红层低山、丘陵区浅层风化带特征( 以沭川县为例) 钟声，潘国耀，袁永洪，肖红勇 ( 四川省地质工程勘院，四川成都6 1 0 0 7 2 ) 前言 四川省红层丘陵区水资源相对匮乏，而农村生活用水多取自浅水井，普遍存在量缺质差，抗旱 能力弱。特别在低山红层区，由于交通及经济落后导致地下水开发滞后，水资源短缺。为解决红层 区缺水农户的人畜饮用水困难，而开展找水打井工作。但红层区浅层风化带的发育状况关系到地下 水的补给、迳流与排泄条件，是影响地下水赋存的主要因素，故本文针对沐川县红层低山、丘陵区 浅层风化带特征进行分析研究。 区内地层简述：工作区内地层出露以侏罗系上沙溪庙组( J 2 S 2 ) 、遂宁组( k ) 、蓬莱镇组( h ) 及白垩系夹关组( K z ) 为主，占全区总面积的9 0 ，其它地层有侏罗系自流井组( J - - - 2 Z ) 、下沙溪庙 组( ) 及第四系全( 更) 新统松散堆积层也在河流沿岸少量分布。 1 不同岩性组合的风化带特征 1 1 砂岩夹泥岩 调查区内的夹关组淝j ) ，岩眭以砖红色厚层块层状长石石英砂岩为主，泥岩仅呈薄层状。故区内基岩的 风化带厚度薄，岩总体较完整，形成的边坡高陡，表层般无第四系松散堆积。但由于岩质结构疏松，孔 隙度大，地表水和地下水在岩体表面活动剧烈，故其风化带厚度较其它长石石英砂岩厚：中风化厚度般可 达4 m 左右；在地形平缓，地下水活动强烈的谷坡底部，中风化带厚度可达5 8 m 。 1 2 砂泥岩互层 岩陛露头以泥岩为主的：泥岩往往呈塑性，不受构造裂隙的影响，其表层发育网状风化裂隙。由 于岩性及埋藏深度的不同，裂隙形态有所变化。在遂宁组( J s n ) 、蓬莱镇组( J 。p ) 的泥岩地层内，由 于钙质含量较高，岩质较硬，表面岩体多风化成角砾状、碎块状，其颗粒棱角分明，相互镶嵌，不易脱 落。往深处，岩体逐渐形成砌块状，裂隙多闭合，强风化带发育深度多8 一l O m ；沙溪庙组( J ：。21 ) 、自 流井组( nz Z ) 泥岩地层岩质松软，故其表层风化物呈土状，风化裂隙呈密网状。岩体多切割成角 砾状，裂隙间多泥质充填，岩块易脱落，故该地层多形成缓坡，其强风化带发育深度往往可达1 5 m 以上。 岩性露头以砂岩为主的：该类岩组主要为下沙溪庙组( J z s l ) 和自流井组( J Iz z ) ，泥岩厚度 相对较薄，且多被砂岩层所切割。而风化程度主要受地貌因素、岩性、地下水位埋藏深度的控制。 在地形平缓，砂岩单层厚度薄，分布层数少，地下水位埋深浅的部位，泥岩的风化程度大，中风化 层厚度往往可达3 0 米左右，风化裂隙有垂直于层面的规律；而在砂岩厚度大，分布层数多，地形陡 峭，地下水位埋深大的区域，泥岩风化程度较小，往往中风化带厚度不到2 0 米。 在地下水活动带，砂泥岩互层的风化差异性明显，在陡坎处风化带的发育存在很强差异性和不 连续性，从而影响地下水的迳流条件。 5 0 6 2 不同地貌类型的风化带特征 风化带的发育分布在不同地貌是不同的。总体讲其风化带特征是： ( 1 ) 地势低处厚度大于高处； ( 2 ) 地形开阔处厚度大于狭窄处； ( 3 ) 地形坡度平缓处大于坡陡处； ( 4 ) 地表水冲刷强烈处小于无地表水冲刷处； ( 5 ) 风化带的发育存在差异性和不连续性，从而影响地下水的迳流条件。 而区内有平顶中一深丘区、中切低山台地区、中切多形态低山区及单面山低山区四种地貌类型。 调查表明：平顶中一深丘区，其风化带厚度较大，在地下水埋藏区厚度大于补给迳流区；且分布面 积广，在丘包上部平台及丘谷均有分布。中切低山台地区，山顶平台上地势较平缓，风化带厚度可 达3 0 m ，且风化带的分布面积也很广。中切多形态低山区，山顶风化带厚度O 一0 8 m ，风化带多发育 分布于山谷底部，且厚度较大。单面山低山区，风化带沿顺向坡面发育分布，厚度为上薄下厚；逆 向坡面发育极薄，不宜规划布井( 见表1 ) 。 地貌分区风化带发育特征及分布 平顶中一深丘区风化带多发育于丘包底部和丘顶平台，厚度大，分布广，风化带发育较厚。 中切低山台地区风化带多发育于山顶台地内，厚度大，分布广，谷底分布薄。 中切多形态低山区风化带多发育于山谷底部，山顶风化带较薄，谷坡基本无极强风化带。但山腰局部发 育平台，风化带发育较厚。 单面山低山区风化带在顺向坡面上广泛分布，厚度顶部薄，山腰至山脚部均较厚，逆向坡基本无强 风化带。 3 构造对岩性组合风化带的影响及特点 形成岩体风化带的外在动力来自于岩体环境温度、湿度、光照等条件的变化以及水流、生物活 动等，岩性组合、地质构造等内在因素对岩体风化带发育不能起决定性作用，在沐川县地质构造活 动一般，对浅层风化带的影响程度很有局限性。 泥岩为塑性岩体，构造对其一般不产生影响； 风化带在裂隙面的作用下，不均匀的往深处延伸， 的活动具有积极的作用。 砂岩具有脆性，往往产生共轭的两组“x ”裂隙， 从而产生风化带在面上的差异性，对浅层地下水 4 风化带水文地质特点 井通常开挖于住房附近的丘间槽地内，该处风化带厚度大，易于开挖，同时是地下水的埋藏区， 水位浅，易于抽取。本次调查的5 31 ：3 民井其强风化带厚度有所不同( 见表2 ) 。 表2 民井强风化带厚度调查统计表 强风化带民井深度出水量统计 岩组 地貌类型微地貌 厚度( m ) ( m )( r a d )个数 中切低山台地区山顶槽地 6 82 50 3 0 4 51 8 泥岩夹砂岩 中切多形态低山山坡中下部 5 71 5 4O 3 5 一1 52 0 砂岩夹泥岩平顶中一深丘丘谷底部 6 1 01 5 2 60 4 一O 91 5 泉点多出露于因风化差异而形成的相对隔水层之上，地貌部位往往是陡坎上或坡脚。本次调查 5 0 7 了3 2 个泉点，其出露处岩性强风化带厚度也不同( 见表3 ) 。 表3 泉点出露处强风化带厚度统计表 强风化带 出水量统计 岩组地貌形态 微地貌出露点结构 厚度( m ) ( L s ) 个数 中切低山台地陡坎中下部 6 8 隔水层上 0 0 0 5 0 0 3 26 泥岩夹砂岩 中切多形态低山 斜坡中下部 5 7 隔水层上 O 0 l 一0 6 7 7 1 6 砂岩夹泥岩平顶中一深丘坡脚 2 3 裂隙内 0 0 3 2 2 0 4 l O 5 物探揭示与示范井施工的总结与验证 5 1 物探结果验证 据物探测试，在重点调查区风化带厚1 0 3 5 米。基岩风化带激化率、半衰减度参数均有一定的 异常，说明基岩风化带裂隙发育，透水性强，富水性较好。这和面上的水文地质调查结果是基本吻 合的。 5 2 示范井施工总结验证 通过对已完成示范井的地层岩性、地貌类型、微地貌、管井结构进行统计，总结了强风化带厚 度与地貌及岩性组合关系( 见表4 ) 。 表4 强风化带厚度与地貌及岩性组合关系统计表 岩组地貌类型微地貌 强风化带厚度( m )统计个数 砂岩夹泥岩平顶中一深丘丘脚附近 6 1 02 0 泥岩夹砂岩中切低山高台台地上的丘槽内 6 82 5 泥岩夹砂岩中切多形态低山山腰至坡脚 5 72 0 砂岩夹泥岩 单面山低山 坡脚 2 32 0 风化带为地下水的赋存空间，其发育厚度对地下水的丰富程度有着密切的关系。通过示范井调 查：以砂岩为主的含水岩组，其风化带厚度大于以泥岩为主的含水岩组；且其风化裂隙较发育，延 伸远。故其富水性优于以泥岩为主的含水岩组( 见表5 ) 。 通过对已完成的部分示范井进行统计，统计结果如下表。 表5 不同凤化带厚度在不同含水岩组中的富水性统计表 含水岩组风化带厚度( m )单井出水量( I D ：1 d )平均单井出水量( m 3 d )统计个数 以泥岩为主 2 0 6 50 3 4 2 81 2 75 3 以砂岩为主 2 0 5 21 2 4 81 4 91 0 6 风化带与宜井区的关系 地形平缓开阔的区域风化带的发育厚度大，而该处的风化带往往是地下水的埋藏区和径流区下 部，受地表控制该径流区地下水流速缓慢，可以形成一定的地下水位，成为宜井区( 图1 、见表6 ) 。 故风化带发育厚度大的部位，往往是宜井区，反之是非宜井区。 5 0 8 图1 低山区宜井区与风化带关系图 表6 风化带与宜井区分布关系表 地貌风化带特点补给区迳流区埋藏区宜井区 丘包中上部丘谷及丘顶的 平顶中一深丘见表1丘腰丘谷 一丘顶局部台地 台地上丘包 中切低山台地 见表1丘腰丘谷 台地丘谷 中上部一丘顶 山谷及部分 中切多形态低山见表l山中上部一山顶山腰山谷山间平台 山腰台地 单面山低山见表1山中上部一山顶山腰山谷山腰以下区域 7 风化带调查对规划的指导意义 ( 1 ) 通过对不同地貌条件下风化带发育情况的分析总结，掌握了区内不同地貌条件下宜井区可 能分布的区域，对宜井区的修测扩展能够起到很好的指导作用； ( 2 ) 通过对风化带特征的分析总结，掌握了区域内不同地貌、岩性、构造条件下宜井区的富水 性分布特点，对宜井区内浅井的规划能够提供很好的理论支持； ( 3 ) 通过对民井、泉点、示范井风化带的总结，对红层低山、丘陵区内风化带的发育情况能够 提供更多的可信的素材和佐证； ( 4 ) 通过对风化带与宜井区关系的深入分析，对中一深丘区、低山区的宜井区能够有更深入的 了解；对切实解决中一深丘及低山区贫困农业人口的缺水问题可以起到很好的导向作用。 5 0 9