胶东平度北部山区地下水蓄水构造与开采条件分区

代娜 郑宇轩 陈京鹏

摘要：平度北部山区位于胶北隆起西南与胶莱盆地的西北部，属鲁东低山丘陵松散岩、碎屑岩、变质岩类为主水文地质大区，胶莱盆地和胶北低山丘陵两个水文地质亚区。开展1∶5万水文地质调查，综合运用物探、水文地质钻探、抽水试验等工作手段，分析了研究区气象水文、地层构造、水文地质条件，划分了松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙水、碳酸岩类孔隙水和基岩孔隙水4种地下水类型。分别从地形地貌、地层构造、含水层岩性、补径排条件等因素研究地下水富集规律，新发现东柳圈基岩裂隙水富水地段，可作为小型水源地，为城市应急供水。总结了研究区两种蓄水构造，分别为断裂破碎带型和岩性接触带型。通过分析研究区地下水富集规律和不同蓄水构造类型地下水的补径排特征及赋存情况，分析了地下水开采条件，为平度北部山区的找水打井提供技术支持。

关键词：蓄水构造；断裂破碎带；岩性接触带；平度北部山区

中图分类号：P641.72

文献标识码：A    doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2023.07.002

引文格式：代娜，郑宇轩，陈京鹏.胶东平度北部山区地下水蓄水构造与开采条件分区［J］.山东国土资源，2023，39（7）：7-13. DAI Na， ZHENG Yuxuan， CHEN Jingpeng. Groundwater Storage Structure and Mining Condition Zoning in the Northern Mountainous Area in Pingdu City in Jiaodong Area［J］.Shandong Land and Resources，2023，39（7）：7-13.

0 引言

地下水是全球最大的可用淡水资源，是水资源的重要组成部分。与地表水相比，地下水具有水质优、分布广、不易污染等诸多优点，在保障人类用水安全方面发挥着不可替代的作用。裂隙水是地下水资源的重要组成部分，受社会生产活动广度和深度的限制［1-3］。

蓄水构造研究在我国基岩区勘查找水过程中发挥了重要作用，大量的实践工作证明了其有效性和科学性［4］。运用蓄水构造理论，提出综合找水技术方法，探索地下水系统划分，指示地下水富集规律［5-9］。

本次通过开展1∶5万水文地质调查，高密度电阻率法、联合剖面法和对称四极视电阻率测深等物探工作手段确定井位，结合水文地质钻探、岩芯编录、抽水试验等工作，查明构造带破碎、含水层结构、富水性，对研究区不同类型蓄水构造地下水富集规律进行研究，寻找相对的富水地段和小型蓄水构造，为解决当村民生活用水、灌溉用水问题提供技术支撑。

1 地质背景

1.1 气象水文

研究区属暖温带季风型大陆性气候，空气湿润，四季分明。多年平均气温12.2℃，相对湿度73%，蒸发量为1410mm。季节性降水年内极不均匀，多年平均降水量688.2mm。区内水系的发育及分布受大泽山地形及气候的控制和影响，河流分属于胶莱河和大沽河水系，均为季风区雨源型山溪性河流，水流量受降雨量影响而消涨枯旺。

1.2 地质特征

研究区位于平度市北部地区，胶北隆起西南与胶莱盆地的西北部（图1），其主要构造线方向为NWW向和NE向2组。

区内地层以早元古代荆山群、粉子山群中深变质岩系和元古代重熔花岗岩为基底，中生代河湖相碎屑和火山沉积广泛发育。

1.3 水文地质条件

研究区属鲁东低山丘陵松散岩、碎屑岩、变质岩类为主水文地质大区，胶莱盆地和胶北低山丘陵2个水文地质亚區。

胶莱盆地水文地质亚区位于研究区西部，地质构造单元属胶北隆起的西段，地质构造单元属胶莱盆地西部，地貌形态为山前平原和剥蚀平原，地层主要为第四系冲积、冲洪积层和白垩系碎屑岩类及侵入岩类，由于地势低平，有利于地下水积聚，且储水条件较好，地下水较丰富。

胶北低山丘陵水文地质亚区位于研究区东部，地质构造单元属胶北隆起的西段，地貌形态为低山丘陵，由北向南地势渐低。主要由燕山期花岗岩类和古老变质岩系组成，山间河谷中有第四系堆积，该区的基岩裂隙水，由于裂隙发育深度浅，水力坡度陡，地下水交替循环强烈（表1）。

2 地下水类型

根据地下水的赋存条件，岩石的水力性质及其地下水的水力特征，结合统测和动态监测等工作手段，将研究区内地下水类型主要划分为第四系松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩类岩溶裂隙水和岩浆岩变质岩类裂隙水4种类型。

表1 研究区水文地质分区一览表水文地质区水文地质亚区水文地质小区鲁东低山丘陵松散岩、碎屑岩、变质岩类为主水文地质区胶莱盆地水文地质亚区北胶莱河以东山前平原第四系孔隙水小区胶北低山丘陵水文地质亚区大泽山花岗岩类裂隙水小区平度-莱西变质岩岩溶裂隙水小区山间河谷第四系孔隙水小区

2.1 松散岩类孔隙水

松散岩类孔隙水主要分布于泽河、淄阳河、白沙河等河流中下游河谷平原和大泽山西南侧山前平原，透水性较强，出水量以100～500m3/d为主，单井出水量可达500～1000m3/d。

2.2 碎屑岩类孔隙裂隙水

碎屑岩类孔隙裂隙水赋存在白垩系莱阳群砂页岩及王氏群砂岩、砾岩的风化裂隙中，厚度在45m左右，透水性、富水性不均，单井出水量一般小于100m3/d，局部水量可达500m3/d以上。

2.3 碳酸盐岩岩溶裂隙水

碳酸盐岩岩溶裂隙水主要赋存于荆山群野头组二段和粉子山群张格庄组三段大理岩中，裂隙较发育，深度一般在100m以内，单井出水量大于500m3/d，最大超过1000m3/d。

2.4 岩浆岩变质岩类裂隙水

岩浆岩变质岩类裂隙水主要赋存于荆山群和粉子山群的变质岩、各期岩浆岩及青山群火山岩的风化破碎带和构造破碎带中，分为层状岩类裂隙水、块状岩类裂隙水和喷出岩类孔洞裂隙水3个亚类，富水性弱，单井涌水量一般小于100m3/d，局部可大于100m3/d［17-19］。

3 蓄水构造类型

地下水富集地段须具备良好的汇水条件、充足的储水空间及地下水的运移通道、隔水岩层或岩体构成的隔水边界［10-11］。蓄水构造是一个有地质体结构的，具有供给排水、蓄积地下水的空隙系统，是地下水形成、运移、蓄存的场所。通过本次研究，总结了研究区两种蓄水构造类型，分别为断裂型蓄水构造、接触带型蓄水构造［12-15］。

3.1 断裂型蓄水构造

断裂型蓄水构造是岩浆岩与变质岩缺水地区找水定井中最常见的一类蓄水构造，对于不同透水性质的岩石，具有不同富水意义，包括断裂导水型及阻水型蓄水构造。其富水带水量的大小主要取决于断裂的力学性质、规模、岩石含水性及地下水补给条件等［16-19］。

例如平度市北柳圈和东柳圈的ZK14孔为一典型的脆性断裂型蓄水构造钻孔，地表岩性主要为新生界第四系冲积平原相含砾砂质黄土，区内地质构造有峰山埠—大金埠倒转向斜，北柳圈复向斜（图2）。根据岩芯编录及物探解译结果，断层破碎带发育深度在70～90m以下，其破碎带的裂隙形成了蓄水空间，断裂两盘的岩石为含石墨斜长片麻岩，构成了相对隔水的边界，地下水自北部向南过程中，沿断裂方向在钻孔与断裂破碎交汇处汇集，形成良好的蓄水构造。ZK14钻孔井深100.80m，静水位埋深11.45m，孔口标高71.30m，非稳定流抽水时水位降深8.64m，单井涌水量590.4m3/d。

根据本次调查机民井和抽水试验情况，结合含水层岩性和埋藏分布特征，圈定小河子村北，东柳圈村地区，为富水地段，总面积0.7km2。按富水性分级为丰富。小河子东庄-北柳圈村富水地段在互不干扰的情况下可布设5眼供水井，可解决约1.6万人日常用水，该富水地段可以作为小型水源地，为城市应急供水。

3.2 接触带型蓄水构造

接触带型蓄水构造，指岩浆岩、变质岩体和围岩之间所形成的蓄水构造。不同期次岩浆岩变质岩或岩墙、岩脉及其与围岩接触带附近存在除围岩原有的各种裂隙外，还有后期侵入体形成的成岩裂隙和岩体间相互挤压作用下产生于围岩中的肿胀裂隙。当接触带垂直或斜交地下水流向时，在接触带部位形成条带状地下水富集带。

例如平度市大泽山镇南部棣家疃村西的ZK11孔为一典型的岩性接触带型蓄水构造钻孔，地貌为中北部构造剥蚀的低山丘陵区，地面标高在60～116m之间，地势东高西低，地面坡降0.2%～5.6%（图3），位于斜长角闪巖与荆山群大理岩岩性接触带地区，上部20m为第四系砂质黏土，下部为两种接触带，特别在60m处两种岩性接触地段，岩芯破碎发育，两种岩性裂隙不发育区为不透水岩层，可以形成良好的隔水阻体。地下水由东北向西南径流，在岩性接触带破碎发育处汇集，形成蓄水构造。根据抽水试验结果，降深12.05m，单井涌水量为734.4m3/d，为典型的岩性接触带型蓄水构造。

4 地下水开采条件

地下水的开采条件主要受水文地质条件影响，根据地形地貌、含水层岩性、厚度、地下水埋深条件、富水性等，将区内孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩类岩溶裂隙水和基岩裂隙水的开采条件划分为开采条件好区、开采条件较好区、开采条件中等区、开采条件较差区和开采条件差区（图4）。

4.1 松散岩类孔隙水

根据含水层岩性、厚度、埋藏深度、富水性等水文地质条件，划分为开采条件好区、开采条件较好区、开采条件中等区和开采条件较差区。

（1）开采条件好区

主要分布在淄阳水库下游、泽河南部处于河道的中游主流带。该区地形平坦，含水层埋藏浅，岩性以中粗砂、砂砾石为主，厚度一般大于4m，状分布。由于开采条件好，周边地下水开采强烈，水位埋深在4～8m，单井涌水量＞500m3/d。区内适宜普通砂管井、铁管井，分散或集中开采，成井深度20m左右。普通砂管井、铁管井成井设备宜采用SPJ-150磨盘钻。为节省费用，家庭用水可人力施工深度小于20m的小口径真空井。开采提水设备宜选用潜水泵或离心泵。

（2）开采条件较好区

分布在淄阳河下游，开采条件好区的两侧。区内地形较平坦，含水层埋100～500m3/d。区内适宜普通砂管井、铁管井或小口径真空井，分散开采，成井深度15～20m。普通砂管井、铁管井成井设备宜采用SPJ-150磨盘钻。为节省费用，家庭用水可人力施工深度小于20m的小口径真空井。开采提水设备宜选用潜水泵或离心泵。

（3）开采条件中等区

主要分布丘陵山前地区，地形呈微倾斜状，第四系相对薄，一般小于5m。含水层主要为细砂和含砾粉土，厚度小于4m，水位埋深2～4m，富水性弱，单井涌水量一般50～100m3/d。适合建分散型的开采井布局，以小口径的民井开采，作为平时的农村生活用水。在沟谷低洼地带，可开挖大口井用于农业灌溉。

4.2 碎屑岩类孔隙裂隙水

碎屑岩类孔隙裂隙水赋存在白垩系莱阳群砂页岩及王氏群砂岩、砾岩的风化裂隙中，厚度在45m左右，透水性、富水性不均，单井出水量一般小于100m3/d，局部水量可达500m3/d以上。

（1）开采条件较好区

分布在长乐图幅西南角，龙湾庄以西，含水岩组为白垩系含水岩组为早白垩世青山组安山岩、粗安岩等，具不均匀的气孔构造，裂隙不发育且多被泥质填充，风化带深度约25m，但临近泽河，单井涌水量多在100～500m3/d。部分大于500m3/d。区内适宜普通铁管井，风化裂隙水，成井深度50～100m。设备宜采用SPJ-300磨盘钻。开采提水设备宜选用潜水泵。

（2）开采条件较差区

分布在店子镇以西，图幅西部，含水岩组为白垩系莱阳群砂页岩及王氏群砂岩、砾岩，风化带厚度一般在45m左右，属孔隙裂隙水，由于其孔隙和裂隙均不发育，透水性、富水性均很弱，单井出水量一般小于100m3/d。地下水位随地形起伏而变化，年变幅2～2.5m。水化学类型为重碳酸硫酸盐型，矿化度小于0.5g/L。区内适宜普通铁管井，分散开采构造、接触带裂隙水，成井深度80～120m。成井设备宜采用SPJ-300磨盘钻。开采提水设备宜选用潜水泵。

4.3 碳酸盐岩岩溶裂隙水

碳酸盐岩岩溶裂隙水主要赋存于荆山群野头组二段和粉子山群张格庄组三段大理岩中，裂隙较发育，深度一般在100m以内，单井出水量大于500m3/d，最大超过1000m3/d。

（1）开采条件好区

分布在长乐幅大泽山镇棣家疃以西小片区域，上覆第四系厚度约1～5m，下覆岩性为荆山群野头组定国寺段透辉大理岩、蛇纹大理岩，裂隙岩溶发育，发育深度20～60m，其中20～30m段发育强烈，地下水富水性强，单井涌水量多在100～1000m3/d。区内适宜普通铁管井，集中开采，成井深度30～120m。成井设备宜采用SPJ-300磨盘钻。开采提水设备宜选用潜水泵。

（2）开采条件较好区

分布在长乐图幅西北部涩埠村、祝沟幅东南两目地区一带，这些地区岩性多以变质岩夹碳酸盐岩为主，地下水富水性弱，单井涌水量多小于100～500m3/d，在岩溶破碎及断裂发育处，部分单井涌水量＞500m3/d。区内适宜普通铁管井，分散开采，成井深度小于100m。成井设备宜采用SPJ-300磨盘钻。开采提水设备宜选用潜水泵。

（3）开采条件差区

分布在长乐图幅西北角，在开采条件较好区的西侧，主要含水层为巨屯组大理岩，裂隙较不发育，且由于周边金矿开采等原因，地下水位下降，水量多少于100m3/d。

4.4 基岩裂隙水

基岩裂隙水主要赋存于荆山群和粉子山群的变质岩、各期岩浆岩及青山群火山岩的风化破碎带和构造破碎带中，分为层状岩类裂隙水、块状岩类裂隙水和喷出岩类孔洞裂隙水3个亚类，富水性弱，单井涌水量一般小于100m3/d，局部可大于100m3/d。

主要分布在研究区的中部，属低山丘陵区，地形起伏大，开采条件差，岩性主要为晋宁期玲珑超单元郭家店单元弱片麻中粒二长花岗岩，岩石致密坚硬，裂隙不发育，富水性差，单井涌水量小于100m3/d，在岩脉穿插、构造破碎带及地层岩性接触带上，部分井孔的单井涌水量大于100m3/d。区内适宜大口井，分散开采风化裂隙水，成井深度小于10m。在局部富水地块可施工普通铁管井，成井深度120～200m。成井设备宜采用XY-200潜孔锤钻。开采提水设备宜选用潜水泵。

5 结论和建议

探索平度北部山区地下水富集规律，总结蓄水结构，提出地下水开采条件，对平度北部山区的找水打井具有较好的指导意义，从而保障人们生产生活用水安全。

（1）研究区位于平度北部山区，属低山丘陵区。地表多被第四系覆盖，根据地下水赋存介质、水理性质及水力特征，研究区地下水类型主要划分为第四系松散岩类孔隙含水岩组、碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组、碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组和岩浆岩变质岩类裂隙含水岩组4种类型。

（2）综合研究区地形地貌、地层岩性与地质构造、含水层岩性和补径排情况等因素，研究基岩裂隙水富集规律，圈定基岩富水地段1处，可解决约1.6万人日常用水，为城市应急供水。

（3）通过分析各含水层的补径排条件，阻水、导水断裂及岩体可溶性研究，总结了该地区两种蓄水构造类型，分别为断裂破碎带型蓄水构造和岩性接触带型蓄水构造。

（4）根据含水层岩性、厚度、埋藏深度、富水性等水文地质条件，划分为开采条件好区、开采条件较好区、开采条件中等区和开采条件较差区。

（5）建议建立水文地质空间数据库，为国土资源开发、城镇规划和地质环境保护提供基础地质资料。

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Groundwater Storage Structure and Mining Condition Zoning in the Northern Mountainous Area in Pingdu City in Jiaodong Area

DAI Na，ZHENG Yuxuan，CHEN Jingpeng

（No.2 Hydrogeology and Engineering Geology Brigade of Shandong Provincial Bureauof Geology and Mineral Resources（Lubei Geo-engineering Exploration Institute）， Shandong Dezhou 253072， China）

Abstract： The mountainous area in northern Pingdu city is located in the southwest of Jiaodong uplift and the northwest of the western Jiaolai basin. It is a hydrogeological area dominated by loose rocks， clastic rocks and metamorphic rocks in the low hills in Ludong area， Jiaolai basin and the low mountains and hills of northern Jiaolai basin. Hydrogeological survey with the scale of 1∶50000 has carried out， and meteorological and hydrogeological conditions， stratigraphic structures and hydrogeological conditions in the study area have been analyzed by means of geophysical prospecting， hydrogeological drilling and pumping tests. Four types of groundwater have been classified， which are pore water of loose rock， pore water of clastic rock， pore water of carbonate rock and pore water of bedrock. Based on the study of groundwater enrichment law from the aspects of topography， structure， aquifer lithology， recharge and drainage conditions， a new fissure-water-rich section of bedrock-fissure-water-rich section of Dongliuquan area has been discovered. It can be used as a small water source for urban emergency water supply. Two types of water storage structures in the study area have been summarized， which are fracture zone type and lithologic contact zone type respectively. Based on the analysis of groundwater enrichment law and the characteristics and occurrence of recharge discharge of groundwater in different water storage structure types in the study area， the groundwater exploitation conditions have been summarized. It has a good guiding significance for water search and well drilling in the mountainous area in northern Pingdu city.

Key words：Water storage structure; fault fracture zone; lithological contact zone; northern mountainous areas in Pingdu city

收稿日期：2023-02-04；

修訂日期：2023-03-31；

编辑：曹丽丽

基金项目：山东省自然资源厅地质勘查项目：山东省1∶5万区域水文地质调查（长乐、祝沟幅），鲁勘字〔2020〕50号

作者简介：代娜（1982—），女，辽宁铁岭人，工程师，主要从事水工环地质、测绘等研究工作；E-mail：165129915@qq.com

通讯作者：陈京鹏（1991—），男，河北临城人，工程师，主要从事水工环工作；E-mail：514963233@qq.com