浅谈曲阜市第三纪地层水资源的开发与利用

孔芹

摘 要： 第三纪地层一般来说为贫水地层，曲阜市部分乡 镇分布有该地层，根据不同乡镇该地层的地形、地貌、地质、水文地质及物探曲线的综合分析.，成功地打了批好井，而地下蓄水构造的形成必须同时具备含水介质、地质构造、补给水源三个基本条件，在有利的地质构造及补给来源条件下，任何种岩石都可以存在相对富水地段，第三纪地层局部富水的原因就在于此。

关键词： 第三纪地层;岩性;构造;补给来源;物探;水资源;开发;应用

【中图分类号】TV213     【文献标识码】B     【文章编号】1674-3733（2020）23-0273-02

1 自然概况

曲阜市共分12个乡镇、街道办事处，南北长35.5公里，东西宽25公里，总面积813.6平方公里，乡村人口50.85万人，其中人畜缺水16.87万人，占乡村人口47.5%以上。为了解决人畜饮水、农业灌溉及城镇生产、生活用水困难问题，曲阜市积极寻找地下水源。找水方法经历了由单纯的地质法，到地质与物探相结合的找水方法。在地质条件复杂、成井难度大的第三纪地层，通过综合方法，在曲阜部分缺水地区打出了一批好井，解决了一大批人畜吃水和生产用水的问题。

2 第三纪地层分布规律及岩性特征

第三纪地层为新生代地质发展史的新阶段，其时限始于距今180万年（或200万年），其相应的年代地层单位第三系根据生物、岩性等特征又可分为下第三系（E）和上第三系（N）。下第三系基本上固结成岩，而上第三系-般来说尚未完全固结.①老第三系（下第三系）为始新统官庄组（Eag2）2段，分布在曲阜城东的防山乡、书院街道办事处，曲阜城北的王庄乡及峄山断裂以西，广大地区多为隐伏于第四系地层之下，在八宝山单斜断块的北部边缘地带有零星出露，角度不整合于古生界地层之上。岩性以紫红色、红色泥岩，杂色粉砂岩，砾岩，角砾岩为主，局部為兰绿色，厚度变化大，-般50 -500 米，局部大于500米。②新第三系（上第三系）这套地层属于尚未固结的松散沉积物，广泛分布于山间洼地和山前平原区，不整合于老第三系或寒武系、奥陶系之上，岩性为浅棕黄色、灰黄色粘质砂土，砂质粘土，混粒土和粘土，混粒土和粘土主要分布在下部呈互层沉积，厚度一般50- 140 米之间。

3 第三纪地层的富水情况

本地区的第三纪地层中，富水不均匀。在防山乡的季庄村、万柳庄、宋村、尚家园等村庄和王庄乡的前孟村、后孟村和朱家村都打出了比较好的深浅不等的井。防山乡宋家村井深100米左右，出水量为80方/小时;万柳庄打井6眼，井深90- -110米，出水量50方/小时;季庄村打井4眼，井深115米，出水量50方/小时。王庄乡前孟村钻井深度40米，出水量30方/小时;后孟村钻井深度40米，出水量40方/小时;朱村钻井深度40米，出水量30方/小时。近年来在第三纪地层中打出了数十眼深浅不等的机井，出水量都在30方/小时以上，解决了部分人畜吃水难的问题，打破了原来认为第三纪地层无水的说法。

4 构成第三纪地层蓄水构造的三个基本要素

4.1 第三纪地层成井地区岩性特点

4.1.1 含水岩组：本区为老第三系始新统官庄组（Eng）2段的地层，上覆第四系松散沉积物，厚2040 米不等，岩性为黄色粘土、细粒至粉砂、砾石、姜石等，下伏紫红色泥岩与砾岩互层，构成-个完整的含水岩。组成含水岩组的各个含水层间客观存在的水力联系和相同的水化学特征，其基础就是它们在形成时往往同属于-一个地质时代<第三纪始新世>和相近的成因类型，使同一含水岩组内的各含水层在空间上存在一定的联系，尽管它们在钻孔中可以有多个隔水层<红色泥岩〉相隔开，但是从整个分布的空间来看，它们仍然是相互连通的，它们可以保持一个连续的水动力系统。

4.1.2 含水层的特征：钻孔所揭露防山乡-带的含水层岩性为砾岩，砾岩是碎屑岩的一种。砾岩主要成分为石灰岩，砾石为圆状或次圆状，具溶蚀现象，在钻进中有的整回次都为石灰岩，由此推断砾岩的物质来源于低山丘陵的石灰岩地区。砾岩为孔隙式胶结，胶结物主要为钙质，钙质成分易溶解，透水性强。泗河北部第三纪地层岩性特征：上覆第四系松散岩层，厚度20- -40 米不等，主要岩石为深红色泥岩、粉砂岩和砾岩，砂岩主要成分为长石石英，其物质成分来源于北部变质岩山区。

4.2 第三纪地层 成井区的地质构造

4.2.1 地质 构造的分布：曲阜市泗河以南，第三纪地层能成井是断裂构造起了决定性作用。在城东的防山乡-带北部有一隐伏断裂构造，东起戈山厂，西至韩家铺（韩戈断裂）西端被北北东向断裂切割，走向北西西，倾向北，倾角549-60°，为一张性断裂。南部为尼山断裂，它为该区较大断裂之一，东起尼山东，经防山乡胡二北胡二东、防山到曲阜城西，被峄山断裂切断，防山以西断裂西盘均为老第三系的砾岩和泥岩互层。规模小的断裂构造在成井区分布较多，其中防山乡尚家园东部有一-小构造带，走向大体为北北西向，据程庄北钻孔资料分析，钻孔35米左右见中奥陶统石灰岩，由此推断有一隐伏断裂构造从席家村东和程庄穿过.防山乡季庄村以东，尚家园以南有一断裂构造带，走向北北东，约20°。颜村中部20米到中奥陶统石灰岩，颜村西100米根据物探资料分析，150米未见中奥陶统石灰岩。该区内大小断裂纵横交错，使断块中砾岩裂隙、溶隙发育，为地下水的富存与运移创造了良好的空间与条件。

4.2.2 地质构造对基岩地下水的控制作用：所谓基岩地下水是指埋藏在第四纪之前坚硬、半坚硬岩石中的地下水。地质构造对基岩地下水的储存、运移排泄起控制性作用。岩石中各种空除的形成与分布，绝大多数与地质构造有关，大量地区找水证明，在有利的地质构造条件下，几乎任何-种岩石都可以存在相对的富水地段，而在不利的地质构造条件下，即使是含水性很好的石灰岩，也不-定富含地下水。

4.3 地下水的补给来源

4.3.1 地下水的补给水源：我们开发利用砾岩中的岩溶裂隙水，不单纯是消耗砾岩溶隙、裂隙中的静储量。如果把砾岩中的裂隙溶隙水看作是没有补给来源的封闭水体，一旦开采，会很快被疏干，是没有很大开采价值的。事实不是这样，该区水井在90年代前后开发后，至今仍在使用且水质水量均较好，如曲阜化工厂的生产生活用水，均采用第三纪砾岩中的水。

4.3.2 地下水的补给方式：第三纪地层含水岩组岩溶裂隙水的补给方式有三种：一是垂向补给，即大气降水的人渗补给。在尚家园东部，为古生界中奥陶系石灰岩地区，该区接受大气降水，经地表径流和地下径流渗人到该含水区的砾岩中。二是侧向补给，该区北部为古生界中寒武系张夏组的石灰岩，并在季庄东部有一南南北向断裂带，地下水通过断裂带侧向补给该区的含水层，还有种种因素形成了该区的补给来源。

5 电测深 找水在该区的应用

目前我们开展的物探找水方法主要是电阻率法及低频法和激发极化法，电阻率法分电测深法及剖面法。电测深法应用条件：（1）所研究的岩层要有足够的厚度，且厚度与埋深比值较大，岩层倾角不大于20%。（2）各岩层电阻率稳定，且富水与不富水电性差异较大。（3）在平面方向，其高低阻屏蔽影响较小。甚低频法，其应用条件是：①测区内被测地质体与围岩电性差异明显。②被测地质体具有一定规模。③被测地质体成脉状分布。④第四系覆盖层较薄。下面通过实例说明电测深在水文地质找水中的应用。

曲阜市防山乡万柳庄村西北地质物探情况：0-6米为黄色粘土，6-9米之间有一米左砂层，9-16米第四系黄色粘土，16-20 米为第四系中砂层，20-60 米为第三系砾岩，砾岩泥质胶结，胶结紧密不含水。60-90米为砾岩，钙质胶结，具有溶蚀现象，是该井的主要含水层，90米以下为第三系红色粘土。四极电测深曲线分析和实钻基本相同，钻孔深138米，经过抽水实验，得出出水量80方/小时，周期浇地300亩，解决了部分农田灌溉用水的问题。

曲阜市防山乡季庄村西南深井地质物探情况：0- -16 米为第四系黄色粘土，16- -20 米为第四系砂夹河砾石，20 -25 为第三系红色粘土岩，25- 32 米为砾岩，32- -74 米为构造角砾岩，角砾岩物质成分为碳酸钙，胶结物为钙质，岩石具有溶洞溶蚀现象，为该井的富水地段。74- -90 米为粉质砂岩，裂隙较发育，为该井的弱含水层。90 -135米为砾岩，夹有红色粘土，含水性差。此法为四极对称电阻率法，經实钻证明曲线分析与钻探岩芯基本吻合。此井井深100米，下管26米，经抽水实验得出出水量50方/小时以上，解决了季庄村200亩的灌溉问题。此井建成之后，又在该村连续打了3眼机井，解决了该村生产生活用水难的问题。

曲阜市王庄乡后孟村村东北吃水井物探曲线情况：0- 9 米为黄色粘土，9- -25 米为第三系的砂岩，25一32米为第三系粘土岩，32- -50 米为第三系砂岩，50米以下为第三系的粘土岩，此井钻至60米，井径1米，出水量32方/小时，解决了全村1000多人的吃水和部分农田灌溉的用水。

6 结论

水是人类生命之所系，寻找地下水源并合理开发与利用是每个水利人员的职责。绝对不含水的岩层没有，只有在有利的地质构造及补给来源条件下，几乎任何一种岩石都可以存在相对富水地段，第三纪地层局部富水的原因就在于此。由于第三纪地层为贫水地层，且开采的大都是在150米以内砾岩及砂岩中的岩溶裂隙水，开采规模较小，尚处在摸索阶段，我们要对第三纪地层和第四纪地层中的水综合利用，从而达到合理开发利用的目的。