风化裂隙水

2025-06-23 09:03:05
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红层风化裂隙水是赋存于红层风化裂隙发育带内的地下水。由于广大的丘陵山区较为强烈的构造运动及后期风化作用,红层区风化岩层发育广泛,红层风化裂隙含水层分布普遍,风化裂隙水是红层地区常见的地下水类型。通常风化裂隙含水层主要形成于浅表层风化裂隙发育带中,下部微风化带或新鲜基岩常常构成相对隔水底板。但有时风化裂隙含水层与下伏基岩含水层之间形成了统一的水力联系,二者呈渐变过渡的关系。

1.1.2.1 风化裂隙特征

风化裂隙是岩石受风化作用形成的裂隙。构造裂隙和构造破碎带是区域内风化裂隙发育的重要基础,对风化裂隙的产生有着直接的影响。岩石风化时,一方面使岩石中原有的裂隙发展扩大,另一方面沿着岩石中隐蔽的脆弱结构面产生新的裂隙。

红层风化裂隙的特点通常表现为裂隙延伸短而弯曲,裂隙面曲折不光滑,分支较多;裂隙分布密集,无固定方位,呈不规则网状相互连接;裂隙发育程度随深度增加而减弱,浅部裂隙发育,岩石破碎,裂隙多被泥质充填堵塞,向深处裂隙发育程度减弱,但泥质充填物减少。随着各地气候条件及地形、地质背景条件的不同,风化带的厚度变化很大,一般在10~50m范围内,在一些局部的构造破碎带上,如断层带、背斜轴部裂隙发育带等处,风化营力沿构造裂隙延展很深,可达100余米,甚至更深。风化带的下界与新鲜基岩是逐渐过渡的,一般没有确切的分界线,风化裂隙带往上则逐渐过渡为以碎砾及粘土为主的残积层。

泥岩全强风化带呈松软土状,透水性弱;强风化带泥化强烈,裂隙被充填,透水性弱;中等风化带裂隙微张,连通性较好,透水性较强;微风化带裂隙密闭,张开度小,连通性差,透水性弱。中等风化带下限埋深一般在30m以内。

砂岩全风化带呈砂土状,主要发育孔隙;强风化带孔隙与不规则裂隙共存;中等风化带不规则裂隙连通性好,张开度大,在盆地边缘的缓坡、台地部位,中等风化带下限埋深可达50m甚至大于100m,微风化带及新鲜基岩主要扩展了构造裂隙,其发育程度主要与地质构造特征有关。

钙质泥岩、泥灰岩等可溶岩在物理和化学风化的共同作用下,全强风化带裂隙发育特点与泥岩类似,中等风化带及其以下的溶蚀裂隙孔隙发育,形成富水性较强的含水层,其厚度可以达到整个可溶岩层。

1.1.2.2 风化裂隙水赋存特征

红层风化裂隙水以红层风化裂隙发育段为含水层,主要为中等风化带,含水层为似层状,呈面状分布,其上覆一般没有连续分布的隔水层,多属于潜水。风化裂隙水分布的下限取决于风化带的厚度。由于风化裂隙呈不规则的网状分布,全风化带以大量细微风化裂隙为主,且多被泥质充填,富水性较弱,微风化带裂隙稀少且张开度小,富水性也较弱,常以中风化带富水性相对较强。红层风化裂隙水的富集同地形、岩性及地质构造条件有密切的关系。只有在地形有利的部位,当底部有泥岩层或溶蚀裂隙孔隙弱发育带阻隔时才能形成富水块段。如云南楚雄市紫溪镇杨家示范点,该示范点处于三面低缓山丘环抱的宽缓谷地内,出露地层岩性为白垩系上统粉砂质泥岩夹钙质泥岩的风化层,SK216号钻孔揭示0~2m为全风化带,岩心呈土状;2~15m为强—中等风化带,岩心破碎,呈碎块、短柱状,裂隙较发育,赋存风化裂隙水;下伏微风化泥岩构成相对隔水层。风化裂隙水以上层滞水形式存在,在凹沟出口处呈片状散流排泄,地表形成多处沼泽湿地,而后在缓坡前缘坡脚地带下渗补给下伏溶蚀裂隙孔隙水。该井水位埋深仅2.0m,抽水稳定水位7.13m,涌水量达40.2m3/d。

四川盆地中部广阔的红层丘陵区,以宽缓的褶曲构造为主,断裂不发育,主要出露的红层地层岩性为泥岩夹砂岩,岩相稳定,地层倾角一般在10°以下,大部近于水平,多沿层面、节理面以及易溶石膏脉形成风化裂隙,风化带厚度大,分布广泛而稳定。微细风化裂隙十分发育,每平方米内可达10余条甚至20~30条之多。广安、安岳等地薄-中厚层粉砂岩与泥岩互层岩层的风化带面裂隙率2.8%~4.1%,线裂隙率0.03%~0.14%;德阳等地泥岩风化裂隙率0.53%。红层地下水勘查示范表明,泥岩强风化带厚度一般5~10m,裂隙较发育但局部被充填;中等风化带的深度一般在20~25m,岩心较破碎;25m以下风化强度开始减弱,岩心完整,裂隙不发育,透水性极弱,基本上为相对隔水层。风化裂隙水埋藏多与中等风化带发育深度相对应,下限深度一般在20~25m,主要涌水段深度一般在6~25m之间,25~30m以下涌水量较小。风化裂隙水分布普遍,区域上表现为在有利的条件下都存储一定的地下水,由于上部粘土覆盖层透水性很弱,加上风化带内部裂隙发育不均,富水性不等,一般单井涌水量较小。乐至县全胜乡共实施示范浅井645口,井深10~25m,井间距大于30m,出水量一般为0.3~5.0m3/d,局部富水的低洼段为5~20m3/d,成井率达97%以上,很少有干井(武选民等,2006)。

红层的岩性岩相在纵横向上的变化,使得风化裂隙在各方向上发育不均,裂隙张开度、连通性均有不同,裂隙发育的差异性导致风化裂隙含水层的富水性具有随岩性变化的特点。受风化裂隙的性状和岩性控制,一般砂岩层连续分布好,厚度大,风化裂隙带发育,富水性较好,砂岩夹泥岩的含水层富水性次之,泥岩夹砂岩的富水性较差,纯泥岩含水层富水性最弱。