岩溶地下水的化学特征和富水性分析

　　随着我国工业的不断发展，需水量不断增加，地下水的供给量远远小于所需量，致使地下水位不断降低，由煤田开发导致的煤田内部风化壳潜水渗入矿井，不过由于矿坑水的大量排放，导致浅层水又处于枯竭状态。现在水源短缺已经成为许多地区最为突出的问题。

　　1 岩溶地下水区域的水文地质条件

　　文章以山西大同煤田岩溶地下水区域的水文地质特征作为分析对象，山西大同煤田呈轴向北东走向不对称向斜，其西翼较为宽缓，东翼则陡而窄。山西大同煤田有一部分地表被第三纪覆盖，其东西宽度约为三十千米，向斜轴延伸长约为五十千米，由于煤田受多次构造运动影响，导致早期部分地层缺失，并且第三系和侏罗系的发育也不完全，后期又受到燕山运动强烈褶皱与断裂等作用，致使煤田东部地层出现陡峻与直立倒转现象，并且伴生了一系列小型的褶皱和岩浆活动。所以煤田的东部和南部的构造比较复杂，出现断层较多，不过北部和西部则比较简单，所出现的断层与褶皱比较少。

　　由于受到燕山运动的影响，导致其东部地势升高，形成了口泉山脉，西部和北部地势则比较低，有许多的第三系和玄武岩喷发沉积物，而喜山运动沿口泉山脉的东缘则发生断裂，致使山西大同煤田东侧沉积较厚第四系地层。由于后期的一些构造运动，导致大同煤田在沉积构造上具有特殊化的形态。侏罗系地层直接覆盖与寒武系石灰之上，其中间没有隔水层，岩溶水的补给主要依靠上部基岩裂缝水。

　　在左云县西侧，由白垩系直接覆盖于灰岩之上，其地下水是直接补给灰岩，而灰岩尖灭地带的补给则由玄武岩裂缝系水侧提供，此为大同煤田岩溶水的主要补给区。大同煤田的东部边缘不透水，因为有前震旦系结晶体，其为隔水边界。再其内部有少量的灰岩出露，其水补给主要来自于覆基岩风化壳裂隙水与大气降水上。而大同煤田南部则为泄水边界，其岩溶水经过洪涛山短轴背斜，经神头群泉排泄出去。在大同煤田之内的区域，有石炭系本溪组直接覆盖于灰岩之上，本溪组的底层厚度约为三十米左右，其岩性上部主要为砂质泥岩，下部为灰色泥岩与黏土，中部为灰岩。对于上部的基岩裂隙水，通常是不会补给岩溶岩，只有在构造遭到破坏时，才可以通过破碎带，将上部裂隙水补给岩溶水。

　　2 岩溶地下水的化学特征和动态

　　2.1 岩溶地下水的化学特征

　　（1） 大同煤田的出露主要在向斜东翼和南部的洪涛山背斜部，洪涛山北部灰岩灰岩出露则稍多，岩溶水补给主要是依靠西部上覆地层裂隙水，还有灰岩尖灭部位的侧向直接补给，煤田西北部的玄武岩出露较多，其范围可达八百多平方千米，玄武岩的的西北部轴部出露太古界地层，其地下水先西部的流向遭到阻隔，有一部分地下水以泉的现实，排泄到了地表外层，而其余大部分水都侧向补给岩溶水。在口泉沟勘探区的灰岩埋藏比较深，其岩溶发育的深度也比较深，因此导致地下水径流条件差，流动阻力相对比较大，岩溶水主要是通过灰岩埋藏比较浅的西部，向神头泉流去。
　　
　　（2）根据大同煤田岩溶水的水质资料可知：其矿化度为 325~2542mg/L,总硬度为47~690H0,pH 值为 8 左右。其水质类型为 HCO3·SO4-CaMg,Cl·HCO3-K+Na 等，十里河区域其矿化度为 1745~2542mg/L,总硬度 6.9~13.5H0,pH 值为 8 左右。平朔矿区岩溶水的矿化度为：290~600mg/L,总硬度为 12~16H0,pH 值为 7.5 左右，其水质类型为 HCO3-Ca·Na·Mg 和 HCO3·SO4-CaMg.（3）在十里河和口泉之间，虽然来自西部的水量使岩溶水有所增加，不过其主要补给作用的还是上部基岩裂隙水。其化学成分和煤系地层裂隙水大致相同。其矿化度为 343.5~666.5mg/L,总硬度为 8H0左右，水质类型为 HCO3-K+Na·Ca,不过岩溶水的碳酸氢离子的含量比上覆地层裂隙碳酸氢离子含量要高出许多。至于其他一些地区，由于灰岩顶面有隔水的本溪组地层，所以上部基岩裂隙水并不会补给岩溶层，这样便导致两者在化学成分上就有明显的区别。魏孔岩溶水的矿化度为 585mg/L,水质类型 Cl.HCO3-K+Na·Mg,而上部太原组裂隙水的矿化度为 1410mg/L,其水质类型为 SO4·HCO3-Ca·Mg,可见其化学成分差异之大。

　　2.2 岩溶地下水的化学动态

　　岩溶水的化学成分的变化鹅毛沟的矿化度、碳酸氢离子钾离子和氯离子，从东向西逐渐减少，而硫酸氢根离子，镁离子和钙离子却逐渐增加。口泉沟的钙离子和镁离子从东向西逐渐增加，而钾离子和钠离子却逐渐减少。在口泉山脉的东部有呈长条灰岩出露，其接上覆层基岩粉花裂隙水和大气降水的补给，化学成分受到氯离子和钾离子的影响较大。

　　3 富水性的分析

　　由于大同煤田内部的钻孔揭露灰岩的厚度并不是很大，并且只有少量的钻孔揭露灰岩厚度较大，岩心粗糙，还有些做空没有取芯，因此导致岩溶含水层对比相对困难。鹅毛口沟北侧，从北向南钻孔揭露灰岩层逐渐变新。口泉沟和魏家沟勘测区均为治理组灰岩，而云冈沟则为寒武系灰岩，鹅毛口沟钻孔灰岩埋藏深度一般在五百五十米左右，西部与北部埋藏深度在二百五十米左右。大同煤田各个区域岩溶发育深度各不相同，其中魏家沟的岩溶发育深度在五百五十米左右，口泉沟在四百三十米左右，在灰岩顶面二十米一下处，其岩溶标高可达到九百米，岩溶现象以脉状细裂隙和溶蚀性串珠的小溶孔居多，其岩性以白云质灰岩为主。在北部张性断裂构造带的钻孔灰岩段，常常出现严重漏水，其涌水量为 0.15L（/s·m）左右，其他地区的涌水量则为 0.006~0.11L（/s·m）。在鹅毛口南部，其大堰溶孔有四个，灰岩厚度揭露为一百四十米左右，其灰岩为下统亮甲山祖灰岩，其埋藏深度深浅不一，最深可达五百米，最浅处则为两百米。

　　在灰岩顶面三十五米左右有第一岩溶带发育，此岩溶带的含水性比较弱，而第二岩溶带发育则在灰岩顶面八十左右处才有，其埋藏深度在四百米左右，标高则为一千米，此第二岩溶带富水性极强，其施工的钻孔在此带处，都有发育漏水，其中不乏发生大漏水。在大同煤田的南部边缘区域的王坪，其涌水层位为下奥陶统，岩性为土黄色与棕红色相间的石灰岩，主要有六个出水点，其中一号泉的出水量最大，可达到总涌水量的 43%.而其它的出水点的岩性则为深灰色的白云质灰岩，其含水量非常弱，有些地层甚至不含水。

　　4 结束语

　　综上所述，煤田岩溶地下水除了接受大气降水的补给外，还有侧向径流和地表水的补给，煤田岩溶地下水是以泉和渗流这两种主要方式排泄到地表。作者在文中对煤田岩溶地下水的水文地质特征分析从岩溶地下水区域的水文地质条件和岩溶地下水的化学特征和动态两个大方面进行了简析。作者希望能够有更多的有志之士投身到这个课题的研究之中，指出作者在文中的不足，同时能够为我国的煤田岩溶地下水的水文地质特征分析做出一份应有的贡献。

　　参考文献
　　
　　[1]黄暖，黄晶。镇江市岩溶地下水动态变化特征分析[J].浙江水利水电专科学校学报，2001,13（2）：22-23.
　　[2]赵慧玲。大同煤田岩溶地下水的水文地质特征分析[J].中国煤田地质，2004,16（1）：26-28,35.
　　[3]郭清海。山西省神头泉域岩溶地下水特征及泉流量变化过程研究[D].中国地质大学，2002.
　　[4]永夏煤田顺和煤矿水文地质特征分析[J].地下水，2012（3）：220-222.