摘要：碎屑岩地区寻找地下水，首先需要了解碎屑岩的水文地质条件及蓄水特征，掌握地下水的运移和聚集空间。只有掌握了这些规律，我们才能更好地找到地下水。本文根据实践经验，总结了碎屑岩水文地质特征，阐述了不同类型碎屑岩蓄水特征及找水方法，对现实的找水工作具有一定的指导意义。
关健词： 碎屑岩 含水层 方法探讨
0引言
碎屑岩地下水的赋存空间为孔隙和裂隙。因此，碎屑岩中的地下水是碎屑岩类孔隙水、裂隙水。碎屑岩是由陆源碎屑物质经搬运、沉积而成的层状岩石，如砂岩、砾岩、泥岩和页岩等。碎屑岩的形成时代不同，沉积环境也不同，它们的水文地质条件也不同。作为供水水源，主要有两个要素，一是供给源，二是运移通道和储存空间，即蓄水层和蓄水构造。如果没有蓄水层和蓄水结构，就不能储存地下水。如果没有适当的供应来源，也无法形成有价值的水源。
1碎屑岩的含水特性
碎屑岩按其组成可分为泥质岩和砂岩两类。泥质岩主要由泥岩、页岩和砂质泥岩组成。矿物成分主要为粘土矿物。由于粘土矿物的粒径较小，一般直径小于0.005毫米，自身具有电荷，颗粒间的孔隙形成结合水，具有水饱和和不透水的性质。在大多数情况下，是闭合裂隙，因此，可以认为泥质岩不能提供地下水，但是良好的天然隔水阻水层。
砂岩主要由砾岩、砂岩和泥质砂岩组成。砂岩分为粗砂岩、中砂岩、细砂岩和粉砂岩。砂岩孔隙裂隙发育程度与地下水的赋存和运移有着直接的关系，因此，寻找碎屑岩地区地下水的砂岩含水层是关键。
2砂岩的水文地质特征
.1砂岩的孔隙性
孔隙是颗粒或颗粒集合体之间的空隙，孔隙体积是影响地下水储水量的重要因素。砂岩的孔隙大小与疏松岩石的孔隙大小不同，孔隙大小取决于岩石的胶结作用。胶结砂岩的孔隙非常小，即使是粗砂岩，它们的孔隙也很差，地下水没有储存和运移空间，所以岩石本身就没有地下水。其次，砂岩的孔隙大小取决于颗粒间的充填，填料越细，孔径越小，透水性越差。另外，孔隙大小取决于颗粒的大小和排列、分离程度和磨圆程度，颗粒越好，分选越好，磨圆越大，孔隙越大，有利于地下水的发展。碎屑岩孔隙大小的一般规律是：地质年龄越早，成岩作用越好，胶结越好，孔隙度越小。如果裂缝弱发育，其供水能力和透水能力都很差。
2.2砂岩的裂隙性
岩石碎裂是由于应力作用下岩石遭受破坏和变形引起的。根据裂隙成因，可分为成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙。构造裂缝是岩石在构造变化中产生的裂缝。裂缝发育与区域地质构造运动有关。地质年代早，成岩期长，地质构造运动较多，裂隙发育较好。地质年代晚，地质构造运动相对较少，裂隙发育较差。
2.3砂岩层理构造
砂岩的主要特征之一是具有层理结构。顺层结构是由物质组成、结构和颜色垂直于沉积面方向而表现出来的一种层状结构。根据其形成特征，可分为水平层理、波状层理和斜层理。
一般说来，层理面上的裂缝比较发育，特别是岩性变化明显、表面延伸远，其自身的作用起到了导水的作用，使水系统能够接受回灌和排出，这对于寻找地下水是不可忽视的。
碎屑岩地区含水层与隔水层的划分
含水层是能够通过并提供大量水的地层。隔水层不能通过和给予水，或透过和给出水的数量微不足道的地层。泥岩、页岩、砂质泥岩，它们的主要矿物组成是粘土、孔隙小、闭合裂缝，几乎所有的孔隙水、重力水通常情况下都不能移动，这些地层大多是隔水层或阻水层。砂岩具有一定的孔隙和裂隙。颗粒粗，胶结差，充填少，裂隙发育，岩石孔隙空间大，含水量大。在地下水回灌的情况下，重力水含有较多的地下水。在重力作用下，它可以穿过并放出地下水，这种岩石是含水层。
在含水层和隔水层的划分中，不仅要考虑地下水是否能穿越岩层，而且还要考虑水的数量是否具有实用价值，能否满足开发利用的实际需要。含水层与隔水层时的划分是相对的，没有明确的界线和绝对的定量标志。如粗砂岩中的泥质粉砂岩夹层，由于粗砂岩的透水性强于泥质粉砂岩，粗砂岩属于含水层。相反，泥质粉砂岩也可是含水层。如被封闭在泥岩中的泥质粉砂岩和粉砂岩能渗透并提供水，那么在这种情况下，泥质砂岩就应该成为含水层。
4碎屑岩地区的找水方法
不同沉积年代、不同沉积环境和构造运动，碎屑岩具有不同的水文地质条件。除了水文地质特征外，地下水的埋藏和分布与地形、地貌、地下水补给和排泄有关，必须正确划分含水层和隔水层，研究含水层的厚度、分布和延伸、地形与地质构造的关系，并调查供水区的面积。在补给来源上，如果遇到地质构造，还应查明地质构造类型和发育程度。
4.1寻找层间孔隙裂隙水
该方法适用于砂岩。裂隙较发育、成岩时代晚的砂岩胶结不良，充填颗粒少，地下水主要以孔隙水的形式存在，同时又有部分裂隙水。
在平原区，一般岩石倾角不大，砂岩延伸远，有一个宽的补给源，厚度超过0.50米，即具有供水的含义。砂岩体厚度一般3米至5米，这种砂岩可以被视为含水层，可以用作水源。在平原区或山前，一般倾角不大，延伸远，厚度变化小，地层稳定，形成良好的含水层。层间孔隙裂隙水，总水量非常大。底部和底板的泥岩形成隔水层，形成层间承压水，这种砂岩可作为供水水源。
4.2寻找层间裂隙水
该方法广泛应用于砂岩地层。地下水迁移和聚焦主要取决于裂缝的发育程度，如果砂岩层大、裂缝大、及断裂切穿该地层，在层间形成层间裂隙，它可以有的地下水存在，如受断裂构造影响较大，形成层间破碎带，则存在大量地下水，层间裂隙、层间破碎带是寻找地下水的主要方向。
4.3寻找风化裂隙水
碎屑岩厚度较薄时，碎屑岩下部为岩浆岩或变质岩。在这种情况下，可以找到碎屑岩风化裂隙水。通常泥页岩风化带弱透水，砂岩风化带渗透性强。当地形和补给条件有利时，可形成风化裂隙水。
5实例分析
广西阳朔某企业急需解决生活生产用水，该企业及其附近区域水文地质单元位于地下水补给与径流区（如图4-1）。从地形地貌、地层岩性、地质构造分析，该企业所处地块位于一条呈南北走向的压扭性断裂构造的下盘。上盘为碳酸盐岩组成的岩溶峰林地貌；下盘至漓江东岸为碎屑岩构成的丘陵区。伴随断层发育，裂隙极其发育，在深部形成层间破碎带。这为地下水的运移和储存提供了重要的场所。
图4-1 水文地质略图
图1为测区k1线的TEM多测道曲线，在4号测点附近有双峰异常，推测为一充水断层的反映，测区kl线的TEM视电阻率拟断面图，推测在4号点为基岩构造破碎带，构造倾向为倾向小号点。结合其他测线资料．将钻孔布置于4-5号点之间，经钻探揭露，在埋深200多米处，存在一条规模较大的层间破碎带，裂隙十分发育，存在大量的承压水。水位稳定。含水层岩性为砂岩。钻孔终孔深度300m，成井可采水量为25m3／h，为该企业及其周边区域历史上在砂岩中成井出水量最大的一口井。由于埋深较大，地下水的水质优良，并含锶，达到矿泉水标准。不仅解决了该企业生活生产用水，也为在我国南方砂岩中寻找深部地下水提供了范例。
6结束语
在碎屑岩中寻找地下水，主要寻找砂岩中的构造裂隙水。利用瞬变电磁法确定构造破碎带、寻找碎屑岩构造裂隙水的探测是辅助寻找深部地下水的重要手段。同时瞬变电磁法还具有施工方便、高效，低成本，受地形、地物条件限制小等优点，随着实践经验的不断积累和技术的不断发展，瞬变电磁法勘探将在寻找地下水领域提供更广泛、更精确的服务。
参考文献
[1] 李晓峰，胡俭春，曲林生．试论碎屑岩地区的找水方法[J]．吉林地质，2009，28（4）．
[2] 刘春华等．水文地质与电测找水技术[M]．郑州：黄河水利出版社，2008．
论文作者:毕先才
论文发表刊物:《科技中国》2018年4期
论文发表时间:2018/8/10
标签：砂岩论文; 碎屑岩论文; 裂隙论文; 地下水论文; 孔隙论文; 含水层论文; 水层论文; 《科技中国》2018年4期论文;