一种岩浆岩丘陵地区找水定井的方法与流程

本发明涉及水文地质，具体为一种岩浆岩丘陵地区找水定井的方法。

背景技术：

1、目前，岩浆岩丘陵地区找水定井国内外尚无完整的科学技术规范，也缺乏系统成熟工作经验，岩浆岩丘陵地区岩性以花岗岩、闪长岩等为主，该类岩石裂隙不发育，赋水性较差，构造裂隙的发育边界具有显著突变特征，与石灰岩地区相差甚大，有时位置相差不足半米就会出现两种截然不同的成井效果，是长期以来找水的技术难题，因此，精准定位是找水成功的关键。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种岩浆岩丘陵地区找水定井的方法，以解决上述背景技术中提出的找水定井手段较为单一，存在井位难定、成井率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种岩浆岩丘陵地区找水定井的方法，其特征在于：包括以下步骤；

3、步骤1：卫星影像识别；

4、在研究以往地质成果资料、充分掌握地质条件的基础上，参照卫星影像解译的山体、河流、谷地展布方向及微地貌影像色相差异，识别断层、岩脉与部分岩体接触带位置及区域走向，圈定分布范围，结合地形坡向、河流与冲沟走向判断地下水径流方向，分析地下水补给条件，划定有利于地下水补给与赋存的找水目标或勘查范围；

5、步骤2：地质力学分析；

6、利用地质力学，初步圈定富水靶区，一般有三种情况：

7、s1.根据地质力学原理，伸展性张性断裂沿着构造期主压应力方向发育，挤压性或推覆性断裂走向则与主压应力方向基本垂直，在张性和压性断裂之间有发育张扭性和压扭性的次级断裂，断裂破碎带和构造影响裂隙带是最有利于地下水赋存的部位。通常来说，nw向和nww向断裂带、主次断裂交汇带、断裂转折处外凸端，岩石中裂隙较为发育，具备较好的地下水赋存环境。

8、s2.岩石受应力作用产生的裂隙是岩浆岩地区地下水赋存的主要场所，岩石性质决定了裂隙的发育程度，一般来说，由石英、长石等浅色矿物组成的花岗岩类酸性岩石，具刚性或脆性，受到区域挤压应力作用，通过产生节理裂隙、发生破裂的方式释放应力，产生张性裂隙，形成了地下水赋存的有利空间，而由角闪石、辉石和黑云母等暗色矿物组成的柔性或塑性岩石，则通过内部压密或发生形变方式释放应力，裂隙极不发育，不利用地下水的储存。走向nw和近sn的石英质、花岗质脆性岩脉基本上均为含水岩脉。

9、s3.岩浆岩地区的岩性变化具有显著突变性特征，这一特征为寻找和利用柔、脆性岩体的岩性接触带找水定井创造了有利条件。岩体在遭受区域挤压应力作用下，不同性质的岩性界面处是应力分布最为集中的部位。在柔性岩体一侧，岩石被压密或发生塑性形变，有时表层带出现变质；而在脆性岩体中则产生节理裂隙，一般情况下表层带(一般小于10m)节理裂隙相对密集、张性空间发育较好，往岩体内部，抗剪能力增强，裂隙发育渐差，以闭合形式的剪节理为主。所以，脆性岩体的表层带是找水定井的目标位置。

10、步骤3：野外调查追踪与现场评判；

11、在步骤1识别区域岩性分布及断裂、岩脉发育特征基础上，结合步骤2确定的富水靶区，开展野外地质调查，查明存在的含水、控水目标类型及其展布特征，分析有利于地下水赋存的地貌部位和补给范围，条件较为清晰的现场拟定具体井位，需要做物探工作进一步查明的，圈定物探勘查范围，拟定测线布设方案；

12、步骤4：地球物理勘查；

13、利用物探方法在岩浆岩地区找水定井主要遵循高阻之中找低阻，低阻之中找高阻的原则；

14、采用联合剖面法、电测深法和高密度法，测线基本沿垂直探测目标体的走向布设；联剖曲线低阻正交点、同步v型及u型低阻带、阶梯状异常带，为存在断层构造的特征；两支曲线同步脉状凸起，形成的高阻异常则是存在脆性岩脉的反映；电测深和高密度断面反映了地下高、低阻岩体沿测线的分布范围，在同一阻值岩性分布区，低阻带为断层发育的显示；沿走向的阶梯状阻值跃变则是岩性发生变化的特征；根据地质条件对不同物探方法的异常特征进行对比研究，结合地貌环境与补给条件综合分析选定井位；

15、步骤5：井位确定；

16、s1.利用断裂找水定井：

17、断裂构造是岩浆岩地区控水、富水的最有利部位，通过调查、物探工作查明其具体位置、规模、产状以及羽状断裂发育情况，分析研究不同区段力学性质和岩性特征，寻找具备补给条件的裂隙发育部位；

18、(1)张性断裂和张扭性断裂走向平直段：经过花岗岩类分布区域时，定在断裂带内或上盘靠近断裂位置；经过闪长岩、辉长岩类中基性岩石地区时，大中型断裂可选择补给条件较好地貌部位在断裂带中定井，小型断裂及补给条件较差地段一般不适宜定井；

19、(2)压性、压扭性断裂和张扭性断裂扭动段：经过花岗岩类分布区域时，定在影响带外侧的碎裂岩带；经过闪长岩、辉长岩类中基性岩石地区时，一般不适宜定井；

20、(3)张性、张扭性断裂与羽状次级断裂交汇带：定在交汇带迎水侧、邻近主断裂部位，最好是有花岗质岩石分布地段；

21、(4)压性、压扭性断裂和羽状次级断裂交汇带：定在主次断裂交汇部位的迎水侧，具体位置的选择如下：当主次断裂夹角小于45°时，定于两断裂影响带的交汇部位外侧；当主次断裂夹角在45-90°时，定于主断裂影响带外侧、次级断裂上盘影响带中；

22、(5)线理、面理发育的片麻状花岗岩、花岗片麻岩地区，发育大中型张性或张扭性断裂时，可沿断裂走向选择补给条件有利地段，在断裂带上定井；其他情况下，一般不适宜在该岩性区定井；

23、s2.利用岩脉找水定井：

24、利用岩脉定井，一要查明岩脉长度、宽度、产状、沿走向岩性变化及穿越的主要地貌单元，特别是经过大型沟谷、河流地段地表水与地下水的转换关系；二要查明被断裂或不同方向岩脉切割情况，明确岩脉沿走向的连续性、稳定性，以及总体走向与地下水流向的关系、不同地段地下水位埋深，为选择适宜井位提供依据；

25、(1)利用定井的岩脉，长度应大于80-100m、厚度在1m以上，当厚度小于0.5m时不宜定井；

26、(2)石英岩、细晶花岗岩等脆性岩脉厚度小于20m时，井位可定在岩脉上；厚度较大时，定在迎水侧的岩脉边缘；

27、(3)利用倾斜岩脉定井，需查清岩脉倾向和地下水位埋深，拟定在枯水期地下水位之下揭露岩脉；

28、(4)优先利用走向与地下水流向垂直的岩脉定井，其次是利用走向与流向斜交的岩脉定井；当利用走向与地下水流向平行的岩脉定井时，应追索至地势平缓、上部分布一定厚度松散岩层的地段，再确定井位；

29、(5)当脆性岩脉被断裂或其他走向岩脉错断时，应在断裂迎水侧的岩脉当中定井，最好同时处于断裂影响带范围内；

30、(6)岩脉分布较多或相互穿插的区域，地下水不易集中，应找控制汇水面积大或岩脉交汇处定井；在确定具备补给条件的情况下，两条脆性岩脉的交汇部位以及脆性岩脉被柔性岩脉拦截(切割)处的上游，都是定井的好位置(打在脆性岩脉上)；

31、(7)利用阻水岩脉定井：当辉绿岩、煌斑岩类岩脉上游分布较大面积粗粒花岗岩、中粗粒二长花岗岩时，井位定在阻水岩脉的上游、花岗岩体迎水侧的边部；

32、s3.利用岩性接触带找水定井：

33、岩浆岩地区，空间岩性多变、规律性差，不同岩性的变化基本不存在过渡现象、界面两侧的岩性具有显著突变特征，而岩性又是岩浆岩分布区地下水赋存的主控因素，因此利用岩性接触带找水定井，一定要精准定位，岩性界面处往往有糜棱岩发育，井位到岩性界面的距离控制在5-10m之间。

34、(1)高阻岩体分布在低阻岩体下游；井位定在高阻岩体上游、靠近高阻体一侧，即定于高阻岩体表层裂隙发育带中；

35、(2)高阻岩体分布在低阻岩体上游；此种情况仅适于上游分布后期侵入的中粗粒花岗岩，下游分布线理化或面理化片麻岩的地区，井位定在低阻岩体上游、高阻岩体的表层裂隙带中；

36、优选的，所述卫星影像识别包括断裂构造影像特征、岩脉影像特征和岩性接触带影像特征。

37、所述断裂构造影像特征：

38、(1)呈现沿谷地分布的灰色、灰绿色线条或暗色条带、与两侧地貌影像存在较明显色差，线条连续或断续分布，总体走向较为稳定；

39、(2)山区、平原之间或不同地貌景观区之间，沿较长直线或平滑曲线相接，形成明显的分布界线；山脊在走向上突然中断或发生错位，山体上出现较长直线状陡崖或多处陡崖呈线状有规律断续排列；

40、(3)河道走向平直，沿一定方向分布长条状、串珠状水体，或者沟谷、河流走向突然出现直线转折；

41、(4)山区植被呈显著的条带状分布，山体岩石露头呈现的白色斑点沿走向突然中断或转折。

42、所述岩脉影像特征：

43、(1)呈现总体走向较稳定、连续或断续分布的白色斑点或白色、浅灰色线条，旁侧大多发育绿色植被条带，当白色斑点较大或线条较粗时，说明岩脉的厚度较大；

44、(2)具有一定长度，沿走向穿越排列方向不同的农田或梯田，沿线分布连续或断续的白色岩石斑点，发育断续的斑点状绿色植被，或出现暗色陡坎条带；

45、(3)沿山坡发育的中小冲沟，沟内出现白色线条或断续的白色斑点，并发育断续的绿色植被；斑点线条穿越大冲沟或谷地时仍保持较稳定走向；

46、所述岩性接触带影像特征：

47、(1)呈现环状或不规则的浅灰色、灰绿色陡坎，当坚硬岩体顺节理裂隙发育冲沟时，陡坎断续分布，岩性多变区域，会出现多处陡坎集中分布状况；陡坎两侧色相和亮度存在明显不均匀现象；

48、(2)花岗岩类分布面积较大区域，地表或土壤影像颜色较为明亮，呈现偏白、偏黄色相，地貌呈现凸起条带状丘梁与谷地相间分布特征，丘梁和谷地的宽度一般较窄，边坡较陡。闪长岩类分布区域，地表及土壤颜色偏暗，呈现偏灰、暗黄色相，丘梁和谷地大多较宽，边坡较缓，谷地或冲沟方向一致性较差。

49、优选的，所述地质力学分析包括断裂构造条件分析、岩脉条件分析和岩性接触带条件分析；

50、所述断裂构造条件分析：

51、在花岗质脆性岩石分布地区，nw向和nww向断裂带、主次断裂交汇带、断裂转折处外凸端，岩石中裂隙较为发育，具备较好的地下水赋存环境。断裂带后期侵入充填花岗岩地段，富水性取决于岩体的长度和补给条件，选择有利于地下水补给的地貌环境，采用物探方法查明断裂带、裂隙发育的具体位置，即可确定井位；

52、所述岩脉条件分析：

53、脆性岩脉裂隙比较发育，有成岩时产生的裂隙，也有后期构造运动影响产生的裂隙；一般来说处于柔性岩性区的脆性岩脉，裂隙都比较发育，岩脉的裂隙发育程度与其厚度相关，但当其厚度较大时，抗剪能力增强，裂隙发育程度显著变差，大厚度任何岩性的岩脉都会起阻水作用；但岩脉薄了又容易被应力错断，导致沿走向上的不连续；厚度﹤20m的岩脉井孔水量较好，厚度﹥20m时水量渐差，而厚度小于0.5m的岩脉一般连续性差，利用价值小；

54、一般走向nw和近sn的石英质、花岗质脆性岩脉基本上均为含水岩脉，定井时结合补给条件、地下水流向，在隐伏区采用物探方法查明厚度，即可选定适宜井位；

55、所述岩性接触带条件分析：

56、岩浆岩地区的岩性变化具有显著突变性特征，这一特征为寻找和利用柔、脆性岩体的岩性接触带找水定井创造了有利条件；

57、岩体在遭受区域挤压应力作用下，不同性质的岩性界面处是应力分布最为集中的部位；在柔性岩体一侧，岩石被压密或发生塑性形变，有时表层带出现变质；而在脆性岩体中则产生节理裂隙，一般情况下表层带(一般小于10m)节理裂隙相对密集、张性空间发育较好，往岩体内部，抗剪能力增强，裂隙发育渐差，以闭合形式的剪节理为主；所以，脆性岩体的表层带是找水定井的目标位置。

58、优选的，所述野外调查追踪与现场评判包括断裂构造调查、岩脉调查和岩性接触带调查；

59、所述断裂构造调查：

60、验证和查明卫星影像异常区段地质特征，确为断裂显示的，沿走向追踪查找断裂露头，测量断面产状、断带宽度，查明岩浆侵入活动、充填地段及岩性变化，沿走向两盘岩性变化、影响带宽度、构造岩发育与分带特征以及羽状断裂发育等情况，分析研究断裂构造力学性质，结合地貌环境与补给条件圈定重点找水地段，确定物探布线方案，参照物探工作成果综合分析选定井位；

61、(1)张性断裂和张扭性断裂走向平直段，经过花岗质脆性岩石地区时，会沿走向出现一定宽度的岩石破碎带，带内岩块大小不均，有时被细碎岩屑或泥质充填呈现为角砾岩，山坡下部及山前地区多被掩埋，穿越山体段呈现u向或v形沟谷，有时沿其发育与地形坡向斜交的冲沟，张性断裂井位可定在断带内部或上盘裂隙发育带，张扭性断裂则应定在靠近断裂的上盘影响带中；

62、(2)压扭性、张扭性断裂及张性断裂扭动(走向曲折及断面倾向反转)段；查明断裂沿线岩性分布状况，选择花岗岩类分布区段，寻找断裂影响带构造岩露头并划分岩性分带，一般从断层中心至影响带外侧，可依次划分为糜棱岩带、糜棱岩化带、碎斑岩带或角砾岩夹透镜体带、片理化带和碎裂岩带，有时会出现某种岩性缺失、分带不完整现象；碎裂岩分布在影响带的最外侧，与非影响带或者弱影响带岩体相接，扭压应力导致其中张性裂隙发育，形成地下水的赋存空间，成为该类断裂构造的主要赋水部位；在查明岩性分带特征基础上，结合地下水补给条件，选定井位；

63、此外，在压扭性和张扭性断裂的旁侧，一般多伴有羽状次级断裂发育，主次断裂的交汇带岩石破碎、裂隙发育，也是选定井位的重点考虑部位；

64、(3)闪长岩类柔性岩石地区断裂构造；当补给条件较好、断裂具明显张性时，定井目标选择断裂带本身，但水量一般一般小于15m3/h；当断裂具压扭和张扭性时，断裂带及影响带大多有糜棱岩发育，一般情况下不适宜定井；

65、所述岩脉调查：

66、岩脉形成时对围岩挤压产生的裂隙带宽度一般很小，对地下水赋存作用甚微，因此一般不将围岩接触带作为找水定井的目标，而是将井位定在脆性岩脉当中；

67、(1)根据地质图上圈定的岩脉位置，结合在卫星影像上的显示，现场沿走向追索，查明岩脉的岩性、产状和厚度，张性裂隙和闭合裂隙走向、倾向及发育密度，野外追索距离不应小于200m；当发现在地质图上无标注、卫星影像上也无显示的岩脉时，要尽量沿走向追索至岩脉的尽头，确定岩脉的长度、厚度和产状；当岩脉经过浅覆盖区时，在地表或农田中一般会出现沿较稳定走向分布的岩脉石块或碎屑，可沿着碎屑的走向进行追索，初步判断其长度和厚度；当岩脉走向与地下水流向垂直或基本垂直时，岩脉中地下水利于获得补给，在其上定井一般能够取得比较好的效果；

68、(2)查明岩脉在垂向上的岩性变化；岩脉经过深切沟谷处一般均可找到露头，应详细观察其垂向上的岩性变化，必要时布设物探测线查明沿走向、垂向上的岩性稳定；均质、稳定的岩性分布是岩脉找水定井成功的关键，这是因为岩浆在侵入冷凝成岩过程中，存在岩浆分异现象，多数岩脉在垂向上具有岩性不均一特征，有时出现岩性突变，岩脉在穿越沟谷地段，自上而下岩性为细晶花岗岩、闪长岩或者细晶花岗岩、粗粒花岗岩、闪长岩，这种现象在野外调查过程中较为常见。

69、(3)岩脉长度对井孔出水量的影响显著大于厚度的影响，因为岩脉越长穿越地貌单元越多，获得补给来源越广，储存水量也就越丰富；在穿越河流沟谷地段，要查明岩脉中地下水与地表水体的补排转换关系，必要时进行测流，分析地下水的补给条件，尽量选择长度大的脆性岩脉来定井；

70、所述岩性接触带调查：

71、岩浆岩地区具有刚脆性的酸性花岗质岩石和具柔塑性的中基性岩石，会出现不同程度的差异性风化特征，接触带处地表上往往分布不规则的岩石陡坎或断续分布具一定规律排列的岩石露头；调查时要仔细辨认两侧的岩性特征，顺着陡坎及露头追索、圈定不同岩体的分布范围；当岩性界面被地表土壤覆盖时，可以根据土壤颜色及所含矿物颗粒的变化，追索圈定大致的接触带界线；中粗粒花岗岩分布区，土壤颜色多为土黄色、浅灰黄色，并且含有较多的长石、石英岩石粗砂颗粒；闪长岩类岩石分布区，土壤颜色多呈暗灰色、暗黄色，其中含有较多的黑云母、角闪石暗色矿物碎屑或颗粒；当土壤颜色及所含岩石颗粒呈现明显变化时，附近一般为柔脆性(中酸性)岩石接触界线；沿土壤色带追索、定点，圈定出岩性变化界线。

72、优选的，步骤4中，岩浆岩地区空间岩性多变，加强对构造低阻异常与岩性低阻异常的识别，去伪存真。

73、优选的，步骤5中，针对断裂、岩脉、岩性接触带等主要蓄水构造找水定井。

74、本发明提出的一种岩浆岩丘陵地区找水定井的方法，有益效果在于：

75、本发明采用卫星影像识别和地质力学分析等新技术手段，结合水文地质调查、地面物探、水文地质钻探等常规技术方法，针对断裂带、岩脉、岩性接触带等主要蓄水构造，创建了易于掌握、便于操作的“卫星影像识别—地质应力分析—调查验证—裂隙网络探测—井位确认—钻探成井”一整套找水定井技术方法，形成从太空到地面、从板块到区段、从区域到局部、从地上至地下的立体式综合找水技术体系；并在实际工作中加以具体应用，取得了良好找水效果，提升工作效率和质量，切实解决贫水山区长期以来存在的人民群众生产、生活用水困难问题，破解了岩浆岩贫水地区找水定井技术难题，在同类地区具推广应用、实用价值。