摘要：沂南县胡家埠村YR-1水文地质条件分析，该区断裂构造纵横交错、地层切割破碎，水文地质条件较复杂。本次调查是在矿床地质结构、水文地质特征等调查评价的基础上并结合已有资料，重点介绍了胡家埠地区矿床结构的地质背景，形成原因和分布特征。该区域内矿山地下水赋存于奥陶纪马家沟群和寒武纪九龙群灰岩、白云岩裂隙岩溶中，地下水中锶含量达到了国家锶型矿泉水界限指标，且具有开发利用价值。根据YR-1多年监测，水位、水质、水量动态稳定，无污染，感观无色无味、清澈透明。

　　关键词：矿床结构；成因；胡家埠；沂南县

　　2012年~2014年，山东省地矿工程勘察院进行“山东省沂南县北德胜地区地热资源普查”项目时，在沂南县经济开发区胡家埠村南成功施工YR-1矿产探采结合井(井深2000m)。通过矿山地下水水质分析，发现该井锶含量达到了界限指标。为了使该矿产资源得到综合开发利用。2017年6月26日，山东省国土资源资料档案馆储量评审办公室对该项目进行了审查，将YR-1地区地下水定名为含锶型饮用天然矿泉水。

　　1自然条件

　　YR-1矿泉水井位于山东省临沂市沂南县经济开发区界湖镇胡家埠村南，研究区域周边各村、镇之间均有公路相连，道路四通八达，交通十分便利。YR-1矿产研究区域属北温带季风气候区，一年四季分明，春季风多雨少，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷干旱。研究区属沂河水系，区内主要河流为沂河。

　　研究区位于沂南盆地内，地势总体西北高东南低。地貌形态类型分为丘陵和山间河谷平原两种。区内断裂的发育受北西向梯子岭断裂和北东向武夷新华夏断裂控制,其中以北西向断裂最为发育;此外,尚发育北东向褶皱构造,其翼部常出现较大的断裂构造;前者为该区矿床充水的主要控制因素。区内主要出露前震旦系与下古生界变质矿层、上古生界沉积矿、中生界火山岩系和燕山期矿体结构发展。多构成中低山地形,以紫金山和上园山为最高点,往西、往南地形呈阶梯状下降,汀江、旧县河两岸地势较为平缓,区域侵蚀基准面高程约173m。水文地质结构中主要为强烈循环的裂隙潜水和裂隙承压水。丘陵主要分布于沂南县城西北部和西南部，出露矿体主要为新太古代燕山晚期闪长岩矿、中生代白垩纪火山岩和寒武-奥陶纪碳酸盐岩矿，经剥蚀形成的丘陵，切割深度较小。山间河谷平原则主要分布在东部沂河河谷两侧附近地带，主要由沂河冲洪积而成，冲洪积物厚几米至十几米不等，该地区的矿体结构多为粉质粘土夹砾石、碎石。

　　由于地形陡峻,水系发育,沟谷切割剧烈,地下水循环较浅,汇水面积不大,大气降水多以地表径流流失,致使绝大多数含水岩组富水程度弱。除地形条件外,含水矿带组别的富水程度还受地质构造、矿层的风化程度和植被发育情况等因素的影响,区内主要含水断裂带及矿床主要含水矿带分布情况。

　　2地质背景

　　2.1地层条件

　　沂南县隶属柴达木~华北地层大区(Ⅰ)、华北地层区(Ⅱ)、鲁西地层分区(Ⅲ)。区域出露的地层主要有新生代第四纪大站组、临沂组和沂河组；中生代白垩纪青山群八亩地组、侏罗纪淄博群三台组；古生代石炭纪本溪组、奥陶纪马家沟群八陡组、阁庄组、五阳山组、土峪组、北庵庄组和东黄山组、寒武纪九龙群三山子组、炒米店组、崮山组、张夏组和寒武纪长清群馒头组。因受构造控制及岩浆侵入影响，地层出露不连续，其中古生代寒武纪、奥陶纪分布较广，石炭纪及中生代侏罗纪、白垩纪零星出露，新生代第四纪主要分布在沂河两侧，各期岩浆岩多沿断裂带侵入且零星分布。

　　2.2断裂构造及岩浆岩

　　研究区在大地构造上属中朝准地台华北板块(Ⅰ)—鲁西地块(Ⅱ)—鲁中隆起区(Ⅲ)—泰山-沂山隆起(Ⅳ)—马牧池凸起(Ⅴ)、沂沭断裂带(Ⅲ)—沂沭断裂带(Ⅳ)—马站-苏村凹陷(Ⅴ)。以沂沭断裂带最西支鄌郚—葛沟断裂为界，以西为鲁西拱断束，以东为鲁中深断裂带。中生代以来构造运动显著，断裂及岩浆活动发育。

　　研究内基底构造为线性紧闭地堑式褶皱类型，盖层中以断裂构造为主，如鄌郚—葛沟断裂、单家庄—小官庄断裂、望前庄—前辉山断裂、曹家泉—宅子断裂、F、F2、F3、F4断裂。其中F、F2、F3、F4断裂是《山东省沂南县北德胜地区地热资源普查》时通过地球物理勘探确定的。

　　据岩浆活动时代及与地层、构造的关系，该区岩浆活动时期为中生代白垩纪早白垩世燕山晚期。出露的岩浆岩为燕山晚期沂南铜汉庄单元石英闪长玢岩和燕山晚期沂南东明生单元中细粒辉石闪长岩。铜汉庄单元石英闪长玢岩零星出露于界湖镇大白石窝、后中疃西北部以及铜井镇山旺庄、柳行村北部，为铜井杂矿体的主要组成部分，呈北北东向长条展布。岩石呈灰绿、暗灰绿色、斑状结构。该岩体呈一岩株状，面积1.5km2~2km2，侵入围岩有寒武纪页岩及灰岩。与围岩接触形成似层状透镜体矽卡岩、大理岩、矽卡化及角岩化等蚀变岩发育。东明生单元中细粒辉石闪长岩主要出露于铜井镇新王沟北部。据磁异常及钻探圈定呈东西向小岩株产出，面积约3km2。侵入围岩为寒武纪灰岩、白云岩等，在接触带蚀变岩最发育，主要为似层状矽卡岩、大理岩、角岩，大理岩化、角岩化的碳酸盐岩等。

　　2.3水文地质条件

　　根据地质结构地下水含水层的时代、矿体结构组合特征、地下水的赋存条件及富水程度等，研究区地下水划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和岩浆岩类裂隙水四种类型。

　　松散岩类孔隙水在研究区均属浅层水，具潜水或微承压性质。主要分布于区内沂河山间河谷及沟谷地带，赋存于第四系冲积、冲洪积地层中。沂河两岸发育的冲积、冲洪积层及古河道带，富水性好，单井涌水量500~1000m3/d，而在其它地段，特别是矿山的沟谷地带，富水性差，一般小于500m3/d。该含水层组除接受大气降水直接补给外，还接受河水的渗漏补给。

　　碎屑岩类裂隙水主要赋存于石炭纪本溪组、侏罗纪至白垩纪三台组碎屑岩中。区内碎屑岩类裂隙水分布面积较小，仅在鄌郚—葛沟断裂北德胜村段局部出露，呈南北向条带状展布。含水层岩性主要以砂岩、页岩及砾岩为主，矿山地质结构较致密，孔隙、裂隙不发育，富水性差，单井涌水量一般小于100m3/d。

　　碳酸盐岩类裂隙岩溶水主要赋存于寒武—奥陶纪的灰岩、白云岩裂隙岩溶中。该碳酸盐岩类裂隙岩溶水含水层厚度大，分布广，地下裂隙岩溶较为发育，且彼此连通性强，易于地下水的运动及赋存，但因所处的构造、地貌条件不同，岩性有所差异，则裂隙岩溶水的赋存条件和富水性各具其特点。根据所研究区域内的矿体结构组合、裂隙岩溶发育特征及水文地质中赋存、运动条件，可将该含水矿层组划分为碳酸盐岩裂隙岩溶水和碳酸盐岩岩溶裂隙水两类。第一类为碳酸盐岩裂隙岩矿溶水，该岩矿结构中的溶水主要赋存于奥陶纪及寒武纪炒米店组、三山子组、东黄山组、北庵庄组、五阳山组、阁庄组和八陡组的厚层灰岩矿、白云质灰岩矿、泥灰岩矿等裂隙矿带发展中。鄌郚—葛沟断裂西侧岩溶水含水层裸露区，水文地质水富水性较差，单井涌水量一般小500m3/d，水文地质水隐伏区，富水性相对较强，单井涌水量一般为500~1000m3/d。溶解性总固体548.0~759.0mg/l，属于重碳酸钙型、重碳酸钙镁型水、重碳酸硫酸钙型水。第二类为碳酸盐岩岩溶裂隙水，该裂隙水主要赋存于寒武纪张夏厚层状鮞状灰岩矿在矿带结构发展的溶裂隙中，主要分布在工作区西南部。灰岩矿在地表岩溶较为发育，发育有溶穴、溶沟。在地下张夏组岩溶不发育，裂隙相对较发育。水文地质中的单井涌水量一般小于500~1000m3/d。溶解性总固体548.0~620.0mg/l，属于重碳酸钙型或重碳酸钙镁型水。

　　岩浆中的矿类结构裂隙水在工作区分为块状岩矿类裂隙水和喷出岩孔洞裂隙水两类。块状矿体结构裂隙水主要分布于新太古代晚期侵入矿中。侵入矿的发展结构具网状风化裂隙及线状构造裂隙，地下水文地质主要赋存于网状裂隙风化带内，风化层厚度约20~30m，其底与地面起伏大体一致，研究区域的水文地质呈现带状分布于山坳或谷底等低洼处。在构造及地貌条件适宜处，往往形成季节性下降泉。富水性一般较弱，受季节性控制明显，水文地质位随季节变化，埋藏较浅。在地形较平缓的低山区，汇水条件较好，风化带略厚，在较宽的沟谷处，水量略大，富水性在50~100m3/d。在中山地区，地形变化大，风化裂隙发育不均，水量一般小于50m3/d。喷出岩孔洞裂隙水主要赋存于白垩纪八亩地组喷出岩中。分布在东部新王沟村至余粮官庄一带，主要为白垩纪青山群八亩地组安山质凝灰岩等，具不发育的气孔和杏仁构造，裂隙发育差，富水性差，其主要补给来源为大气降水。由于孔洞不发育，地下水赋存条件差，水文地质相对贫乏，其单井涌水量一般小于500m3/d。但在地形、构造等条件适宜的地段，水文地质中富水性较好。

　　研究区内矿山水文地质条件会受到地形、地貌、地层岩性及构造等因素的严格控制。大气降水是本区地下水的主要补给来源，地下水位受大气降水变化而变化。鄌郚—葛沟断裂以西的山区，寒武系-奥陶系碳酸盐岩大面积裸露，其地表裂隙、岩溶发育，是碳酸盐岩地下水的主要补给区。山前隐伏区上覆第四纪松散层厚度约2~20m，岩性主要为粗砂砾石，且直接覆盖于寒武纪、奥陶纪和白垩纪地层之上，其间没有良好的隔水层，二者水力联系密切。第四纪松散岩类孔隙水直接补给下伏基岩裂隙岩溶水和基岩裂隙水。大气降水及孔隙水下渗水进入岩溶含水层后顺地层倾向径流，地下水总体流向由北西向东南部沂河方向径流，在北德胜村一带受沂沭断裂带之鄌郚-葛沟断裂及其次生断裂控制，寒武-奥陶纪碳酸盐岩岩溶含水层埋深加大，地下水向深部径流，在断裂错断及构造破碎有利位置，易形成了较为富水地段。地下水的主要排泄途径为人工开采。

　　3矿山地下水特征

　　3.1储层条件及成因分析

　　研究区域内施工日期2012年12月27日~2013年8月27日，井深2000m，井口标高109.3m，地面标高109.3m，开孔口径426mm，终孔口径152mm。施工过程的钻井、封孔、止水及成井等各项工作都严格按照勘探施工规范进行。

　　根据矿山水文地质揭露地层及附近地层分布情况分析，矿山地下水附近第四纪地层厚度小于10m，下伏白垩纪青山群八亩地组安山质凝灰岩地层厚度约500余米，白垩纪下伏地层奥陶纪灰岩顶板埋深受断裂控制差异较为明显。另外，白垩纪地层岩性主要为火山凝灰岩和火山角砾岩，岩石坚硬、致密，孔隙、裂隙较不发育，地质结构中的透水性能相对较差，属于良好的隔水层，是构成地下水水源相对稳定的连续的盖层。盖层之下的奥陶纪马家沟群-寒武纪九龙群碳酸盐地质地下水的主要含水层，含水层顶板埋深1074.79m，底板埋深1880.09m，含水层厚度101.10m。开采深度自-965.49m~-1770.79m标高。沂沭断裂带为一深大断裂，与之伴生的北西向断裂规模亦较大。从区域水文地质条件分析，沂南县地势西北高、东南低，北德胜地区地处沂南县东南部，西侧的奥陶纪、寒武纪灰岩、泥灰岩及泥质页岩(含有Sr、硼、偏硅酸等元素)分布区为地下水的补给区，地下水接受大气降水补给后，首先处于淋滤作用和溶解作用的强径流环境中，形成HCO3-Ca型地下水，然后地下水由西北向东南方向径流，当地下水径流至潘家庄~红石庄一带时，遇到鄌郚—葛沟断裂带，由于断裂东侧弱透水的白垩纪安山岩具有一定的阻水作用，在此地下水的去向则分成两部分，一部分地下水沿断裂带西侧由北向南径流，流出区外，另一部分则通过断裂破碎带侧向补给断裂东侧的岩溶地下水，进入中深层寒武、奥陶纪岩溶含水层中，顺岩层倾向继续向东南方向径流，在F断裂附近受该断裂错动影响，流经此处的地下水一方面受到错动地层的阻挡，另一方面断裂附近岩石相对破碎，岩溶裂隙相对发育，构成岩溶地下水相对较好的蓄水空间，地下水易在此处富集。

　　另外，埋藏于白垩纪地层之下的寒武、奥陶纪岩溶地层具备热储特征，但钻探孔深至1074.79m进行抽水试验时，地下水降深21.7m时涌水量75m3/h，水温21.5℃；钻探孔深至1732m时，对1074.79m以浅含水层下管止水后进行抽水试验，地下水降深约27.0m，涌水量85m3/h，水温仅25℃。说明奥陶纪岩溶地下水在鄌郚-葛沟断裂与F断裂东西两侧水力联系密切，地下水循环交替强烈，造成其热储性能相对较差，最终形成该地段地下水水温低的特点。还有从矿山地质结构中揭露地层、物探推测断裂和水质分析资料推测，当西北部奥陶纪、寒武纪补给区的地下水径流至鄌郚-葛沟断裂和F断裂处时，不仅与奥陶纪上部岩溶地下水水力联系密切，而且与东侧富含锶、偏硅酸的白垩纪青山群八亩地组安山质凝灰岩(中性钙碱性喷出岩)发生水岩反应，碱性环境加速了Sr、B、Si等元素的富集，从而在前胡家埠地区形成了锶型地下水。该矿区地下水的形成和分布，是在特定的地质环境条件下，主导因素为断裂构造和岩性条件的相互促进和共同作用的结果。

　　3.2水质特征

　　自2013年8月施工完成该探采结合井后就开始水质动态监测工作，多年动态监测结果显示，研究区域内的地下水，清澈透明，色度＜5度，无异臭味，无肉眼可见物。地下水中的化学类型属于HCO3·SO4-Ca·Mg型水，pH值7.20~7.64，矿化度732.98~770.44mg/l，锶含量0.60mg/L~0.661mg/L，达到地下水质的界限指标，并且其他各项国家规定限量指标和微生物指标均未超出。

　　3.3资源量及水温

　　地下水允许开采量采用抽水试验资料进行计算。根据2017年5月研究区内定的进行的3次降深抽水试验数据，并综合考虑区域水文地质条件、地下水开采现状以及科学合理开发利用水资源等因素，将第2次抽水试验对应的涌水量1452m3/d(降深15.96m)作为研究区域内的允许开采量。根据多年水温监测资料，矿山水文地质水温保持在26℃~27℃之间。

　　4结论

　　综上所述，勘探方法的选用应力要求与矿床水文地质特征相适应,以能查清水文地质条件及满足矿坑涌水量计算方法的要求。经过多年动态监测工作，证实前胡家埠地区施工的区域内矿山地下水中赋存具有开发利用价值的锶型水，储水层为奥陶纪马家沟群和寒武纪九龙群灰岩、白云岩等，盖层为白垩纪青山群八亩地组安山质凝灰岩。经过监测后水质已经达到界限指标，水质水量动态稳定，变化幅度小，无污染物检出。因此,运用多种勘探手段,相互印证补充,立足于断裂特征与导(隔)水性的研究,结合硐探工程,加强水文地质长期观测应是这类矿区优先考虑的方法，矿山地质水的开发利用有较大的发展空间，经济效益前景十分广阔。