡度缓的地区,比受水面积小、地形坡度陡的地区富水。盆地、洼地、谷地,较分水岭高坡或斜坡地带富水。地形对裂隙潜水的聚集和运动影响明显。根据地形找水,群众总结了许多经验。如“大山低嘴下,打井水量大”;“沟谷汇合处,地下水很丰富”;“群山抱洼地,打井最适宜”等。由于这些地方地下水补给条件和汇水条件好,故打井水量大。

3 不同岩石分布区裂隙水的富集规律

3.1 碎屑沉积岩区裂隙水的富集

碎屑沉积岩具有层状构造,控制了地下水的埋藏分布和运动。地下水的富集明显受地质构造控制。碎屑沉积岩受构造变动,产生褶曲、断裂,含水层与隔水层组合,形成能蓄集地下水的地质环境,也称蓄水构造。蓄水构造分为:单斜蓄水构造、向斜蓄水构造、断层蓄水构造、接触式蓄水构造、风化壳蓄水构造。地下水的补给、径流、排泄特征,取决于含水层岩性、蓄水构造的类型、规模等。

3.2 火山岩地区裂隙水的富集

火山岩主要可以归为两大类:火山熔岩、火山碎屑岩。有一定成层性,但厚度很不稳定,地下水的埋藏、分布亦不稳定。比较常见的蓄水构造有水平岩层蓄水构造、单斜蓄水构造、背斜蓄水构造、断层蓄水构造、接触式蓄水构造、风化壳蓄水构造等。最有意义的是熔岩盆地玄武岩柱状节理中的裂隙水,因柱状节理张开程度好,互相连通,常构成统一的地下水面,且裂隙一般不随深度减少,常具有一定的成层性,故富存有优质丰富的地下水。

3.3 深成侵入岩地区裂隙水的富集

深成侵入岩产状多为岩基和岩株,在我国分布广泛。深成侵入岩不能形成典型的层状含水层及层间裂隙水,只能形成脉状裂隙水和风化裂隙水。蓄水构造主要为风化壳蓄水构造、断裂带蓄水构造、岩脉蓄水构造、侵入接触带蓄水构造。

3.4 变质岩地区裂隙水的富集

变质岩地区地下水的埋藏和分布主要受地质构造控制,形成单斜蓄水构造、褶皱型蓄水构造、断层蓄水构造、岩脉蓄水构造、风化壳蓄水构造。

参考文献

[1]田开铭.开展对低渗透介质的水文地质学研究[J].水文地质工程地质,2000(02).

[2]贾传义.山丘地区地下水研究[J].地下水,2004(02).