河南省原陽縣地?zé)岬刭|(zhì)條件及水化學(xué)特征研究

，，

(河南省地礦局第一地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州 450045)

原陽縣位于河南省新鄉(xiāng)市東部地區(qū)，地處黃河北岸。原陽縣地?zé)豳Y源豐富，自1994年施工第一眼1 000 m深井以來，迄今在城區(qū)已開鑿地?zé)峋?0余眼，開發(fā)利用的地?zé)豳Y源被廣泛用于洗浴及娛樂業(yè)、休閑、農(nóng)副業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)等諸多方面，開發(fā)利用前景看好。

1 地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)條件分析

1.1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

原陽縣位于一級(jí)構(gòu)造單元華北坳陷的南部，二級(jí)構(gòu)造單元濟(jì)源—開封凹陷的東部，三級(jí)構(gòu)造單元中牟次凹陷的北部。

1.1.1 華北坳陷

坳陷區(qū)地表廣為第四系覆蓋，僅在邊緣地帶有基巖零星出露。自燕山期旋回晚期開始，西部地區(qū)隆起，本區(qū)下沉，形成坳陷，坳陷內(nèi)部燕山期旋回晚期—喜馬拉雅旋回早期，由于基底構(gòu)造及斷裂活動(dòng)影響，作不均衡下沉，形成一系列次級(jí)斷(凹)陷盆地和斷塊凸起。焦作—商丘深斷裂以北地區(qū)，在太行山東麓深斷裂帶和聊城—蘭考深斷裂帶控制下，繼承了北北東向基底構(gòu)造線方向，次級(jí)斷陷和凸起均為北北東向。焦作—商丘深斷裂以南地區(qū)，由于近東西向基底構(gòu)造和斷裂影響，次級(jí)凹陷和凸起則多呈東西向或北西西向。次級(jí)凸起區(qū)缺失侏羅紀(jì)—古近紀(jì)沉積。次級(jí)斷(凹)陷盆地內(nèi)，堆積了中生代中晚期陸相碎屑巖及少量火山碎屑巖，古近紀(jì)為以湖相為主的次穩(wěn)定型暗色—紅色復(fù)陸屑建造，厚度可達(dá)5 000 m以上。古近紀(jì)以后，繼續(xù)大幅度下沉接受沉積，堆積了厚約500～2 000 m以上的新生界以河湖相為主的次穩(wěn)定型雜色復(fù)陸屑建造，形成今日的華北坳陷。

1.1.2 濟(jì)源—開封凹陷

濟(jì)源—開封凹陷構(gòu)造線總體呈近東西向，控制性斷裂主要為濟(jì)源—新鄉(xiāng)深斷裂(盤古寺斷裂)、新鄉(xiāng)—商丘深斷裂及鄭州—開封斷裂。其構(gòu)造具規(guī)模大、形成早、長期活動(dòng)特點(diǎn)，均為正斷層，構(gòu)成凹陷邊界，對(duì)凹陷形成、發(fā)展及形態(tài)具有控制作用。除以上斷裂外，規(guī)模較大的還有中牟、楊莊、龍?zhí)恋葦嗔?。?gòu)造線方向呈北東向和北西向，但規(guī)模不大，形成較晚，多為平推正斷層，對(duì)凹陷內(nèi)次級(jí)隆凹形態(tài)和中新生界巖相及厚度變化具有一定影響。上述斷裂，特別是北側(cè)，由于受濟(jì)源—新鄉(xiāng)深斷裂和新鄉(xiāng)—商丘深斷裂長期活動(dòng)的影響，使?jié)础_封凹陷呈現(xiàn)為東西兩端深、中間高，南淺北深箕狀斷坳式凹陷。濟(jì)源—開封凹陷可進(jìn)一步劃分為濟(jì)源次凹陷，中牟次凹陷和武陟凸起等。

1.1.3 中牟次凹陷

位于濟(jì)源—開封凹陷東部延津南—蘭考一帶，構(gòu)造線為近東西向，但西端有北北西向構(gòu)造，由五個(gè)洼陷，三個(gè)背斜隆起帶和一個(gè)斜坡帶組成。中生界最大度厚達(dá)600 m。

1.2 區(qū)域地層巖性

據(jù)區(qū)域地質(zhì)地?zé)豳Y料，新生界地層埋藏有豐富的地?zé)崮苜Y源，新生界以來，開封凹陷盆地自下而上沉積了古近系、新近系、第四系。其特征分述如下：

1.2.1 古近系

該區(qū)在早第三紀(jì)時(shí)期屬裂谷型沉積盆地，由于斷裂的持續(xù)活動(dòng)，凹陷快速下沉，凸起上升受到剝蝕夷平，對(duì)凹陷進(jìn)行充填，在凹陷中心沉積了較厚的古近系地層，古近系底板埋深在該區(qū)約為4 000～6 500 m。古近系及其下的地層構(gòu)成了目前該區(qū)地?zé)衢_采儲(chǔ)層的基底。

古近系由老到新劃分為沙河街組與東營組。

1)上中始新統(tǒng)沙河街(官莊組)組E2s

該組沉積厚度為451～1 795.5 m。按其巖性和化石組合特征劃分為四段，由新到老分別為：沙一段、沙二段、沙三段、沙四段。巖性主要為砂巖與泥巖互層

2)漸新統(tǒng)東營組E3d

該組厚度594～1318.5 m。巖性分上、中、下三段，上段棕紅色、暗棕色泥巖、含膏泥巖夾少量油頁巖與淺棕、灰綠色粉-細(xì)砂巖，呈等厚互層夾有含礫砂巖；中段為厚層狀淺灰、灰白色粉細(xì)中粒砂巖，含礫砂巖與棕色泥巖、淺灰色硬石膏巖呈不等厚互層夾含礫砂巖與暗棕色泥巖；下段為淺棕、淺灰、灰白色粉細(xì)中粒砂巖、含礫砂巖與暗棕色泥巖、粉礫質(zhì)泥巖。

1.2.2 新近系

新近系地層是本區(qū)目前主要開采的儲(chǔ)水層，上被第四系覆蓋，整個(gè)區(qū)域均有分布，發(fā)育比較好。新近系地層由老到新可分為兩組。

1)館陶組(Ng)

巖性下部為褐灰色灰?guī)r、泥灰?guī)r、灰白色鈣質(zhì)砂巖；中部為灰綠色細(xì)砂巖及淺灰綠、棕黃色松散砂層，灰白色礫狀砂巖夾紫紅色泥巖；上部為淺灰色、灰綠色細(xì)砂巖夾紫色泥巖，黑色硬煤與淺灰色粉砂巖。據(jù)《河南省區(qū)域地質(zhì)志》，該組地層在開封凹陷內(nèi)厚度250～915 m。

2)明化鎮(zhèn)組(Nm)

厚約760 m，按巖性自上而下可分為四段：

(1)棕紅、深棕紅顯紫色泥巖、砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉巖夾黃白色細(xì)粒長石砂巖、粉砂巖，厚約310 m。

(2)褐黃色、微灰綠泥質(zhì)粉砂巖、灰白色黃色粉細(xì)砂巖與紫紅、棕紅、灰綠砂質(zhì)灰?guī)r、泥巖互層，厚約120 m。

(3)棕紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾棕紅色、灰白色、灰綠色粉細(xì)砂巖，厚約200 m。

(4)黃褐色、灰白色長石石英細(xì)砂巖，灰綠色、黃褐色泥質(zhì)粉砂巖夾棕紅、褐棕色砂質(zhì)泥巖，厚約130 m。

1.2.3 第四系

第四系是本區(qū)最新的沉積蓋層，覆蓋于整個(gè)開封——濟(jì)源凹陷區(qū)。一般厚度為90～316 m，總的厚度變化趨勢(shì)為東薄西厚，盆地中心沉積層最厚為400多米，均為河湖相沉積。

1)更新統(tǒng)Qp

巖性為淺黃、灰黃、灰色、棕褐色粉質(zhì)黏土、黏土為主，夾有亞砂土、粉細(xì)砂層。屬河流、沖積相沉積，結(jié)構(gòu)松散，厚度140～280 m，上部夾有3～4層粉細(xì)砂，厚20～30 m，中部2～3層細(xì)砂，厚10～20 m，下部含有鈣質(zhì)結(jié)核。

入院后擬行創(chuàng)面切痂、自體皮片移植術(shù)，因家屬對(duì)手術(shù)的顧慮，未行手術(shù)治療。創(chuàng)面依次用絡(luò)合碘稀釋液(濃度0.25% ～0.30%)蘸洗、0.9%氯化鈉溶液沖洗后，0.9%氯化鈉溶液紗布濕敷、包扎。逐步修剪已分離的痂殼，創(chuàng)面外用重組牛堿性成纖維細(xì)胞生長因子(貝復(fù)劑)。傷后第6周，創(chuàng)面痂殼已完全脫落，創(chuàng)面縮小，右側(cè)腰、背、髖部與右大腿上外側(cè)創(chuàng)面收縮顯著，基底可見淡黃色脂肪，邊緣內(nèi)陷(圖1B)。傷后第8周，創(chuàng)面進(jìn)一步縮小，右肘后創(chuàng)面基底肉芽組織無明顯增生，右側(cè)腰、背、髖部與右大腿上外側(cè)創(chuàng)面基底可見粉紅色肉芽增生(圖1C、D)。傷后第10周，創(chuàng)面完全愈合，呈粉紅色，略高出周圍皮面(圖1E)。

2)全新統(tǒng)Qh

總厚度30～40 m，具上細(xì)下粗的“二元結(jié)構(gòu)”特征。上部巖性為淺黃、淺灰黃色粉土、粉質(zhì)粘土、局部見淺灰、灰黑色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土及粉砂層；下部為淺黃色、淺灰色粉砂、細(xì)砂、中砂，松散，飽和，屬河流相沉積，砂層厚度為15～28 m，結(jié)構(gòu)松散。

2 區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)特征

本區(qū)地處開封—濟(jì)源凹陷的次級(jí)凹陷——中牟凹陷之內(nèi)，區(qū)內(nèi)第四系厚度為320 m左右，由熱阻率較高的粘性土和砂層組成，成為本區(qū)熱儲(chǔ)的良好蓋層。蓋層之下為熱儲(chǔ)層，在2 000 m深度范圍內(nèi)存在著溫水儲(chǔ)層、溫?zé)崴畠?chǔ)層(又分為明化鎮(zhèn)組和館陶組兩層)和熱水儲(chǔ)層，均屬新生代熱儲(chǔ)層。根據(jù)原陽縣已有地?zé)峋Y料，對(duì)各儲(chǔ)層的水文地質(zhì)特征簡述如下。

2.1 溫水儲(chǔ)層

是指水溫25℃≤t<40℃的含水層。根據(jù)地溫梯度推算，該層埋深在320～800 m之間，含水介質(zhì)主要為中、細(xì)砂巖層，微膠結(jié)，砂巖累計(jì)共29層，單層厚度2.50～19.90 m，總厚度228.00 m。巖性主要為上第三系明化鎮(zhèn)組上段和中段湖積地層，頂、底部均有穩(wěn)定的隔水層與上、下含水層組相隔，為承壓水類型。本層單位涌水量1～3 m3/h·m，滲透系數(shù)1.76 m/d，彈性釋水系數(shù)3.0×10-4。

2.2 溫?zé)崴畠?chǔ)層

是指水溫40℃≤t<60℃的含水層，根據(jù)地溫梯度推算埋深約在800～1 500 m之間?？煞置骰?zhèn)組和館陶組兩部分。

2.2.1 明化鎮(zhèn)組溫?zé)崴畠?chǔ)層

埋深800～1 020 m，由13層中、細(xì)砂巖組成，砂巖層單層厚度3.10～9.70 m，總厚度76.10 m。主要為新近系明化鎮(zhèn)組下段湖積層，上部及下部均有厚層粘性土層封閉，為承壓水類型。含水層巖性以中細(xì)砂為主，多為半膠結(jié)、半成巖狀態(tài)。該層水溫40℃～47℃，單井出水量為40.35 m3/h, 單位涌水量1.60 m3/h·m，滲透系數(shù)1.16 m/d，彈性釋水系數(shù)4.20×10-4。

2.2.2 館陶組溫?zé)崴畠?chǔ)層

該儲(chǔ)層埋深在1 020～1 500 m之間。屬館陶組上段湖積層，由多層中、細(xì)砂巖及粘性土互層組成。砂巖多為半膠結(jié)、半成巖狀態(tài)，單層厚度3.75～15.80 m，總厚度205.700 m，該層水溫47℃～60℃。我們收集了8眼地?zé)峋Y料(表1)，井深多在1 100～1 200 m，個(gè)別在1 500 m左右，水溫多在46℃～50℃，個(gè)別在60℃，具體詳見表1。

依據(jù)地?zé)峋皡^(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)資料，現(xiàn)將館陶組溫?zé)崴畠?chǔ)層進(jìn)一步劃分為兩個(gè)亞層。

1)該亞層埋深在1 020～1 200 m之間，屬館陶組上段湖積層，由多層中、細(xì)砂巖及粘性土互層組成。砂巖多為半膠結(jié)狀態(tài)，單層厚度3.80～11.70 m，總厚度約86.00 m，該層水溫46℃～50℃。根據(jù)抽水試驗(yàn)資料，單井出水量720.00 m3/d，單位涌水量72.0 m3/d·m。，滲透系數(shù)0.5 m/d，彈性釋水系數(shù)4.20×10-4。該層是目前原陽縣地?zé)衢_發(fā)的主要層位，原陽縣大多數(shù)地?zé)峋删疃仍? 100～1 200 m之間。

表1 原陽縣城區(qū)部分地?zé)峋Y料一覽表

2)該亞層埋深在1 200～1 500 m之間，屬館陶組上段湖積層，由多層中、細(xì)砂巖及粘性土互層組成。砂巖多為半成巖狀態(tài)，單層厚度3.75～15.80 m，總厚度約119.70 m，該層水溫55℃～60℃。根據(jù)抽水試驗(yàn)資料，單井出水量720.00 m3/d，單位涌水量25.0 m3/d·m，滲透系數(shù)0.1 m/d，彈性釋水系數(shù)4.20×10-4。

2.3 熱水儲(chǔ)層

是指水溫60℃≤t<90℃的含水層，根據(jù)地溫梯度推算埋深大于1 500 m。據(jù)區(qū)域資料，該層熱儲(chǔ)巖性為細(xì)砂、中砂與粘土互層，含水層滲透性好，井口出水溫度可達(dá)60℃以上。

以上各熱儲(chǔ)參見圖1。

圖1 區(qū)域熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 新近系承壓水的補(bǔ)給、徑流與排泄

本區(qū)地?zé)崴饕獊碜詤^(qū)外西部遠(yuǎn)距離山區(qū)的大氣降水入滲，經(jīng)深循環(huán)加熱后側(cè)向徑流補(bǔ)給本區(qū)。天然條件下，地?zé)崃黧w由西向東或由西北向東南徑流。在20世紀(jì)80年代中期周邊地區(qū)開采深部地?zé)崃黧w，地下水位高出地表十余米，處于承壓自流狀態(tài)；20世紀(jì)90年代以來由于原陽縣地下熱水的大規(guī)模開發(fā)，導(dǎo)致深層和超深層地下水位持續(xù)下降，在縣城已形成大面積的地下水水位降落漏斗，從而使漏斗周邊深層水向漏斗徑流，因此，地?zé)崴诳h域內(nèi)由周邊向縣城徑流的。區(qū)域新近系承壓水的排泄目前主要是工業(yè)、生活用水；其次為側(cè)向徑流排泄。

3 地?zé)崴瘜W(xué)特征

3.1 溫水儲(chǔ)層水化學(xué)特征

水化學(xué)類型主要為HCO3-Na型和HCO3·SO4-Na型，pH值一般7.6～8.3，屬弱堿性水；硬度一般24～239 mg/L，屬軟水；可溶性總固體一般676.9～835.79 mg/L，屬淡水。陰離子以重碳酸為主，陽離子以鉀鈉為主。H2SiO3含量一般20.8～44.2 mg/L。水質(zhì)較好。

3.2 溫?zé)崴畠?chǔ)層水化學(xué)特征

3.2.1 明化鎮(zhèn)組溫?zé)崴疅醿?chǔ)水化學(xué)特征

水化學(xué)類型以HCO3-Na型為主，pH值一般8.2～8.53，屬弱堿性水；硬度一般19～275 mg/L，屬軟水；溶解性總固體一般917.08～989.35 mg/L，屬淡水。陰離子以重碳酸為主，陽離子以鉀鈉為主。H2SiO3含量一般26～44.2 mg/L。水質(zhì)較好。

3.2.2 館陶組溫?zé)崴疅醿?chǔ)水化學(xué)特征

水化學(xué)類型為HCO3—Na型，pH值7.9，溶解性總固體630.17 mg/L，偏硅酸(H2SiO3)含量24.83 mg/L，氟離子含量為1.18 mg/L，水質(zhì)較好。

3.3 熱水儲(chǔ)層水化學(xué)特征

該層地?zé)崃黧w化學(xué)類型以Cl-Na型為主，pH值約8.2，屬弱堿性水；硬度增加到366 mg/L，屬硬水；可溶性總固體約4 662 mg/L。陰離子以氯為主(含量約2 579 mg/L)，陽離子以鈉為主(含量約1 600 mg/L)。H2SiO3含量約49.4 mg/L。水質(zhì)較差。

4 結(jié)語

(1)原陽縣地處開封—濟(jì)源凹陷之中牟凹陷之內(nèi)，第四系及新近系地層覆蓋全區(qū)，第四系厚度約320 m左右，由粉土、粉質(zhì)粘土、砂層等交互沉積組成，構(gòu)成熱儲(chǔ)的良好蓋層；蓋層之下為熱儲(chǔ)層，屬新近系明化鎮(zhèn)組和館陶組地層，主要巖性新近系砂巖、泥巖互層，其中的砂巖層裂隙較發(fā)育。垂向上，2 000 m深度范圍內(nèi)存在著四個(gè)熱儲(chǔ)層：溫水儲(chǔ)層、明化鎮(zhèn)組溫?zé)崴畠?chǔ)層、館陶組溫?zé)崴畠?chǔ)層和熱水儲(chǔ)層。

(2)根據(jù)地溫梯度推算并結(jié)合鉆探資料，溫水儲(chǔ)層(水溫25℃≤t<40℃)、明化鎮(zhèn)組溫?zé)崴畠?chǔ)層(水溫40℃～47℃)、館陶組溫?zé)崴畠?chǔ)層(水溫47℃～60℃)和熱水儲(chǔ)層(水溫60℃≤t<90℃)的埋藏深度分別為：320～800 m 、800～1 020 m、1 020～1 500.00 m和 1 500.00～2 000.00 m。

(3)地?zé)崴a(bǔ)給來源主要來自區(qū)外西北部遠(yuǎn)距離山區(qū)的大氣降水入滲，經(jīng)深循環(huán)加熱后側(cè)向徑流補(bǔ)給。天然條件下，地?zé)崃黧w由西向東或由西北向東南徑流。目前，在縣城已形成大面積的地下水水位降落漏斗，從而使漏斗周邊深層水向漏斗徑流。

(4)溫水及溫?zé)崴畠?chǔ)層水化學(xué)類型以HCO3-Na型為主，弱堿性水，軟水、淡水，其中偏硅酸含量達(dá)到醫(yī)療熱礦水濃度，館陶組溫?zé)崴疅醿?chǔ)水中氟含量達(dá)到有醫(yī)療價(jià)值濃度。熱水儲(chǔ)層水質(zhì)較差。

(5)目前，原陽縣主要開發(fā)埋深為1 000～1 500 m的館陶組溫?zé)崴畠?chǔ)層地?zé)豳Y源，平原區(qū)層狀地?zé)嵬哂懈叩V化度的特點(diǎn)，而原陽縣該層地?zé)崴畬俚?，水質(zhì)較好，顯得此類地?zé)豳Y源的珍貴性，要做好相關(guān)保護(hù)、規(guī)劃及開發(fā)利用工作。

[1]魏慶龍，李東東，等.原陽縣天浴洗浴中心地?zé)峋?xiàng)目水資源論證報(bào)告書[R].鄭州：河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院有限公司.2014.11.

[2]李坷凌，陳蕾，宋麗紅，等.新鄉(xiāng)東部(原陽縣齊街鄉(xiāng))地?zé)豳Y源勘查報(bào)告.

[3]河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局.河南省區(qū)域地質(zhì)志[R].鄭州：1989.8.

[4]張建斌，李蓮花，等.河南省豫北平原地?zé)豳Y源調(diào)查報(bào)告[R].鄭州：河南省地礦局水文地質(zhì)一隊(duì).2004.4.

[5]河南省地礦局水文地質(zhì)二隊(duì).河南省開封凹陷區(qū)地?zé)豳Y源調(diào)查報(bào)告[R].鄭州：2007.10.

[6]魏慶龍，李東東，等.原陽縣葛埠口鄉(xiāng)康源洗浴中心地?zé)峋?xiàng)目水資源論證報(bào)告書[R].鄭州：河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院有限公司.2015.11.