蒙城县某某水源地岩溶发育形成机制与地下水富集特征分析

王韬

中图分类号： P641.13文献标识码：A文章编号：

蒙城县位于安徽省淮北平原中南部，属暖温带半湿润季风气候，四季分明。流经县内的河流分别有：澥河、北淝河、涡河、芡河、茨淮新河，属淮河水系。除在涡北地区有几个零星分布岛状残丘外，均为平原，其海拔高程20.5—29.0米，自然坡降约月1/8300。

一、地质条件

（一）区域地质条件

1.地层

蒙城县中北部地层区划属于华北地层区，淮河地层分区，淮北地层小区。除中下元古界、古生界志留系、泥盆系及中生界侏罗系、白垩系确实外，自上太古界五河群到新生界均有不同程度发育。基岩除零星出露外，绝大部分埋藏于松散层之下，基岩顶底板埋深0—450米。

2.构造

区内构造运动主要为造陆运动，褶皱仅限于本县煤田地区的庞大、宽缓、复杂的向斜系统。

本区内规模较大的断裂主要有两组：一为北北东向大断裂，断距较大。二为近东西向断裂，推测断裂，特点为延伸大，切割深。

其余断裂规模较小，大部分为燕山期形成北西向和北东向张性—张扭性断裂。

（二）水源地地质条件

1.地层

本水源地地层自上而下可以划分为：第四系全新统、更新统，新近系上新统、中新统，寒武系下统馒头组、猴家山组。

（1）第四系全新统：主要为灰黄色粉土、粉质粘土，结构松散。

（2）第四系更新统：自下而上可分为下更新统、中更新统、上更新统，主要为青黄色、灰黄色粘土及厚1—3米的褐黄色、浅灰色粉砂。

（3）新近系上新统：主要为灰绿色、青黄色、棕红色粘土、泥岩、泥灰岩，厚8—40米。

（4）新近系中新统：主要岩性为灰白色、浅褐色、灰绿色角砾岩，其角砾成分多为灰岩，砂质、泥质灰岩；紫红色、棕黄色、棕褐色含豆状铁锰结核和不规则钙质团块泥岩。

（5）寒武系下统馒头组：岩性主要为灰绿色薄层状泥质灰岩，暗紫色夹灰岩扁豆体页岩，灰色、灰绿色薄层灰岩，深灰色、土黄色厚层状豹皮状灰岩。

（6）寒武系系统猴家山组：下伏于松散层之下，埋深50—200米，岩性主要为浅灰色厚层状鲕状灰岩，浅灰色、肉红色厚层状鲕状灰岩，土黄色、浅灰色薄层状泥质条带状灰岩，深灰色、黄灰色中厚层状砂质灰岩，黄褐色豹皮状灰岩，浅灰色、浅肉红色灰质白云岩。

2.构造

水源地所处区域总体上为倾向较缓的单斜构造，倾向东70°左右，倾角5°左右，属于构造稳定地区。在其基岩露头区见有一条正断层，出露长度300米，推测延伸小于2000米，沿走向呈舒缓波状展布，断层走向295°，倾向205°，倾角80°左右。断层错断寒武系下统馒头组豹皮状灰岩，构造碎裂岩带宽度小于0.5米。构造面具方解石化、铁染，见有构造镜面及近垂直阶步擦痕。露头区裂隙发育，主要有五组。其中倾向134°—148°、248°—314°最为发育，倾角大部分在80°左右。

二、水文地质条件

（一）区域水文地质条件

根据区域水文地质资料，本区域可划分为：

1．浅层松散岩类含水岩组：含水层底界埋深一般在50米左右，为中更新世晚期至晚更新世河流泛滥沉积，具有典型的河流相二元结构特征。与地表水联系密切，古河道重叠区域是地下水富集带。

2．深层松散岩类含水岩组：埋藏于浅层含水岩组之下，基岩面上，厚度0—300米，主要为新近系至第四系中更新统早期河湖相沉积，古河道地区砂层厚，单井涌水量大，个别地区为湖相沉积，砂层不发育。

3．碳酸盐岩夹碎屑岩含水岩组：包括震旦系、寒武系、奥陶系中统，除零星出露地表外，皆埋藏于松散层以下。其中，奥陶系地层裂隙、岩溶发育，是区内主要富水岩层。

4．碎屑岩夹碳酸盐岩、碎屑岩及变质岩含水岩组：碎屑岩夹碳酸盐岩含水岩组包括青白口系和石炭系中统，碎屑岩含水岩组包括二迭系、三迭系和古近系；变质岩含水岩组仅为上太古代五河群。地下水主要赋存于风化裂隙和构造裂隙中。

（二）水源地水文地质条件

本区含水岩组可以划分为：浅层松散岩类孔隙含水岩组，深层松散岩类孔隙含水岩组，角砾岩孔隙、裂隙、岩溶含水岩组，碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙、岩溶含水岩组，页岩、泥质灰岩极弱含水岩组。

1. 浅层松散岩类孔隙含水岩组：具有含水砂层2—3层，其岩性一般为粉细砂和粉质粘土，顶板埋深4—19米，底板埋深40—69米，静水位埋深1—3米，个别地区因供水开采，一般为8—15米。

2. 深层松散岩类孔隙含水岩组：顶板埋深40—69米，底板为基岩面，岩性主要为泥岩、泥灰岩、粘土，砂层不发育，为弱含水层。

3. 角砾岩孔隙、裂隙、岩溶含水岩组：该含水岩组下伏于松散层下，上覆于寒武系上，顶板埋深90—105米，底板埋深103—138米。角砾成分为灰岩、砂质、泥质灰岩，以钙质胶结为主，岩溶发育，联通性好。

4. 碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙、岩溶含水岩组：该含水岩组为寒武系下统猴家山组中部地层，岩性主要为灰岩、砂质灰岩、泥质条带状灰岩、豹皮状灰岩夹钙质页岩。该层有一断层通过，次一级裂隙较为发育，因此断层附近富水性较强。

5. 页岩、泥质灰岩极弱含水岩组：该层含水岩组为寒武系下统馒头组底部，分布于水源地两侧，下伏于豹皮状灰岩之下，含水性极弱，透水性极差。

三、岩溶的发育特点与形成机制

（一）裸露区岩溶发育的特点与形成机制

露头区所出露的豹皮状灰岩，岩溶较发育，除了垂向的落水洞外，岩溶沿着北东、北西向两组裂隙发育，岩溶状态主要为溶沟。落水洞形成的主要原因是降水沿着垂向裂隙溶蚀而成。而溶沟形成的主要原因是下渗的雨水转化为地下水，并沿着裂隙面溶蚀而成。

露头区出露的砂质灰岩中溶洞的形成主要是雨水下渗后，沿着北西向裂隙溶蚀而成。

这两种不同的岩溶状态说明了砂质灰岩颗粒粗，较豹皮状灰岩易溶蚀，且薄层状较厚层状裂隙更为发育，易被溶蚀。溶蚀的发育受北东、北西向两组构造裂隙控制。

（二）覆盖区角砾岩岩溶发育的特点与形成机制

该地区角砾岩形成于山前地带，主要为坡洪积物，角砾成分为灰岩。形成时周围均为碳酸盐岩，致使角砾岩的空隙中碳酸钙溶液达到饱和状态，极易沉淀，形成钙质胶结，这位其岩溶的发育奠定了物质基础。又因地处山前，水循环交替强烈，成岩程度低，易被溶蚀。其发育厚度在裸露区20—50米，隐伏区仅0—10米。

（三）覆盖区碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶发育的特点与形成机制

本区在较长的地质历史时期里面较稳定，断层、裂隙发育较差，地层较为平缓，基岩面起伏变化不大，岩溶发育总体上较差，不均匀，明显受构造控制。在个别泥质条带灰岩层位中见有直径0.5米、0.8米两个溶洞，推测为震旦纪末期地壳上升期间泥质条带状灰岩长期遭受溶蚀所形成的古溶洞。

四、地下水富集特征

（一）松散层古河道富水区

松散层古河道带砂层厚度大，颗粒粗，渗透性好，有利于地下水的富集与流通。尤其在浅、深层的古河道重叠区域。

（二）山前角砾岩富水区

山前新近系角砾岩岩溶发育，因其下伏松散层下，上覆碳酸盐岩之上，是良好的储水、汇水区，又因为它良好的导水能力，能获得比较充足的补给，成为富水区。

（三）震旦系泥质条带状灰岩富水区

在河道两岸的震旦系泥质条带状灰岩，因其在过去地壳上升的时长期遭受溶蚀，在构造有利地区发育有溶洞。

（四）寒武系砂质灰岩富水区

砂质灰岩因粒粗、层薄，是寒武系地层中最易腐蚀的岩层，其溶洞洞径0.1米左右，在该区域内砂质灰岩层位中发育有多个溶洞，这说明砂质灰岩有利于岩溶发育，有利于地下水的富集。

（五）北西向断层破碎带富水区

主要有两条北西向断裂，一条走向325°左右，倾向南西，在其穿过的地层建有构造角砾岩纪溶洞或溶隙，水量丰富。另一断层附近也发现有溶洞的存在。因此，北西向断层破碎带是富水区域。其富水强度与断裂带的规模、张开程度以及和其它含水层的联通性有关。