齐俊启

摘 要：阳原盆地地处华北平原与内蒙古高原过渡带，地质条件复杂，地下水分布不均，找水难度极大。随着当地工业及农业的进一步发展，地下水资源匮乏的问题日益凸显。本文以构造控水理论为指导，结合构造演化、遥感解译、钻探验证等工作技术手段，并在阳原盆地内成功实施了一系列的地下水勘查示范案例，通过对区内典型找水实例的分析，总结出一套各专业相互配合及各种技术方法的相互验证的构造找水方法，可有效提高阳原盆地找水的工作效率与成井率，解决贫困区找水难问题。

关键词：地下水资源；控水构造；找水方法

中图分类号：P641 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）15-0159-02

0 引言

地下水是宝贵的资源资源，在我国，超过67%的城市将地下水作为主要水源[1]，尤其在华北地区，根据《2017年中国水资源公报》数据显示华北六区地下水源供水量占总供水量的比例高达71%[2]。阳原地区居民对地下水资源的需求和地下水资源的不均衡分布已成为制约当地社会发展主要矛盾。构造控水理论是构造盆地内有效探获地下水资源的理论方法[3]，断层是地下水溶集和地下水流动的重要通道，断层破碎带及其节理、裂隙、孔隙、溶隙等构成了蓄水空间和地下水运移通道。

1 自然地理

阳原盆地位于河北省西北部，地理坐标E114°00′-E114°30′，N40°00′-40°10′行政区划隶属于张家口市阳原县，本区属中温带亚干旱区大陆季风气候，干旱多风。境内南北环山，桑干河自西向东横贯全区，形成“两山夹一川”的EW向的狭长盆地[3]，详见图1研究区交通位置图。

2 构造地质背景

本区属山间盆地，南北由恒山余脉双条岭与熊耳山山前组成的洪积平原，中部为桑干河发育的冲积河谷平原。研究区内出露地层由老至新主要有：太古界迁西群、元古界长城系、寒武奥陶系、侏罗系、新近系、第四系。区内第四系地层发育，前第四纪地质体分布面积仅占14%，主要出露于盆地中心区域。

区内断裂构造发育，主要断裂方向有NE-NEE、NNW、NW和近EW向4组，其中以NE-NEE和NNW向断裂规模较大。根据断层切割关系判断，NE-NEE、EW向断裂形成较早，其次是NNW向，NW向断裂形成最晚。区内断层性质均以正断层为主，其中以南山山前断裂规模最大，地质作用及控水作用明显。

3 构造演化史

研究区结晶基底为太古宙片麻岩。太古宙基底形成后，研究区进入元古宙和古生代盖层发育期，沉积元古宙高于庄组、雾迷山组地层以及古生代馒头、张夏组地层，缺失元古宙铁岭洪水庄组和古生代中寒武世以后的地层，研究区经历了“两次沉降两次抬升”四个演化期。中生代开始研究区进入强烈活化阶段，盆地抬升缺失三叠纪、早侏罗世地层，中-晚侏罗世时受燕山运动的影响，断裂活动加剧，发生大规模火山岩喷发，特别研究区内南山山前大的断层活动，为后期阳原盆地形成确定了构造格架。晚白垩世晚期地壳活动减弱，研究区一直处于抬升剥蚀状态，地貌上曾出现准平原状态。研究区西北部中新世时期大量玄武岩喷发，象征准平原面开始解体。随着喜马拉雅运动的影响，南北山体迅速抬升，南山北山之间形成阳原断陷盆地，但南山上升强烈，山前沉降幅度大，形成了南深北浅的不对称的断陷湖盆，盆地内聚水成湖开始堆积新近纪至第四纪的泥河湾组河湖相沉积。综上所述，研究区位新生代断陷盆地，其构造发展演化形态如图2所示。

4 含水层特征及富水性

根据本次研究区内施工水井资料显示，研究区内含水岩组可划分为松散岩类孔隙水含水岩组和基岩裂隙类含水岩组。松散巖类孔隙水含水岩组在研究区内分布范围广，类型较多，富水性及水质差异较大；基岩裂隙类含水岩组主要为受断裂构造控制的岩溶裂隙含水层，其分布受构造控制明显，主要分布于山麓前缘地带。

河湖相沉积含水岩组主要分布于阳原盆地北部近边缘地区，集中于桑干河北岸的各支流沟谷与沟梁坡地以阳原县城。含水层由河流和湖滨相沉积的含砾砂层、砂砾石层组成，常见第三系玄武岩顺层侵入体，形成由上部底砾岩及下部玄武岩组成的混合含水层，根据研究区内西关村水井抽水试验数据资料，单井最大出水量可达到60m3/h。

基岩裂隙类含水岩组主要分布于阳原盆地内山麓边缘地带，含水岩组由高于庄组、雾迷山组白云岩、白云质灰岩等碳酸盐岩组成，具有岩溶地下水特征，地下水经岩溶裂隙孔洞汇聚，与其他含岩溶水层不同的是阳原盆地内该含水层山麓前缘部分通过上部构造直接接受大气降水补给，水量较大且水质较好，根据本次施工的曲长城1井抽水试验数据显示，该含水层单井出水量可达100m3/h以上。

5 构造导水分析

阳原盆地内大气降水及地表径流通过南北山体裸露的基岩岩体进入地下基岩含水层，由山麓高地向河谷区运移汇集，阳原盆地内山前断裂构造发育，为本区地下水的汇集运移提供了空间及通道。活动强烈的山前断裂切割深部基岩含水层，形成了连通补给水源与地下储水基岩层段的有效路径，在山麓前缘形成构造汇水区。

研究区内松散岩类孔隙水含水岩组富水性较差，所以本次研究工作以寻找受断裂构造控制的基岩含水层为主要目标。又因阳原盆地北山地区基岩出露范围小，岩层富水性差，所以找水的重点方向以盆地南部山前断裂带控制的长城系、蓟县系基岩含水层，即为本次找水靶区。从卫星影像图上可以看出，薛家庄村-庙儿梁村-涧口村一线发育有规模较大的山前断裂，详见图3。

阳原南山山前断裂为阳原盆地内主体导水断裂构造，控水作用明显。该断裂位阳原南山北坡山麓边缘，区内延长约50km。断层走向NE43°左右，倾向NW，倾角70°～80°，落差1000m，属正断层。该断层位于基岩与第四纪沉积之间，是研究区内最为有效的导水构造，断层上盘第四纪沉积多形成台地，以陡崖擦面为界与下部基岩接触。断裂切割的基岩包括高于庄组、雾迷山组和元古宙正长花岗岩，其中高于庄组、雾迷山组地层为研究区内富水性较好岩组，加之该断裂是为活动性断裂，第四纪晚期仍处于强烈活动状态，断层破碎带范围较大，曲长城村水井成井报告显示，受断层破碎带影响300m以浅揭露岩层破碎严重。

6 阳原典型构造控水研究与示范

曲长城村村域面积21.5平方公里，共1139户、3003人，是全省最大的深度贫困村。上世纪90年代初，村民打深井时，穿透深部泥河湾砂岩卤水层，高矿化度地下水向上越流污染上部含水层，导致全村机井水质逐年恶化。通过对区内控水构造的分析，结合研究区内南山山前断裂构造解译成果，选定水源勘查孔位于曲长城村东南方向山麓前缘处。

施工水源井位于南山山前断裂南侧，成井深度300.70m，终孔层位为长城系白云岩，静水位埋深135.50m，单井出水量达100m3/h。经抽水采样检测，该井水质优良，总硬度（以CaCO3计）为261.8mg/L，矿化度446.0mg/L。符合《生活饮用水卫生标准》，此次施工水源井，证实了在阳原盆地内通过控水构造找寻优质地下水的可行性。

7 结语

本文以找寻阳原盆地内优质地下水源为目的，利用构造演化推导、遥感影响分析、物探、钻探等技术手段对研究区内断裂构造控制的富水区位进行了研究分析，并査明了研究区内断裂带的产状、断层性质、形态、展布特征等控水导水因素，对南山山前断层两盘岩性、富水性以及断盘两侧岩层裂隙发育情况进行分析研究。通过研究区内典型地下水勘查示范案例验证了阳原盆地构造找水理论的可行性，可为今后华北地区新生界断陷盆地内构造找水方法的研究提供理论指导。

参考文献

[1] 杨熙.河北省阳原泥河湾盆地东部地下水脆弱性研究[D].石家庄经济学院，2011.

[2] 汪恕诚.中华人民共和国水利部[R].2017年中国水资源公报告，2017.

[3] 杨学亮，杨熙，容慧峰，等.河北阳原泥河湾盆地东部地下水资源特征分析[J].地下水，2009（05）：23-25.