水文地質(zhì)工程地質(zhì)實(shí)習(xí)報(bào)告
前言
實(shí)習(xí)目的和任務(wù)
實(shí)習(xí)過(guò)程（實(shí)習(xí)階段的劃分、踏勘點(diǎn)觀測(cè)內(nèi)容）
完成工作量統(tǒng)計(jì)（踏勘點(diǎn)數(shù)量、統(tǒng)測(cè)水位面積、測(cè)量井點(diǎn)數(shù)量、水質(zhì)分析數(shù)量等）
1、 自然地理及地貌概況
1、1氣象、水文
焦作的氣候?qū)俅箨懠撅L(fēng)型溫暖帶半干旱性氣候，四季分明。多年平均氣溫14.9℃，多年平均降水量為594.4mm，年最大降水量為921.6mm(1965年)，年最小降水量為289.4mm（1981年）。降水年內(nèi)分配不均，多集中在六、七、八月份，三個(gè)月降水量約占全年降水量的65%左右。區(qū)內(nèi)河流有丹河、峪河、西石河、三門河，丹河屬黃河水系，其余屬海河水系。丹河和峪河為常年性河流，其它為季節(jié)性河流。
1、2地形與地貌
焦作市區(qū)北部為太行山區(qū)，南部為黃河、沁河沖洪積平原。全區(qū)地形，西北高，東南低。北部山區(qū)地面高程200-1790m地形陡峭，河谷深切，巖石裸露，發(fā)育地表巖溶景觀，地面起伏大。市區(qū)及市區(qū)南部為山前傾斜平原區(qū)，地形略向南、南東傾斜，由北向南逐漸降低，地面標(biāo)高80-200m。
在長(zhǎng)期內(nèi)外地質(zhì)營(yíng)力的互相作用下，形成了山區(qū)和沖洪積平原二個(gè)一個(gè)地貌單元。根據(jù)地貌成因和形態(tài)特征，山地和沖洪積平原共劃分為七個(gè)二級(jí)地貌單元。分述如下：
（一）山地
1、構(gòu)造侵蝕中心
分布于市區(qū)北部山西境內(nèi)的晉廟鋪、柳樹(shù)口、奪火一帶，山體呈北東向展布，標(biāo)高1000-1790m，地形陡峭，溝谷深切，似峰林地貌。組成山體巖性以元古界變質(zhì)巖為主。
2、構(gòu)造溶蝕低山
分布于寨豁、趙莊、西村、黑龍王廟一線以北，地面標(biāo)高500-1000m。地形起伏較大，溝谷深切。組成山體巖性多為中奧陶灰?guī)r，地表巖溶發(fā)育。有溶隙、溶溝、溶槽及大型溶洞。
3、構(gòu)造剝蝕丘陵
分布于近山前地帶，標(biāo)高200-500m。山頂呈渾圓狀，山坡平緩。地表多出露中奧陶系灰?guī)r和石炭—二疊系砂頁(yè)巖。
（二）山前傾斜平原
分布于山前一帶，由季節(jié)性河流堆積而成。由坡洪積斜地、沖洪積扇群、扇（間）前洼地和交接洼地組成。
1、坡洪積斜地
不連續(xù)地分布于市區(qū)東北部的方莊、薄壁近山前地帶，由重力和坡面水流作用堆積而成，粘土、碎石、卵石等組成的坡積物呈倒石堆狀或圍繞坡麓堆積構(gòu)成坡積裙，坡積裙相連組成坡積斜地。
2、沖洪積扇
在丹河、西石河、山門河、子房溝、翁澗河等河流的出山口處，間歇性暫時(shí)洪流堆積作用形成了一系列沖洪積扇。不同時(shí)期，不同河流的洪積扇重疊或相連，呈帶狀沿太行山前連成一片。組成物質(zhì)為粉質(zhì)粘土、粘土、卵礫石等。
3、扇前洼地
分布于鐵路線以南至新河間的朱村—于村—墻南—待王一帶，為西石河、翁澗河、山門河洪積扇的前緣地帶，地形低洼，地面標(biāo)高95-85m，微向東南傾斜。組成物質(zhì)以粉質(zhì)粘土、粉土為主，夾有沙層。
4、交接洼地
分布于新河—大沙河一帶，為黃河、沁河的沖積平原和太行山山前沖洪積平原之間的交接洼地，由粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂土組成。地勢(shì)低洼，地面標(biāo)高100-90m，微向東南傾斜。
在山前沖洪積平原中上部，分布有十幾座煤礦。采煤引起地表下沉變形，地表形成塌陷坑。據(jù)調(diào)查，焦作礦區(qū)有較大的塌陷坑17個(gè)，塌陷面積近70km2。
2、區(qū)域地層
2、1地層
本區(qū)出露有太古界、元古界震旦系、下古生界寒武系和奧陶系、上古生界石炭—二疊系、中生界三疊系、新生界第三系和第四系。由老至新分述如下：
太古界（Ar）：出露于山區(qū)峪河口，薄壁一帶，主要巖性為中等程度變質(zhì)作用形成的片麻巖和混合巖，厚度大于1000m。
震旦系（Z）：分布于山區(qū)馬鞍石水庫(kù)一帶，與下伏太古界呈角度不整合接觸。主要巖性為淺紅、紫紅色石英砂巖，厚度100-500m,。
寒武系（E）：出露于丹河、峪河等深切河谷中，與下伏震旦系地層平行不整合接觸�？偤穸�300-500m，分下中上三統(tǒng)。下統(tǒng)主要為泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、磚紅色頁(yè)巖和砂巖，中統(tǒng)下部為紫紅色頁(yè)巖、砂巖，中上部為深灰色亮晶灰?guī)r、白云巖，下統(tǒng)是中厚層狀結(jié)晶白云巖。
奧陶系（O）：山區(qū)廣泛出露于地表，山前傾斜平原區(qū)則隱伏于石炭—二疊系地層之下，與下伏寒武系地層呈整合接觸�？偤穸�500m，分中統(tǒng)、下統(tǒng)。下統(tǒng)出露于深切河谷兩岸，巖性為青灰色細(xì)晶白云巖和硅質(zhì)條帶或硅質(zhì)團(tuán)塊白云巖。中統(tǒng)廣泛分布于山區(qū)，山前傾斜平原區(qū)除局部埋藏于新生界地層之下外，大部分埋藏于石炭系地層之下。是一套碳酸鹽地層，厚度約400m。巖性主要是黑色、灰色厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和泥灰?guī)r。
石炭系（C）：山區(qū)零星出露，山前平原區(qū)則隱伏于新生界地層之下，是一套由灰?guī)r、泥巖、頁(yè)巖組成的海陸交互相沉積，含煤數(shù)層，厚70-90m。
二疊系（P）：隱伏于山前平原之下。巖性為砂巖、頁(yè)巖互層，夾可采煤層。厚度為70-120m。
三疊系（T）：未出露。據(jù)鉆孔揭露，巖性為砂巖、頁(yè)巖，夾煤層。
第三系（R）：未出露。據(jù)鉆孔資料，下部為礫巖、泥巖、砂巖、灰?guī)r互層，上部是粘土、砂礫石互層。
第四系（Q）：主要分布于山前沖洪積平原區(qū)，分中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)。
中更新統(tǒng)（Qal-pl2）：零星分布于近山前地帶。上部為坡洪積成因的粉質(zhì)粘土和粉土，含碎石及鈣質(zhì)結(jié)核：下部為松散卵礫石、含礫粘土和粉質(zhì)粘土等。厚20-88m。
上更新統(tǒng)（Q3al-pl）：廣泛分布于山前傾斜平原上。由沖洪積黃土狀粉土、粉質(zhì)粘土、砂及砂礫石組成，厚5-60m。粉土、粉質(zhì)粘土中富含鈣質(zhì)結(jié)核和小礫石，局部有鈣質(zhì)結(jié)核層，柱狀節(jié)理和大裂隙發(fā)育。
全新統(tǒng)（Qal4）：分布于南部黃河和沁河沖積平原上，由淺黃色粉土及砂層組成。厚10-40m。
3、區(qū)域構(gòu)造及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)
1、地質(zhì)構(gòu)造
本區(qū)廣泛發(fā)育了燕山運(yùn)動(dòng)以來(lái)所形成的各種構(gòu)造形跡，斷裂構(gòu)造尤為發(fā)育，多為高角度正斷層。受斷裂構(gòu)造控制，區(qū)內(nèi)地層形成由北向南呈階梯狀下降的單斜式構(gòu)造形式，傾角為10°—20°。區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造體系輪廓有東西向構(gòu)造，北東向構(gòu)造和北西向構(gòu)造。工作區(qū)地表多被第四系松散堆積物覆蓋，斷裂構(gòu)造以隱伏構(gòu)造為主。
東西向構(gòu)造主要包括鳳凰嶺和盤(pán)古寺—新鄉(xiāng)斷裂，兩條斷裂規(guī)模大，切割深度較大，早、更新世活動(dòng)較強(qiáng)烈，并對(duì)區(qū)域型構(gòu)造格局和地形、地層分布等有一定的控制作用。
鳳凰嶺斷裂沿走向大致分為三段，各段活動(dòng)略有差異。西石河以西，由近于平行的五條東西向斷層組成，斷層錯(cuò)斷古生界地層，斷距小于100m，上新世以來(lái)斷層落差約為250m，局部見(jiàn)有斷裂錯(cuò)段晚上更新世—早中更新地層，表明中更新世前斷層曾有過(guò)活動(dòng)。西石河以西至焦作市北，斷裂沿山前向東延伸，在地貌上構(gòu)成山區(qū)和平原自然分界。在焦作市以東的平原區(qū)，斷層隱伏于新生界地層之下。
盤(pán)古寺—新鄉(xiāng)斷裂（焦作段稱朱村村斷層）是一條規(guī)模較大，切割較深的區(qū)域性活動(dòng)斷層裂，對(duì)全區(qū)地形地貌、構(gòu)造格局和地層厚度都有較強(qiáng)控制作用。斷裂分為三段：柏山以西，構(gòu)成山區(qū)與濟(jì)源盆地的分界線，兩側(cè)基巖落差700—1000m，沿?cái)鄬泳植恳?jiàn)有破碎帶，下盤(pán)為古生界地層，上盤(pán)早更新世地層被斷層錯(cuò)斷，中更新世地層無(wú)明顯變形跡象。有關(guān)地質(zhì)資料證實(shí)，該斷層活動(dòng)時(shí)代為N2—Q2。自柏山至修武大高村，斷裂隱伏于第四系下。大高村東（城東村斷裂）斷層兩側(cè)沉積地層及構(gòu)造均不同，其南是武陟隆起，其北是修武地塹。據(jù)煤田物探資料，該斷層自古生界以來(lái)具有明顯的繼承性正斷層活動(dòng)特征，新生界地層最大斷距達(dá)800m。該斷層現(xiàn)在仍在活動(dòng)，沿?cái)嗔岩苍�記錄到一些小地震活�?dòng)。
北東向斷裂是本區(qū)最發(fā)育的構(gòu)造，規(guī)模較大的斷裂有九里山斷層、馬坊泉斷層和薄壁斷層，規(guī)模較小斷裂更多，有三十九號(hào)井?dāng)鄬�、王封斷層、三�?hào)井?dāng)鄬�、西倉(cāng)上斷層等。這些北東向斷層將焦作西部地層切割成地壘和地塹斷塊，將焦作東部的地層切割成南升北降的階梯狀斷塊。
九里山斷裂為一隱伏正斷層，與薄壁斷層組成地塹，其間沉積了巨厚的第三系和第四系底層。據(jù)有關(guān)資料顯示，該斷層在第三紀(jì)晚期和第四紀(jì)早更新世活動(dòng)強(qiáng)烈。薄壁斷層是區(qū)內(nèi)的的一條基底斷裂，下盤(pán)出露太古界、震旦紀(jì)和下古生界地層，上盤(pán)為上古生界和新生界地層。在晚第三紀(jì)時(shí)活動(dòng)比較強(qiáng)烈，近期仍有微弱活動(dòng)的跡象。1973年10月輝縣2級(jí)地震和11月修武的2.2級(jí)地震與斷裂活動(dòng)有關(guān)。
北西向斷裂有平陵斷層和武陟斷裂，斷裂規(guī)模和活動(dòng)性都次于其他方向斷裂。
2、新構(gòu)造活動(dòng)
本區(qū)新構(gòu)造活動(dòng)比較活躍，主要的表現(xiàn)形式有：（1）差異性升降運(yùn)動(dòng)，即山區(qū)強(qiáng)烈上升，平原區(qū)不斷下降�；鶐r山區(qū)由于強(qiáng)烈上升，基巖裸露，溝谷深切，山坡陡峭，河床堆積物很少，河谷斷面多呈“V”字型。平原區(qū)由于長(zhǎng)期下降，相繼沉積了中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)，其中上更新統(tǒng)厚度就達(dá)500-700m，最厚達(dá)1000m以上�，F(xiàn)代的地殼變形資料表明，不均勻升降活動(dòng)仍在繼續(xù)。（2）老構(gòu)造繼承性活動(dòng)，近期以來(lái)，在新地應(yīng)力場(chǎng)作用下，區(qū)內(nèi)一些斷裂如鳳凰嶺斷層、盤(pán)古寺-新鄉(xiāng)斷層、薄壁斷層、九里山斷層等均繼承性活動(dòng)或復(fù)合型活動(dòng)，物探、地震、衛(wèi)星照片等方面的資料均明顯地顯示出活動(dòng)跡象。（3）地震活動(dòng)比較頻繁
3、區(qū)域地震活動(dòng)
焦作歷史地震活動(dòng)水平較低，自有地震史料以來(lái)，僅有過(guò)一次中等強(qiáng)度的地震，即1587年4月10日在35.3N、113.5E的修武縣發(fā)生的6級(jí)地震，震中距離焦作城區(qū)約26km，對(duì)焦作造成6度烈度的破壞。由于焦作處在河北地震帶、汾渭地震帶和河淮地震帶的交接部位，發(fā)生在這些地震帶上的中強(qiáng)震，會(huì)對(duì)焦作市造成一定程度的破壞。根據(jù)歷史地震資料統(tǒng)計(jì)，對(duì)焦作造成5度烈度以上破壞的歷史地震共有12次，其中造成6度破壞的地震有7次。
區(qū)內(nèi)現(xiàn)今時(shí)常發(fā)生小地震，自1970至今年，共記錄到ML≥3級(jí)地震3次，最大的地震為1979年3月20日修武4.0級(jí)地震。地震活動(dòng)與活動(dòng)斷裂有一定聯(lián)系，1587年修武5.5級(jí)地震發(fā)生在北東向馬坊泉斷裂與東西向朱營(yíng)斷裂交匯處，1979年修武4.0級(jí)地震發(fā)生在盤(pán)古寺-新鄉(xiāng)斷裂與平陵斷裂的交匯處。
4 、區(qū)域水文地質(zhì)條件
4.1含水層組級(jí)富水性
依據(jù)含水介質(zhì)特征、儲(chǔ)水特點(diǎn)、地層年代和含水層富水性，區(qū)內(nèi)含水層可以劃分為寒武系——奧陶系灰?guī)r巖溶含水層組、石炭系薄層灰?guī)r巖溶含水層和第四系松散沉積物孔隙水含水層組。
1 寒武—奧陶系灰?guī)r巖溶含水層組
含水層巖性主要為奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r和寒武系中統(tǒng)灰?guī)r，總厚900m，巖溶裂隙發(fā)育，富含裂隙巖溶水，是本區(qū)最富水的含水層。在北部山區(qū)成裸露型，山前傾斜平原區(qū)掩埋于石炭—二疊和新生界地層之下，成埋藏型。
巖溶發(fā)育程度和含水層富水性與巖性、構(gòu)造、地形、地貌等條件有關(guān)。主干斷層包括鳳凰嶺斷層帶、存斷層帶、九里山斷層帶和方莊斷層帶是巖溶水地底下強(qiáng)徑流帶和富集帶，巖石破碎，巖溶發(fā)育，裂隙密集，巖溶水沿這些主干斷層富集、運(yùn)動(dòng)。鳳凰嶺斷層帶上分布著數(shù)個(gè)大型水源地，其中崗莊水源地，在0.05㎞²的面積上分布有50個(gè)水源井，取水量超過(guò)1.5m³/s。鳳凰嶺與朱村斷層之間的焦西礦區(qū)、鳳凰嶺斷層與九里山斷層相交出來(lái)的三角形區(qū)域即演馬、韓王、九里山、古漢山一帶，在東西向主干構(gòu)造控制下，北東向斷裂構(gòu)造發(fā)育，造成巖石破碎，巖液發(fā)育，并發(fā)育有巖溶洞，富水性強(qiáng)，是巖溶水極強(qiáng)富水區(qū)，單井出水量大于3000m³/d，最大可達(dá)16000 m³/d。處于該區(qū)的演馬礦、九里山礦、王封礦等均是大型巖溶水充水煤礦，常發(fā)生大型巖溶水突水事故。方莊斷層和九里山斷層相匯處附近即馮營(yíng)、方莊一帶，奧陶系灰?guī)r埋藏深小于500m，巖溶也比較發(fā)育，單井出水量1000—3000m³/d，是巖溶水強(qiáng)富集區(qū)。朱村斷層以南和焦東礦區(qū)的鳳凰嶺斷層以南，奧陶系灰?guī)r巖溶含水層深埋于新生界和石炭一二疊系底層之下，巖溶發(fā)育微弱，富水性較差，是弱富水區(qū)。北部山區(qū)奧陶系灰?guī)r出露于地表，巖溶水水位埋深大，巖溶發(fā)育程度和富水性具有不均勻性。
2 石炭系薄層灰?guī)r巖溶含水層
石炭系薄層灰?guī)r巖溶水分布于山前沖積平原上的石炭系薄層灰?guī)r中。石炭系有5—11層薄層灰?guī)r。其中第八層灰?guī)r和第二層灰?guī)r分布比較穩(wěn)定，八灰侯6—10m，二灰4—21m，含裂隙巖溶水。八灰和二灰位于大煤之下，據(jù)煤層分別是20m和70m，是煤層底板充水含水層，常造成礦井底板突水。石炭系薄層灰?guī)r地表出露很小，直接接受大氣降水入滲補(bǔ)給量非常有限，僅在近山前及九里山、演馬礦一帶與第四系松散沉積物條帶狀接觸的區(qū)域，就受上部第四系孔隙水的流補(bǔ)給。因此，石炭系薄層灰?guī)r是煤層底板的直接充水層，對(duì)煤礦生成構(gòu)成威脅，但供水意義不大。
3 第四系松散沉積物孔隙水含水層組
孔隙水主要分布于山前沖洪積平原區(qū)，含水層主要為砂礫石層或中西沙層，頂板埋深為20—40m。受地質(zhì)、地貌和水文地質(zhì)條件影響，含水層富水性空間分布不均。
丹河、西石河、山門河等河流的沖洪積扇上，含水層為砂礫石層，厚度20—50m，導(dǎo)水性和滲透性強(qiáng)，補(bǔ)給、徑流條件好，富水性強(qiáng)。單井出水量扇體上部大于5000m³/d。扇體中下部為3000—5000m³/d。沖洪積平原的扇間區(qū)，含水層為砂、砂礫石，連續(xù)性差，常呈透鏡體狀，厚度為10—15m，導(dǎo)水性和滲透性比較差，單井出水量1000—3000m³/d。山前傾斜平原的前緣區(qū)，含水層位上更新統(tǒng)中細(xì)砂巖，單層厚度5—10m，富水性差，單井出水量500—1000m³/d。坡洪積裙區(qū)，含水層是坡洪積的碎石和礫石，連續(xù)性差，多呈透鏡狀，局部半膠結(jié)，富水性最差，單井出水量小于500 m³/d。