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勃利煤田都北岭勘探区水文地质类型划分方法

张立芳

黑龙江省煤田地质二〇四勘探队,黑龙江七台河,154600

摘要: 都北岭勘探区位于勃利煤田的东北部,主要为低山丘陵区和冲积平原,地势总体上为北高南低,海拔在298.3~282.1m,最低侵蚀基准面为198.3m,东部有季节性河流窝棚河流经区内,西部有一季节性河流大金沙河由北向南汇入倭肯河。水文地质类型划分基于地质构造、地层条件、补径排条件、水动力条件及水化学场等多因素综合考虑,根据多种水文地质参数分析,划分水文地质类型为裂隙类简单型充水矿床。
关键词: 水文地质分区;含水层;隔水层
DOI:10.12721/ccn.2021.157016
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勃利煤田位于那丹哈达岭的西坡,松花江支流倭肯河的中上游。煤田为一弧形构造盆地,地貌延展方向基本与地质构造相吻合。根据自然地理、地质构造、地层发育特征以及不同时代岩性的充水类型及富水性将本区划分第四系孔隙水及基岩裂隙水两个水文地质区,在基岩裂隙水水文地质区又划分两个水文地质亚区。

1区域水文地质分区

根据自然地理、地质构造、地层发育特征以及不同时代岩性的充水类型及富水性将本区划分第四系孔隙水及基岩裂隙水两个水文地质区,在基岩裂隙水水文地质区又划分两个水文地质亚区,如图1所示。

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图1 井田水文地质分区划分略图

1.1第四系冲洪积层孔隙水水文地质区

呈条带状分布于河谷两侧。岩性由粘土、亚粘土、砾砂层、角砾层、粗、中、细砂层组成,厚度0.5~25m,其中含水层厚1~12m。地下水位埋藏多小于2m,地下水位变化幅度不大。据抽水资料分析,单位涌水量q为0.3~1.98L/s.m,渗透系数k为14.3~38.6m/d。水化学类型以低矿化度HCO3-CaNa、HCO3-NaCa、HCO3-CaMg型为主,水温7~11℃。本区富水性较强,与下伏的基岩风化裂隙含水层直接接触,具有水力联系。

1.2基岩裂隙水水文地质区

①碎屑岩类裂隙水水文地质亚区

分布于丘陵区。岩性由砂岩、泥岩、火山碎屑岩、凝灰岩等组成。地下水以大气降水直接补给为主。主要富集在浅部的风化裂隙含水带中,同时岩层富水性与岩性、地形地貌有关。位于地势低洼处,水位埋藏浅,水量丰富;位于地势较高处,水位埋藏深,水量较小。据抽水资料分析,单位涌水量q为0.0357~1.083l/s.m,渗透系数k为0.112~0.800m/d,水温6~8℃,水化学类型以低矿化度HCO3-NaCaMg、HCO3-CaMg、HCO3-Ca型中性水为主,岩层富水性中等-弱。

②岩浆岩裂隙水水文地质亚区

呈零星分布区内,岩性由玄武岩、安山岩、花岗岩组成。岩石坚硬呈块状,地下水主要富集在浅部的风化裂隙带内和构造裂隙带中,风化带以下,富水性极弱。地下水以大气降水补给为主,地下水露头较少,仅雨季有季节性下降泉。如五台山附近安山岩中下降泉,其流量小于10m3/d,又如六部落民井,为花岗岩风化裂隙水,q=0.0830l/s.m。

2井田水文地质条件

本区位于都北岭(山峰名称)西南方向约1km,井田面积约35km2,处于基岩裂隙水水文地质区。井田属丘陵地形,地势由中部高地向东西两侧逐步降低,主要河流为大金沙河和窝棚河,分别位于本区的东部和西部,均为季节性河流,由北向南流入倭肯河,流量小,流速缓慢,枯水期无水。井田最低侵蚀基准面标高约为195.50m,勘探区地下水补给来源以大气降水为主。

2.1 水文地质分区

根据地下水的埋藏条件,水力性质,含水层充水空间类型,将该区划分两个水文地质区;又根据不同的地貌单元结合地下水的补给迳流、排泄关系将基岩裂隙水水文地质区划分三个水文地质亚区。

2.1.1第四系冲洪积层孔隙水水文地质区

主要分布于河谷两侧,呈面状分布。位于第四系冲洪积堆积区,岩性由粘土、砂土及碎石组成,水位埋藏浅,富水性中等,以孔隙潜水状态出现,含水层厚度1.20~2.50m之间。本区接受基岩裂隙水补给,出现局部承压,为地下水的迳流排泄区,水位标高198 m上下,水位变化幅度小。

2.1.2基岩裂隙水文地质区

①河谷两侧地下水排泄亚区

分布范围与第四系孔隙水文地质区基本一致。第四系地层发育,直接与第四系砂砾含水层相接触。为地下水的迳流排泄区,也是基岩裂隙水的主要集聚区。地下水位埋深小于2.48m,地下水变化幅度2.70m。据抽水1资料分析,单位涌水量q为0.57L/sm,渗透系数K为0.80m/d,水化学类型为低矿化度HCO3-Ca型中性水,水力性质为潜水,岩石富水性中等。

②丘陵斜坡地下水迳流亚区

分布于中部的丘陵斜坡地带。其上部分布较薄的残-坡积层,厚约1~5m。井田中部的大片地区被玄武岩呈台地状覆盖,厚度0~21m。大气降水以垂直渗透补给地下水,同时接受丘陵顶部地下迳流的补给,地下水以补给迳流为主,即有垂直运动,又有水平运动。岩层透水性较好,地下水埋藏深度平均32.96m,地下水位变化幅度7.5m,岩石富水性中等-弱。据抽水2资料分析,单位涌水量q为0.23L/sm,渗透系数K为0.51m/d,水化学类型为低矿化度HCO3-NaCaMg型中性水,水力性质为潜水,岩石富水性中等。

③丘陵顶部地下水补给亚区

分布于井田中部的地表分水岭地带。地势较高、坡度大,基岩局部裸露。第四系残积层较薄,厚0.2~0.5m。大部分地区被玄武岩覆盖,厚度50~100m,地下水埋深大于50m。大气降水直接补给地下水,由于地形陡峻,有部分大气降水转成地表迳流流失,而不利于地下水聚集,风化裂隙带几乎无水,岩层含水极弱,为地下水的补给区。

2.2 含水层

根据抽水试验及钻孔简易水文资料、岩芯节理裂隙描述以及结合勘及井田煤层发育程度结合井田煤层发育特征自上而下划分如下含水层。

第1含水层为第四系孔隙水含水层:在本区发育范围极小,位于第四系地层中。发育在地势低洼地带及河流两侧,呈条带状分布,含水层厚2~6m,为孔隙潜水及局部承压水,据七台河市水源勘查报告对倭肯河两岸第四系含水层抽水资料分析,q=0.3L/s.m,k=14.3m/d。水化学类型以低矿化度HCO3-CaNa型中性水,富水性中等。

第2含水层为风化裂隙带含水层:位于地壳浅部的风化裂隙中,包括玄武岩孔洞裂隙水和白垩系猴石沟组或东山组裂隙水,深80~120m,呈带状分布,含水层厚度约40m。由风化裂隙和构造裂隙组成的裂隙潜水含水带。该带大部分以裸露或半裸露状态存在,受大气降水补给。地势低洼处富水,地势较高处贫水。

根据水1号孔和水2号井抽水试验资料分析,水位埋藏深度0.97~32.96m,含水层厚度28.53~40m,含水层岩性由中、粗砂岩及细砂岩等组成,风化裂隙深度61.49~65m;单位涌水量q为0.23~0.57L/sm,渗透系数K为0.51~0.80m/d,水化学类型为低矿化度HCO3-Ca和HCO3-NaCaMg型中性水,水力性质为潜水(如图2所示),岩石富水性中等。

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图2地下水力性质关系曲线图

第3含水层为构造裂隙带含水层,发育在构造裂隙带两侧,发育很不均匀,多为上部地下水越流补给,随着深度的增加补给会逐渐减弱。

根据收集的《黑龙江省七台河市勃利煤田铁东勘探区精查报告》,其项目实施的水3和水4号钻孔揭露了构造裂隙带,单位涌水量q为0.0154~0.0265L/sm,渗透系数K为0.023~0.032m/d,水力性质为承压水,富水性弱。

第4含水层为古风化裂隙带含水层,位于含煤地层城子河组顶板,风化裂隙深度2~10m,表现形式为钻孔岩芯裂隙发育,以砂岩为主,补给来源为地下水下渗、第四系松散层孔隙含水、风化裂隙带含水层通过构造裂隙带含水层补给,水力性质为承压水,富水性弱。

2.3 隔水层

本区隔水层为东山组火山角砾岩,为火山角砾结构,全区呈带状分布,在井田北部局部直接与基底麻山群接触,厚度200~600m不等,北面薄、南边厚,发育稳定且岩层裂隙不发育,钻探过程中泥浆消耗小,无漏水或涌水现象,为天然的隔水屏障。

2.4 地下水的补给、迳流、排泄关系

从矿井及民井调查及地下水长期动态观测资料得知;本区地下水的动态变化特征和大气降水变化规律基本相吻合。七、八月份降雨量集中期,地下水位高;一、二月份,解冻前地下水位低。地下水与地表河流的矿化度相接近,岩层风化裂隙带含水层、第四系含水层中地下水与地面河流水形成水力联系,上述规律说明本区地下水的主要补给来源为大气降水。

3 结论

根据本井田地下水的补给排泄条件和地貌特征,本区为基岩裂隙充水矿床,大气降水直接补给地下水,可通过第3、4含水层进入矿床,直接充水含水层含水性弱,水文地质类型为裂隙类简单型充水矿床。

参考文献:[1]刘延舟等. 黑龙江省七台河市勃利煤田铁东勘探区精查报告[R]. 东煤公司煤田地质局204勘探队.