版权信息
省级大型综合性科技类期刊
主管部门:自治区科技厅
主办单位:自治区科学技术信息研究院 
协办单位:自治区科学技术情报学会
编辑出版:科技期刊编译室
刊社地址:呼和浩特新城西街149号本刊杂志社
邮政编码:010000
电      话:0471-2536371

E-mail  :

nmgkjzz@vip.163.com 

网站地址:www.nmgkjzz.com


往期杂志
当前位置: 首页>往期杂志>详细介绍

水文地质调查在泉水保护中的应用 -以商城县为例.

时间:2016-09-05来源: 作者: 点击: 394次


胡世伟1

1.河南省地矿局第五地质勘查院, 河南 郑州 450000

摘要:通过水文地质调查在温泉查找中的测量工作,使我们对水文地质调查在商城温泉中有充分和足够的认识,进而在应用中正确推断出温泉的位置,为合理开发和保护泉水提供充足的依据。

关键词:水文地质调查;温泉;地质

 

1.0  前 言

1.1  项目来源

为了查明工作区内的地质构造情况,河南省地质工程勘察院组织相关技术人员于20133月对勘察区进行了水文地质调查工作。勘查区位于陶家河畔、商城县城南的旧城改造区的一期工程及二期工程,面积约2.4km2

1.2  目的任务

本次水文地质工作的目的基本查明勘查区的断裂构造,地层结构,查明寒泉的成因。为保护寒泉提供水文地质。主要任务:

1.        地面水文地质调查分析。

2.        高密度电法,测线8条,测线总长2400m。测点距5m。

3.        对称四极电测深法,测线2条,测点7个。

4.        对寒泉的水质进行化学分析,进行水质,水量评价。

5.        对水文地质资料进行综合分析研究,推断断裂构造性质,分析地层结构,查明寒泉的在旧城改造区的一期二期工程的流水通道,为旧城改造区施工,提供开挖保护依据。

胡世伟              33      工程师       研究生       硕士       水文地质  环境地质

工作单位:  河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院                联系电话: 15537150606

 

1.3  地理概况

1、 自然地理

寒泉位于商城县城南关水巷中段南侧,西临陶家河50余米。地理坐标为东经115.23,北纬31.47(3520250,20487000)。海拔79.5米。

商城县所处的地貌坏境是:南部为大别山北麓的中低山区,海拔400米以上。大别山主峰金刚台海拔1584米,山势高峻,密林深幽,景色壮丽。中部为低山丘陵区,海拔100-400米,北部为堆积丘岗区,自南向北渐次低落,属淮河南洪积丘岗平原的一部分。


1-1 工区位置图

1.4 工作方法和完成工作量

本次水文地质调查中的物探工作选用高密度电法和对称四极电测深法进行工作,共布置高密度电法测线共布设了8条测线,测物理点240个,共测点2400米。对称四极测深点10个。

2.0  区域地质条件

2.1  地层

本区地层属华北和华南之间的过度类型,地层出露不全。自老而新简述如下;

1、太古界大别群:

由一组巨厚的片麻岩类及斜长角闪片岩类组成,并遭受中深区域变质作用及广泛的超变质作用,形成了各种混合岩。

2、下元古界天台山群:

为一套受中度区域变质作用形成的片麻岩、浅粒岩及斜长角闪岩。岩石遭受了不同程度的混合岩化作用。

3、上元古界:

自上而下可以分为苏家河群、信阳群和商城群。为一套巨厚的滨浅海相复理式建造,岩性主要为白云石英片岩、白云钾长变质岩类、斜长角闪片麻岩等,经受中度区域变质作用及局部的混合岩化作用。

4、上古界石炭系:

本系沉积环境属南北过渡类型,主要岩性为石英砾岩、石英砂岩等。

5、中生界侏罗纪、白垩系:

岩性为一套陆相的红色砂岩、砾岩和火山岩建造组成。

6新生界下第三系:属干燥气候型的山麓盆地相碎屑沉积,岩性为砾岩、砂砾岩、砂岩等,分布零碎。

7新生界第四系:岩性为亚粘土、粘土、亚砂土及现代河床、漫滩冲积的粗中细砂及砂砾石等。

2.2  侵入岩

本区岩浆活动频繁,岩浆岩分布十分广泛,以侵入岩最为发育,岩石类型以酸性为主

1、扬子期侵入岩:

岩性呈岩株状侵入于太古界大别群和下元古界天台山群的片麻岩及混合岩中,岩性以蚀变辉长岩为主。

2、加里东期侵入岩:

呈岩株状侵入于上元古界苏家河群定远组中,岩性为蚀变中粒闪长岩。

3、燕山晚期侵入岩:

本期岩浆岩活动频繁,规模巨大,为多期次中酸性岩浆侵入。其中以商城岩体为最,属燕山晚期第一次侵入,形成本区最大的岩基。岩体相带发育,岩性主要由花岗岩组成。

2.4  构造

本区地处秦岭昆仑纬向复杂构造带之南亚带与新华夏系第二沉降带及淮阳山字型构造反射弧西翼的复合部位,地质构造复杂。

1、纬向构造体系:

为本区的主控构造,其主体为近东西向的压性、压扭性断裂带、挤压带褶皱构造不发育。主要断裂有药铺青山断裂、观音铺大马店断裂、桐柏商城断裂等。

2、新华夏系构造体系:

主要表现为走向12°~25°的断裂构造组成,其中以麻城商城断裂规模最大,与之有成生联系的一组北东向压扭性断裂,常与主干断裂构成入字型构造,在其交汇处有温泉出露。

2区域地质图

 

2.4  区域水文地质概况

根据地下水的赋存条件及水文地质特征,本区地下水可划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸岩类裂隙岩溶水和基岩裂隙水四种类型。

1、松散岩类孔隙水

主要分布在河各平原及垄岗地带,含水岩层位全新世冲积、冲湖积层及上更新世的洪积层。含水层厚度不大,水位埋深小于10米,富水性大小不一,单井涌水量大者可达200m3/d,小者不足5 m3/d.主要受大气降水补给,属气象型动态,变化显著。

2、碎屑岩类孔隙裂隙水

含水岩层位石炭系各组,侏罗系和下第三系砾岩、砂岩和粉砂岩等。单井涌水量大者1001000 m3/d,小者小于100 m3/d,泉流量为0.5L/S左右。

3、碳酸岩类裂隙岩溶水

含水岩层为上元古界石冲组下段,泉水流量大小不一,受大气降水影响明显。

4、基岩裂隙水

广泛分布中低山区及丘陵地带,按成因又可分为风化带网状裂隙水和构造裂隙水。风化带网状裂隙水主要分布在丘陵花岗岩地区。风化带厚度及赋存条件受地形地貌控制,泉水流量多在0.1L/S以下,矿化度多小于0.3/升。构造裂隙水主要分布于中低山区,含水岩层位太古界大别群、下元古界苏家河群,及燕山晚期花岗岩等。裂隙主要发育方向有40°~60°、70°~90°和340°~360°三组。富水性大小不一,泉水流量多在0.1L/S以下,局部构造裂隙发育地段可达1L/S,补给来源主要为大气降水,侧向径流微弱,主要沿较宽大的裂隙和断裂进行。


3.0  地球物理特征与工作方法

3.1  地层岩性与电性特征

勘查区丘陵地区,且寒泉在商城县旧城改造生活区内,接地条件较差,有一定游散电流的干扰及交变电磁干扰,这些条件对于野外观测精度造成了一定的干扰。工作区位于市区,交通便利,通视条件较好,对工作开展较为有利。

根据我院以及有关单位以往工作的资料分析。完整的花岗岩具有较高的电阻率值,在裂隙不甚发育含水性较差的地段,电阻率值可大于200Ω·m。当断裂发育、岩石破碎,并且赋存地下水时,由于水中溶解了更多的矿物质,加剧了离子活动性,导电性显著增强,从而使岩石的电阻率大大降低,与正常的岩石相比具有明显的电性差异。此区主要岩土的电性参数如下:

粘土                     10-15Ω·m

含泥砂卵砾石            35-150Ω·m

花岗岩(破碎)          70-200Ω·m

花岗岩(完整)           200Ω·m

勘查区内大部分被第四系地层所覆盖,其岩性一般为粘土与亚粘土,其电阻率与含水的花岗岩破碎带相近。因此,第四系松散堆积层中粘性土成为低阻屏蔽层,起着减弱异常强度,消除异常特征的作用,因此资料的解释精度将受到一定的影响。

    理论上讲,干燥的岩石的电阻率为无穷大,但实际上岩石孔隙、裂隙总是含水的,并且随着岩石的湿度或者含水饱和度的增加,电阻率急剧下降。岩层完整时其电阻率较高,受构造运动等地质作用的影响岩层中常发育有破碎裂隙,破碎程度及其含水的饱和度越大,岩石的导电性会显著增强,层电阻率明显降低。

    垂直方向上由于地层岩性的不一致以及向下地层沉积年代增加,致使它在垂向有较明显的电性差异,总体形式是由浅到深电阻率逐渐增大。

    由于沿水平方向上地层沉积基本稳定,通常情况下测区地层横向电性差异变化不大,在所测地层电性剖面上电阻率值也将显示出层状分布特征。但若在个别地段由于地质因素使得该处地层内富水性大大增强时,其电阻率值将会急剧下降,使得该地段电阻率值的层状分布特征发生显著改变,所产生的明显差异正是利用高密度电法[3]、对称四极测深法进行探测的地球物理前提。

从以上分析可以看出,本次工作所勘探的目的层(基岩断裂破碎带及构造破碎带)与围岩(粘性土层及完整基岩)存在有比较明显的电磁性差异,因此,采用高密度电法及直流电法进行探测是理想的方法选择。

3.2  野外工作方法

野外工作方法的选择一般依据工区的地球物理特征以及地层的物性参数进行,结合到本区的实际情况,选择使用了高密度电法、对称四极电测深法进行勘探工作。

3.3  仪器与技术参数

根据测区的地球物理特征及本次工作的目的要求,野外测量仪器选用重庆万马水文地质仪器有限公司生产的WDJD-3多功能数字直流激电仪,仪器集成了对称四极电测深法和高密度电法的功能模块。

WDJD-3多功能数字直流激电仪

该仪器是重庆万马水文地质仪器有限公司在参照国外先进电法仪器的基础上,结合我国国情研制的新一代多功能电法仪器。

主要技术指标

电压通道      6V

测量精度      Vp>10mA时 0.5%  1个字

输入阻抗      >50M.Ω

电流通道      5A

最大发射功率  4500W

最大发射电流  5A

供电脉冲宽度  1~60s,占空比1:1

3.4  质量评述

1、 高密度电法

如图3-3所示,高密度电法野外数据信息采集量大,一次性布极,大大减少了数据采集的人为误差。高密度电法层析成像技术自动化程度高,经数字滤波和人工经验修正后,可消除各种人为的测量误差,使其所探测的调查对象更加形象直观,数据处理软件对数据的处理程序更加合理,更加实际,大大减少了解释的多解性。对本次观测数据经处理软件的多次地形改正和反演满足了勘测技术要求,保证了所需达到的探测精度。同时,全部勘测工作严格按照水文地质规范的要求进行,并采用GPS进行剖面定位,保证了原始数据的真实可靠,在此基础上进行的资料解释和分析结果是可信的。

 

2、对称四极电测深法

     1 仪器外壳与电极间绝缘电阻应不小于300MΩ,导线绝缘电阻应不小于2MΩ/km。

2 检查发现漏电后应停止观测,在消除漏电影响后,对可能影响的测点应重新观测。

3 在以下情况下应进行漏电检查:——开工和收工时的无穷远供电极;——正常情况下每隔20 个测点;——转移新测站和工作结束时;——电测深点的最大供电极距;——测量数据的畸变点。

4  测量电极应选用铜质电极,供电电极可选用铜、钢或铁质电极,水上或冰上宜选用铅电极。

5 电测深布极方向应使地形对测量数据影响最小,遇有高压线时应使布极方向垂直于高压线。

6 电极接地位置在预定跑极方向上的偏差应小于该极距的1%,在垂直预定方向的偏差应小于该极距的5%

3.5  本次工作执行或参照的有关标准

1)《地热资源地质勘查规范》(GBT116152010

2)《供水水文地质勘查规范》(GBJ27—88)

3)《电力工程水文地质技术规程》(DL/T 5159-2012

4)《城镇及工矿供水水文地质勘察规范》(DZ4488

5)《电阻率测深法技术规范》(DZ/T 0072—93

6)《地下水动态监测规程》(DZ/T0133-1994

7)《生活饮用水标准检验方法》(GB/T5750-2006

8)《饮用天然矿泉水检验方法》(GB/T8538-2008

9)《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)

10)《饮用天然矿泉水标准》(GB8537-2008)

11) 其它有关规范、标准和规程。

4.0  水文地质资料推断与解释

4.1、高密度电法成果解释

高密度电法[1]测线共布设了8条测线,测点距5米。以1线为例

4高密度电法1线反演断面

由1线高密度测线反演断面图可以发现,在纵向上看,可以分为两层,上层应为断层破碎带或花岗岩风化带,下部为完整的花岗岩,从横向看,可发现,在120m~140m处出现相对低阻体,综合分析,推断该异常可能是由断层引起的低阻异常。其中可以推断断层力学性质为张性断裂,断裂破碎带发育较好,断层破碎带富水性好。应该是寒泉发育的较好的导水通道。

4.2 对称四极电测深法成果解释

根据本次工区条件,设计做了两条对称四极测深剖面线,其中两条测线和高密度测线的3线和7线重合。现在对两条测线进行分析如下:

43 1线对称四极电测深剖面图

 1线对称四极剖面与高密度电法的3测线重合,由上图可以发现在电测深的剖面上,在横向25m处,出现的电阻率异常,推断应该是断层的反映。该断层的反映和高密度电法的测量结果较一致。

 

4.3 综合分析

   综合分析两种水文地质调查方法,高密度电法[2]和对称四极电测深法对工区的断裂构造和覆盖层厚度都有较好的控制,可以推断通过寒泉的断裂走向45°~85°倾角65°左右,是寒泉形成的主要构造断裂。根据综合地质解释,推断出在工区内,有一条近东西向的断裂穿过,将该断裂命名为城关-迎春台断裂,应是寒泉的主要的通道。区域内覆盖层和花岗岩覆盖层较薄,厚度在411米之间。由于多次的地质运动,造成了下部基岩错综复杂,埋深不均一。

5.0赋存的地质条件

5.1  寒泉形成的地质构造条件

     寒泉出露与巨大的商城岩体中,商城岩体系燕山晚期第一次侵入,与太古界大别群呈断层接触,侵入于天合山群。信阳群、上石炭统及上侏罗统金刚台组中。岩性主要由花岗岩组成,花岗结构,块状结构。主要组成矿物有斜长石、钾长石、石英和黑云母等SIO2 含量在65%以上。

     商城岩体的侵入及后期严格受纬向构造的控制及后期活动的影响,同时又受到新华夏系构造的破坏。对商城岩体影响较大的断裂有:

观庙铺——大马店断裂:西起观铺,横穿岩体东至大马店,走向90°~100°,倾向180°~210°,倾角68°~80°,断面平直,主要表现为一宽约200米的挤压破碎带,早期以压性为主,后期曾表现为南盘相对东移的扭性活动。

麻城——商城断裂:南起长江北岸团凤,经麻城向北穿过岩体而没入华北平原。中北段走向10°~20°,倾角282°~295°,倾角75°,断面呈舒缓波状,断裂带宽20250米。经过商城岩体时发育有数条小裂面和密集节理。该断裂以压扭性为其特征,经历了长期多次活动,汤泉池温泉的出露及1932年麻城花岗地震表明,该断裂  及至现代仍有活动。从地质环境分析,沿陶家河为开阔型河谷,切割深度数十米,其走向为北西西向,与麻城——商城断裂垂直,但不越过,属于麻城——商城断裂的次级断裂,具有张(扭)性,区域上为一汇水和赋水构造。

此外商城岩体还受到淮阳山字型构造体及体系不明的北西向断裂的影响。

综上所述,商城岩体经受多种构造的长期多次 ,岩体中岩脉侵入频繁,小裂面发育,岩脉受构造活动的又发生错动,破碎现象。构造裂隙发育相互贯通,为地下水的运移和赋存提供了空间条件。本次水文地质工作发现的寒泉断裂应是受观庙铺—朱裴店断裂的次级断裂城关迎春台断裂控制而形成的。

5.2  寒泉赋存的水文地质条件

根据本区地质构造环境及地下水赋存条件分析,商城花岗岩体赋存的地下水可划分为两种类型:一是浅部分化带网状裂隙水,二是深部基岩构造裂隙水。

深部基岩构造裂隙水的分布主要受构造条件的控制,裂隙的大小。开启度及分布极不均匀,受构造影响具微承压性,其补给以深部裂隙水侧向径流为主,补给源来自东南方向,受大气降雨影响较小,与分化带裂隙水水力联系微弱。水化学成分复杂,以HCO­­3—Na.Ca型水为主,矿化度小于0.5克/升.寒泉即使该类型水的形式泄露地表形成的。

5.3  寒泉的形成

      根据地质构造。水文地质条件及其水化学特征分析,该泉具有以下几个特点:

 

从地质构造环境看,该泉出露与构造活动强烈地区,不同体系的构造复合机长期活动,使得本区构造裂隙发育,其中发现的断裂城关迎春台断裂沟通了与区域地下水之间的联系,为地下水的运移和赋存提供了空间条件。由于上层第四系的覆盖层为薄层的隔水层,从而地下水在城关-迎春台断裂以地下管道形式导通,当遇到近南北向的陶家河阻水断裂时,形成了上涌泉,即使寒泉。如下图所示。

5-1   商城县寒泉水文地质图

 

6.0  结论与建议

6.1  结论

通过地面水文地质、地热地质调查及水文地质资料的分析研究,我们可以得出以下结论:

1)通过本次水文地质勘察工作,基本查明了测区内的断裂构造,地层结构及地下水的埋藏条件。测区内的地下水基本赋存在城关-迎春台断裂破碎带。为测区内较好的储水导水断裂,是寒泉形成的主要断裂构造。为了保护寒泉,应当对寒泉通即寒泉的断裂构造进行保护。在旧城改造施工中,应避让寒泉通道,或开挖时不大于寒泉通道的深度。

6.2  建议

1)综合分析测区内的断裂构造分布,我们认为了保护寒泉,应当对寒泉通即寒泉的断裂构造进行保护,并且在寒泉的水源进行控制,防止寒泉的污染。在开发利用时,应避让寒泉通道,或开挖时不大于寒泉通道的深度。

2) 由于水文地质方法的局限性和多解性以及干扰因素的影响,使得解释结果与客观实际可能存在一定的误差。建议后期在测区适当布置钻孔进行验证以查明工区的泉水的运移情况。

3) 本次解译中基岩埋深指在现有条件场地中的埋深,基础开挖时应重新校核场地标高。

参考文献

[1] 王兴泰.高密度电阻率法及其应用技术研究[J].长春地质学院学报.Vol.21,No.3,1991.
[2]
王绪本,罗建群.环境地球物理勘探[M].成都理工学院,1996.
[3]
王文龙,陈天建.浅论高密度电阻率法在工程勘测中的应用效果[J].水文地质化探Vo1.19,No.31995.

Application of hydrological geological survey in the protection of spring

- Take Mart County as an example.

Hu Shiwei 1

1 Henan Provincial Bureau of Geology Fifth Geological Exploration Institute, Henan Zhengzhou 450000

Abstract: according to the hydrogeological survey in hot springs to find the measurement work, enable us to hydrogeological investigation in mall hot springs have sufficient and adequate understanding of, position and in the application of correctly infer the hot springs, for the rational development and protection of spring provides sufficient basis.

Key words: hydro geological survey; hot spring; geology

 

 

 

 

 

 

 

本刊创刊于1982年,是由自治区科技厅主管、自治区科技信息研究院主办,由自治区科技情报学会协办、国内外公开发行的省级综合性科技刊物,是反映内蒙古自治区科技与经济发展的窗口。杂志入选《中国期刊全文数据(CJFD)》全文收录期刊和《中国学术期刊综合评价数据(CAJCED)统计刊源期刊,《中国核心期刊(遴选)数据库》收录。本刊是公开发行的综合性科技期刊,为月刊,大16开本。本刊坚持以科技创新为目标,融科技、经济、信息、产业、市场为一体,是促进科技成果转化、推动科技进步、加强技术创新,促进经济发展的专业性期刊。