怎么样写区域地质背景

① 地质背景

一、区域地质背景

西加拿大盆地是一个NW－SE走向的古生代克拉通边缘盆地，东边以加拿大地盾为界，西边以加拿大西部造山带为界，北部延伸到西北特区进入北极圈，南面直达美国蒙大拿州与威利斯顿盆地汇合(图6－2)。

西加拿大盆地的地层分布反映了其构造发育的两个重要阶段:①中泥盆世－中侏罗世的裂谷－漂移阶段;②晚侏罗世－始新世的前陆盆地发育时期。盆地的基底为元古宙火成岩和变质岩以及下古生界残余沉积物。下古生界地层在艾伯塔不是重要的油气勘探目的层，但在威利斯顿盆地由于地层发育较全而含有丰富的油气资源。

早－中泥盆世的拉张事件形成了西加拿大盆地的雏形，即NE—SW向的板内裂谷体系(Elk Point Rift)，具有特征的裂陷期、以陆相红层和蒸发岩为主、分布范围有限的地层层系。盆地基底隆起如西艾伯塔洋脊(West Alberta Ridge)、塔斯里纳隆起(TathlinaHigh)、和平河穹隆(Peace River Arch)以及规模巨大的碳酸盐岩生物障壁礁复合体(Presquile Barrier)，形成相对封闭的沉积体系，仅在西北部有点礁发育(图6－2)。在经历了区域性不整合之后，盆地中的地层发育经历了四个完整的碳酸盐岩/泥岩沉积旋回，即形成了Beaverhill Lake、Woodbend、Winterburn和Wabamun群(图6－3)。在这个裂谷充填阶段，盆地基底隆起逐渐被超覆，进而演化为被动大陆边缘的开阔海相环境。在经历泥盆纪末期沉积间断之后，密西西比亚纪早期发生了大规模的海侵，以碳酸盐岩沉积为主，形成一系列向西推进的碳酸盐岩堤坝。在晚密西西比世—二叠纪时期，和平河穹隆古隆起瓦解，在碳酸盐岩为主的大陆边缘形成了一系列碎屑岩沉积。三叠系—侏罗系地层以碎屑岩沉积为主，并且存在剥蚀性不整合接触。上侏罗统及其上覆地层主要为前陆盆地沉积。由于西加拿大造山带的形成，沉积物主要分布在一个NW—SE向的海槽之中，西北部与海相通。伴随着哥伦比亚和拉拉米运动，盆地中形成了五套粗碎屑岩沉积。盆地在始新世达到最大埋藏后抬升回返，海退方向为西北部北极圈的麦肯齐三角洲—碧福海。

图6－10 落基山前Juri溪泥盆系最顶部至密西西比亚系Exshaw组烃源岩标准剖面

② 　地质背景综述

对研究区地质背景的了解，尤其是大地构造属性与地层区划及地层系统、岩相古地理轮廓的总体分析与把握，是开展层序地层学研究的必要前提。

一、地层区划特征

研究区位于湖南、湖北交界地带，属于上扬子地台东南缘，具有较典型的被动大陆边缘特征（王鸿祯，1978,1981,1982；赖才根等，1980,1982；王鸿祯主编，1985；王鸿祯等，1986,1990；周明魁等，1992；刘宝瑁等，1993）（见图1）。根据沉积类型、生物面貌、沉积厚度及层序结构以及顶底界特征等原则（王鸿祯，1978），自北向南，研究区可分属以下三个地层区类型（湖南区调队，1986；曾庆銮等，1987）。其总体特征如下：

（1）大致沿桃源热市—慈利龙潭河—吉首一线以北（北西），岩性及岩相与峡东宜昌一带类似。其奥陶系下部为较纯的碳酸盐岩，夹少量泥页岩；其上部则为泥质较多的碳酸盐岩，并有碳硅质笔石页岩等，最顶部为观音桥层。靠近慈利一带，奥陶系顶部—志留系底部则多有不同程度的缺失。生物群以三叶虫、头足、腕足等为主，间有笔石等。总体厚度300～400m。属于一种基底较稳定的台地相区沉积环境，即扬子区。

（2）以桃源九溪—黄石和慈利陈家河一带为代表，基本上沿武陵山南坡呈北东—南西向延伸。该区奥陶系沉积厚度较大（700～1000m）。其下部地层，自两河口期至牯牛潭期，以含泥的碳酸盐岩为主，夹多层碳酸盐角砾岩等碎屑流沉积，向上逐渐过渡为泥质—粉砂质沉积。奥陶系上部，自庙坡期至五峰期，该区则与扬子区相似，为含泥的碳酸盐岩与碳硅质笔石页岩，顶部出现观音桥层。生物群以扬子型为主，夹有江南型，反映了一种沉积基底较活动、沉降较大的台地边缘斜坡沉积环境，属于通常所说的扬子区和江南区之间的过渡区（武陵山小区）。

（3）以桃江响涛园—安化毛铺子一带为代表，奥陶系为一套厚度不大（300m±）的硅泥质、碳泥质、粉砂质板状页岩，中上部夹含锰碳酸盐岩及近源型浊积砂砾岩。其顶底分别与寒武系、志留系呈连续沉积，生物群以笔石为主体。与前两区相比，总体上显示出远离碳酸盐台地、相对饥饿的深斜坡－盆地沉积背景。该区即属于扬子区与华南区之间的过渡区，习称江南区（雪峰分区）。

二、地层划分与对比

上扬子地台东南缘的峡东—湘西北地区，是我国华南地区奥陶系经典研究区之一。地层研究工作最早可以追溯到20世纪初20、30年代。李四光（1924）、田奇镌等（1933）、王钰（1938）以及孙云铸（1941）等地学前辈，曾在该区内做过许多开创性研究。新中国成立以来，更有许多学者在此进行了多方面、多层次的工作，如杨敬之、穆恩之（1954）、张文堂（1957,1962,1982）、金玉琴等（1959,1964）、刘义仁、傅汉英（1984,1989）、安太庠等（1980,1987）、汪啸风等（1980,1983,1987），等等。另外，湖北省和湖南省地矿局所属单位等，则对该区进行了地质填图及专题研究，如湖北省地矿局三峡地层研究组、原地质矿产部宜昌地质矿产所、湖北及湖南区调队等。数十年的积累，已使该区的生物地层学及相关研究达到较高的水平。宜昌黄花场剖面等已成为我国奥陶系指定层型剖面（赖才根等，1982；汪啸风等，1987）。

本文基本沿用该区现有的地层系统（表1-1）。奥陶系的年代地层特别是阶根据赖才根等（1982）以及汪啸风和陈旭等（1996）的划分综合而成。笔石带、牙形石带则分别参照安太庠（1987）、倪世钊等（1987）、陈旭等（1993）、汪啸风和陈旭等（1996）、张建华（1996）等人的资料综合。寒武—奥陶系暂以Cordylos lindstromi带的底界为界，奥陶—志留系暂以Glyptograptus persculptus带底界为界（汪啸风等，1987,1992）。系、阶界线年龄分别采用Harland等（1989）以及王鸿祯、李光岑（1990）和王鸿祯（1996）的数据。岩石地层划分基本根据曾庆銮等（1987）、湖南区调队（1986）及汪啸风和陈旭等（1996），但此次在湘西北划分出了大田坝组、舍人湾组等，并对桃花石组等岩石地层单位的界线，从层序地层学的角度进行了重新厘定（参见第八章）。

表1-2研究区奥陶纪古斜坡坡度及碎屑流静力学强度表

注：HJ即九溪剖面，HH为桃源黄石镇剖面，HC为慈利陈家河剖面。O₁p即盘家嘴组，O₁m即马刀育组这三条剖面均属于武陵山小区。HX则为桃江响涛园（南石冲）剖面，O₂n即南石冲组，属于湘中区。

从上表中可以看出：

（1）研究区奥陶纪古斜坡坡度为0.12°～1.40°。它们包含在现代所观测的可发生碎屑流的斜坡角范围中（0.1°～6.5°）（Embley,1976;Jacobi,1976），与李杰测算的川陕及湘黔交境晚寒武世发生碎屑流沉积的古斜坡坡角（0.28°～2.49°；1.07°～2.35°）相比较，总体上也是一致的。

（2）研究区内碎屑流静力学强度值的范围在10²～10⁴Pa之间。这与A.M.Johnson（1970）关于现代地表泥石流的强度（10²～10⁴Pa）及刘宝珺（1990）关于湘黔地区寒武纪碎屑流静力学强度（10²～10⁴Pa）李杰关于川陕、湘黔交境地区晚寒武世碎屑流静力学强度（10³～10⁴Pa）是基本吻合的。

（3）如果测量值没有大的偏差的话（不排除因露头面积所限、所能见到的最大等轴粒砾石的直径有可能会偏小等），那么，奥陶纪早期湘北九溪一带的古斜坡坡度角，看起来总体上要比晚期湘中响涛园一带的大一些。同时，根据当前的坡度测算值，并参考台地边缘湘北热市—茅草铺一带当时的古水深（潮间带附近）等，可以估算出湘北九溪一带和湘中响涛园一带古斜坡在理想状态下的“古水深”。其中，前者大多为100～200m，后者则为350～700m左右。这也从另一个角度说明了问题：前者属于碳酸盐台地前缘斜坡，后者则可能已属外陆棚缓坡地带或盆地相区（王鸿祯，1985；湖南区调队，1986；周名魁等，1993；刘宝珺等，1993）。前者大体上或可与现代热带－亚热带海洋的大堡礁及巴哈马台地边缘等相比照，后者则大致可与我国东海及黄海陆架外部等相对应。同时，这也表明，此前有关九溪一带“下奥陶统存在着等深流沉积”的认识（高振中等，1995）是令人怀疑的，至少是值得商榷的。

由此可见，上扬子地台东南缘湘西北—湘中一带的沉积基底，自北西向南东，大致上从坡度稍陡的碳酸盐台地前缘斜坡，逐渐转换为坡度较缓的外陆棚缓坡或盆地相区，基本上继承了震旦、寒武纪以来的面貌（刘宝珺，1991；刘宝珺等，1993）。而由于红花园期之后碳酸盐岩台地的被淹没（刘宝珺等，1993）和沉积充填，坡度稍陡的碳酸盐台地前缘斜坡，已随之转化为坡度较缓的陆棚缓坡的一部分。即自大湾期开始，研究区的沉积基底环境又有了一些改观。

Von Bubnoff（1954）最早运用了时间－沉积厚度曲线，即平均沉降速率来表达沉积盆地沉降史。尽管它比现在的“反剥法”所达到的精度稍低，数值稍小，但最终所获得的趋势与后者是基本一致的（刘宝珺等，1993）。因此，在缺乏孔隙度及压实比等参数的情形下，人们仍可以直接用现在的实测地层厚度，参照一些界线年龄来求得这一数值。下图即为作者根据研究区的4条奥陶系基干剖面的实测数据，参照现有的奥陶系各阶年龄（表11），做成的研究区奥陶纪基底沉降曲线（图1-1）。

图1-1研究区奥陶纪基底沉降曲线对比图

Ⅰ—桃江响涛园；Ⅱ—宜昌黄花场；Ⅱ—桃源热市－茅草铺；Ⅳ—桃源九溪

从图中可以看到以下特点：

1.各区基底沉降速率的差异

总体上沉降最大、最快的地区是九溪剖面所代表的武陵山小区，即台缘斜坡区。其次是热市—茅草铺剖面所在的八面山小区，它属于台地相区，但非常接近台地前缘斜坡，大致相当于枢纽带（hinge）附近。再次则是黄花场剖面所在的峡东区，属台地内部相区。沉降最小、最慢的地区是响涛园剖面所在的湘中区，属外陆棚斜坡－盆地相区。这说明相区的形成及地层区的划分，实际上首先是由沉积基底的稳定程度所决定的。

2.各地区普遍存在这样几个基底沉降演化阶段

（1）两河口—红花园期：属于强沉降阶段。沉降速率范围为4～25m/Ma，顺序为九溪＞热市＞黄花场＞响涛园。反映研究区所在的上扬子地台及其边缘，总体可能处于一种热沉降拉伸或裂谷状态（Miall,1990;Einsele,1992；刘宝珺等，1993），并有可能最终导致了整个地台区和碳酸岩台地的被淹没（刘宝珺等，1993）。这一时期不仅在斜坡（湘西北九溪一带）及盆地相区（如湘中新化等地）均出现了较典型的类复理石式浊积岩（湖南区调队，1986），而且在台地内部相区的峡东一带，也出现了碳酸盐角砾岩等重力流堆积（雷卞军等，1996），可能就是这种应力背景状态的一个突出表现。

（2）大湾—牯牛潭期：属于弱沉降阶段，沉降速率范围降低为1.9～7.3m/Ma，总体上远远小于前一阶段的幅度，但顺序有所变化，为九溪＞响涛园＞黄花场＞热市。其中前两者的速率十分接近，不过，响涛园的沉降幅度却超过了前期。而后两者的幅度比前期减少了许多。反映出上扬子地台及其边缘的热沉降拉伸或裂谷状态，比前期减弱了许多，并可能有某种调整。因而在其末期导致了上扬子地台及其边缘整体露出海平面，并遭受到不同程度的剥蚀（汪啸风等，1996）。

（3）庙坡—临湘期：属于极弱沉降阶段。沉降速率均变得非常低，为0.7～1.2m/Ma，四个地区很相似，仅九溪剖面稍稍小些。反映出研究区总体上可能处于构造沉降甚小、整体较为稳定的均衡状态，并很可能在早期出现了较快、较大幅度的海平面上升，造成了缺氧事件，从而使其代表性产物－黑色笔石页岩，几乎遍布原来各个相区（湖南区调队，1986；曾庆銮等，1987）。后期虽有改观，但总体仍远离物源区——不管是碎屑岩滨岸，还是碳酸盐台地，属于一种相对稳定、还原的沉积环境，因而有利于较为均一、厚度不大的瘤状泥灰岩、具收缩纹泥灰岩的形成（陈旭等，1986）。并在末期有可能逐渐暴露或接近暴露，因而一些地点出现了白云岩等（刘永耀等，1984）。

（4）五峰期：总体属于弱沉降阶段，但各地差异较大。沉降速率范围可从2m/Ma增至12m/Ma。其中，热市一带因后期剥蚀缺失而难以估算，余者的顺序为九溪＞响涛园＞黄花场。反映该区可能又出现了新的热沉降拉伸，如湘中桃江—安化一带发育了近源浊积岩（徐熊飞，1980）。末期则因出现了挤压状态（刘宝珺等，1993），造成了以热市一带为代表的湘鄂黔交界地区局部隆升成陆，并遭受剥蚀（穆恩之，1954；湖南区调队，1986）。

③ 研究区地质背景

一、辽河坳陷冷东油田冷91和冷43－54－556井

我们重点解剖的3口井油藏剖面中的两口来自辽河坳陷西部凹陷东侧(图7－1)。西部凹陷位于西部隆起和中央隆起之间，呈北东－南西走向，其东界是一个铲状的张性断层，断面上陡下缓;其西侧为宽缓斜坡;半地堑构造形态在渐新世形成。冷东油田东邻中央隆起，西接陈家凹陷。根据前人研究(Lu等，1990;Koopmans等，1999，2002;Huang等，2002，2003，2004)，冷东油田的地层主要包括沙河街组和东营组，形成下细上粗、西细东粗的岩性组合，主力生油岩分布在陈家凹陷的沙三段和沙四段湖相泥页岩地层，储层主要是沙三段和沙一段砂岩地层。冷东油田西侧局部地区沙三段也有湖底浊积砂岩形成储层。

图7－1 冷东油田构造位置图(上)和构造横剖面图(下)

我们分别选取了沙三段和沙一段油层剖面开展系统研究。沙三段油层剖面取自冷91井浊积砂岩储层，现今埋深为1693～1821.5m，地温60～70℃，原油降解级别相当于Peters和Moldowan(1993)的1～4/5级。而沙一段剖面取自冷43－54－556井砾岩和粗砂岩系统岩心样品，现今埋深为1373.32～1427.53m，地温50～55℃，原油降解级别相当于Peters和Moldowan(1993)的5～9级。由于接近物源，分选差，储层物性具有明显的非均质性，孔隙度一般在5%～40%，渗透率一般在1～5000mD。两储层均为正常压力系统。

二、西加盆地Athabasca油砂矿13－26－084－11W4井油藏剖面

图7－2 西加拿大盆地Athabasca油砂矿13－26－084－11W4井地质剖面图右侧为地化分析样品位置及编号;标*的样品为酸性组分分析重点样品

我们重点解剖的西加盆地阿尔伯塔油砂矿油藏剖面取自Athabasca南部13－26－084－11W4井，位于浅层原地热采方法试验区。如第六章所述，艾伯塔油砂的储层是下白垩统McMurray组，沉积环境下部为陆相，中部为港湾，上部为海相，储层物性显示出很强的非均质性(图7－2)。由于储层没有经历过深埋，最大埋藏温度不超过30℃，成岩程度极差，储层物性主要反映沉积物的沉积历史;而储层沥青则遭受了严重的微生物降解，原油物性明显受储层温度、注入时间、混合、油水界面存在与否及规模、地层水矿化度及养分供给程度等控制(Wilhelms等，2001;Larter等，2003;Head等，2003)。区域地质研究结果(Ranger和Rottenfusser，2005)表明，本区油砂储层存在区域性底水，从而造成大面积原油生物降解，原油酸值增加，并在盖层条件较好的地方形成甲烷气顶。储层沥青黏度为200000～6000000cP，原油降解级别相当于Peters和Moldowan(1993)的5～9级。这次分析的样品位置详见图7－2。

④ 区域地质背景

小秦岭金矿带分布在陕西省东端的潼关、华阴、洛南市和河南省西端的灵宝市，所处大地构造部位属华北地台西南缘华熊地块小秦岭隆起，南邻秦岭造山带，北侧为渭黄凹陷，东西延展140km，是我国重要的太古宙花岗–绿岩带出露地区之一。秦岭金矿处于在太古宙花岗–绿岩带中。认为太华群为矿源层。区域褶皱以开阔的背、向斜为特征。韧性剪切断裂和多组断裂构造发育。该区多期构造岩浆活动和变质作用强烈，具有良好的金成矿地质条件，金、钼、多金属等矿产资源丰富^〔6，20〕（图2–1）。

（一）地层、构造、岩浆岩

1.地层

区域上广泛分布的太古宙太华群，为一套高度混合岩化的区域变质岩系。可分为三段：下段为含大理岩夹层的条带混合岩，夹少量透辉石及少量斜长角闪片麻岩；中段为混合岩化程度较高的均质混合岩，条痕、条带状混合岩夹斜长角闪片麻岩类；上段为混合片麻岩、条带状混合岩及斜长角闪片麻岩，底部为厚层石英岩。

2.构造

太华群在塑性变动期受南北向挤压应力作用，在古老的结晶基底形成了近东西向紧闭的复杂式褶皱带，以后受区域上不同时期、不同方向应力影响，形成复杂的断裂构造体系，控制金矿脉的分布。

（1）褶皱：小秦岭总体褶皱形态为一近东西向展布的复背斜，西起陕西提峪，东至河南娘娘山，长约100km，宽约10～20km，自北向南由五里村背斜、七树坪向形、老鸦岔（主）背斜等次级褶皱组成。

老鸦岔主背斜：背斜轴线出露于板石山、老鸦岔脑及娘娘山一线。西段褶皱轴线呈东西向，向东为北西西向，娘娘山以东为北东东向，平面展布总体呈反“S”型，两翼不对称，轴面北倾。北翼地层倾角30°～50°，南翼地层倾角60°～80°，在文峪一带地层直立或倒转。褶皱形变的主要时期应为太古宙末。

（2）断裂：小秦岭金矿田分布于南界为小河、北边界为太要两条韧性剪切带中间的变质杂岩核体内——太华群隆起带。南、北韧性剪切带控制了小秦岭花岗岩—绿岩带的展布。

图2-1 河南小秦岭金矿集中区地质略图

太要断裂：西起陕西太要，向东经大湖、灵湖至武家山一带，长度大于75km，宽数十至数百米，总体呈近东西向展布，走向70°～120°，主断面北倾，倾角35°～80°。

小河断裂：西起唐家峪，经小河至周家山，长度大于75km，宽数十米至数百米，西段走向近东西，倾向南，倾角65°～85°，东段呈北东向，倾向南东，倾角45°～60°。

小秦岭地区的次级断裂以近东西向为主，北西向、北东向和南北向次之。

近东西向断裂：控制了成矿带的分布，也是本区的主要控矿构造。按其倾向不同可进一步划分为北倾和南倾两个亚组。在老鸦岔背斜及其南部，以南倾断裂最为发育，如控制S505～S60矿脉产出的断裂，北倾者次之；在五里村背斜及其北部，以北倾断裂最为发育，如F₅断裂，南倾者次之。在区域上，南倾断裂具中等倾斜，北倾断裂具缓倾斜。南部的南倾断裂和北部的北倾断裂，规模较大，长达数千米，是大中型金矿的主要储矿构造。前者如文峪金矿、杨砦峪金矿；后者如竹峪金矿、大湖金矿等。北部的南倾断裂和南部的北倾断裂以及中部的同组断裂规模较小，但沿走向和倾斜延伸较大，已发现许多中小型金矿，如马家凹金矿、金渠金矿、出岔沟金矿和桐沟金矿等。该组断裂以含金石英脉—蚀变构造岩为特征，沿走向和倾向均呈波状起伏变化，是以压性为主的破裂结构面。

其他各组断裂产状一般较陡，北西向和北东向断裂具扭性特征，近南北向断裂具张扭性特征，沿断裂多被辉绿岩等各类岩脉充填，是区域上的控岩构造。断裂中有含金石英脉分布，在特定构造部位可形成工业矿体。

3.岩浆岩

区内岩浆活动频繁，自太古宙、元古宙到中生代皆有表现，具多旋回、多期次特点。本区侵入岩以花岗岩类为主，分布有桂家峪岩体小河岩体、文峪–王家峪黑云母花岗岩床以及不同时代的伟晶岩和相当于燕山早期的基性岩脉等。其中，燕山期花岗岩浆活动与本区金矿具有密切的成生关系。

文峪–王家峪黑云母花岗岩床：位于太要断裂带南侧文峪—泉家峪—向阳沟一带，总体形态为椭圆形，长轴方向近东西，与区域构造线一致。

⑤ 区域地质构造背景

南岭东段区域上处于华夏古陆闽、赣、粤后早古生代隆起与湘、桂、粤北晚古生代— 早中生代凹陷的交汇部位（图7-13）。该区地壳演化经历了早古生代、晚古生代—早中 生代、晚中生代、新生代四个构造旋回。区内地层出露较全，从新元古界—第四系均有出 露，其中震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、侏罗系分布较广泛。

图7-13 诸广—贵东地区大地构造位置图（据张祖还等，1991，略修改）

该区岩浆活动广泛而强烈，九嶷山—诸广山—仙游岩带和花山—大东山—贵东—泉州 两条花岗岩带呈EW向横贯全区，与西太平洋大陆边缘的NNE向构造-岩浆体系展布不 同。岩浆侵入主要受区域断裂构造控制，空间上呈带状分布，产状以岩基和岩株为主。侵 入岩岩石类型有基性、中性、中酸性、酸性、偏碱性、碱性及酸性花岗岩类占绝对优势。 其次为中酸性的二长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩等。始兴县司前、仁化县扶溪、金 竹圆等地还有早古生代和晚古生代斜辉橄榄岩、蛇纹石化橄榄辉长岩、云辉二长岩和二辉 辉长岩等超基性岩出露（地矿部南岭项目花岗岩专题组，1989）。晚中生代岩浆作用是中 国东部一次十分重要的地质事件（陶奎元等，1999），区内晚中生代花岗岩占全区侵入岩 面积60.3％（图7-14），岩浆活动具多期、多阶段特点，并以壳幔岩浆活动为主（杜扬 松等，1988；杜扬松，1999）。

本区经多次地壳运动，形成一系列断裂构造。J₃-K₁多为控岩断裂构造，而K₂-N 形成的断裂多为控盆断裂构造。断裂展布的方向有SN、EW、NW、NE等，这些断裂构造 多为深大断裂，具有多次活动的特征。总体趋势是SN向断裂较早，EW向、NW向断裂 次之，最晚为NE向断裂。深大断裂控制了本区中-新生代以来的岩浆活动和盆地形成与 发展，同时也控制了铀矿和多金属矿产的形成。

⑥ 什么叫区域地质背景

比研究的区域范围更大一级的区域范围里面的地质情况，包括地层，褶皱，断层，地球化学，地球物理等，类似于县的背景是市，市的背景是省。这些情况会影响研究的区域范围内的情况，所以很重要。

⑦ 区域地质和水文地质背景

一、气象水文

1.气象

九里山泉域岩溶水系统地处中纬度地带，属大陆季风型温暖带半干旱性气候，四季分明。据焦作气象站1952～2008年降水观测资料（图10-2），57年平均降水量为598.31mm，最大年降水量为1101.7mm（1955年），最小年降水量为243.3mm（1981年）。降水年内分配不均（表10-1，图10-3），多集中在6月、7月、8月，占年降水量的75%左右，而12月、1月、2月降水总量仅占全年降水量的5%。多年平均蒸发量为1774.2mm，是年降水量的三倍，其中以5月、6月、7月蒸发量最大，三个月蒸发量占全年蒸发量的40%。多年平均气温为13.4℃，相对湿度为70%。最低气温出现在元月份，平均气温为-2.1℃，最高气温出现在6月份，月平均气温为27.0℃。

图10-2 焦作市1952～2008年年降水量柱状图

表10-1 焦作市1952～2008年月均降水量统计表

图10-3 焦作市多年月均降水量柱状图

2.水文

系统内河流有丹河、西石河、山门河、纸坊沟、峪河、新河、大沙河等（图10-1），丹河属黄河水系，其余河流属海河水系。丹河和峪河为常年性河流，其他河流均为季节性河流。

丹河发源于山西省高平县境内，干流长为162km，流域面积为3150km²。在系统内流经寒武-奥陶系灰岩岩溶发育区（图10-1），漏失严重，河水成为九里山泉域岩溶水系统的重要补给源之一。其中后寨至后陈庄段是河水强烈渗漏河段，渗漏量1.284～1.734m³/s。丹河山路平水文站46年（1955～2000年）年均径流量为7.34m³/s，最大径流量为22.00m³/s（1956年），多年趋势变化总体上呈阶段性下降（图10-4）。西石河、山门河、纸坊沟流经灰岩分布区，河流漏失严重，除丰水年有洪水流出山口外，其余时间均无水流，常表现为干谷，河水在距出山口5～10km地段全部漏失补给地下水。

二、地形地貌

焦作市区北部为太行山区，南部为黄河、沁河冲洪积平原。全区地形整体上为西北高、东南低。北部山区地面高程200～1790m，地形陡峭，地面起伏大，河谷深切，岩石裸露，发育地表岩溶景观。市区及市区南部为山前倾斜平原区，地面标高80～200m，地形略向南、南东倾斜，总体由北向南逐渐降低（图10-5）。

在长期内外地质营力的作用下，形成了山地和冲洪积平原两个一级地貌单元。根据地貌成因和形态特征，山地和冲洪积平原可划分为七个二级地貌单元。分述如下：

图10-4 丹河山路平水文站年均流量动态变化曲线图

图10-5 焦作附近地形地貌卫星影像图

1.山地

（1）构造侵蚀中山

分布于市区北部山西境内的晋庙铺、柳树口、夺火一带，山体呈北东向展布，标高为1000～1790m，地形陡峭，沟谷深切，似峰林地貌。山体出露地层主要是元古宇变质岩。

（2）构造溶蚀低山

分布于寨豁、赵庄、西村、黑龙王庙一线以北，地面标高为500～1000m。地形起伏较大，沟谷深切。山体岩层多为寒武-奥陶系灰岩和白云岩，地表岩溶发育，有溶隙、溶沟、溶槽和大型溶洞。

（3）构造剥蚀丘陵

分布于近山前地带，标高为200～500m，山顶呈浑圆状，山坡平缓。地表多出露中奥陶统灰岩和石炭-二叠系砂岩、泥岩。

2.山前倾斜平原

分布于山前一带，由河流冲洪物堆积而成。分坡洪积斜地、冲洪积扇、扇前和扇间洼地、交接洼地等二级地貌单元。

（1）坡洪积斜地

不连续地分布于市区东北部的方庄、薄壁等近山前地带，由重力和坡面水流作用堆积而成，黏土、碎石、卵石等组成的坡积物呈倒石锥状或围绕坡麓堆积构成坡积裙，坡积裙相连组成坡积斜地。

（2）冲洪积扇

在丹河、西石河、山门河、子房沟、翁涧河等河流的出山口处，间歇性暂时洪流堆积作用形成了一系列冲洪积扇。不同时期、不同河流的洪积扇相互重叠或相连，呈带状沿太行山前连成一片。组成物质为粉质黏土、黏土、卵砾石等。

（3）扇前洼地

分布于焦枝铁路线以南至新河间的朱村—于村—墙南—待王一带，为西石河、翁涧河、山门河洪积扇的前缘地带，地形低洼，地面标高95～85m，微向东南倾斜。组成物质以粉质黏土、粉土为主，局部夹有砂层。

（4）交接洼地

分布于新河—大沙河一带，为黄河、沁河的冲积平原与太行山山前冲洪积平原之间的交接洼地，由粉质黏土、粉细砂土组成。地势低洼，地面标高100～90m，微向东南倾斜。

在山前冲洪积平原中上部，分布有十几座煤矿。采煤引起地表下沉变形，地表形成塌陷坑。据调查，焦作矿区有较大的塌陷坑17个，塌陷面积近70km²。

三、地层与构造

1.地层

区域出露的地层有太古宇变质岩、震旦系石英砂岩、寒武系和奥陶系碳酸盐岩，石炭系和二叠系煤系地层、三叠系砂页岩、新近系砂泥岩、第四系松散冲洪积物。由老至新分述如下：

太古宇（Ar）：出露于山区峪河口、薄壁一带，主要岩性为变质程度中等的片麻岩和混合岩，厚度大于1000m。

震旦系（Z）：分布于山区马鞍石水库一带，与下伏太古宁呈角度不整合接触。主要岩性为浅红、紫红色石英砂岩，厚度为100～500m。

寒武系（）：出露于丹河、峪河等深切河谷中，与下伏震旦系地层平行不整合接触。总厚度为300～500m，分下统、中统、上统。下统主要为泥灰岩、泥质灰岩、砖红色页岩和砂岩，中统下部为紫红色页岩、砂岩，中上部为深灰色亮晶灰岩、白云岩，上统是中厚层状白云岩。

奥陶系（O）：山区广泛出露于地表；山前倾斜平原区则隐伏于石炭-二叠系之下，与下伏寒武系呈整合接触。总厚度约500m，分中统、下统。下统出露于深切河谷两岸，岩性为青灰色细晶白云岩和硅质条带或硅质团块白云岩。中统广泛分布于山区，山前倾斜平原区除局部埋藏于新生代地层之下外，大部分埋藏在石炭纪地层之下。是一套碳酸盐岩地层，厚度约400m。岩性主要是黑色、灰色厚层状灰岩、白云质灰岩和泥灰岩。

石炭系（C）：山区零星出露，山前平原区则隐伏于新生代地层之下，是一套由灰岩、泥岩、页岩组成的海陆交互相沉积，含煤数层。厚70～90m。

二叠系（P）：隐伏于山前平原之下。岩性为砂岩、页岩互层，夹可采煤层。厚度为70～120m。

新近系及第四系（R+Q）：据钻孔资料，新近系下部为砾岩、泥岩、砂岩、灰岩互层，上部是黏土、砂砾石互层。第四系（Q）分布于山前冲洪积平原区，由砾石、砂、粉土和粉质黏土组成，沉积物厚度从北向南由薄到厚，颗粒由粗变细。前冲洪积平原上部（近山前）沉积物一般为粉质黏土、砾石层或粗砂层，中部一般为粉质黏土夹粉土或中细砂层，冲洪积平原前缘多为粉质黏土夹粉土或砂透镜体。第四系地层厚度在近山前地带小于50m；老城区为75～150m，局部大于200m；焦枝铁路线南至新河一带，厚为175～200m；新河至大砂河一带，厚度大于500m。

区内分布的地层由于岩性不同，构成不同的含水介质。广泛分布的寒武系和奥陶系灰岩和白云岩岩溶裂隙普遍发育，富水性和导水性强，并具有很好的补给条件，富含岩溶水。石炭系薄层灰岩，岩溶裂隙较为发育，也富含有岩溶水。分布于山前冲洪积平原第四系冲洪积物，厚度大，砂卵石及砂层孔隙中，富含孔隙水。

2.构造

本区基岩断裂构造发育（图10-6），多为高角度正断层。受断裂构造控制，区内地层形成自北向南呈阶梯状下降的单斜式构造形式，地层倾角为10°20°。现将对岩溶水赋存和运动有控制意义的断层简要描述如下：

图10-6 焦作矿区基岩断裂构造纲要图

（1）凤凰岭断层

西起石河附近，与盘古寺断裂相交，向东经丹河、瓦窑沟，在焦作北部沿太行山山前展布，地貌上构成山区与平原的分界线。过焦作后隐伏于新生界地层之下，向东经过王母泉、葛庄，至狮子营一带尖灭，全长约70km。断层呈东西向走向，倾向南，倾角70°～80°，为一正断层，落差200～300m。该断层带岩石破碎，溶蚀裂隙、溶孔、溶洞发育，多个钻孔揭露过直径大于1m的溶洞，导水性和富水性强，是岩溶地下水的强径流带和富集带，大型集中水源地（岗庄、阎河等）和大型岩溶水充水矿井（演马矿）均处在该断层带上，各水源地取水量很大，但水位降深和影响范围有限。

（2）朱村断层

朱村断层是盘古寺-新乡断裂的一部分，盘古寺-新乡断裂西起济源克井盆地以西山区，向东经盘古寺、河口、柏山、焦作，直至新乡市南部的郎公庙，全长约160km。呈东西走向，倾向南，倾角为60°～70°，北盘上升，南盘下降，落差700～1000m。断层北盘的奥陶系灰岩岩溶含水层与南盘的石炭-二叠煤系地层及新生界相对阻水的地层对接，使岩溶水不能越过断层向南运动，从而构成岩溶水的南部边界。断层带岩石破碎，岩溶发育，断层北侧构造发育，断层北侧的岩溶水沿王封断层、39号井断层等北东向导水断层渗流。

（3）九里山断层

断层走向北东，倾向北西，倾角70°。南东盘上升，北西盘下降，落差300～1000m。南东盘局部地段中奥陶统灰岩出露地表，形成北东向展布的残丘，残丘附近中奥陶统灰岩与第四系接触，形成“天窗”。天然状态下，残丘附近曾是区域岩溶地下水的排泄中心，岩溶水以泉群形式集中排泄，20世纪50年代泉流量达12m³/s。该断层也是岩溶水强径流带，演马庄矿特大型突水后，岩溶水降落漏斗也沿断层扩展。九里山断层西南端与朱村断层交会，中间被凤凰岭断层截断，东北端与方庄断层交会，起到沟通各大断层的作用。

（4）赵庄断层

西南端与凤凰岭断层斜接，向北东方向延伸，全长35km，倾向南东，倾角65°～85°。赵庄断层和朱岭断层组成地垒构造，对焦作地区岩溶水渗流和分布有一定控制作用。断层两侧岩溶水水位及动态明显不同，北侧为高水位区，断层南侧为低水位区，断层两侧水位相差70～240m。

（5）方庄断层

呈北西走向，落差200m，倾向南西，西盘上升，东盘下降。导水性强，该断层西侧的冯营矿多次突水，最大突水量85m³/min。该断层与NE向展布的九里山断层相交，来自北部山区的岩溶水沿方庄断层带和九里山断层带运动、富集。

此外，规模比较大的断层还有39号井断层、3号井断层、天官区断层、王封断层、冯封断层、黑龙王庙断层、马坊泉断层等。

四、岩溶水系统边界

九里山泉域岩溶水系统周边均为隔水边界，岩溶水有独立的补给、径流和排泄条件。

1.西北边界

系统西北为丹河小山字形东南弧压性断层组成的隔水边界，总体上北盘上升、南盘下降。在晋城孔庄白水河河谷地面可见主断层带内发育约80cm厚断层糜棱岩，区域水文地质条件分析认为，水掌泉、三姑泉的出流与该断层带的相对阻水有关。

2.北部边界

大致在丹河一带，山字形构造前弧断层压性特征减弱，在青天河水库坝址北约2km可见断层面，断层带内发育角砾岩（未见糜棱岩），南北两侧地层断距约70m。经岩溶所水均衡计算，认为该段为潜流边界，三姑泉域岩溶水系统内约有0.944m³/s潜流量补给九里山泉域岩溶水系统（崔光中，1993）。

3.东北边界

东北边界分别与三姑泉域岩溶水系统和太行山散流区岩溶水系统为地下分水岭边界。

4.东部、南部边界

南部为朱村断层，该断层使中奥陶统含水层与南盘的石炭-二叠煤系地层及新生界相对阻水的地层对接，构成隔水边界；东南部为碳酸盐岩含水层埋深大致在1000m的滞流性隔水边界。

5.西部边界

西部边界从山西晋城冶底—追山并沿逍遥河西侧分水岭构成与延河泉域岩溶水系统的地下水分水岭或隔水边界。

五、区域水文地质概况

1.含水岩组及富水性

依据含水介质特征、储水条件、地层时代和含水层富水性，区内含水层可以划分为寒武-奥陶系灰岩岩溶含水层组、石炭系薄层灰岩岩溶含水层和第四系松散沉积物孔隙含水层组。

（1）寒武系—奥陶系灰岩岩溶含水层组

由寒武系中上统和奥陶系中统灰岩组成，总厚约900m，岩溶裂隙发育，富含裂隙岩溶水，是本区最富水的含水层。在北部山区呈裸露型，山前倾斜平原区掩埋于石炭-二叠系和新生界地层之下，呈埋藏型。岩溶发育程度和含水层富水性与岩性、构造、地形、地貌等条件有关。主干断层带包括凤凰岭断层带、朱村断层带、九里山断层带和方庄断层带，是岩溶水地下强径流带和富集带，岩石破碎，岩溶发育，裂隙密集，岩溶水沿这些主干断层富集、运动。凤凰岭断层带上分布着数个大型水源地，其中岗庄水源地，在0.05km²的面积上布有50个水源井，取水量超过2.5m³/s。凤凰岭断层与朱村断层之间的焦西矿区、凤凰岭断层与九里山断层相交构成的三角形区域即演马、韩王、九里山、古汉山一带，在东西向主干构造控制下，北东向断裂构造发育，造成岩石破碎，岩溶发育，并发育有溶洞，富水性强，是岩溶水极强富水区，单井出水量大于3000m³/d，最大可达16000m³/d。处于该区的演马矿、九里山矿、王封矿等均是大型岩溶水充水煤矿，常发生大型岩溶水突水事故。方庄断层和九里山断层相会处附近即冯营、方庄一带，奥陶系灰岩埋深小于500m，岩溶也比较发育，单井出水量1000～3000m³/d，是岩溶水强富水区。朱村断层以南和焦东矿区的凤凰岭断层以南，奥陶系灰岩岩溶含水层深埋于新生界和石炭-二叠系之下，岩溶发育微弱，富水性较差，是弱富水区。北部山区奥陶系灰岩出露于地表，岩溶水水位埋深大，岩溶发育程度和富水性具有不均匀性。

（2）石炭系薄层灰岩岩溶含水层

石炭系有5～11层薄层灰岩，其中第八层灰岩和第二层灰岩分布比较稳定，八灰厚为6～10m，二灰厚为4～21m，含裂隙岩溶水。八灰和二灰位于二煤（大煤）之下，距煤层分别是20m和70m，是煤层底板充水含水层。石炭系薄层灰岩地表露头面积有限，直接接受大气降水入渗补给量非常有限，仅在近山前及九里山、演马矿一带覆盖在第四系松散沉积物地层之下，接受上部第四系孔隙水的越流补给。石炭系薄层灰岩虽然是煤层底板直接充水层，岩溶承压水影响采掘生产，但没有供水意义。

（3）第四系松散沉积物孔隙水含水层组

孔隙水主要分布于山前冲洪积平原区，含水层主要为砂砾石层或中细砂层，顶板埋深为20～40m。受地质、地貌和水文地质条件的影响，含水层富水性空间分布不均。丹河、西石河、山门河等河流的冲洪积扇上，含水层为砂砾石层，厚度20～50m，导水性和渗透性强，补给、径流条件好，富水性最强。单井出水量扇体上部大于5000m³/d，扇体中下部为3000～5000m³/d。冲洪积平原的扇间区，含水层为砂、砂砾石，连续性差，常呈透镜体状，厚度为10～15m，导水性和渗透性较差，单井出水量为1000～3000m³/d。山前倾斜平原的前缘区，含水层为上更新统中细砂，单层厚度为5～10m，富水性差，单井出水量为500～1000m³/d。坡洪积裙区，含水层是坡洪积的碎石和砾石，连续性差，多呈透镜状，局部半胶结，富水性最差，单井出水量小于500m³/d。

2.岩溶水的补给、径流和排泄

太行山区是岩溶水系统补给区，地表分布有大面积的寒武-奥陶系碳酸盐岩，地表及地下岩溶发育，且山区大气降水丰富，大气降水入渗是焦作岩溶水重要补给来源之一。丹河常年有水，流经碳酸盐岩分布区，河床渗漏严重，多年平均渗漏量为1.60m³/s。西石河、山门河和子房沟河流属季节性河流，流经碳酸盐岩分布区，河水在距出山口5～10km地段全部漏失补给地下水。地表水沿河渗漏也是焦作岩溶水的重要补给来源之一。

岩溶水在焦作北部、西部接受补给后，由北向南、东南以水平径流方式向山前排泄区径流汇集。赵庄断层是一条弱导水断层（图10-6），岩溶水以赵庄断层为界形成水位差达70～200m的地下水力陡坎。断层北为高水位区，岩溶水水位与大气降水同步变化，丰水期（9～10月）水位200～240m，枯水期（3～5月）水位130～160m，水位升降幅度与降水量大小成正比。断层南是低水位区，岩溶水水位低，水位受大气降水和人工开采的双重影响，年水位变幅小，丰水期水位为80～85m，枯水期水位为70～80m，年水位变幅为10～12m。近山前地带断裂构造和岩溶发育，岩溶水循环径流交替条件好，是岩溶水排泄-径流区，也是岩溶水富集区。来自北部山区的岩溶水，沿凤凰岭断层、九里山断层、朱村断层等强导水断裂运动、富集，并形成岩溶水强径流带。区内分支断裂及小构造也十分发育，相互连通，从而使山前地区的岩溶水具有统一流场和相似的水位动态。

天然条件下，岩溶水在九里山残丘南侧的奥灰“天窗”处以泉群形式集中排泄，在目前开采条件下，人工开采和矿井排水是岩溶水的主要排泄方式。

3.孔隙水的补给、径流与排泄

孔隙水补给来源有大气降水入渗、农田灌溉水回渗和地下水侧向径流补给等。山前冲洪积平原区地势比较平坦，地表植被发育，包气带岩性多为砾石、砂及粉质黏土等，渗透性好，大气降水容易下渗补给孔隙地下水。因此，大气降水入渗是孔隙水的重要补给来源之一。市区西部和市区东部农业区多用矿井排水灌溉农田，焦作南部农业区多采用城市污水灌溉农田，矿井水和污水沿渠道渗漏、农田灌溉水回渗也是孔隙水的重要补给方式。人工开采、矿井排水和地下蒸发是孔隙水的主要排泄方式。此外，在灵泉碑和小张庄，孔隙水还以泉和自流井形式向外排泄。

天然条件下，孔隙水自冲洪积扇上部向扇前缘径流，径流方向与地形坡降方向基本一致。在目前开采条件下，受煤矿排水和人工开采影响，孔隙水径流状态发生了变化，孔隙水分布区出现了水位深埋、含水层疏干区，水位降落漏斗区和水位稳定区。近山前地带，因煤矿长期排水和人工开采，水位大幅度下降，水位埋深为30～60m，含水层处于疏干—半疏干状态。老城区南部因集中开采已形成孔隙水水位下降漏斗，漏斗附近孔隙水由漏斗边缘向中心运动。丰收路以南孔隙水，补给与排泄处于平衡状态，水位稳定，地下水自西北向东南运动。

4.孔隙水与岩溶水水力联系

孔隙水与岩溶水属于两个不相同的含水层系统，各自有相对独立的补给、径流和排泄条件。孔隙水主要分布于山前冲洪积平原的第四系冲洪积物中，含水空间是孔隙；岩溶水主要分布于奥陶系灰岩中，含水空间是裂隙岩溶。岩溶水补给区在北部山区，属于远源补给，大气降水入渗和山区河流渗漏是岩溶水的补给来源。山前倾斜平原区是岩溶水集中排泄区，人工开采和矿井排水是岩溶水的主要排泄方式。孔隙水的补给来源包括大气降水入渗、农田灌溉水回渗、河流和沟渠地表水沿河渗漏等，补给区范围与其分布范围一致，属于近源补给。排泄方式为人工开采、蒸发、泉排泄及地下径流等。在山前冲洪积平原上，第四系冲洪积物孔隙水含水层分布在浅部，奥灰岩溶水含水层埋藏于石炭-二叠煤系地层之下，奥灰含水层之上有350～400m厚的石炭-二叠系砂岩、泥岩隔水层，奥灰岩溶水与浅层孔隙水一般无直接水力联系。

在九里山—演马矿一带，由于九里山断层北西盘下降，南东盘上升，使石炭系、奥陶系灰岩覆盖在第四系松散地层之下，局部区域中奥陶灰岩出露地表，形成“天窗”（图10-7），使奥灰水、孔隙水和薄层灰岩岩溶水相互间发生水力联系。20世纪60年代之前岩溶水水位高于孔隙水水位，岩溶水在此直接出露成泉。目前，孔隙水水位高于奥灰岩溶水水位，孔隙水补给岩溶水。石炭系薄层灰岩在松散沉积物分布区有条带状露头，孔隙水水位高于薄层灰岩岩溶水水位，孔隙水越流太灰岩溶水，顺地层倾向流入九里山矿和演马矿井田，以矿井排水形式排出地表。矿井水主要来源于太灰和奥灰岩溶水，矿井长期排水不仅造成岩溶水水位下降，也使九里山、演马矿附近的孔隙水水位下降，并形成水位降落漏斗。因此，在九里山—演马矿一带，岩溶水和孔隙水有一定水力联系。

图10-7 焦作九里山奥灰与第四系冲洪积层“天窗”式接触剖面示意图

六、岩溶水水位及动态

岩溶水水位动态主要受山区大气降水和人工开采（包括矿井排水）双重因素的影响，随开采量增加和降水减少呈阶梯状下降，自1952年至1993年上半年，水位呈台阶状下降，大致可划分5个阶梯；1994～2008年的水位动态主要表现为动态性的波动（图10-8）。

图10-8 焦作矿区历年岩溶水水位动态曲线

第一阶梯：1952～1964年，年均降水量734.3mm，岩溶水开采量小于1.50m³/s，水位标高在100～110m间波动，最高达到119m，高出九里山泉群排泄极限标高（95m），岩溶水在九里山奥灰露头周围以泉群形式排泄。泉水最大流量达到12m³/s。

第二阶梯：1965～1970年，年均降水量512.4mm，降水量减少，矿井排水和自备井开采量增大到4.42m³/s，岩溶水水位在100～102m之间波动，略高于九里山泉口标高，泉水流量减小。

第三阶梯：1971～1976年，年均降水量602.4mm，岩溶水开采量和矿井排水量增加到6.58m³/s，水位标高在90～100m之间波动。此间，九里山泉群开始出现断流，并开始形成水位下降漏斗。

第四阶梯：1977～1985年，年均降水量546.9mm，岩溶水开采量增至10.1m³/s，其中矿井排水量为8.7m³/s，水位降至80～90m，低于九里山泉口标高，泉水完全断流。1980年9月焦作电厂岗庄水源地建成使用，开采量达到0.7m³/s。焦作第四水厂于1982年投入使用，开采量0.3m³/s。因集中开采岩溶水，出现了以岗庄水源地为中心的水位降落漏斗。

第五阶梯：1986～1993年，年均降水量561.0mm，开采量达到达到峰值10.3m³/s，水位在70～90m之间波动。

1994年以来，王封矿、焦西矿和焦东矿相继被关闭，矿井排水量出现了逐年递减的变化。近年来，工作面煤层底板含水层注浆改造技术在焦作煤矿得到普遍应用，矿井排水量减小，但城市供水开采岩溶水量逐步增加，由此抵消了消减的矿井排水量，岩溶水开采总量仍然保持在较高的水平，在8.5～9.5m³/s之间，岩溶水水位在70～90m之间波动。此间，1996年和2003年降水量较大，分别达到746.8mm和859.0mm，当年岩溶水水位最高回升至95m，接近岩溶泉水排泄标高。

七、岩溶水水化学特征

本区岩溶水属于大气降水、地表水溶滤-入渗型，其化学成分是水-岩相互作用的结果。太行山山区分布有大面积的碳酸盐岩地层，岩石化学成分主要是CaO和MgO，在水和水中CO₂共同作用下，碳酸盐岩中的碳酸钙、碳酸镁等被溶于水中，从而使岩溶水以、Ca²⁺、Mg²⁺等离子为主，水化学类型以-Ca²⁺·Mg²⁺型为主。

东部山区岩溶水水化学形成环境和西部山区略有不同。在西部山区，奥陶系碳酸盐岩地层之上覆盖有富含硫化物的石炭-二叠煤系地层，大气降水的淋滤作用将煤系地层中的硫化物溶于水中，随入渗水流进入到岩溶水中，致使岩溶水含量较高，水化学类型演变为·-Ca²⁺·Mg²⁺型。这种类型岩溶水分布于寨豁—西张庄—李封以南、焦作电厂以西，水中化学成分以、、Ca²⁺、Mg²⁺为主，固化物、总硬度和各种离子含量，特别是含量均明显高于东部。东部山区，奥陶系—寒武系碳酸盐岩地层上基本没有煤系地层覆盖，大气降水、地表水通过岩溶裂隙补给岩溶水，水中含量不及西部地区，水化学成分主要是、Ca²⁺、Mg²⁺，水化学类型一般为-Ca²⁺·Mg²⁺型。

八、地下水资源概况及开采利用现状

1.地下水资源概况

焦作的地下水资源由岩溶水和孔隙水组成，以岩溶水资源为主。据河南省第一水文地质工程地质大队“河南省焦作市东小庄水源地水文地质勘查报告”（1989年），焦作地区地下水天然资源总量为10.758m³/s，其中岩溶水为8.09m³/s，相当于25512.6万m³/a；孔隙水为2.668m³/s，相当于8413.80万m³/a。

2.地下水资源开采利用现状

焦作市开发利用地下水的形式有：供水总公司大型水源地集中开采、厂矿自备水源地（水源井）集中或分散开采、矿井排水和郊区农业分散开采四种（表10-2）。

表10-2 焦作市规划区2008年地下水开采现状统计表 单位：万m³/a

焦作市供水公司现有水厂六座（第三水厂于2001年4月停产），以开采岩溶水为主，并利用少量群英水库地表水，其中以第七水厂（东小庄水源地）和第二水厂（周庄水源地）开采规模较大。2008年供水公司开采岩溶水4348万m³。

焦作城区共有厂矿自备水源井224眼，其中岩溶水开采井96眼，孔隙水开采井128眼。岩溶水的开采主要集中在焦作电厂（岗庄水源地46眼井）、爱依斯万方电厂（待王水源地14眼井）、化工三厂（6眼井）、热电厂（4眼井）、中州铝厂（14眼井）和化工总厂等企业，孔隙水的开采主要集中在造纸厂、平光厂、中州机械厂、化工一厂、轮胎厂和化工二厂等企业。2008年自备井开采地下水4403万m³，其中开采岩溶水3533万m³，开采孔隙水870万m³。

焦作矿区现有大型煤矿9座，主要分布在焦东矿区，2008年矿井排水总量为5.97m³/s，相当于18827万m³/a，扣除20%的重复排水量，实际抽排地下水15062万m³/a，其中岩溶水为12050万m³/a，孔隙水3012万m³/a。

近郊农村农民生活用水、农田灌溉用水和乡镇企业生产用水开采孔隙水约为4600万m³/a。

岩溶水开采量为19931万m³/a，低于岩溶水天然资源量；孔隙水开采量为8482万m³/a，略高于孔隙水天然资源量。岩溶水尚有一定开发潜力，而孔隙水则处于超采状态。

⑧ 区域地质构造体系背景

汶川特大地震位于中国南北向地震构造带的中段,这里是划分我国东、西两版大地震大区域权的分界,也是我国各种构造体系分为东、西两大区域的分界,而且是多种构造体系交接复合的特殊部位。该南北向地震构造带中段,与其南、北两段走向近南北向不同,中段为北东向,位于华夏系展布地段,并为北北东向新华夏系断裂切割,它们都是中国东部普遍分布的巨型华夏多字型构造体系系列的组成成分,这里受到西南部超巨型青藏反“S”型旋构造的影响特别强烈,随着青藏系不断右旋隆起,形成青藏高原,位于其东侧的南北向地震构造带,受到高原物质向东缓慢流动压缩的影响,在高原东缘的华夏系构造带向东挤压,遇到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡,并且青藏系右旋,华夏系龙门带原来应为左旋,二者扭动方向相反,更加剧了构造应力和能量的长期积累集中,特别是龙门山断裂带与汶川附近被天全-茂汶新华夏系断裂错开,可能限制和“锁住”龙门山断裂带的自由移动,致使构造应力和能量在这里高度集中和积累,最终在汶川县映秀镇附近龙门山断裂带突然错动,致使断裂活动不断往北东方向扩张,余震也不断往北东方向迁移。

⑨ 　区域环境地质背景

4.1.1气象特征

黄河三角洲地区属暖温带季风气候区，具大陆性气候特点，四季分明。春季回暖快，降水少；夏季气温高，天气湿热，降水集中；秋季气温急降，雨量骤减，旱多于涝；冬季干冷，雨雪少。

区内1956～1998年平均降水量537.3mm（见表4-1），降水量在时空分布上极不均匀。在地域上，从南向北递减。在时间上，年内主要集中在汛期，特别是7、8月；年际变化大，丰、枯水期交替出现，最大年降水量为最小年降水量的2.88倍；年均水面蒸发强度1194.2mm，夏、春季较大，占全年的70%；蒸降比2.2:1。

表4-1东营市各区县不同保证率降水量表单位：mm

4.1.2地层与岩性

油气聚集区位于华北地台区济阳坳陷的东北部，是中、新生代的一个沉降区，沉降幅度达1.2万m，中生代以前的地层及构造为数千米的新生界所覆盖。

华北坳陷的结晶基底为太古界变质岩类，下古生界寒武、奥陶系为一套以碳酸盐为主的海相沉积；中生界侏罗、白垩系为一套巨厚的碎屑岩、火山岩系；新生界为滨海湖相—河流相沉积，沉积厚度达7000m。第三系是一套巨厚的含油、盐泥沙岩建造，划分为下第三系和上第三系。下第三系由老到新分为孔店组、沙河街组和东营组，其中沙河街组是胜利油田的高产油层；上第三系自下而上分为馆陶组和明化镇组，厚达千米。第四系平原组，厚200～400m，覆盖于明化镇组之上。

下更新统（Q₁）：厚85～175m，埋深250～400m。以粉质粘土为主，夹粉土及粉细砂、细砂，颜色多为棕黄、棕红、灰绿等色，结构致密，压裂面发育，富含钙质结核。

中更新统（Q₂）：厚65～102m，埋深90～200m，全区有两次海侵。以粉质粘土为主，夹粉土、粉砂及粉细砂，颜色多为灰黄、棕黄色，含钙质结核，少见压裂面。

上更新统（Q₃）：厚40～50m，层底埋深80～100m，区内有两次海侵。岩性以粉质粘土为主，夹粉土、粉细砂，颜色多为灰黄、土黄色，夹淤泥质薄层。

全新统（Q₄）：厚10～32m，区内有一次海侵。上部为土黄、灰黄色粉土，粉质粘土；中部多为灰黑色淤泥质土或淤泥；下部以粉细砂为主。结构松散，含钙质结核，具铁质浸染。

4.1.3构造与地震

地质构造的基本形式为中新生代以来周边被深断裂围限的负向地质构造单元。在平原内部受若干基底断裂、深断裂的分割，这些大型基底断裂严格控制着次级（Ⅲ）构造单元的分布和排列形式，呈现北东方向张开，南西方向收敛，具旋钮构造的特点。中生代末至早第三纪初次级构造单元的隆起、坳陷内部又被次级断裂分成凸起、凹陷更小的Ⅳ级构造单元。晚期北西向断裂活动，使它们普遍遭受改造。区内基底构造及地震烈度见图4-1，区内构造单元见表4-2。

区内断裂以北东、北东东向为主，次为北北西及北西向。各断裂径迹测量均具活动显示，其主要断裂自北而南有：

（1）埕子口断裂：走向由北东转为近东西向，基底断差达500m，倾向南至南东。严格控制下第三系沉积于断裂倾侧。

表4-2黄河三角洲构造单元划分

（2）义南断裂：走向北东，倾向东南，下部切入基底，为车镇凹陷与沾化凹陷的分界断裂。

（3）孤北断裂：走向北东，至近东西向，倾向北至北西，断距从东到西，由小变大（45～200m），控制下第三系沉积于断裂倾侧。

（4）陈南断裂和胜北断裂：为陈家庄凸起与东营凹陷的分界断裂，近东西向分布。二者在浅部表现为分开的两条断裂，在深部则合二为一，两断裂一致南倾，倾角60°～70°，

图4-1基底构造及地震烈度示意图落差大于300m，控制下第三系沉积于倾侧。

（5）东营断裂：呈近东西向分布于东营凹陷内，为新生代以来形成的浅层断裂。

（6）昌乐—广饶断裂：为益都—无棣断裂的分支，走向北西，倾向北东，切割了广饶—齐河断裂，控制着第三系的沉积。

该区位于华北地震区内，周围都是强震区。据历史记载：自公元692年以来，区内共感受地震54次，其中在区内发生的地震14次，遭受烈度Ⅶ度影响已达3次：1668年7月25日郯城莒县8.5级地震时，“利津房屋多倾倒”，烈度达Ⅶ度；1888年6月13日渤海7.5级地震时利津“房屋倒塌甚多”；1969年7月18日渤海7.4级地震时，垦利、利津、沾化三县遭受较重震害，“孤岛出现长约1km，宽0.3～0.4m的地裂缝，北端下沉30cm”，垦利县的左家庄、建林、新安、黄河农场地裂多处，冒水涌砂，房屋倒塌。1976年7月28日，唐山7.8级地震时，沾化、利津出现裂度异常区：利津县黄河大坝裂缝两处，冒水涌砂100余处，沾化县倒塌房屋560间，出现多处地裂缝及喷水冒砂点。综上所述，该区地震实际破坏已达Ⅶ度强。

根据地震活动时间分布特征及100年内破坏性地震的缺震统计和历史上地震烈度影响的分析，区内未来100年内主要面临Ⅶ度强震一次，鉴于区内历史上很少有地震发生，地震破坏的主要危险来自区外的强震。预测渤海区未来百年内将有高达6.5级的晚期强余震的发生；安丘—益都区未来100年内发生中强震（6～6.5级），震中烈度Ⅶ度的可能性最大：滨县—博兴区未来百年内将有5.56级（震中烈度为Ⅶ～Ⅷ度）的地震发生。区内的陈南断裂、胜北断裂新的活动相对突出，在该区范围内具有发生5级左右（度）地震的背景。

根据1977年出版的“山东省烈度区划图”编制的区内地震综合烈度图，将区内地震烈度定为：五号桩—桩西地区为Ⅷ度；河口、垦利、东营、利津均为Ⅶ度；博兴—滨县定为Ⅷ度；沾化为Ⅵ度。

⑩ 地质构造背景

按照传统地质观点，乌克兰的大部分地区属东欧地台西南部，仅西南部东喀尔巴阡山地一隅和南端克里木半岛一带为阿尔卑斯地槽褶皱带（图13－1）。

图13－1 乌克兰大地构造示意图（引自刘燕平，1997）

地台区可划分出乌克兰地盾和一系列台坪、台向斜构造。乌克兰结晶地盾位于乌克兰中部，作北西、南东向展布，在构造上属于东欧地台涡状地质构造系的一段。乌克兰地盾的主要构造是北西向中央变质带，由高压外部弧状带和低压内部带组成。该地盾由太古宙和古元古代强烈错断的变质侵入建造和交代建造组成。主要产出铁、钛、镍矿床。

乌克兰地盾西面是沃伦－波多尔台坪，系克拉通边缘坳陷区，前寒武纪结晶基底沉降深度达3千米。区内发育火山作用，与基性火山作用有关的次火山构造中产有金刚石、铜、镍、铅、锌、金、银、汞等矿产，而与古生代、中生代和新生代沉积岩有关的矿产主要是褐煤、硫、石膏、磷块岩等。

第聂伯－顿涅茨次向斜位于乌克兰地盾的东北面，亦呈北西向展布。该次向斜轴部的前寒武纪基底沉降深度达6～15千米，被古生代和中生代巨厚沉积岩系所充填。该盆地的东南部为顿涅茨褶皱构造（顿涅茨硬煤盆地），基底产出深度竟达18～20千米。在该构造发育演变过程中，长期多次形成煤聚集。第聂伯－顿涅茨次向斜产出油气、岩盐、石膏等矿床，而硬煤、汞、萤石等矿产与顿涅茨褶皱构造有关。

乌克兰地盾的南面是滨黑海台坪，再往南是亚速海－黑海最新地向斜。后者与阿尔卑斯地槽褶皱带相接，是地台沉陷的南部边缘，中生代沉积层厚达4～5千米，其中产有锰、褐煤、铝土矿和多金属矿化。

克里木褶皱区位于乌克兰最南部，为大型地堑隆起，其南部沉降已低于黑海海平面。褶皱区由强烈错断的三叠－侏罗纪复理石沉积层和较平缓产出的晚侏罗世碳酸盐岩层、砂泥质白垩纪地层、古近纪和新近纪地层组成。区内有铁矿、各种盐类和熔剂灰岩产出。

位于乌克兰西南边区的喀尔巴阡坳陷，属阿尔卑斯褶皱区，可细分为前喀尔巴阡边缘坳陷（具有含硫、含油气的沉积岩）、喀尔巴阡褶皱区和具有火山沉积建造的外喀尔巴阡坳陷（产有岩盐、沸石、重晶石、明矾石、汞和多金属矿化）。