２０１３年５月 地下水 Ｇｒｏｕｎｄ ｗａｔｅｒ Ｍａｙ．。２０１３ 第３５卷 第３期 Ｖｏ１．３５ Ｎ０．３ 川东观音峡背斜北碚清平段水文地质特征探析 赵幸，何明亮 （成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都６１００５９） ［摘 要］ 以观音峡背斜北碚一清平段为研究对象，通过分析其含水岩组的组合特征、赋水性能、地下水水量 与水质、补径排特征几个方面，对水文地质特征进行分析，为地下水资源的合理开发、地下工程防水提供支持。区 内地下水类型主要为Ｃａ—ＨＣＯ。一ＳＯ 型水，大气降水入渗补给后，大部分向ｓｗ方向顺层运移至嘉陵江畔进行 排泄，部分浅层地下水通过冲沟切割进行排泄，少量地下水向下运移转化为深部径流。各主要含水层中地下水运 移能力Ｔ２ｌ＞Ｔ１ｊ＞Ｔ１ｆ，赋水能力Ｔ ｊ＞Ｔ２ｌ＞Ｔ ｆ＞Ｐ２ｃ。 ［关键词］观音峡背斜水化学补径排水文地质特征 ［中图分类号］Ｐ６４１．１ ［文献标识码］Ｂ ［文章编号］１００４—１１８４（２０１３）０３—０１６５—０３ 状顺背斜轴向分布。背斜山主要由三叠系须家河组 （Ｔ。ｘｊ）、雷口坡组（Ｔ。１）、嘉陵江组（Ｔ１ｊ）、飞仙关组（Ｔ ｆ），二 叠系长兴组（Ｐ ｃ）、龙潭组（Ｐ：１）、茅口组（Ｐ ｍ）所组成。区 背斜作为一种常见的蓄水构造，在水资源开发、地下工程 防水等方面具有重要的意义［１～１０］。川东隔档式构造中的背 斜，因其特殊的构造样式及赋水特征，长期以来受到人们的关 注。然而，由于近年来大量的煤矿开采、隧道施工、地下水开采 等人类活动，川东隔档式构造的水文地质条件发生了较大的变 化，早年的调查成果已经不能与现实完全吻合。因此，作者以 内构造较为发育，顺背斜的轴向发育有天府逆断层，位于观 音峡背斜北段东翼，区内长约２Ｏ公里，产状Ｎ３５。Ｅ／ＳＥ ８１。地面切穿地层为Ｔｌｆ、Ｐ Ｃ、Ｐ ｌ。在观音峡背斜的ＮＥ 翼Ｔ ｊ＋Ｔ ｌ地层中，顺层发育一条长约８ ｋｍ的暗河，在白 庙子一带排泄进入嘉陵江。 观音峡背斜北碚至清平段为例，通过对现场资料的收集整理， 对川东隔档式背斜的水文地质特征进行分析。 １地质背景概述 近年来，由于煤矿开采、隧道施工对地下水的大量排放， 加上居民生产生活抽取地下水，造成区内地下水位较以前出 现明显的降低，不少泉点出现水量减小甚至断流的现象。 ２含水岩组组合特征 区内主要含水介质为三叠系雷口坡组（Ｔ：１）、嘉陵江组 （Ｔ ｊ）、二叠系茅口组（Ｐ ｍ）灰岩、白云岩地层以及飞仙关组 （Ｔ ｆ），二叠系长兴组（Ｐ。ｃ）、龙潭组（Ｐ：１）灰岩夹页岩地层， 尤以Ｔ ｌ、Ｔｌｊ分布最为广泛、可溶性最强。在观音峡背斜 中，可溶岩与非可溶岩地层相互叠加组合，形成互层式的可 图１研究区地貌图 溶岩含水岩组（图２），可溶岩地层Ｔ：ｌ和Ｔｌｊ、Ｔ ｆ３、Ｔ ｆ 和 Ｐｚ Ｃ、Ｐ ｍ被两侧的Ｌ Ｘｊ、Ｔ ｆ４、ＴＪｆ 、Ｐ ｌ非可溶地层所夹 观音峡背斜位于重庆帚状褶皱带末端南延部位，属于 二级大地构造单元四川台坳的川东隔档式褶皱束华蓥山构 造带向西南的梳状分支。背斜呈现出明显的“一山两谷三 岭”地貌形态，“两谷”主要为Ｔ ｌ和Ｔ ｊ地层的溶蚀槽谷组 持，形成相互的含水层位。 ３ 各地层的赋水能力及地下水位特征 为探明观音峡背斜北碚一清平段中各地层的赋水特 成，“岭”则主要为核部的Ｔ ｆ和近核部的Ｔ。Ｘｊ非可溶岩所 构成。嘉陵江在北碚处由ＮＷ向ＳＥ切穿观音峡背斜，并作 征，对区内泉的流量、高程进行统计，得到图３所示分布，出 露泉点的地层有Ｐ Ｃ、Ｔ ｆ、Ｔｌｊ、Ｔ。ｌ。在Ｔ ｊ中出露的泉点数 量最多，因此Ｔ ｊ依然是该区的主要含水层。泉点主要集 中在６００～８Ｏ０ ｍ的高程范围内，随高程的增高，泉流量变 得越来越小，绝大多数流量＜５ Ｌ／Ｓ，推测近年来地下水位 下降，导致较高高程（６００￣８００ ｍ）的泉点逐渐干涸，而低高 程被Ｔｓ Ｘｊ等非可溶岩所覆盖，较难形成新的排泄点，故低 为该区的排泄基准面，排泄高程约为１７０ ｍ。 观音峡背斜北碚一清平段面积约为１００ ｋｍ。，呈条带状 展布，总体上由ＮＥ至ＳＷ逐渐降低，山脊高程处于６００～ ９００ ｍ之间，东侧槽谷标高５９５～６５０ ｍ，西侧槽谷标高４００ ～４６０ ｍ，槽谷内岩溶洼地、漏斗、落水洞、溶洞等多呈串珠 ［收稿日期］２０１３—０３—２０ ［作者简介］赵幸（１９８８一），女，云南大理人，在读硕士研究生，主攻方向：水文地质、工程地质及岩土工程相关研究。 １６５ 第３５卷第３期 地下水 ２０１３年５月 高程段（２００ ６００ ｍ）并未出现大量的泉点。 Ｔ ｊ（２５０～７５０ ｍ）＞Ｔ ｌ（４２０～６００ ｍ），联系观音峡背斜地 层组合特征，可以揭示各个层位地下水运移的能力：Ｔ ｌ＞ Ｔ ｊ＞Ｔ１ ｆ。 嬲●ｔ■．［舯 通过统计区内各个地层中泉流量的总和（图４），可以得 到各个地层内的赋水状况Ｔ ｊ（２５５．９１ Ｌ／Ｓ）＞Ｔ ｌ（１２６．２９ 一 图２观音峡背斜典型纵剖面图 ２０Ｉ Ｌ／Ｓ）＞Ｔ ｆ（３２ Ｌ／Ｓ）＞Ｐ ｃ（１８．８ Ｌ／Ｓ）。区内泉的总流量为 ４。１ 。０ｌ圜，Ｔｌｆｉ ４３３ Ｌ／Ｓ，而该区面积约为１００ ｋｍ ，地下水径流模数为３～ ３０ Ｌ／Ｓ・ｋｍ ｌｌ ，故大量的地下水通过横切背斜的冲沟排 泄，或者顺层运移至嘉陵江畔进行排泄。 。】．・竺・ ：Ｌ———●—●————．．■ 一一 ————●— 高＾． 程 图３ 研究区各地层泉流量与高程分布散点图 ４水化学特征 对研究区分层采取地下水样进行水化学分析（表１，图 ５），总体上看，ＴＤＳ值Ｐ２ｃ（７９１ｍｇ／Ｌ）＞Ｔ ｊ（４３８～８１８ ｍｇ／ Ｌ）＞Ｔ ｆ（３１１～４８５ ｍｇ／Ｌ）＞Ｔ ｌ（４１３ ｍ／Ｌ），Ｐ Ｃ地层中 Ｎａ 和Ｓ０ｉ一的含量最高，ＨＣＯ。一的含量最低，即Ｐ Ｃ中地 下水受生活污水的影响较大，其水岩交换作用较弱，径流不 畅通；Ｔ ｌ地层中ＴＤＳ仅为４１３ ｍｇ／Ｌ，ＨＣＯ￣－含量却达到 ■各地星生泉的总流量（Ｌ／Ｓ） 了２５１ ｍｇ／Ｌ，说明Ｔ ｌ地层中地下水流动畅通，大气降水补 给较为充分。 图４研究区各地层泉的总流量柱状图 对泉点揭露的地下水位进行对比，Ｔ ｆ（５６０～７８０ ｍ）＞ 表１ 观音峡背斜北碚一清平段各地层地下水水化学分析成果表 １６６ 第３５卷 第３期 地下水 ２０１３年５月 ， ｏ ｃ８。。 。 。；：＋Ｋ Ｈｃｏ§ｏ 。。。８。ｃｌ 图５研究区各地层地下水Ｐｉｐｅｒ三线图 图６研究区各地层地下水可溶岩饱和度分布图 总体上看，除受人类活动影响较严重的Ｐ２ｃ层位地下 水以外，其他层位的地下水矿化度均较低，以Ｃａ 和 ＨＣＯ。一为主，径流较为畅通，水岩交换作用较为强烈，大气 降水的补给也较为充分。 该区地下水中方解石、白云石、石膏饱和度ＳＩＣ、ＳＩＤ、 ＳＩＧ的分布状况如图６所示，Ｐ Ｃ、Ｔ１ｆ、Ｔｌｊ、Ｔ ｌ地层中的 ＳＩＣ值均大于０，说明该区地下水对Ｃａ。 的交换较为充分， 径流途径较长；Ｐ Ｃ、Ｔ１ｆ、Ｔｌｊ、Ｔ ｌ地层中的ＳＩＧ值均小于０， 说明该区的石膏含量很少；Ｔ ｆ地层中的ＳＩＤ大多小于０， 但ＳＩＣ值大于０，说明Ｔ１ｆ层位中可溶岩部分主要为方解 石，白云石的含量较少；Ｔ ｊ中的ＳＩＤ大于０，说明Ｔ ｊ中含 有丰富的白云石，水岩交换作用充分。 ５补、径、排特征 根据对观音峡背斜含水介质结构特征及水化学特征的 分析，判定该区地下水的补给来源主要为大气降水。在大 气降水入渗补给之后，可溶岩地层中地下水的径流被非可 溶岩地层所夹持，主要顺层由ＮＥ向ＳＷ进行运移。其排泄 受地形和河流水文网的制约，大多在地形低洼处和河流切 割部位出露，主要以暗河和岩溶下降泉的形式排泄，少量地 下水进入深部参与深部循环。而在非可溶岩地区，地下水 的排泄主要受沟谷控制，浅表部地下水向沟谷排泄。 观音峡背斜核部Ｐ２ｃ和Ｔ ｆ 地层中的地下水被夹持在 Ｐ ｌ和Ｔ ｆ２隔水层中，沿背斜轴部由ＮＥ向ＳＷ方向排泄， 主要向深部运移；近核部的Ｔ ｆ３可溶岩地层中的地下水被 夹持在ＴＪｆ４和Ｔ ｆ２之间，顺轴向ＳＷ方向运移； ｌ＋ｒｒ】ｊ 地层中的地下水径流被在］ｒ３ Ｘｊ和Ｔ ｆ４之间，主要沿槽 谷自ＮＥ往ＳＷ方向径流，最后排泄进入嘉陵江；在切割可 溶岩岩层的横向沟谷或地势低洼处，部分地下水进行横向 排泄，构成局部径流系统。而局部径流系统内的地下水动 态变化大，说明地下水循环交替速度快。 ６ 结语 处于川东隔档式褶皱束华蓥山构造带西南分支的观音 峡背斜北碚一清平段，其赋水结构、水化学类型、补径排条 件具有明显的特征： （１）区内可溶岩与非可溶岩地层相互叠加组合，形成互 层式的可溶岩赋水结构，主要的含水层位为Ｔ ｌ、Ｔ１ｊ、Ｔ ｆ３、 Ｔ】ｆ 、Ｐ２ Ｃ、Ｐｌ ｍ。 （２）区内主要含水层中地下水运移的能力Ｔ ｌ＞Ｔ ｊ＞ Ｔ ｆ，赋水能力Ｔ ｊ＞Ｔ ｌ＞Ｔ ｆ＞Ｐ Ｃ。泉点主要分布在６００ ｍ￣８００ ｍ高程范围内，同层位中随高程的增加，泉流量逐 渐减小，且近年来地下水位有下降的趋势。 （３）该区地下水类型主要为Ｃａ—ＨＣＯ。一ＳＯ 型水，Ｔ。１ 地层中的地下水流动最为畅通，大气降水补给较为充沛。 此外，该区主要含水层Ｐ。Ｃ、Ｔ１ｆ、Ｔ，ｊ、Ｔ ｌ中石膏含量很低， Ｔ。ｆ地层中的可溶岩部分主要为方解石，Ｔ ｊ地层中则含有 较多的白云石。 （４）该区地下水的补给来源主要为大气降水；作为主要 含水层的可溶岩地层，其径流被非可溶岩地层所夹持，主要 顺层由ＮＥ至ＳＷ方向进行运移，至北碚处经嘉陵江的切割 进行排泄，少量浅表地下水则由冲沟切割进行排泄。 参考文献 ［１３吕宝凤等．川东南“隔档式构造”的重新认识ＥＪ］．天然气地球科学． ２００５（３）：２７８～２８１． Ｅ２］杨雷等．重庆市温塘峡背斜地下热水资源特征研究［Ｊ］．湖南师范大 学（自然科学学报）．２Ｏｌ１（５）：８６～９１． Ｅ３］肖琼等．利用￣３１８ｏ和８１８ｓ示踪重庆都市圈地下热水循环过程ｔＪ］． 重庆大学学报．２０１１（５）：８７～９２． Ｅ４］成都地质学院水文地质７２级联队．观音峡、温塘峡两背斜青木关地 区的暗河水及其开发Ｉ－ｊ］．成都理工大学学报（自然科学版）．１９７５（ Ｚ１）：６８—７８． Ｅ５３朱永琴等．重庆市岩溶地下水的开发与利用ＥＪ］．中国岩溶．２０００（２）： １４７～１５１． Ｅ６］吕玉香等．重庆市地热水资源勘察研究进展述略ＥＪ］．地下空间与工 程学报．２ＯｌＯ（ｚ２）：１５４４～１５４７． ［７］黎传华．重庆市的地下热水资源ｔＪ］．重庆师范学院院报（自然科学 版）．１９９２（４）：８１～８４． Ｕｓ］秦万成．重庆附近地区的岩溶地貌ＥＪ］．西南师范学院院报．１９８２（１）： ５２～６５． Ｅ９３李东升．重庆地热水资源热储构造与径流补给ＥＪ］．河海大学学报（自 然科学版）．２Ｏｌ１（４）：３７２￣３７６． Ｅｌｏ３杨雷等．不同地质背景地热系统水一岩作用下温泉水的地球化学特 征——以重庆市温塘峡背斜温泉、滇东小江断裂带温泉为例ＥＪ３．中 国岩溶．２０１１（２）：２０９￣２１４． ［１１］四川省地质局．区域水文地质调查报告ＥＲ３．１９７７． １６７
