含水層巖性對其富水性的影響關系分析

溝麗曼

摘 要：含水層是指能透水又飽含重力水的巖層。構成含水層的必要條件是要有儲存地下水的空間、儲存地下水的地質構造和良好的補給水源。以臨縣龐龐塔煤礦研究區為例，分析含水層巖性對其富水性的影響。這對工農業生產、城鄉人民生活供水和防治地下水害有重要的意義。

關鍵詞：富水性；含水層巖性；單位涌水量；滲透系數

中圖分類號：TD741 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.11.096

龐龐塔煤礦位于山西省臨縣縣城以東城，水文地質單元屬于柳林巖溶水系統。依據研究區地層發育狀況及其水文地質特征，可將研究區地下水含水層劃分為奧陶系中統石灰巖巖溶裂隙含水巖組，石炭系上統太原組石灰巖巖溶裂隙含水巖組，二疊系下統山西組砂巖裂隙含水巖組，二疊系石盒子組砂巖裂隙含水巖組，二疊系石千峰組和三疊系砂巖裂隙含水層組，第三、第四系砂礫石孔隙含水巖組。

1 奧陶系中統石灰巖巖溶裂隙含水巖組

研究區東部外圍有較大面積的出露，由東向西埋深逐漸增大，最大埋深超過1 300 m。P18號地質孔揭露本統157.48 m， P63號水文孔揭露本統150.86 m，PK13揭露本統314.08 m。該組巖性以石灰巖為主，其次為泥灰巖、白云質灰巖、石膏，還有少量的角礫狀灰巖等。巖溶裂隙發育的石灰巖、泥灰巖為含水層，石膏、角礫狀泥灰巖和巖溶裂隙不發育的石灰巖為隔水層，由隔水層把奧陶系分成若干個含水層。

1.1 上馬家溝組巖溶裂隙含水巖組

上馬家溝組巖性以石灰巖、泥灰巖為主。P18號孔和P63號孔均揭露本組，但與峰峰組界線不明顯。此次勘查PK13號孔也揭露本組。簡易水文和抽水試驗資料顯示，鉆孔鉆至該段都會大量涌水或漏水，這表明該段富水性比較強。現在尚未發現上馬家溝組含水層巖溶發育程度和富水性在深淺部的明顯差異。P63號孔本組上部與峰峰組混合抽水試驗，單位涌水量為0.178 L/s·m，滲透系數為0.007 833 m/d，含水層為中等富水性。在其主斜井西南側有一水井，2004-11-17施工完成，井深790.29 m。揭露上馬家溝組201.79 m，上段巖性為深灰色厚層狀石灰巖、含白云質灰巖和泥灰巖；中段為深灰色薄—中厚層狀石灰巖、豹皮灰巖，夾白云質灰巖；下段為灰黃、灰色石灰巖，夾白云質灰巖，局部夾石膏層。揭露峰峰組96.40 m，巖性為厚層狀灰色石灰巖、泥灰巖、角礫狀泥灰巖、白云質灰巖和石膏。取水層段為上馬家溝組590.33～790.29 m，井徑φ244 mm，靜水位（埋深）為353.00 m，單位涌水量為0.812 L/s·m，富水性中等。PK13孔深835.08 m，本組抽水為穩定流三次降深抽水試驗，單位涌水量0.057～0.098 L/s·m，富水性強。

1.2 峰峰組巖溶裂隙含水巖組

本組平行不整合于本溪組之下，厚88.21～140.62 m，平均厚度為113.41 m，巖性主要為石灰巖、角礫狀灰巖、白云質灰巖、泥灰巖和石膏等。含水層以上段灰巖、角礫狀灰巖為主，下段為泥灰巖、灰巖和石膏，一般可將其視為隔水層。

本組含水層以其二段（O2f2）質純灰巖、白云質灰巖和角礫狀灰巖為主。據鉆孔揭露，巖溶裂隙發育程度在平面分布上不均勻，總體來說，淺埋區巖溶裂隙發育，井田西部深埋區發育程度則明顯變差，其巖溶形態是以溶洞、溶孔和溶蝕裂隙為主。比如P21孔在鉆至O2f灰巖15.2 m、孔深740.2 m時，發生了漏水的情況，本孔抽水試驗，單位涌水量為1.207 5 L/s·m；又比如，P43號孔在鉆至孔深776～780 m、O2f層段49～53 m（O2f2底）時，溶洞比較多，最大溶洞長達0.70 m，并出現鉆孔漏水的情況，從776.20～776.90 m，鉆至此層位鉆孔漏水嚴重，水位為321.60～321.80 m，鉆進時的耗水量達3.83 L/s。由于孔內事故，未對峰峰組做抽水試驗，移孔后鉆進至峰峰組時未見溶洞，也不漏水，巖溶也不發育，抽水試驗單位涌水量為0.005 97 L/s·m，這說明峰峰組富水性弱。此次勘查的PK6、PK7孔，巖芯鑒定PK6孔時也未見溶洞，巖溶不發育。在鉆井過程中，個別鉆孔發現了溶洞、掉塊等重要水文地質現象。經巖芯鑒定，奧灰石灰巖泥質含量較高，裂隙一般用泥質、方解石脈充填。從抽水試驗資料來看，該組單位涌水量為0.000 01～1.506 L/s·m。

奧灰峰峰組一段（O2f1）是以含石膏的泥質灰巖和泥灰巖為主，中間夾白云質灰巖。因此，一段的大部層位為相對隔水層。

由現有資料可知，奧灰巖溶發育程度和富水性很不均一，單位涌水量在不同的鉆孔中相差很大。一般來說，單位涌水量是隨著埋深而變化的，即埋深小，巖溶發育程度高，富水性強，埋深大則反之。PK15試驗段距1 352.99～1 460.50 m，埋藏深，巖溶裂隙不發育，單位涌水量q值為0.000 01 L/m·s，富水性弱。

2 石炭系上統太原組灰巖巖溶裂隙含水巖組

該組由L5，L4，L3，L2，L15層灰巖組成，L4全井田發育，L3偶有尖滅點，L5，L2，L1不發育。巖芯和簡易水文資料表明，該組灰巖在深部巖溶裂隙不發育，在淺部巖溶裂隙發育。P21、P41、P43和P63號孔均揭露本組灰巖2層，分別為L4和L3.P21號孔本組抽水試驗，單位涌水量為0.001 447 L/s·m，弱富水性，滲透系數為0.007 9 m/d；P63號孔本組抽水試驗，單位涌水量為0.075 88～0.093 42 L/s·m，弱富水性。因此，據此次勘探鉆孔抽水試驗可知，該組單位涌水量為0.000 54～0.055 39 L/s·m，弱富水性。此外，太原組還有數層砂巖，其厚度變化比較大，一般認為其水文地質意義不大。

3 二疊系下統山西組砂巖裂隙含水巖組

該組主要由K3和多層砂巖層組成，巖性為細—粗粒砂巖，巖性和厚度變化都比較大。在井田內，由于該組沒有出露區域，并且砂巖穩定性差，所以，富水性很弱。少數鉆孔有時會遇到微量或少量涌水，也有消耗量增大者。P41號孔本組和太原組混合抽水試驗，單位涌水量為0.334 6～0.52 L/s·m，中等富水性。

4 二疊系上下石盒子組砂巖裂隙含水層組

該組在區內主要沿南邊界出露，主要有K4，K5，K6，K7等砂巖，巖性以中粗粒砂巖為主。該組砂巖厚度較大，分布比較廣，近地表裂隙發育，容易接受降水補給，但是，深部裂隙

比較少，因此，含水層接受大氣降水補給后，地下水進入深層的很少，深部富水性很弱，有部分民用水井采本層的水。另外，該組局部裂隙發育，部分鉆孔遇本組砂巖涌水或漏水。P63號孔本組與山西組混合抽水試驗，單位涌水量為0.030 7～0.049 73 L/s·m，滲透系數為0.042 8～0.06 m/d。由于含水層埋藏深，裂隙不發育，所以，其富水性比較弱。P21號孔本組與山西組混合抽水試驗，單位涌水量僅為0.002 06 L/s·m，含水層富水性很弱。

5 二疊系石千峰組和三疊系砂巖裂隙含水層組

二疊系石千峰組和三疊系砂巖在井田南部零星出露。含水層為細—粗粒砂巖，地下水主要賦存于砂巖裂隙中，裸露區裂隙發育，砂巖接受大氣降水補給后，經短途徑流泄出地表形成泉，泉水多呈懸掛式，湫水河兩岸巖壁上可見到，泉水流量多在0.5 L/s以下。由此可知，該組富水性比較弱。

6 第三、第四系砂礫石孔隙含水層

第三、第四系松散層井田內廣泛分布。第三系上新統下部為砂礫層，厚1～5 m，上覆為紅色黏土，總厚一般不超過10 m。第三、第四系松散層和二疊系上石盒子組基巖風化帶混合抽水試驗，單位涌水量為0.002 7～0.426 L/s·m，滲透系數為0.006 3～9.06 m/d，含水層富水性大部分中等，部分比較弱。

7 總結

綜上所述，含水層的蓄水空間為孔隙、裂隙和溶隙。孔隙越大，數量越多，越有利于地下水的流動和富集，隨著深度的增加，松散沉積物的自重壓力增大，孔隙度就會降低。此外，地質時代比較老的沉積物的顆粒之間常被膠結，其孔隙度也會大大降低，從而影響含水層的富水性。裂隙是巖石中的空隙，它的寬度、長度、數量、分布和連通情況會影響巖石的持水性、透水性，比如寺下水平行砂礫石層的滲透與垂直該層的滲透相比，透水性要大。一般來說，空隙越大，給水性就越好，透水性就越強，持水性就越弱。溶隙是可溶巖（石灰巖、白云巖）中發育的一種特殊空隙，是地下水對可溶巖長期溶蝕的結果。一般來說，巖溶裂隙越發育，含水層富水性越強。

〔編輯：白潔〕