丽江市黑龙潭地区水文地质条件分析
雷风平;王锦国;赵燕容;陈长生;黄华;周云
【摘 要】以丽江市玉龙县境内的黑龙潭地区为主要研究对象,总结了已有的水文地质资料,分析了九子海-黑龙潭地区的岩性、构造等特征.通过对研究区内及周边泉的调查研究,认为北衙组中段、上段的灰岩、白云质灰岩是研究区的主要含水层,地形切割上述含水层使得地下水出露成泉.对水样进行了水化学聚类分析和氢氧同位素分析,发现含水层主要接受大气降水的渗透补给.按照水力联系对泉点进行了划分.根据研究区内及周边地区的泉点分布分析了地下空间的特点和地下水的联系.研究结果对泉群的利用、保护具有参考价值.
【期刊名称】《中国煤炭地质》
【年(卷),期】2019(031)004
【总页数】7页(P51-56,67)
【关键词】岩溶地下水;水文地质条件;系统聚类分析;氢氧同位素分析
【作 者】雷风平;王锦国;赵燕容;陈长生;黄华;周云
【作者单位】河海大学地球科学与工程学院,南京 210098;河海大学地球科学与工程学院,南京 210098;河海大学地球科学与工程学院,南京 210098;长江三峡勘测研究院有限公司(武汉),武汉 430010;长江三峡勘测研究院有限公司(武汉),武汉 430010;长江三峡勘测研究院有限公司(武汉),武汉 430010
【正文语种】中 文
【中图分类】P641.1
自然条件改变会影响当地地下水资源的天然平衡状态，大规模开发利用地下水资源更会引起水资源短缺[1-2]。位于丽江市玉泉公园的重要景观黑龙潭泉群，近年来由于降水减少及供水开采，多次出现涌水量减少甚至断流的现象。2013年曾通过清溪、拉市海、文海水库等水源引水以维持景区正常运营。目前，急需开展保泉措施恢复黑龙潭泉群自然出流的面貌[3-4]。查明该地区的水文地质条件可以为“云南省丽江市黑龙潭保泉工程”的实施提供重要资料。
1 研究区概况
丽江市地处中国西南横断山区，属高原型西南季风气候，气候垂直分布明显，年平均气温在12.6～19.8℃。年均降雨量为910～1 040mm，5～10月为雨季，降雨量占全年的85%以上，且集中于7、8月。区内大部分地区冬暖夏凉，年温差小，但昼夜温差较大。研究区周边主要河流有黑白水河、文化河、三束河等。
本次研究涉及的九子海―黑龙潭研究区位于丽江盆地东北部，总面积约320km2。区内总体为高原山区地貌，山体走向为北北西-北北东向，地势呈北高南低；山体间分布有九子海、腊日光、古都塘、红水塘等大型溶蚀洼地，其中九子海洼地面积最大且位于研究区的中部。
2 研究区水文地质背景
2.1 地层岩性
研究区出露的从老到新依次为二叠系上统玄武岩组(P2β)、黑泥哨组(P2h)、长兴组(P2ch)，三叠系下统腊美组(T1l)、中统北衙组(T2b)、上统中窝组(T3z)、松桂组(T3sn)，古
近系丽江组(E2l)以及第四系(Q)等。本区岩溶发育强烈的层状灰岩、白云质灰岩及钙质角砾岩，分布广泛；岩溶中等发育的厚层状灰岩、白云质灰岩和夹碎屑岩的灰岩呈条带状分布。北衙组中段、上段是研究区内最主要的强透水性岩溶化地层，垂向上分布有近1 000m且大面积出露，地层在空间上连续性较好，该地区的岩溶发育主要基于上述地层。丽江组和长兴组也属于区内的岩溶化地层。弱透水及相对隔水岩层主要有北衙组下段下部(T2b1-1)钙质页岩、砂页岩，三叠系腊美组(T1l)砂岩、泥岩，以及黑泥哨组(P2h)砂岩、页岩，研究区内出露较少。地层的出露情况(图1)和地层厚度反映了岩溶发育强度及深度整体具有由北往南、由东往西逐步加强的趋势。不同的岩性分布和组合造成了研究区内赋存地下水的差异，详见表1。
图1 研究区地质概况Figure 1 Study area geological outline表1 主要岩溶化地层特征Table 1 Main karstified stratum features
地层代号及名称厚度/m岩性水文地质特征E2l3丽江组第三段106～650钙质、白云质角砾岩。岩溶中等发育,中等透水,主要赋存溶蚀裂隙及溶洞水。T2b3北衙组上段0～888灰岩、白云质灰岩。强岩溶,强透水性,主要赋存裂隙溶洞水。T2b2北衙组中段85～604白云质灰岩
、灰质白云岩。强岩溶,强透水性,主要赋存裂隙溶洞水。T2b1-2北衙组下段上部200～300泥质灰岩及泥质条带灰岩。岩溶发育较强,强透水性,主要赋存裂隙溶洞水。P2ch长兴组222～503灰岩夹燧石条带。强岩溶,中等透水,裂隙溶洞水赋存为主。
2.2 地质构造
研究区位于扬子准地台西部丽江台缘拗带内，三级构造单元属鹤庆—洱海台褶束。区内历经多期构造运动，形成了复杂的构造格局，断裂、褶皱发育，其中断裂占优势，褶皱的空间展布又受到断裂的约束，详见图1。研究区局部岩体完整性较差，有利于岩溶发育。本区及周围的岩溶发育主要受九子海环状构造的控制，一些重要的断裂和褶皱则进一步影响了局部的岩溶发育。
区内的断裂主要为近南北向的压性、扭性断裂。其中F16断层北起大具南至丽江，展布于玉龙雪山东麓和丽江盆地边缘，在垂直断层面方向相对隔水，顺断层面方向中等透水。F24断层北起麻噶罗，向南西延伸至金山附近，延伸长度约为20km，属陡倾角压扭性断裂，在垂直断层面方向相对隔水，顺断层面方向中等透水。位于研究区边界的F15、F47、F54断裂均具有相对隔水的性质。区内的F51断裂属弱透水断裂带，F53断裂属中—强透水
断裂带，其余小型断裂对水文地质条件影响较小。
褶皱构造决定着岩层的分布及产状，也决定着各不同部位构造裂隙的发育分布情况，从而影响岩溶的发育[5-6]。研究区内主要分布九子海复向斜、白浪花向斜、东巴谷复背斜、腊日光背斜、巴忙牛背斜等褶皱构造。九子海复向斜(S28)分布于研究区中部的九子海至西南部的黑龙潭一线，轴长约14km，是重要的蓄水构造，该复向斜中岩溶漏斗、落水洞呈串珠状密集分布，发育方向呈近南北向、北东南西向，有利于大气降水和季节性溪流补给地下水。白浪花向斜(S26)分布于白草坪—蘑菇厂一带，是北部的重要蓄水构造，核部为三叠系北衙组厚层灰岩，岩体较为完整，整体地势较高，靠近北部黑白水河处高程骤降形成陡坡。巴忙牛背斜(A29)分布于大洋草―巴忙牛—海落沟一线，核部地层透水性差。东巴谷背斜(A41)分布于东巴谷—清溪水库一线。腊日光背斜(A42)分布于腊日光—甘泽泉一线。上述几大褶皱共同控制了研究区地下流场的基本形态。
3 泉点实地调查
2017年7～8月,本文第一作者所在的河海大学水文地质课题组前往研究区及周边调查当地的泉点，测定相关理化参数，并采集了水样(表2)。作为地下水天然露头，泉的性质能提供重
要的水文地质信息[7]。根据实际调查获悉研究区内及周边地区的泉点分布，分析泉水成因和地下集水空间的特点[8]。在岩性和地质构造的共同作用之下，研究区及周边出露大量岩溶泉，且总体分布在岩溶洼地的边缘或附近区域。研究区内绝大多数泉为下降泉，受断裂带阻水作用或强烈风化剥蚀作用在地形突变处出露。黑龙潭泉群主要出露于九子海复向斜南部扬起端西缘，受F16断层阻水作用，散布多个泉点；白浪花泉群主要出露于白浪花向斜北部扬起端，主要沿放射性张裂面发育大泉并从山体向外溢流；古城区泉群和东部边界泉群分别在古城区和东部边界小范围密集出露，流量相对较小。还有一些流量比较大的泉点出露在北衙组、丽江组和长兴组中。根据研究区泉点的位置、向斜构造的展布特征以及岩溶化地层的厚度，推测白浪花向斜和九子海复向斜均存在大型地下蓄水空间，地下水主要向周边的泉点排泄。从泉点的分布和出露情况来看，位于中部的巴忙牛背斜附近地层恰好分隔了南北两大蓄水构造，使得地下水分别向南北流动。
4 地下水水质调查及分析
4.1 地下水水质调查
表2中古都塘水样取自原泉点附近揭穿灰岩含水层的矿井，红水塘水样取自原泉点附近岩体
裂隙溢流处。研究区为典型的碳酸盐岩分布区，地下水水化学类型较为简单，以重碳酸钙和重碳酸钙镁型为主。研究区范围内岩溶地下水水质优良，无色、无味、无嗅、透明，地下水水温在11～20℃，pH值在7.74～9.2。绝大部分取样点导电性差，盐度低，TDS值均小于260mg/L。热水塘温泉所富含的矿物质和微量元素使得电导率、盐度和TDS指标都远超过其他取样点。
表2 地下水水质调查记录Table 2 Groundwater quality investigation records编号泉名位置高程/m出露地层电导率/μS·cm-1pH值盐度/%TDS/mg·L-1流量/L·s-1泉水性质S1白浪花泉白浪花1 804T2b1267.159.120.6135.4140.0下降泉S2白浪花二级电站泉大东乡1 717T2b1271.258.730.6139.8/下降泉S366号泉大东乡1 810T2b2227.508.750.595.3/下降泉S4老纸厂途中泉一碗水村3 093T2b3279.108.790.7143.40.3下降泉S5老纸厂泉甲子村2 735T2b3150.008.710.376.125下降泉S6古都塘泉古都塘村2 599T2b1267.758.610.5113.3断流下降泉S7红水塘泉红水塘村2 854T2b2122.408.810.363.08断流下降泉S8九子海饮用泉九子海2 845T2b3272.158.940.6139.450.0下降泉S9九子海水塘九子海2 804T2b331.559.20.116.76//S10腊日光泉束河镇2 935E2l3179.458.920.452.670.35下降泉S11白马龙潭丽江古城2 392E2l3509.508.231.2257.520.0下降泉S12三眼井丽江古城2 391
E2l3550.108.111.1236.43.4下降泉S13干地坝泉干地坝2 455P2h351.959.020.8178.630下降泉S14岩脚泉岩脚村2 495P2h486.608.141.1250.91.0下降泉S15坟地泉团山村2 490P2h314.258.310.7156.20.8下降泉S16莲花村龙潭莲花村2 409P2ch456.308.610.4231.77.65下降泉S17清溪泉清溪村2 433T2b3281.908.610.5121.780.0下降泉S18153号泉金山街道2 434Q4al286.108.650.7147.5200.0下降泉S19热水塘温泉大东乡1 526T3sn1 003.007.742.3511.41.52上升泉
