地质构造找水方法在河北省五道河乡矿泉水勘查项目中的应用

郭振林 刘莎莎 唐谷清 杜嘉祥 刘朝 刘峰

（①华北地质勘查局综合普查大队 燕郊 065201 ②河北华勘地质勘查有限公司 燕郊 065201③河北省地矿局第七地质大队 燕郊 065201）

1 区域地质构造背景

工作区位于中朝准地台燕山台褶带之承德拱断束的大庙穹断束内；位于华北陆块北部，在新太古代－古元古代结晶基底的冀北微陆块和冀东微陆块两个三级构造单元之间的界限大庙－娘娘庙断裂附近，北山根－小西天断裂以北为冀北微陆块，以南为冀东微陆块。

勘查区主要有石木匠沟韧性剪切带、石木匠沟断层、十道河断层、刀把沟断层、头道河子断层以及兴旺-太平-致富主沟隐伏构造等(表1)。

表1 构造一览表

2 工作区地质构造特征

松散沉积物覆盖区隐伏的断裂具有异常水系标识。

区内存在的径流异常地段：北起兴旺村头，南至大山咀村头的河谷地段，长约四千米，宽约700 米。该河谷地段为构造破碎带，构造破碎带内岩石十分破碎，岩石裂隙发育。该径流异常地段含水层有两层：上层第四系孔隙水，下层为构造裂隙水。

通过1:5万专项水文地质调查，北起兴旺村头，南至大山咀村头的河谷地段，长约4000m，为径流异常地段。该河谷地段两岸岩石裂隙节理发育，推测有隐伏构造破碎带。河谷左侧为与其平行的疙瘩沟断层，该段层切割的地质体主要有新太古代变质深成岩和中二叠世斑状二长花岗岩，与地质体界线大角度相交，在疙瘩沟－苏子沟一带将中二叠世斑状二长花岗岩推于新太古代变质深成岩之上。河谷右侧为与其平行下五道河断层通过处形成构造破碎带，发育断层角砾岩，两侧岩石破碎强烈，切割的最老地质体为新太古代早期水厂岩组，最新地质体为早白垩世张家口组。河谷下部延长方向山神庙断层沿断裂通过处为鞍部地貌，发育断裂构造面，平直光滑，略具波状，擦痕明显，具有左行滑动特征，性质为左行平移逆断层。

新房子-兴旺-太平主沟地段，地下水对地表水形成补给，在沟脑形成地表径流。地表径流一路向下流动，流量不断增大。当地村民截流丰富的地表径流，建设人工水坝，形成鱼塘。水坝宽约40 米，长约50米，水深约1米，内蓄有水约2000立方米水。从鱼塘向外排泄的地表水沿沟谷向下游流动，至兴旺村头，地表水消失，完全转化为地下水。水在地下继续以地下径流的方式向下游运移，经一段距离，地下水陆续露出地表，开始以地表水的形式排泄。地表水消失处至地下水的出露处两者高差约80米。在下游地下水的排泄河谷段，部分地下水以上升泉水形式涌出地表排泄。圣祖庙-五道河-三道河主沟地表水与新房子-兴旺-太平主沟地表水交汇，圣祖庙方向河水冰冻严重，新房子方向河水不冰冻，进一步显示水温较高的构造裂隙承压水水量丰富。

根据沟谷水文特征，地下水含水层有两层：上层第四系孔隙水和下层构造裂隙水，构造裂隙水具有一定的承压性。

3 地球物理特征

为了对兴旺-太平-致富村双庙组一带含水隐伏构造有一个区域上的基本特征认识，沿着含水构造形成的河谷垂向并列布置了4条联合剖面，在4条联合剖面的成果基础上，选取效果较好的2线、3线2条剖面进行激电测深剖面。

（1）联合剖面

联合剖面法通过辨识“正交点”和“反交点”来推断构造位置：对于视电阻率，交点左侧ρA大于ρB为正交点，一般为低阻构造的反应；交点左侧ρA小于ρB为反交点，一般为高阻体反应；对于视极化率，交点左侧ηA大于ηB为正交点，一般为低极化体的反应；交点左侧ηA小于ηB为反交点，一般为高极化体的反应；并通过交点的位置判断构造的位置，利用视电阻率曲线交点两侧面积大小，参考视极化率曲线交点位置，判别构造倾向。

根据联合剖面曲线的特征,结合水文地质条件分析,可以推断含水层或含水构造带的部位。联合剖面曲线的形态多种多样,通过野外电测找水实践,主要有低阻正交点、“麻花”低阻异常、“V”形低阻异常等几种富水构造。

工作区内的联合剖面测量，联剖曲线特征为麻花低阻异常，推测太平-致富主沟存在构造破碎带。但是视电阻率和视极化率曲线中正、反交点交替出现的异常现象较为普遍，推测为工作区存在“特定较小范围内出现较多窄小、纤细的断裂构造破碎”的地质特征。

综合分析：推测太平-致富主沟0～70 米存在构造破碎。

（2）激电测深

激电测深法通过绘制视电阻率与视极化率等值断面图，根据地质特征，推测断裂构造的宽度、埋深及空间定位。

2 线激电测深视电阻率断面图（图1、2）中：0-20m 视电阻率值在500Ω·m 以内，呈现为低阻区。20-40m 视电阻率值500-1000Ω·m，为中阻区；40m以下视电阻率值大于1000Ω·m，为高阻区；结合地质资料，剖面基本处于第四系内，128 点为山脊，140 点附近存在河流，流向垂直于测线，168-176 点为乡村路、河堤。综合分析132-144 点视电阻率＜100Ω·m等值线范围受到河流影响，40m 以下视电阻率＞1000Ω·m等值线范围反映了基岩的形态和规模。

图1 2线激电测深视电阻率拟断面图

图2 2线激电测深电阻率反演断面图

激电测深电阻率反演断面图中：等值线形态基本与地形起伏相一致，在156-168点位置深部存在一漏斗状低阻异常，推测存在断裂构造。

3 线激电测深视电阻率断面图（图3、4）中：0-20m 视电阻率值在500Ω·m 以内，呈现为低阻区。20-40m 视电阻率值500-1000Ω·m，为中阻区；40m以下视电阻率值大于1000Ω·m，为高阻区；结合地质资料，剖面西侧为陡峭山坡，144点为山脚，东侧为平缓林地、耕地，148 点附近存在河流，流向垂直于测线，160点附近为灌溉农田。综合分析132-144点视电阻率＜100Ω·m等值线范围受到河流影响，40m以下视电阻率＞1000Ω·m等值线范围反映了基岩的形态和规模。

图3 3线激电测深视电阻率断面图

图4 3线激电测深电阻率反演断面图

激电测深电阻率反演断面图中：在128-140 点400m深度存在一团块状低阻体，推测为基岩中存在的裂隙；在156-168点位置深部存在一漏斗状低阻异常，底端未封闭，推测存在断裂构造。

根据激电联合剖面和激电测深成果，推断：（1）浅地表0-10m范围内为第四系覆盖层，多为卵石、砾石、粘土等，厚度分布不均，地下水丰富；（2）10-70m范围内，为风化碎裂较强的斜长角闪岩、二长片麻岩等，局部地段蚀变；（3）较致密的基岩，大部分在70m以下，局部埋藏较浅，约6m左右。

4 结论

根据区域水文地质条件，综合地质水文特征，含水层地质构造特征以及物探构造特征，推测含水层沿太平-致富主沟基岩风化裂隙带形成较大的储水空间，含水带具有一定的厚度，富水性强。在两侧山体接受补给之后地下水沿含水层依地势向水源地等沟谷处径流，水源地处地下水可控性较好，利于成井，易于开采。

综上所述，区内矿泉水主要出露在太古代变质岩地区，属于侵蚀构造中、低山区，北、西、东为地表分水岭，两侧山体坡陡、冲沟发育，多条冲沟呈树枝状扇形向下汇集往南西径流，构成一个相对完整的水文地质单元。区内地下水补给、径流、排泄受地形、地貌、岩性、构造等因素综合制约。区内地下水主要接受大气降水入渗补给，大气降水入渗补给资源量主要受降水量和降水入渗条件控制。在主沟隐伏构造内，第四系一般厚0-10米，含有丰富的水源；构造裂隙一般发育在10-70 米，含有丰富的水源，水资源相对稳定。