岩溶山区深切河谷河间地块地下水找水方法——以贵州省黔西南州晴隆县为例

洪运胜，李强，易世友



岩溶山区深切河谷河间地块地下水找水方法——以贵州省黔西南州晴隆县为例

洪运胜，李强，易世友

（贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队，遵义 563000）

岩溶山区深切河谷河间地块，岩溶水文地质条件复杂，地表岩溶发育，缺水严重，但通过有效的找水方法，查明其岩溶发育规律、水文地质特征、岩溶水开发利用条件，有针对性地布置岩溶水开发工程，是解决此类区域缺水问题的有效途径之一。该文通过贵州晴隆县近年在岩溶山区找水的实践，总结了一些经验及认识，可供类似地区找水提供一定的参考。

地下水；岩溶山区；找水方法；

晴隆县地处珠江上游，在贵州省西南部黔西南州东北角，地处云贵高原中段，位于六盘水、安顺、兴义三角区域中部。该县2015年全县地区生产总值为55.13亿元，为贵州省的贫困县。为了确保2018年7.91万贫困人口全部脱贫，随着“大扶贫”战略的进一步的实施，异地搬迁工作的进一步完成。扶贫产业、示范基地、园区的进一步扩大化、规模化及投入使用，县城及乡镇人口集中区的人口将进一步增加，生活用水量及产业、农业需水量将进一步提高，现有水源的供水能力将无法满足扶贫开发工作的需要，因此尽早为县城及人口集中的城镇供水提供地下水补充水源，助力打赢扶贫攻坚战势在必行。

图1 晴隆县三维地形地貌图

1 区域水文地质条件

1.1 地形地貌及地质特征

晴隆县为高原峡谷区，属深切割侵蚀、剥蚀、岩溶高原山地地貌，受北盘江及其支流的强烈切割，切割深度一般为500-700m。全县被北盘江及其支流麻布河、西泌河、大桥河、麻沙河横切为四大河间地块，形成一个由西南向东北的倾斜坡和三块凸起地块，每块凸起地最高处标高均在1800m以上，晴隆县三维地形地貌（图1）。

区内出露地层由老到新依次为石碳系（C）、二叠系（P）、三叠系（T）、第四系及火山岩（玄武岩）。地层接触关系除第四系与下伏地层呈角度不整合外，其余均属整合或平行不整合接触。区域构造上位处普安山字型构造右翼反射弧地带，碳酸盐岩地区褶皱构造形态以短轴状为主，断裂构造极为发育，其构造形迹之间存在着较为复杂的复合关系。

1.2 地下水赋存条件

区内的地下水主要赋存在碳酸盐岩类地层中，按岩层的组合形式可分为均匀状和间互状两大类。其中间互状碳酸盐岩，由于岩石的物质组分和结构、构造不同，可划分为中至厚层状纯碳酸盐岩和薄至中厚层不纯碳酸盐岩两个亚类。

1）均匀状纯碳酸盐岩岩溶水包括C3、P2、P2等含水岩组，主要为中厚层至块状石灰岩、白云岩所组成，在岩溶作用强烈的地带往往形成溶洞、溶隙、地下河管道，地下水赋存其间。由于岩溶发育的极不均一，导致岩溶地下水的分布也极不均一。

2）间互状碳酸盐岩岩溶水分布于：①中至厚层状纯碳酸盐岩出露区，包括T1j、T1j、T1y等含水岩组，岩性为中至厚层状石灰岩和白云岩，被碎屑岩、薄至中厚层状不纯碳酸盐岩相隔。岩溶作用沿地层接触带及层间裂隙进行，形成溶蚀裂隙、溶洞和地下河管道，地下水赋存其间，具有多层“含水层”的特点，岩溶作用受到一定区间的控制，但同一含水岩组中岩溶地下水的分布仍然很不均匀。②薄至中厚层不纯碳酸盐岩出露区，包括T1j、T1、T1、T3等含水岩组，主要为薄至中厚层泥质石灰岩、泥质白云岩、白云岩组成，并与粘土岩、粉砂岩、砂岩互层。岩溶作用沿岩层的层理、解理、裂隙进行，形成不规则的细小的网状溶隙、蜂窝状溶孔和规模不大的溶洞，地下水赋存其间，含水比较均一，泉水流量多为1～5L/s。该类碳酸盐岩，属弱至中含水岩组，在间互状的碳酸盐岩中，起着相对隔水层的作用，地下水赋存相对均匀。

2 地下水赋存规律

晴隆县四周被河流深切，处于一个开放的地下水系统内。但是在局部受地层岩性、地质构造控制的区域，岩溶地下水赋存具有如下三种典型的规律：

2.1 封闭的高位向斜蓄水系统

向斜核部出露三叠系下统至中统碳酸盐岩含水岩组，向斜翼部由碎屑岩圈闭，向斜两端上翘，形似“船”状，形成封闭的蓄水构造系统。向斜核部出露地层岩性以三叠系中下统白云岩、灰岩为主，地形相对较缓，岩溶发育垂直循环带较薄，地下水水位埋深较浅。受下伏碎屑岩圈闭和阻隔，向斜核部的岩溶地下水在碳酸盐岩与碎屑岩接触带上以泉水的形式排泄于地表。

2.2 二叠系茅口组顶部古岩溶富水带

在扬子地台抬升过程中，在暖湿气候和水文地质条件作用下，二叠系茅口组顶部发生了强烈的岩溶化作用，形成了多层的古溶蚀和古岩溶带，在后期构造运动作用下被后期沉积物、熔塌角砾岩或岩浆喷发物所覆盖，二叠系茅口组顶部形成古岩溶面（带）。二叠系茅口组（P2）石灰岩顶部一定厚度内，岩溶作用强烈，溶洞、裂隙极为发育，即为古岩溶发育带，在这些溶洞、裂隙中富含岩溶地下水。

2.3 间互状碳酸盐岩地层控制的局部封闭地下水系统

该类含水岩组包括下三叠统地层，特别是河间地块的三叠系下统夜郎组第二段（T1y）、嘉陵江组一段、三段（T1-2j、T1-2j）碳酸盐岩岩溶水受下伏碎屑岩阻隔以及地形切割出露地表。其次为中三叠统关岭地层，岩性为灰、黄灰色薄层泥质白云岩与灰绿、紫红、蓝灰杂色泥岩互层，下部为灰色薄至中厚层白云岩夹灰色中厚层生物碎屑灰岩，底部为玻屑凝灰岩。由于岩溶化作用，在生物碎屑灰岩中形成溶隙溶孔，泥岩形成隔水层，形成层状含水层，各层形成相对独立的地下水系统，层与层之间的水力联系不密切。地下水受层间隔水性、弱风化、弱岩溶化的基岩阻隔，在槽谷、沟谷边缘以及斜坡地带碳酸盐岩与碎屑岩的接触带上排泄出地表。

3 地下水开发利用方向

3.1 地下水开发找水方向

根据地下水的赋存条件和规律，区内地下水开发方向主要为以下三个方向，一是三叠系中下统间互状碳酸盐岩地层，二是二叠系茅口组古岩溶带，三是向斜封闭蓄水系统。

3.1.1三叠系中下统

1）中统关岭组，据岩性可以分为三段。上段（T2）为中上部为灰、灰黑色灰岩、泥质灰岩，下部为灰、蓝灰色白云岩夹粘土岩，厚250~290m。中段（T2）为灰色薄至中厚层灰岩与泥质灰岩互层，厚90~200m。下段（T2）为中上部为灰、黄灰色薄层泥质白云岩与灰绿、紫红、蓝灰杂色泥岩互层，下部为灰色薄至中厚层白云岩夹灰色中厚层生物碎屑灰岩，底部为玻屑凝灰岩，厚200~280m。

由于岩性差异变化大，在同一套地层中，不纯碳酸盐岩形成隔水岩组，质纯碳酸盐岩富含岩溶水，构成局部封闭的地下水系统，此赋存规律在区内最为典型，从全区来看，主要分布于盘江复向斜的晴隆县城—光照镇—鸡场镇调查区块和茶马镇调查区块，中统关岭组（T2g）等地层，为薄至中厚层不纯碳酸盐岩，平面上为可溶岩与非可溶岩相间呈条带状展布，形成以弱透水层隔水顶底板为底界的“封闭型地下水系统”。

2）中下统嘉陵江组，据岩性可以将研究区嘉陵江组分为四段。第四段（Tj）下部灰、浅灰色薄至中厚层白云岩夹溶塌角砾白云岩，上部灰色厚层溶塌角砾白云岩夹白云岩，厚74~168m。第三段（T1-2j）为灰、深灰色中厚层生物屑夹灰岩、白云质灰岩，厚160~200m。第二段（T1-2j）为灰黄、灰紫粉砂质粘土岩、钙质粘土岩与灰、深灰色薄至中厚层灰岩互层夹瘤状灰岩，厚80~130m。第一段（T1-2j）浅灰、灰色中厚层灰岩夹生物屑灰岩、角砾状灰岩、鲕粒灰岩厚220~260m。

从岩性可以看出，一、三、四段岩性较纯，溶孔溶隙较为发育，有利于地下水赋存和运移。二段岩性主要为碎屑岩及不纯碳酸盐岩，平面上为纯碳酸盐岩与非可溶岩相间呈条带状展布，碎屑岩及不纯碳酸盐岩构成地下水系统边界条件。如晴隆县城北东黄庄至藕塘一带是区内典型的受地层控制的局部封闭地下水系统（图2）。该系统主要含水岩组为T1-2j、T1-2j、T1-2j，以T1-2j粉砂质泥岩为隔水边界，形成由弱透水层、阻水断层构成的封闭地下水系统。

图2 晴隆县城一带图切地质剖面

1.下降泉；2.地下河出口；3.钻孔；4.断层；5.地层代号；6.灰岩；7.白云岩；8.泥岩；9.页岩；10角砾状白云岩；11.玄武岩；12.泥质白云岩

3.1.2 古岩溶带（隐伏二叠系茅口组）

研究区内埋藏着大面积隐伏二叠系茅口组地层，在中二叠纪末，东吴运动强烈的抬升，大规模的海退使茅口组灰岩出露海面暴露地表，温和潮湿的气候使茅口组石灰岩在地表及地下浅部岩溶得到很好的发育。晚二叠系早期，玄武岩浆喷溢，覆盖在先期沉积的栖霞茅口组地层之上，大气和水中CO2、SO2的高度聚集，加剧早期茅口组岩溶强烈发育，在峨眉山玄武岩地层之下茅口组顶部保留了较为发育的古岩溶带。

在黔西南晴隆一带，为岩溶台面台盆沉积区，地下水系统结构为“古岩溶带+玄武岩盖层”类型。古岩溶带岩溶空间以缝、孔、洞等组合为主，溶蚀空间多未充填，有利于地下水的赋存和运移，特别是在规模较大的断层及节理密集带，为地下水集中赋存的地带。

图3 中营封闭高位向斜蓄水构造地质剖面图

1.岩溶下降泉；2.断层；3.地层代号；4.石灰岩；5.白云岩；6.页岩；7.泥岩

3.1.3向斜蓄水构造

研究区中营向斜和南部的三宝向斜均为封闭向斜蓄水构造系统，二者水文地质条件极为相似，向斜核部为碳酸盐岩地层组成，翼部均有碎屑岩圈闭，形成封闭的蓄水构造系统。例如：中营向斜蓄水构造系统最为典型，向斜核部出露三叠系下统至中统碳酸盐岩含水岩组，两翼及扬起端均为三叠系下统夜郎组第一段（T1y）至二叠系上统峨眉山组（P3）碎屑岩，以T1y顶界为边界，构成了封闭的向斜蓄水构造系统（图3）。地下水多汇集或排泄于接触带，系统中岩溶大泉位置相对较高，下游有较多的供水对象，开发价值较大。

3.2 找水成功实例

1）研究区为三宝乡扶贫异地搬迁区，位于晴隆县城北部的小箐一带，区内地形起伏大，最高处与最低点相对高差900多米。该区水文地质条件复杂且差，地表无一出露泉水点。目前县城供水主要取至城县北部的西秘河，采用6级泵站提水，水费贵达10元/吨。

晴隆县小箐安置区ZK1、ZK2探采结合孔基本情况一览表

钻孔编号地理位置地理坐标含水岩组施工日期孔深（m）静止水位（m）动水位（m）涌水量（m3/d） ZK1晴隆县新客车站旁E：105°13′56″N：25°50′36″Z：1456mT2g112月15日~23日110.04.519.5603.42 ZK2晴隆县藕塘E：105°14′30″N：25°50′13″Z：1501mT1-2j4-312月22日至1月2日191.310.360.8187.66 合计 791．08

2）找水方法采用探采结合孔。晴隆县城北部的小箐一带出露地层三叠系中下统地层，属于薄至中厚层间互状碳酸盐岩地层。2016年12月，通过大量地面调查及物探工作后，转变思维，确定在研究区内三叠系下统关岭组一段泥质白云岩地层中实施了ZK1钻孔，结果取得重大突破，孔深仅110m，实抽最大涌水量603.42m3/d，效果十分理想。其次是运用“越层找水”的创新思路，在移民安置区藕塘一带三叠系下统嘉陵江组地层中成功实施了ZK2号地下水机井，也达到了预期目的，钻孔深度191.3m，实抽最大涌水量187.66m3/d。该井从嘉陵江组第四段上亚段角砾状白云岩开孔，揭穿上覆地层嘉陵江组第四段角砾状白云岩，开采第四段下亚段和第三段白云岩及灰岩含水层中的地下水。本次“探采结合”共实施2个钻孔，成井2眼，成井率100%，总出水量达791.08m3/d，预计可解决8 000人的饮水问题，每年直接节约用水成本200万元。

4 结语

1）在深切的河谷斜坡或河间地块区域，地下水系统总体上呈 “开放型”的岩溶地下水，但受地质构造、地层岩性控制，往往形成局部相对封闭的“小地下水系统”。

2）在晴隆这种深切割的河间地块地区，下一步勘查找水的目标为：一是在茅口组（P2m）顶部古岩溶发育带，二是高位向斜储水构造，三是间互状碳酸盐岩地层控制的局部封闭地下水系统。

3）在深切河谷区，人、土、水分布极不匹配，因此如何寻找局部封闭的地下水子系统，合理开发利用地下水资源对解决农村人畜饮水起着关键作用。

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Groundwater Prospecting Method for the Interstream Block in Deep Valley, Karst Mountain Area

HONG Yun-sheng LI Qiang YI Shi-you

(The 114-th Geologic Party, Guizhou Bureau of Geology & Mineral Exploration and Development, Zunyi, Guizhou 563000)

An interstream block in deep valley, karst mountain area is characterized by hydrogeological condition complicated with serious surface water shortage. A study of the hydrogeological feature, regularities of karstification development and conditions of karst water exploitation and utilization in order to develop effective groundwater prospecting method is one of the effective ways to solve the problem of water shortage in the interstream block. By the example of groundwater prospecting practice in the karst mountain area in Qinglong County, Guizhou Province, this paper summarizes some experience and understanding in this respect.

karst mountain area; interstream block; groundwater; prospecting method

2018-03-05

贵州省岩溶地下水系统功能可持续利用性研究（黔国土资发（[2013]94号）；

贵州省科技计划项目“贵州省地下热水资源赋存条件及勘查关键技术研究”黔科合（2016）支撑2842.

洪运胜（1977-），男，贵州大方人，高级工程师，长期从事水文地质工作

李强（1982-），男，高级工程师，学士，主要从事水工环地质工作及其质量管理工作

P641.7

A

1006-0995（2018）04-0644-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.04.024