地质水文条件分析

（一）地层岩性

晋城市地层发育较为齐全，从老到新有太古界、元古界、古生界、中生界和新生界，且以古生界和中生界为主，约占全区总面积的85％。区内岩浆岩不发育，仅在东北部和南部边缘分别出露有闪长岩侵入体和中性喷出岩。

1.太古界

太古界零星分布于东部和西南部。东部太行山区称赞皇群，出露在陵川县横水、大河口和迈河一带，岩性主要为片麻岩系地层；西南中条山区称涑水群，分布在阳城县羊圈底庙一带，岩性为片岩和片麻岩，普遍具有混合岩化，一般变质程度较深，其厚度分别大于300m和500m。

2.元古界

（1）下元古界中条山下亚群（银鱼沟群）。该亚群仅分布在阳城县羊圈底庙以南地带，由变质砾岩、长石石英砂岩、石英岩和绢云片岩、绢云石英片岩、绿泥白云片岩等组成，厚354m，与下伏涑水群呈角度不整合接触。

（2）上元古界震旦系。该系分布在陵川和阳城一带。在陵川县境内仅分布在东南部陈家园、大河口、马圪当等地沟谷中，为白草坪组直接超覆于赞皇群片麻岩之上，由石英砂岩、石英砂岩夹紫红色页岩、含海绿石石英砂岩夹页岩及灰岩、泥质白云岩等组成，厚550～1200m。在阳城县境内主要分布在西南部的李圪塔、横河和杨柏一带。由石英砂岩、泥岩、页岩和安山玢岩、辉石安山玢岩及碎屑凝灰岩等组成，厚几米至几千米。

3.古生界

（1）寒武系（）。该系在市区东部和南部的陵川、泽州、阳城和沁水县呈弧形带状出露，为一套由砾岩、砂岩、页岩、泥灰岩、鲕状灰岩、竹叶状灰岩、白云岩等组成的浅海相碎屑岩和碳酸盐岩沉积建造，与下伏太古界呈角度不整合接触关系，厚度377～570m，该系在本市分下、中、上三统。

1）寒武系下统（1）。

①辛集组—馒头组：区内除阳城河口有零星辛集组分布外，一般辛集组和馒头组为连续沉积，无很好的标志层将两组分开。岩性底部为砾岩，下部为泥灰岩、页岩夹细砂岩及灰岩，上部为泥质灰岩、灰岩夹紫红色页岩，厚度72～82m。

②毛庄组：下部为紫红色泥岩、页岩、粉砂岩夹青灰色灰岩，上部为青灰色中厚层状灰岩、鲕状灰岩夹紫红色页岩，厚度39～66m。

2）寒武系中统（2）。

①徐庄组：中下部为紫红色页岩夹中厚层状灰岩、薄层状细砂岩，上部为中厚层状灰岩、鲕状灰岩夹紫红色、黄绿色页岩，厚度77～129m。

②张夏组：底部为薄层状泥质灰岩夹紫红色、灰绿色页岩，下部为灰岩，上部为厚层鲕状灰岩、鲕状白云质灰岩，厚度160～198m。

3）寒武系上统（3）。

①崮山组—长山组：主要为灰色薄—中厚层状结晶白云岩，下部为薄层状泥质条带细晶白云岩。崮山组厚15～50m，长山组厚7～9m。

②凤山组：主要为中厚—厚层白云岩，中上部普遍含燧石条带及结核，中下部普遍夹数厘米翠绿色页岩，厚105～156m。

（2）奥陶系（O）。该系广泛分布在市境内，为一套灰岩、泥灰岩和含燧石白云岩组成的浅海相碳酸盐岩沉积，与下伏寒武系呈整合接触。一般厚476～700m。境内分布下统和中统，缺失上统。

1）奥陶系下统（O1）。奥陶系下统底部为一层厚度不足1m的黄绿色页岩，中下部为厚层粗晶白云岩，上部为含燧石中薄层白云岩和泥质白云岩，厚166.9～209.8m。

2）奥陶系中统（O2）。

①下马家沟组：底部为黄色钙质页岩和薄板状泥质灰岩，下部为角砾状泥灰岩、灰岩，中上部为中厚层灰岩夹泥灰岩，厚82.4～140.7m，一般120m。

②上马家沟组：下部为灰黄色角砾状泥灰岩、泥质灰岩及白云质灰岩，中部为中厚层豹皮灰岩，上部为中层石灰岩、泥灰岩与白云质灰岩互层，厚度223.3～267.0m，一般厚230m。

③峰峰组：下部灰黄色角砾状泥灰岩，并夹两层灰岩，上部为豹皮状灰岩、白云质灰岩和纯石灰岩，厚度58.5～114.1m。

（3）石炭系（C）。石炭系分布在陵川县的平城、附城，泽州县的梨城、大阳，阳城县的下白桑以及沁水等地，为一套蕴藏着煤、铁、铝、黄铁矿等沉积矿产，由砂岩、页岩、泥岩、铝土岩和灰岩等组成的海陆交互相沉积，与下伏奥陶系呈平行不整合接触，本系在境内分布有中统和上统，缺失下统。

1）石炭系中统（C2）。本溪组（）：下部为杂色铁质粘土岩、铝土页岩和砂砾岩，富集有山西式铁矿、铝土矿和粘土矿，上部为灰绿色页岩夹薄层砂岩、灰岩和薄煤层，厚度2～15m，一般厚4～9m。

2）石炭系上统（C3）。

①太原组（）：由砂岩、砂质页岩、页岩、煤、石灰岩及黄铁矿组成，为一套海陆交互相含煤岩系，连续沉积覆盖于本溪组之上，厚度32～142m，一般为90m左右。含煤层为8～10层，稳定可采或局部可采为3～5层。本市主要开采的煤层为15号煤及9号煤，其中：15号煤（俗称臭煤）厚1.23～7.70m，比较稳定；9号煤（俗称半香煤）为稳定局部可采煤层，厚度0～2.83m。

②山西组（）：由灰色、灰白色石英砂岩、硬砂岩、灰黑色页岩、砂质页岩及煤层组成，与下伏地层连续沉积，厚度36～132m。本组含煤1～3层，其中可采煤层为3#煤（俗称大香煤）。

（4）二叠系（P）。二叠系分布在沁水块坳中，呈弧形出露在陵川礼义、泽州高都以西、城区、阳城县城至沁水县城以北一带。为一套由砂岩、砂质泥岩、砂质页岩、泥岩组成的河湖相沉积，与下伏石炭系呈整合接触，厚度1272～1616m。本系分为下统和上统。

1）二叠系下统（P1）。下石盒子组（）：由黄绿色砂岩、砂质页岩及黏土岩组成，厚度93～145m。

2）二叠系上统（P2）。

①上石盒子组（）：以杏黄、黄绿色、少量紫红色砂质页岩为主夹砂岩、黏土岩及透镜状含锰菱铁矿，厚度384～448m。

②石千峰组（）：主要由绿色厚层长石石英砂岩与紫红色泥岩组成，厚度200～216m。

4.中生界

本区中生界缺失侏罗系和白垩系，仅分布有三叠系。三叠系主要分布在阳城芹池、寺头、沁水端氏、柿庄一线西北侧的樊村、王壁、苏庄、壁底一带，为一套由长石砂岩、砂质泥岩、泥岩、页岩等组成的陆相沉积，与下伏二叠系呈整合接触，厚达1100多m。三叠系在本市出露有下统和中统的下部。

1）三叠系下统（T1）。包括刘家沟组和和尚沟组。岩性为棕红色细粒长石砂岩和紫红色页岩、泥岩，厚度分别为460～490m、220～240m。

2）三叠系中统（T2）。二马营组：岩性主要由灰绿色、黄绿色长石砂岩和暗紫红色、紫红色砂质泥岩、泥岩组成，厚度267.4m。

5.新生界

（1）上第三系（N2）。主要分布在晋城市区以北至高平市区以南的丘陵区，区内仅出露上新统上部静乐组，岩性为棕红色黏土及砂质黏土，含黑褐色铁锰质结核，富含钙质结核，局部成层。此层风化带常有0.5～1m厚的土壤化现象，底部为砾岩。厚度12～20m，局部可达40m，与下伏奥陶系、石炭系、二叠系呈角度不整合接触。

（2）第四系（Q）。

1）下更新统（Q1）。主要分布在边山地带或掩伏于盆地下部。其岩性下部为角砾岩，上部为浅红色黏土含砾石，厚度3～10m。

2）中更新统（Q2）。主要分布在团池、高平城区、石末、晋城城区以及马壁经端氏到润城一带的低山丘陵区。岩性以浅棕色亚黏土为主，中夹埋藏土，富含钙质结核，局部夹砂砾石与砾石的透镜体，出露厚度5～37.1m。

3）上更新统（Q3）。本统在区内出露较广，由西向东分布在高平、晋城城郊、陵川一带的沟谷及丘陵区，按成因可分为坡洪积和冲洪积。坡洪积岩性为浅黄色亚黏土，含少量钙质结核，在山前边坡与山前地带亚黏土中常夹有砂砾石的透镜体；冲洪积层主要分布在河流沟谷中，组成二级阶地，岩性为浅黄色亚砂土、亚黏土或砂质黏土，其下部多与砂砾石互层，厚度可达35.7m。(https://www.xing528.com)

4）全新统（Q4）。主要分布在端氏、高平一带山区河谷中的河床、河漫滩及一级阶地上，为现代冲洪积层。岩性由砂、砂砾石和亚砂土组成，具有一定的分选性和层理，厚度1～10m。

（二）地质构造

晋城市位于华北地台（一级构造单元），吕梁-太行断块（二级构造单元）东南部。主体构造线方向为北北东向，西部边缘跨越豫皖断块，构造线方向转为北东。构造格架形成于中生代，所处的三级构造单元有：吕梁-太行断块的沁水块坳、太行块隆，豫皖断块的中条山断块隆，济源—渑池块坳。区域构造形迹发育比较明显，能够对地层分布和水文地质条件等方面起控制意义的主要有新华夏构造、近南北向构造、东西向构造、北东向构造、晋东南山字形构造和丹河小山字形构造（图2-2）。

图2-2　晋城地区构造略图

晋东南山字形构造；东西向构造带；北西向构造带；北东向构造带；压扭性断裂；背斜、向斜构造；构造盆地

1.新华夏构造

新华夏构造在本区主要是晋—获褶断带。它位于高平以东，泽州以西的峪口、南连氏、三家店、高平一带，由一系列的褶皱、断层构造形迹组成，宽15～20km。主构造线呈NNE向，南端转向NE40°，主要为NNE向的压扭性断裂，并伴有NNE向的褶皱群，褶皱群被北西西向张扭性断层错断。以泽州季村和石盘两地为界，将其划分为北、中、南三段。

北段，位于巴公镇以北至高平一带，由于新生界地层覆盖，石炭系和二叠系零星出露构成了一个较开阔的褶皱带，其轴向为NE20°～25°，两翼不对称，东翼岩层倾角40°，西翼岩层倾角10°轴面倾向NW。

中段，位于晋城西断头山一带。地貌表现呈一道狭长的山梁。受北西向沟谷切割，呈现串珠特点，山梁两侧为山间凹地，其长轴呈NNE—SSW方向延伸。山梁为奥陶系中统马家沟组地层，构成不对称倒转背斜，轴面向南东倒转，北西翼倾角17°～28°，南东翼倒转，倾角54°～82°，并伴有平行的倒转向斜。在倒转向斜的南东翼上次级小褶皱发育，并伴生与褶皱轴面相一致的压扭性断层，断距达数十米。倒转背斜东翼产状变化较大，自中部向两端由倒转逐渐变为正常，倾角由陡变缓。倒转背斜东北端在尧头一带倾没，西南端被陟椒—石盘东西向断层截断。倒转背斜西侧为一与其平行的向斜，由石炭二叠系组成，北部及中部被新生界黄土覆盖，南部在环秀一带仰起，与其伴生的NWW向断裂把断头山不对称的倒转背斜截成串珠状山包。

南段，位于石盘山以南地区，主要由望后断层，安岭背斜组成。安岭背斜是断头山倒转背斜向南西延伸部分，轴向偏转为NE40°，南东翼倾角38°～44°，北西翼倾角为18°左右。望后断层位于安岭背斜东侧，二者相互平行，断层面倾向NW，倾角为55°～65°，破碎带宽达5m左右，断距80～100m，其中充填断层泥及断层角砾岩。

从以上北、中、南三段构造形迹展布规律可以看出：新华夏系构造在区内较为发育，但从北至南有显著的变化，北段以开阔的对称褶皱为主，向南逐渐变为紧密褶皱，并伴有NNE向压扭性断层和NWW向张扭性断层，其主要压性结构面轴向由NE20°方向至南段逐渐展为SW40°方向，其原因可能受晋东南山字形前弧的干扰所致。

2.近南北向构造

沁水复式向斜，分布于安泽县马必、石槽、苏庄及沁水县郑庄一带，属沁水拗陷内的次级褶皱，主要由二叠系石千峰砂岩及三叠系下部地层组成，为一总体走向近南北向的复式向斜构造，东西宽约11.5km，南北长约25km。规模最大的是刘庄背斜，长约20km。由东向西主要的褶皱和断层还有贯沟背斜、平头向斜、官道断层、南安阳向斜、孔西背斜、岭后向斜和程家庄背斜等，它们彼此近于平行，规模不等，长短各异。由于受东西向构造带与晋东南山字形构造前弧的综合影响，该褶皱带南部总体走向为5°～10°，北部则表现为南北向。

3.东西向构造

东西向构造由一系列走向EW或近EW向的断裂和褶皱组成，主要分布于本区西部。断层走向近东西，主要表现为张性断层，规模一般延伸较长，常构成不同地层接触，横向上往往构成阻水边界，纵向上往往形成岩溶发育带。断层主要有吴家庄—梁庄地堑、岩上—通义正断层、磨石腰—封头断层等。褶皱群主要有候井—水村褶皱群、驾岭—河北褶皱群、台头褶皱群等。

4.北东向构造

主要集中发育在太行山隆起区的南部边缘地带，即在山西与河南交界处的张路口至方山一带，由一系列褶皱和数十条近于平行的压扭性断层组成，其走向为北东45°～55°之间，延伸在10～20km，有些规模更大。褶皱和断裂主要发育在中、下奥陶统地层中，局部在上寒武统地层。构造控制了这些地区的岩层走向，强烈破坏了岩层的完整性。

东西向构造主要表现为断裂带。主要分布于西北部中村、土沃、羊泉、芹池、寺头、端氏一带。断层走向一般为NE50°～65°，倾角70°～80°，为压扭性。该断裂带总体较宽，延伸长度约55km，主要发育在二叠系、三叠系地层中。其中主要断层有肖庄—中乡断层、张村—寺头断层。

5.晋东南山字形构造

位于晋豫两省相邻地区，西起翼城、绛县，东至辉县、临淇，北到屯留、长子，南以济源、沁阳为界。东西长约220km，南北宽100km。

弧顶展布在济源县和沁阳县之间，弧顶及东翼外侧大部分为新生界覆盖，在济源一带断裂近EW向，向东逐渐转为NEE和NE向，向西转为NWW—NW向，构成了向南突出的弧形断裂带。

脊柱分布于沁水县东部和阳城东北部，由一组南北向展布的褶皱带构成，南北长56km，呈北宽南窄的楔形。

马蹄型盾地分布于脊柱和前弧之间的广大地区，因受新华夏系构造、近南北向构造及东西向构造的干扰，其构造形迹显著，其他地区均为构造形迹微弱的地块。

6.丹河小山字形构造

丹河小山字形构造是晋东南山字形构造和太行山大型构造隆起区的次级构造产物。主要发育于本区东南部，其前弧展布在大箕、和尚山、双庙村一线，呈向南突出的弧形断裂。东翼由数条压扭性断裂和次一级褶皱构造组成，在双庙附近与晋东南山构造东翼复合。前弧弧顶位于和尚山一带，由数条东西向压扭性断裂组成的构造带，倾向南，倾角大于70°。在大箕附近，由北西向南东方向延伸斜列的压扭性断裂和次一级褶皱组成了山字形构造的西翼，破裂结构面呈舒缓波状，倾角陡达70°～80°。脊柱在郭峪、水东一带，沿丹河南北方向展布，由一系列小型背斜和小断裂组成的褶造带。

构造对本区岩溶发育、地下水贮存、运移和排泄起到重要的控制作用。

（三）水文地质条件

根据地质特征和含水岩组构成条件，将晋城市的含水层分成四个含水岩组，即第三、四系松散岩类孔隙水含水岩组；二叠、三叠及震旦系碎屑岩类（含变质岩类）裂隙水含水岩组；石炭系碎屑岩夹碳酸盐岩层间裂隙岩溶水含水岩组；寒武、奥陶系碳酸盐岩类岩溶裂隙水含水岩组。晋城市水文地质图如彩图2所示。

1.松散岩类孔隙水含水岩组

该含水岩组主要为第四系（Q）、第三系（N）地层。全新统（Q4）与上更新统（Q3）地层主要分布在沁丹河及其支流两侧河漫滩及一、二级阶地，含水层主要为冲洪积的亚砂土、砂和砂砾石，含水层厚度一般2～20m，水位埋深1～15m，单位涌水量0.7～10m3/（h·m）。中更新统（Q2）地层主要分布于高平、晋城等盆地，岩性为亚黏土含钙质结核，局部夹砂砾石与砾石的透镜体，含水层厚度一般为5～35m，水位埋深20～60m，甚至可达100m，单位涌水量0.9～5m3/（h·m）。下更新统（Q1）地层主要分布于边山地带或盆地下部，含水层岩性为砾石、黏土含砾石，含水层厚度一般为5～14m，单位涌水量小于1.8m3/（h·m）。

第三系地层（N2）主要分布于晋城城区以北高平以南等丘陵区，含水层岩性为砂质黏土，富水性极差，单位涌水量小于0.01m3/（h·m）。孔隙水含水岩组一般河谷区富水性较丘陵区强。

2.碎屑岩夹碳酸盐岩类层间裂隙岩溶含水岩组

该含水岩组分布于高平—陵川、茶元—东土河及伊候山及阳城一带，为砂岩、页岩、煤层夹灰岩地层。含水层主要为石炭系太原组5～7层灰岩（K1～K7），以岩溶裂隙水为主，砂岩裂隙水次之。含水层厚60～100m，富水性不均一，其中K1、K5灰岩较为富水。泉水流量为0.1～18m3/h，单位涌水量为0.01～3.6m3/（h·m）。近些年由于煤矿开采深度与范围的不断加大，排水的影响越来越大，致使该含水岩组水位大幅度下降，甚至部分地区呈现疏干状态。

3.碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组

（1）中奥陶统岩溶裂隙含水层。该含水层广泛分布在市境内，为区内主要含水层，自上而下分别为峰峰组及上、下马家沟组，每组又按岩性分上、下两段。一般上段以灰岩为主，下段多为泥灰岩，且常有石膏夹层赋存。

1）峰峰组岩溶裂隙含水层。该含水层在区内大部分地区位于岩溶水位之上，为透水不含水层。上段多为厚层状灰色石灰岩，质纯性脆，厚50～120m，裂隙较发育。下段以灰黄色泥质灰岩、灰白色泥质灰岩或白云质泥质灰岩为主，夹一层厚8～15m的石灰岩，厚70～90m，据泉域有关勘测资料，泥质灰岩岩溶较发育，且多呈蜂窝状或网格状，岩溶发育带厚度一般为3～8m，单位涌水量为11～50.9m3/（h·m）。

2）上马家沟组岩溶裂隙含水层。该含水层上段为中厚层状石灰岩及豹皮状灰岩，其上部为豹皮状灰岩、泥质灰岩、白云质灰岩互层，厚130～200m，下段为泥质灰岩、角砾状泥灰岩、泥质灰岩及白云质灰岩，厚40～60m。岩溶主要发育在石灰岩和石膏层位中，且石膏对岩溶发育有很大影响，石膏溶解地段一般岩溶发育，富水性强。延河泉在本含水层底部出露。该含水层富水性不均一，单位涌水量在1.0～151.67m3/（h·m）之间。

3）下马家沟组岩溶裂隙含水层。该含水层一般埋藏较深，上段为灰色厚、中厚层石灰岩，局部夹泥质灰岩，质纯性脆，岩溶裂隙发育，多以溶蚀加宽裂隙为主，也有规模不等的大小溶洞，但多为半充填状态，充填物多为红色黏土和灰岩碎屑，局部为粉细砂，厚100～200m。下段为角砾状灰岩和泥灰岩，局部地段底部有厚度不大的泥质白云岩，厚20～30m，该层层位稳定，但厚度变化大，灰岩和泥灰岩块常具混杂胶结现象。单位涌水量13.8～864m3/（h·m）。

（2）下奥陶统岩溶裂隙含水层。该含水层为灰色厚层细—粗晶白云岩，上部含燧石结核或条带，下部夹薄层泥灰岩或泥质白云岩，厚为70～110m。此层大部地段裂隙及岩溶均不发育，可视作奥陶系的相对隔水层，单位涌水量多小于1.0m3/（h·m）。但地处泉域排泄区的岩溶水溶蚀条件好，在一些断层和褶皱轴部等构造有利部位，形成裂隙破碎带，溶隙和蜂窝状溶洞发育，富水性强。

（3）上寒武统裂隙岩溶含水层。该含水层由竹叶状灰岩、白云质灰岩、泥质白云岩组成，厚40～100m。此层裂隙及岩溶均不发育，单位涌水量达0.29～6.12m3/（h·m）。

（4）中寒武统岩溶裂隙含水层。该含水层是本区又一重要岩溶裂隙含水层。该含水层在区内按埋藏条件可分为裸露型和埋藏型，主要出露于郭壁以南丹河河谷，由厚层鲕状灰岩及灰岩组成，厚130～350m。岩溶发育极不均一，主要沿构造裂隙溶蚀扩大，形成脉状裂隙含水带，而一般岩石完整，岩溶发育相对较弱。单位涌水量为0.29～9.2m3/（h·m）。

该含水层富水性不均一，在郭壁以北该层埋藏较深，岩溶裂隙不发育，富水性很弱；在郭壁以南，由于构造影响，裂隙发育，富水性较强，成为主要含水层。物探勘测资料证实，在断裂带附近，构造裂隙发育，富水性强；离开断裂带，构造裂隙发育程度逐渐减弱，富水程度变差。富水区位于河东村副坝、城群—三姑泉一带及围滩泉附近，单井涌水量大于5000m3/d，泉流量大于50L/s，水量丰富。三姑泉和围滩泉，出露标高为342m、444m，流量分别为3500L/s、70L/s。其他为北部富水区，泉流量小于50L/s，如郭峪泉和马头泉，出露标高472m、412m，流量均为15L/s，单位涌水量为0.29～129m3/（h·m）。晋城市岩溶地下水等水位线如彩图3所示。