渭北东部岩溶地下水系统

渭北东部岩溶地下水系统一、例证研究区选取范围在对渭北岩溶地下水的研究中，考虑到不同的地质背景，以嵯峨山以东的耀西拗陷为界，分为东、西部两个地区。

例证研究区西起耀西拗陷，东至黄河河谷，北讫铜川一合阳北侧，南至鲁桥一双泉断裂一线，呈NEE向条带状展布，总面积6000m2(图1-1)。

二、岩溶含水系统的结构特征研究'（一）岩溶地下水系统边界的划分及概念模型平面图1、岩溶地下水系统边界划分依据的原员IJ及边界范围．边界是系统与环境在物质和能量上的交换界，边界除具形态特征外，还具有水力性质，它可以是零交换(隔水边界)，可以是输入端(补给边界)，也可以是输出端(排泄边界)。

系统的边界是划分结构范围的难点。

划分岩溶地下水系统的边界当然要遵循具有独立补径排条件的原则，但地质构造起着相当重要的作用，尤其在确定地下水系统边界的位置和水理性质时，地质构造是首要考虑的因素。

渭北东部岩溶地下水系统的边界：南以口镇一鲁桥断裂、淡林洼地、施家断裂、龙阳断裂、双泉一临猗断裂一线为界，其南侧碳酸盐岩埋藏深度在1 500-2000m不利于岩溶发育，阻挡了岩溶水向南侧的运移，属隔水一弱排泄边界；西部大致以口镇一爷台山、尊王山一线东南侧一线为界，位于耀县瑶曲的新耀2井(孔深2449．8 0m)和柳林耀参1井(孔深3 1 30m)揭示碳酸盐岩深埋于三叠、二叠及石碳系碎屑岩之下，埋藏深度分别达1 605m和1 1 04m，岩溶极不发育，岩溶水径流循环滞缓，近似隔水边界；北以萧家堡～杜康沟逆断裂、合阳一秦家河逆断裂一线为界，这些逆断裂带位置碳酸盐岩与石碳、二叠系碎屑岩对接，邻近岩层遭受了强烈挤压，阻碍了北侧碎屑岩水补给岩溶水，故认为北界是隔水边界；东以黄河为界，高程3 40~3 5 5m，是全区最低的排泄区，为排泄边界。

2、岩溶地下水系统概念模型平面图(图3．3)概念平面图主要反映岩溶地下水系统的边界范围与边界性质，以及渗流场、水动力场的分布及其主要特征。

（二）碳酸盐岩埋藏条件根据碳酸盐岩的顶面埋藏深度，可将渭北东部岩溶区划分为岩溶裸露区，浅埋区(<3 OOm)、深埋区(3 00-一1 000m)和超深埋区(>1 OOOm)四个不同的埋深区(见图3-6)。

裸露区碳酸盐岩顶面埋深小于几米，分布于区内嵯峨山、将军山、尧山等地和漆水河、白水河、洛河等部分河谷地段，面积约348．58km2。

浅埋区碳酸盐岩顶面埋深<3 OOm，主要分布于裸露区周边。

其中流曲一兴镇一保南洼地以北的山前地带碳酸盐岩之上直接为第四、第三系松散层，由于上覆松散层较薄，且透水性好，利于水对碳酸盐岩的溶蚀，岩溶地质作用较强。

该区喜山早期古岩溶形态发育，也可见喜山晚期与早期古岩溶迭加下的岩溶形态。

深埋区碳酸盐岩顶面埋深在3 OO一1 000m之间，围绕浅埋区周边分布，其中的流曲一兴镇一保南一永丰洼地及其以南的王寮一东阳二韦庄一带和韩城断裂与业善洼地间，碳酸盐岩之上为透水性较弱的第三纪粘土岩，碳酸盐岩与上覆盖层的水交替微弱，岩溶地质作用强度亦较弱。

区内喜山早期岩溶形态发育，也发育有后期岩溶作用与早期岩溶迭加的岩溶形态。

超深埋区碳酸盐岩顶面埋深>1 OOOm，主要分布于卤泊洼地和业善洼地及其以南地区、流曲一兴镇洼地的局部地段以及爷台山、武王山、云梦山及其以北地区。

由于碳酸．盐岩上覆松散盖层巨厚，其碳酸盐岩顶面高程已在一5 OOm以下，与上覆土层的水交替作用更弱，且主要以向上覆盖层越层排泄为主，岩溶地质作用强度极弱。

区内主要发育喜山早期古岩溶形态。

（三）岩溶类型依据水流对碳酸盐岩作用的性质以及地质构造在岩溶发育过程中的影响，区内岩溶大致可划分以下五种类型。

1、溶蚀类型：主要表现为水流在碳酸盐岩的表面或沿其垂直裂隙溶蚀形成的溶沟、溶槽、石牙、石柱、落水洞、漏斗、溶蚀洼地等岩溶地貌。

该类型分布于碳酸盐岩裸露区，在埋藏型碳酸盐岩顶面也有揭露。

2、溶蚀一侵蚀类型：表现为碳酸盐岩在水流溶蚀一侵蚀作用下形成之岩溶地貌。

它一般沿河谷分布，岩溶形态具有不同高度层状分布的特点，反映了本区新构造运动间歇性上升的性质及上升幅度。

其主要形态有成层的溶洞和旱谷、干谷等。

3、溶蚀一构造类型：表现为水流对碳酸盐岩的溶蚀受地质构造作用的影响，沿断裂或褶皱延伸方向岩溶发育。

该类型主要见于断裂破碎带及其近区，其岩溶形态有溶洞、溶隙等，见于埋藏区煤矿井下和覆盖区钻孔中。

4、层面接触类型：表现为流水沿纯碳酸盐与不纯碳酸盐岩或非碳酸盐岩接触面溶蚀形成的岩溶。

这类岩溶多以蜂窝状溶孔及小溶洞成层出现，常见于02f2与02f1、02fl与02m22、02m22与02m2'、02m2'与02m12、02m12与02ml'及02m12段内三灰夹两黄的接触面处。

（四）岩溶发育的时空演化1、区域岩溶发育期岩溶发育期是碳酸盐岩地区地壳发生区域性上升，在有利气候条件下长期遭受强烈岩溶作用的时期，它只是一个地区地质发展历史长河中的短暂阶段。

纵观本区地质发展历史，岩溶发育期与地史上的沉积间断一剥蚀期一致。

本区自寒武一奥陶纪碳酸盐岩一泥岩组合沉积形成以来，碳酸盐岩曾经遭受过两次沉积间断一剥蚀期，即中奥陶世末至中石炭世末的加里东期和晚白垩世至第三纪至今的喜马拉雅期。

因此，本区岩溶发育期可划分为两期。

（1）加里东古岩溶期：自中奥陶世末至中石炭末本区在加里东运动II幕的影响下一直呈隆起状态，碳酸盐岩裸露地表，遭受外营力地质作用的强烈剥蚀一侵蚀长达1．4×1 08a，形成了一个准平原。

这一准平原分布于北山以北一澄城县城南一金水沟车杨河逆断裂之北，埋藏于石炭一二迭系含煤碎屑岩之下。

碳酸盐岩顶面下1 OOm深度内岩溶发育主要以垂直发育的溶隙、落水洞、漏斗和规模大小不一的溶洞为主，在铜川王石凹煤矿区和合阳安阳煤田区还发育有陷落柱等。

本期岩溶的最大特点是各类溶蚀形态皆为石炭系铝土质泥岩、石英砂岩，黄铁矿结核、褐铁矿结核等充填，溶洞内还充填有碳酸盐岩塌积物。

（2）喜马拉雅岩溶期：本岩溶期可分第三纪亚岩溶期和第四纪亚岩溶期两个亚期。

1）第三纪亚岩溶期：晚白垩世在喜马拉雅运动影响下，汾渭裂谷盆地开始下沉。

本区在裂谷盆地下陷影响下，区内断裂活动活跃，以压性及压扭性为主。

第三纪始新世起裂谷盆地已具雏形，并由南向北不断扩张，本区在气候温热条件下岩溶作用强烈，形成了一个南倾的中新世古剥夷面。

将军山、尧山上的层状溶洞就是该岩溶期岩溶形态之遗存。

将军山上溶洞中钟乳石、石花、石幔等化学堆积物发育，属渗流型溶洞，而耀县药王洞(7 1 om)和尧山顶(1 03 2m)溶洞口处常有石灰华堆积，是潜流型岩溶泉排泄之产物。

黄河与洛河谷地碳酸盐岩顶面上的钙质砾岩也是本期的产物，说明这时黄河、洛河已经形成。

本期岩溶的的最大特点是属溶蚀一构造类型。

3）第四纪亚岩溶期：第四纪时期，本区地壳运动以振荡性间歇上升为主，区内除北山一带外，碳酸盐岩大部覆盖于松散岩层之下，气候呈半湿润状，水文网定型，岩溶作用的强度较第三纪时期已大为减弱。

据野外调查、煤矿开采及勘探资料：本期岩溶在碳酸盐岩裸露区岩溶形态以石芽、溶隙、溶沟为主；在河谷中则以与各级阶地高程相当的层状溶洞为主；在黄、洛河谷地中有袁家坡，温汤及东王岩溶大泉等，其中温汤泉群在洛河河床与洛河三级阶地上有泉华堆积；在煤矿井下可见古岩溶与在本期岩溶迭加下产生的岩溶大厅，其中以白水官路井下岩溶大厅最大，在三个纵段中均见及，底部积水可行皮筏；在勘探孔中，．200m高程以下仍见有较大溶洞，洞内充填物以砂和泥质为主，裂隙中常充填红土，．700m仍见有小溶洞及溶隙。

本期地表浅部、溶洞以渗流型为主，洞内常见钟乳石等化学沉积景观，且目前还在生长发育中，如铜川黄堡赵家山溶洞和桃曲坡水库三级阶地漏水溶洞等。

（3）断裂构造对岩溶发育的空间控制作用区内近东西、北东及北西向断裂发育。

这些断裂对区内岩溶发育在空问上起着控制作用，主要表现在以下几个方面。

1）断裂构造控制着碳酸盐岩的出露条件。

区内断裂在差异升降运动影响下，随着汾渭裂谷盆地的形成、演化和不断扩张，本区碳酸盐岩基底自北而南阶梯状陷落，自东而西差异断落升降，形成垒、堑相间的构造格局。

构造升降使北部碳酸盐岩断升成山，南部则致碳酸盐岩陷落伏于松散堆积层之下，一般地垒上碳酸盐岩埋深小，地堑则深，总的趋势则愈向南碳酸盐岩的埋深愈大，但在局部地段河谷地垒处碳酸盐岩仍有出露。

由于断裂的控制，区内自北而南碳酸盐岩的埋藏条件明显不同。

故岩溶的发育因环境差异明显，发育程度也不同。

2）断裂构造控制着岩溶的分布和发育程度。

野外调查资料表明：断裂破碎带及其附近，尤其是断裂交汇部位岩溶发育，远离断裂则发育差；野外调查的溶洞中与断裂构造有关的高达96％。

断裂对岩溶的控制作用还表现在断裂性质的差异上，一般地说张性正断裂较压性逆断裂岩溶发育。

如受盆倾峪正断裂和高阳一陈炉断裂的影响，铜川王石凹矿井下见较大溶洞十余个，最大者高达1 Om以上，小溶洞、溶隙、溶孔则不胜数。

再如白水白龙潭、郭家围正断裂及其附近岩溶都比较发育。

而逆断裂附近不但岩溶不发育，且还具明显的阻水作用，如袁家坡地垒中部一逆断裂，经长观和大型抽水试验证实，断裂两侧水位差达3-3．5m。

区内合阳东王、蒲城袁家坡、温汤复式地垒部位，断裂密度都较大且以近东向断裂为主，控制了本区三大泉群的出露条件。

如袁家坡地垒在3 km范围内就存在近东向断裂1 7条，将该地垒切割成"垒中有堑，堑中有垒"的断块构造，袁家坡泉群即受近东西向断裂控制。

．3）断裂构造控制了溶洞、溶隙的发育方向。

野外溶洞调查显示：溶洞与溶隙发育的主要方向与区域断裂及构造裂隙的方向大体一致。

由于断裂及构造裂隙的存在，致岩石破碎，利于地下水的运动和岩溶作用的发生，因此岩溶个体多沿这几个方向的断层、裂隙发育。

如白水矿井下的岩溶大厅及水潭，就是沿毛家河断裂的羽状支断裂发育所致。

汾渭裂谷北缘断裂深达地壳，断距愈千米，致断裂南侧巨厚的土状堆积物与北侧碳酸盐岩对接，成为一阻水一滞水屏障，形成了本区岩溶水系统为一阻水一滞水型储水构造。

（4）岩溶水赋存的介质特征岩溶水赋存的介质空间是由一系列成因各异、形态不同、大小不等的裂隙、溶隙、孔隙、孔洞构成的。

钻孔资料表明：从补给区_径流区一排泄区，溶隙、裂隙和孔洞是区内岩溶水赋存最普遍的介质空间，在较大的断裂带，岩溶水赋存的介质空间还有溶洞，它们勾通较好，形成了复杂的孔隙一裂隙系统。

（五）岩溶含水岩组及其富水性区内岩溶含水岩组按岩性组合特征、岩溶发育程度可划分为：纯碳酸盐岩含水岩组(02 )、纯碳酸盐岩夹不纯碳酸盐岩含水岩组(02 )、不纯碳酸盐岩含水岩组(∈3一01)、不纯碳酸盐岩夹非碳酸盐岩含水岩组(02p)等四个含水岩组。