沂沭断裂带西侧第三纪玄武岩含水特征

王志强　王永顺

摘 要：沂沭断裂带西侧第三纪玄武岩主要分布在临朐——昌乐一带，玄武岩地下水岩性控水明显，含水层岩性主要为气孔状玄武岩和松散砂砾石，组成气孔状玄武岩裂隙水含水层和松散砂砾石孔隙水含水层，以及近几年在临朐东部发现的熔渣——孔洞水含水层。

关键词：玄武岩；砂砾石层；含水层；熔渣——孔洞水

1 玄武岩的基本特征

1.1 空间分布特征

山东东部的新生代玄武岩按空间分布特征可以分为两种：定向分布的火山群和孤立的小火山。绝大多数玄武岩属于定向的火山群。山东东部分布三条平行排列的火山群，北面的火山群为潍坊火山群，南面的火山群为沂水火山群，胶东的蓬莱地区称之为蓬莱火山群（陈立辉.2012）。临朐-昌乐玄武岩属于潍坊火山群，分布在临朐东北部、昌乐西南和潍坊西南部。以北东东方向展布，其走向与沂沭断裂带（郯庐断裂带）成40-50°斜交。

1.2 成因特征

玄武岩的形成条件是沂沭断裂带在新生代发生了显著的活动，随着断裂带的不断活动，断裂切割加深，到新生代早期已经切入到上地幔，致使幔源玄武岩喷发（牛漫兰.1993）。岩浆活动分为三期，即早期的牛山期、中间的山旺期和晚期的尧山期。

1.3 地层岩性特征

临朐-昌乐一带玄武岩由上新统尧山组和中新统山旺组、牛山组构成。尧山组以中心式喷发为主，岩性主要为褐黑色橄榄玄武岩，厚层及巨厚层，块状及板状构造，致密坚硬。

山旺组：山旺组上部为灰、深灰色气孔状玄武岩、橄榄玄武岩，夹少量褐黄色泥岩；下部产有丰富的硅藻土矿。

牛山组：牛山组玄武岩以裂隙式中心溢出为主，局部中心式喷发，岩性主要为气孔状、杏仁状玄武岩、黑灰色橄榄玄武岩。

2 玄武岩地下水类型及富水规律

玄武岩含水层按赋存形式分为玄武岩裂隙-气孔水、砂砾石孔隙水和熔渣——孔洞水。

2.1 玄武岩裂隙-气孔水

在玄武岩顶、底部的气孔发育带，由气孔、成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙组成了导水和储水网络，形成了独特的熔岩裂隙——气孔水。牛山组玄武岩由于是多期喷发，也就形成了多层含水层。特别是在气孔状玄武岩与致密玄武岩互层时，气孔状玄武岩裂隙发育，致密玄武岩裂隙不发育形成相对隔水层，具有沉积岩含水层的特点。玄武岩裂隙——气孔水的补给来源有大气降水和地表水。其中大气降水是地下水的主要补给来源。含水层特点是地下水位埋深较小，一般不超过20m。补给到玄武岩裂隙——气孔中的地下水，沿着由裂隙、气孔组成的导水、储水网络由水位高处向低处径流、排泄。

玄武岩裂隙——气孔水主要为潜水含水层，影响其富水程度主要有两方面因素决定，一是含水层厚度，二是补给面积大小。

2.2 砂砾石孔隙水

牛山组玄武岩底部发育有古河床，由砂、卵砾石组成，砂砾、卵石成分主要为石英、长石及花岗岩。卵石粒径5-10cm，占20-30%，卵石为次园状，其余为砂砾。埋藏在水位以下的砂砾石便形成砂砾石孔隙水含水层。含水层的透水性取决于砂砾石的分选程度和含泥质多少，砂砾石分选性好，含泥质少，透水性强，反之透水性弱甚至不透水。砂砾石层由于是河床相沉积，呈条带状分布，厚度2-5m，宽度在10-20m不等。通过实地调查古河床在沟谷中露头及打穿古河床的机井资料，古河床的走向与现有河床相近。

古河床含水层的补给来源为大气降水通过上部玄武岩裂隙网络补给，部分地段为越流补给，常常为承压水含水层。

古河床砂砾石与牛山组底部普遍存在的砂砾岩虽然沉积部位基本相同，但透水性截然不同，古河床沉积的砂砾石分选好、颗粒大、泥质少、未胶结、透水性强；牛山组底部砂砾岩颗粒细、泥质多且部分胶结，基本不透水。牛山组底部砂砾岩普遍存在，分布均匀，而古河床砂砾石层范围小，分布不均，成條带状展布。

古河床砂砾石成分由古河床沉积时上游母岩成分决定的，上游为片麻岩、花岗岩为主的岩石，下游古河床砾石成分为长石、石英和花岗岩；上游如果是石灰岩地层的山区，下游古河床砾石成分以石灰岩为主。由于第三系地层距今时间相对较短，古河床砂砾石母岩与现有出露基岩有相关性。

2.3 熔渣——孔洞水

在玄武岩喷发初期，刚开始喷发的火山弹、浮石块、火山砾、火山碴以及少部分陆源岩屑被堆积起来，然后又被玄武岩流覆盖，被埋藏的松散堆积物在地下水位以下时，在地下水潜蚀-冲蚀作用下，松散物质被逐渐掏空成小孔洞，随着通道逐渐扩大，地下水的潜蚀作用随之逐渐加强，同时伴随搬运作用。由于碎屑物底部剥蚀面多为不透水层，地下水沿剥蚀面流动，更加增加了碎屑物沿剥蚀面冲蚀能力，长期冲蚀——搬运作用，使玄武岩底部火山碎屑物中小孔洞逐渐扩大形成大孔洞，孔洞的相互连通在松散堆积物处便形成熔渣——孔洞含水层。熔渣——空洞含水层发育在玄武岩喷发间隙的剥蚀面之上。熔渣-孔洞水含水层主要靠大气降水通过玄武岩裂隙补给，其丰富程度主要由空洞大小、延伸长度、地下埋深及补给区大小等因素决定。

熔渣-孔洞含水层，在垂向上出露部位为剥蚀面以上位置，野外露头观察多在剥蚀面以上1-3m范围内，横向上沿剥蚀面呈层状展布，厚度不一呈波浪状起伏，孔洞大小不均。剥蚀面之上并非都能形成熔渣孔洞，有的地段剥蚀面直接与玄武岩接触，缺少火山碎屑物，有的地段虽有火山碎屑物，但不具备形成熔渣孔洞的其他条件，所以野外地质剖面上常常看到熔渣孔洞部分地段连续，部分地段间断的现象。

3 结束语

（1）玄武岩裂隙-气孔水含水层分布普遍，但含水层透水性不均，其富集程度与其岩性、地层时代、地形条件、岩层结构，以及蓄水构造类型有着密切关系。其中，岩性是富水性大小最基本因素，其他条件则起着一定的控制作用。

（2）砂砾石孔隙水含水层分布不均成条带状，走向与现有河床相近，在临朐东部近南北向延伸。由于砂砾分选性好，透水性强，具有优越的补给条件，即玄武岩裂隙、孔隙与砂砾层直接相通。部分地区越流补给。既有潜水含水层又有承压水含水层，地下水比较丰富。

（3）熔渣——孔洞水含水层形成的地质条件为玄武岩喷发间隙剥蚀面之上火山碎屑物的存在，第三纪有数次玄武岩喷发，这就产生了不同期次的风化壳，具备形成松散堆积物的条件，由此可以形成数层熔渣——孔洞水含水层。熔渣——空洞相比气孔状玄武岩中的孔洞，会更容易被冲蚀成大孔洞，孔洞相互联通形成孔洞层。熔渣——孔洞水含水层位于相对不透水剥蚀面之上，更有利于地下水的汇集，所以熔渣——孔洞水含水层是玄武岩地区的重要含水层。

近几年部分玄武岩地区由于过量开采地下水，导致地下水位持续下降，井出水量逐年减少。因此，玄武岩地区评价地下水时一定要注重储水构造对地下水的作用，特别是断块储水构造、霍皮型火山岩栓（李春山.1988）储水构造。同时注重玄武岩分布面积、含水层厚度等因素对地下水储量的影响。引用地下水含水系统和地下水流动系统的概念，对一个地区的地质、水文地质进行全面分析，综合考虑各种影响因素，对地下水做出切合实际的评价，从而达到合理开采。