构造-古水文地质期划分

水文地质期的划分和定位~

1.分期的依据
划分水文地质期应把握两个要点。其一，应以研究目的层的沉积背景、沉积作用及其以后地史进程中的沉积、构造演化为依据论证期的划分。其二，针对主要含水系统进行分期。分期的依据是:
(1)中三叠世末发生的印支运动导致川盆中、东部露出水面，以中三叠世末不整合面绘制的古地质图显示，以泸州为中心朝向北西方向由老到新呈环状分布，直至乐山、仁寿一带中三叠统保存完整(图8-3)，中三叠世浅海显著向西萎缩，在川盆西外侧龙门山前山带和盆内川中前隆之间形成了川西晚三叠世残留海盆。
晚三叠世龙门山后山带及其以西地区松潘-甘孜地区大规模的拉张裂陷，沉积了巨厚的海相层和大陆斜坡的浊流沉积。特提斯海通过康滇古陆与龙门山半岛、抑或与新生的乐山—龙女寺陆地之间的海峡与残留海盆连通，发展成为以川西为沉降中心西断东超的箕状川西拗陷，沉积了上三叠统须家河组须一段海湾泥岩相、须二段三角洲砂岩相、须三段泥岩沼泽相，其后由于龙门山前山带强烈活动和隆升，露出水面，导致残留海盆转化为须四段至须六段的陆相沉积，之后又连续沉积了侏罗系、白垩系(2000～5000m)陆相红层，晚三叠世箕状断陷盆地发展成为沉降的大型拗陷盆地。
白垩纪末发生了规模巨大的对四川盆地构造形态起决定性的正向构造运动———燕山运动(又名四川运动)，结束了川盆中东部的沉积历史。川盆周围地层褶皱隆升为高山，川盆西缘伴随着岩浆喷发和形成花岗岩等深成岩类，盆内中生代地层发生首次断褶，川盆现代轮廓基本定型。第三纪沉积除在江河两岸零星分布外，主要沉积于川西拗陷。

图8-3 四川盆地西南地区中三叠世末地质图

晚第三纪喜马拉雅运动川盆进一步遭受挤压褶皱和断裂，盆内不同性质的三大块构造最终定型。川西拗陷内堆积了厚度甚薄的第四系沉积层。
(2)依据川西拗陷的沉积演化、构造演化的进程和笔者的分期理念，可将上三叠统须二、四、六段三个主要含水系统经历的水文地质期划分为沉积作用、沉压埋藏作用和构造热液作用三个型式的水文地质期。
必须指出，各含水系统“期”的起始时间、持续时间和作用的强度及效应均是不同的。
(3)川西拗陷是个中、新生代继承性拗陷，晚三叠世沉积后继而连续沉积了侏罗系、白垩系，上三叠统最大埋深在5000m之下，最浅的也有2000m，晚三叠世沉积结束后未裸露地表，即未经受过淋滤作用的改造。但根据钻井地层分层数据编制的各层厚度分布图上发现，须六段分布在拗陷的南部，约占拗陷总面积的一半多，北部大面积缺失;须四段在拗陷内大面积分布，但在拗陷北部西边界内侧的江油一带和北边界内侧的苍溪以北一带缺失，其上为须五段沉积层覆盖。出现缺失的原因可能是:其一，上三叠统由海相转化为陆相沉积时，由于龙门山前山带强烈活动和隆升，不仅切断了残留海盆与外海的联系转变为陆相沉积，而且引发拗陷北部的抬升，导致湖盆沉积范围有所变化，须六段沉积时湖盆萎缩到拗陷南部。其二，须四、须六的沉积结束后露出水面，经剥蚀作用形成的，但上三叠统是个连续沉积的过程，不存在沉积间断，且这些被剥蚀的沉积物搬运至拗陷外，还是在拗陷内搬运，按现掌握的资料难以佐证。按第一种状况而论，须六段未经历淋滤作用，而须四段裸露面甚小，时间又短，主要以内循环型压挤式沉积水交替为主要动力特征。
(4)难以取得川西拗陷在油气和卤水开发过程中的水动力、水化学动态测试资料，人类技术经济活动作用缺乏支撑讨论的条件。
2.期的定位
按照上述分期依据的分析，可将各含水系统深层水历经的水文地质期概括于表8-1。
表8-1 上三叠统各含水系统“期”的演化


注:I—沉积作用;II—沉压埋藏作用;Ⅲ—构造热液作用。
须二段含水系统深层水在地史进程中依次经历了沉积作用、沉压埋藏作用和构造热液作用三个水文地质期。沉积作用水文地质期自须二段沉积开始至沉积结束的持续时间;沉压埋藏作用水文地质期自须三段沉积开始至白垩纪沉积结束的持续时间;构造热液作用水文地质期自白垩纪末发生的燕山运动(四川运动)至第三纪末发生的喜马拉雅运动幕面之间的持续时间。
须四段含水系统深层水在地史进程中经历了与须二段期序相同的三个水文地质期。沉积作用水文地质期自须四段沉积开始至沉积结束的持续时间;沉压埋藏作用水文地质期自须五段沉积开始至白垩纪沉积结束的持续时间;构造热液作用水文地质期的持续时间与须二段的相同。
须六段含水系统深层水在地史进程中经历了与须二段期序相同的三个水文地质期。沉积作用水文地质期自须六段沉积开始至沉积结束的持续时间;沉压埋藏作用水文地质期自须六段沉积结束至白垩纪沉积结束的持续时间;构造热液作用水文地质期的持续时间与须二段的相同。

矿井水文地质类型：
矿井水文地质划分为简单的、中等的、复杂的和极复杂四种类型。
1、简单：受采掘破坏或影响的孔隙、裂隙、熔岩含水层，补给条件差，补给水源少或极少。单位涌水量q≤0.1。无老空积水。
2、中等：受采掘破坏或影响的孔隙、裂隙、熔岩含水层，补给条件一般，有一定的补给水源。单位涌水量0.1<q≤1。存在少量老空积水，位置、范围、积水量清楚。
3、复杂：受采掘破坏或影响的主要是熔岩含水层、厚层砂砾石含水层、老空水、地表水，补给条件好，补给水源充沛。单位涌水量1<q≤5。存在少量老空积水，位置、范围、积水量不清楚。
4、极复杂：受采掘破坏或影响的主要是熔岩含水层、老空水、地表水，补给条件很好，补给水源极其充沛，地表泄水条件差。单位涌水量q>5。存在大量老空积水，位置、范围、积水量不清楚。

还有矿山水文地质类型：
固体矿山一般可划分为三大类型。①充水岩层以孔隙岩层为主的矿山。涌水量主要取决于岩层孔隙率的大小、岩层的厚度、分布范围以及自然地理条件。②充水岩层以裂隙岩层为主的矿山。涌水量主要取决于岩体结构、裂隙发育程度、裂隙力学性质、构造的复合情况、裂隙发育的宽度、深度及充填情况和自然地理条件。③充水岩层以溶洞岩层为主的矿山。涌水量主要取决于溶洞发育情况、充填情况、地质构造、古地理和自然地理条件。根据水文地质、工程地质条件又可进一步划分为简单的、中等的和复杂的三种类型。

在综合分析相山地区构造演化历史、古地理再造及其他区域研究资料的基础上，遵循每后继期应与前一期在水文地质构造的结构上具有显著不同的原则，对相山地区构造-古水文地质期进行了划分（表5.1）。目的是了解研究区在区域地质发展历史过程中一定时间段内的水文地质结构，并进而研究地下水的分布及形成条件，探讨成矿期大气降水成分进入成矿溶液的途径。

表5.1 相山地区构造-古水文地质期划分表

据相山地区水文地质构造的基本类型（巴斯科夫，1981），其构造-古水文地质期可分为四期。第一期时研究区是自流盆地，在砂泥质建造中积聚元古宙和古生代降水为补给源的层状咸水，加里东期的强烈变质作用致使变质水存在；第二期时研究区被抬升，伴随着强烈的剥蚀，古生代的大气降水对岩石进行改造，岩石中含有古生代降水成分的裂隙-脉状水，但深埋的岩石中仍含有元古宙降水成分的沉积水；第三期相山地区下降，堆积了滨浅海泥砂质、碳酸盐岩及陆相含煤碎屑岩和砂砾岩类，元古宙、古生代及中生代降水成分共存的层状地下咸水、半咸水、淡水积聚——形成自流盆地；第四期时相山地区接受了火山堆积，邻近地区还接受了陆相红色碎屑堆积，研究区为水文地质地块，在火山岩中发育裂隙-脉状水，在层状堆积物中积聚着层状孔隙-裂隙水，中生代大气降水为主要补给源。

考虑到与铀成矿的时间关系，可以将上述四个古水文地质基本期组合为两个古水文地质大期，即：①晚侏罗世（J₃）以前的水文地质发展时期——矿前期，相山地区总体上为一水文地质盆地，经历了Z—S₁和C₁—J₂的沉积及S₂—C₁的淋积阶段，沉积阶段积聚的来源于元古宙、古生代大气降水的沉积水在淋积阶段被古生代大气降水所交替，但埋藏于地下深处的岩石中还含有元古宙、古生代大气降水成分。②晚侏罗世以后的水文地质发展时期——包括成矿期及矿后期，构造-岩浆活动破坏了前期水文地质盆地的完整性，此时期相山地区总体上为一水文地质地块，晚侏罗世火山岩浆活动强烈，形成了厚达数千米的火山岩，尔后期内间断性地接受了河湖相陆源碎屑沉积，中生代的大气降水不断交替河湖相陆源碎屑沉积物中的沉积水。据此，可以理解图4.2中相山矿田早期成矿溶液降水成分端员的氢、氧同位素组成特征，即在岩浆上升侵位过程中熔融了含元古宙、古生代及中生代降水成分的岩石，上述降水成分随岩石的熔融一道进入岩浆之中，因而导致早期成矿溶液中降水成分端员的氢、氧同位素组成为雨水的平均同位素组成，这也反过来证实了早期成矿溶液是岩浆分异的产物，岩浆热液是相山矿田矿岩时差小的早期铀成矿物质的载体，富铀地层的熔融为岩浆热液提供了铀源。

第二古水文地质大期内火山活动末期，火山塌陷形成了一系列以相山主火山口为中心的环状断裂及层间离张构造。燕山运动晚期，区域构造活动加强，相山地区EW向、NE向、SN向基底构造复活，在火山盖层中发育NE、EW及SN向继承式断裂构造，并与火山塌陷构造复合，形成了相山火山盆地线环交织的构造格局，为中生代大气降水循环提供了通道。显然，矿田晚期铀成矿溶液中的降水成分是通过这些通道和与高位岩浆房有成生联系的上升热液发生混合的，并且晚期成矿溶液中降水成分端员的氢、氧同位素组成与中生代华南地区大气降水的同位素组成接近（图4.2），表明晚期成矿溶液中降水成分以中生代大气降水为主，但这并不能证实中生代大气降水的对流循环直接参与铀成矿作用。

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