褶皱区裂隙渗流带及其水文地质特征

褶皱是岩层在构造运动的作用下变形而形成的一系列连续弯曲构造。褶皱按横剖面分为向斜构造和背斜构造两种类型。褶皱构造与流体渗流、储藏的关系是油气、地热资源等勘探领域研究的重点之一。褶皱的构造形式对地下水的流动、分布有控制作用。

1.褶皱区地下水的分布特征

向斜构造有利于高渗流带地下水的汇集,但由于受挤压作用,向斜核部裂隙不发育,不利于地下水的补给和径流。从构造形态看,向斜构造为聚水构造,当向斜构造两翼岩层平缓时,层间张裂隙发育,两翼岩层出露面积较广,向斜核部埋深较浅时,则有利于高渗流带地下水的补给、径流,向核部汇集,此种构造称为浅缓的向斜谷。核部为正地形的向斜构造,两翼地下水较富集。两翼不对称的褶皱构造,则一般缓倾翼地层地下水较为丰富。岩石原生脆弱构造面发育之处,构造裂隙往往也发育得比较好,对渗流带地下水的赋存和运动起一定的控制作用。

背斜构造主要是受水平挤压作用而形成的,往往沿着背斜核部有纵向张裂隙产生,对于规模较大的背斜,还有次一级横向张裂隙伴生,为高渗流带地下水的补给和径流提供了有利条件。当背斜核部的纵向张裂隙有断层通过时,在地表水的侵蚀下,形成谷地或盆地,更有利于含水带地下水的补给,且贮水条件较好,水量较为丰富。对于区域性的大型背斜构造,其核部为含水性差的较老岩层,往往形成地表分水岭,有利于接受补给和径流,有利于地下水的运动。

褶皱构造对渗流的影响表现为:褶皱过程中伴随的断层、节理、劈理化、岩层间差异变形等有助于流体的渗流、运移;局部高应变带、断层、劈理作用也可能成为地下水流动的屏障。同样,在褶皱过程中既可能形成局部流体聚集区(带),也可能使岩体中的流体分布区域均一化。(www.xing528.com)

2.褶皱区高渗流带的分布

地下水在不同褶皱中的分布可能存在较大的差异。例如,层状岩体中的流体,在褶皱过程中,个别岩层之间的流体没有明显的变化;在中等程度韧性变形的页岩、薄层石灰岩,各岩层中的流体之间没有明显的交换;地下水可能沿着高渗流的岩层流动,并可能与岩层之外的流体存在联系。

褶皱形成方式影响地下水的分布。褶皱岩层的厚度、岩石类型、岩层的弯曲影响节理、断层、劈理的间距、分布、产状。褶皱对地下水分布的控制模型可以简化为:①褶皱岩层中的高含水断层控制;②断层-褶皱组合控制;③褶皱伴生裂隙控制;④褶皱-裂隙组合控制。断层和裂隙对渗流的影响可能取决于层理、位移量、内部构造、破碎带的形式;断层和裂隙的发育使流体在垂向的渗流能力增大,或者迟滞流体的水平渗流,形成近水平分布的局部含水体。