北京昌平南口地区地质新认识

0 前言

为了摸清北京岩溶水资源，为北京提供应急战略储备用水，2012年2月—2014年1月，北京岩溶水资源勘查评价项目在昌平区南口—马池口地区实施了3眼勘探井。本文通过对钻井地质编录的横向和纵向对比，结合区域地质资料，对该区域的地层情况有了新的认识，分析了CG-K-2测井温度后，提出了在南口—孙河断裂的上盘，有开发地热资源的潜力和前景。

1 区域地质概况

1.1 地层

该区地质构造单元处于青白口中穹褶、门头沟迭陷褶和昌（平）怀（柔）中穹断的交界部位，为第四纪沉积凹陷，即辛店—马池口凹陷，区域基岩地层分布有中上元古界长城系、蓟县系和中生界侏罗系、白垩系。CG-K-1孔和CG-K-2孔位于辛店—马池口凹陷区北部，分布于南口—孙河断裂两侧，靠近北部山区。CG-T-1孔偏向于凹陷北部偏西南方位，该区第四系之下依次为白垩系、侏罗系、蓟县系和长城系，此外还有燕山造山期的大规模侵入岩体分布（图1）。

图1 昌平新城区域基岩地质图 Fig.1 Geological map of bedrock in Changping New City area

1.2 断裂构造

（1）南口山前断裂

该断裂规模较大，沿断裂有花岗岩体侵入，位于钻孔工作区的西北方向，走向NE45°，倾向SE130°～140°，倾角45°～60°，主要活动在燕山造山期，喜马拉雅造山期仍持续活动，该断裂发育在中元古界地层中，沿走向和倾向斜切长城系串岭沟组以及蓟县系雾迷山组。断裂带内岩石强烈破碎，形成碎裂岩、角砾岩、断层泥、鲜见变质成分，下盘岩石（东南盘）较为完整，上盘（西北盘）岩石较破碎。

（2）南口—孙河断裂

CG-K-2号孔在实钻揭露地层中与原设计地层相差较大，主要表现在两点：一是第四系厚度远远超出预想的厚度，达到了823m；二是在雾迷山组中含有大量侵入的小岩体和岩脉，燧石条带白云岩广泛分布。这说明在辛店—马池口凹陷的下伏基岩中，燕山期闪长岩岩体的分布深度和广度都远远超出了原先所认为的范围（图3）。

（3）褶皱构造

辛店—马池口凹陷区西北部以南口山前断裂为界，东北部以南口—孙河断裂为界。由于晚近时期南口山前断裂东南盘和南口—孙河断裂的西南盘的强烈下降，造成本构造区强烈下沉，沉降中心在辛店到马池口一带，第四系最大堆积厚度深达800m以上（被CG-K-2实钻证实），向北东与虎峪—昌平—小汤山抬升区相接，受南口—孙河断裂的影响，下伏基岩总体呈北西向带状分布，形成了向南西倾斜的陡坡度带，沉积物厚度总体从北向南呈突然增厚的趋势。

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1.3 水文地质条件

根据地质构造条件，高崖口—南口岩溶裂隙含水系统又可划分为两个次级的水文地质单元：即北部的马刨泉—老峪沟—仙人洞向斜储水构造和南部的了思台—新开—高崖口单斜储水构造，两个次级的水文地质单元基本以沿河城—南口—琉璃庙大断裂为界。

第四系（Q）：揭露深度为0～823.00m，岩性为粗砂、砂砾石与粉质粘土互层；

2 各勘探孔的设计与实施

2.1 各孔位置设计依据

CG-T-1号孔坐标为4010 55.4N，11607 10.8E，通过地球物理勘探手段认为马池口凹陷中心西南，第四系约180m，下伏基岩为蓟县系雾迷山组，该层可作为设计取水目的层。

CG-K-1号孔坐标为40 13 23.99 N，116 10 15.04 E，位于南口—孙河断裂的东北盘，紧靠断裂带，按设计开孔即可见到富水性相对较好的碳酸盐岩目的层。

图2 CG-T-1、CG-K-1、CG-K-2孔设计地层柱状图(纵向比例尺1：20000) Fig.2 CG-T-1, CG-K-1, CG-K-2 well design stratigraphic column(vertical scale 1: 20,000)

根据CG-T-1号孔的实钻情况，推测下伏燕山期岩体从西南到东北方向的深度是逐级递减的，主要表现在CG-T-1号孔钻进1354.73m时，遇燕山期侵入岩体，而靠近东北的CG-K-2号孔钻进到1031m遇蓟县系雾迷山组。CG-T-1号孔在钻进过程中，一直没有发生漏失现象，测井结过也显示整个基岩岩体特别完整，所以富水性差，不适宜于在该区域布置供水井。

2.2 各孔实钻钻遇地层

（1）CG-T-1号孔

479～855m主要为侏罗系灰绿色玄武岩，穿插正长斑岩夹灰紫色阳起石化白云岩，视厚度376m；

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0～479m 为第四系细砂夹砂砾石地层；

（2）CG-K-1号孔

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根据同步水文地质观测记录，该孔没有发生漏失情况，由于没有见到富水裂隙和岩溶目的层，该孔最终未出水，与设计地层情况相差甚大。

855～1354.73m 为燕山期闪长岩岩体，岩性为灰绿色、灰黑色闪长岩，视厚度499.73m，该岩体未被揭穿，该孔揭露深度1354.73m。

15m以上为第四系覆盖层，15～1502.90m终孔为蓟县系雾迷山组白云岩，这与上面区域地质综述分析情况符合的相当好，由于全孔段都为岩溶目的层，故该孔出水量颇丰，降深3.75m时，出水量达1815m3/d。

（3）CG-K-2号孔

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CG-K-1、CG-K-2及CG-T-1号孔位于了思台—新开—高崖口单斜储水构造区的东北部边缘。该区含水层有蓟县系雾迷山组及长城系高于庄组组成，地层倾向总体方向为北东向。大气降水的入渗补给为本区的主要补给来源，径流方向由西向东，排泄方式主要为向东方向的地下径流及少量基岩井开采。

白垩系+侏罗系（K+J）：揭露深度为823～1031m，岩性为英安质角砾熔岩、流纹岩、英安岩；

蓟县系雾迷山组（Jxw）：揭露深度为1031～1504.18m（未穿），顶部风化壳800～1031m岩性为风化白云岩夹少量闪长玢岩；中下部岩性为灰黑色燧石条带白云岩，在1200～1220m穿插有蚀变辉绿岩岩脉。

该断裂位于钻孔工作区的东北方向，走向NW305°，倾向西南，倾角60°，断裂对第四系沉积厚度有着明显的控制作用，断裂西南盘（上盘）第四系厚度深达600m以上（根据CG-K-2揭露情况），北东盘（下盘）50～100m，有些地方仅20m左右（根据CG-K-1揭露情况），在地表出现北西向线性排列的残山带，该断裂为张性断裂，根据同位素地质年代测定，形成于喜马拉雅造山期，较近资料显示，该断裂近期仍有明显活动迹象，是控制平原构造分区的主要断裂（柯柏林，2009）。

图3 CG-T-1、CG-K-1、CG-K-2孔实钻地层柱状图(纵向比例尺1：20000) Fig.3 CG-T-1, CG-K-1, CG-K-2 the actual drilling well stratigraphic column(vertical scale 1: 20,000)

3 南口地区地质新认识

3.1 燕山期岩体的分布

CG-K-2号孔坐标为4013 9.2N，11609 34.02 E，位于南口—孙河断裂的西南盘，该孔按设计应该能够钻遇断裂带，裂隙富水性良好，如果上部热盖层厚的话，应该有相当丰富的地热水（图2）。

3.2 侏罗系和白垩系分布

覆盖在燕山期侵入岩体以上的侏罗系和白垩系厚度也是自西南向东北方向递减的，主要表现在CG-T-1号孔的侏罗系和白垩系的埋藏深度为479m，厚度达376m；而CG-K-2号孔该段地层埋藏深度为823m，厚度为208m。

3.3 第四系的分布

第四系厚度是从西南往东北方向逐渐增加的，这个分布趋势与燕山期岩体和侏罗白垩系的变化趋势正好相反，根据第四系冲积平原形成的一般规律，我们认为古河道在冲积形成辛店—马池口凹陷山前平原区时，古河流方向是从西南流向东北的，这一点也恰恰符合在燕山造山期到侏罗白垩纪这一地质历史时期内，西南高而东北低的地质事实，这一事实由也符合3.1和3.2对区域地质新认识的实际情况。

4 对区域地热资源勘查开发前景的新认识

4.1 热盖层新认识

从CG-K-2井揭露的地层情况看，南口—孙河断裂带的上盘（西南盘）有823m厚的第四系和208m厚的侏罗白垩系热盖层。根据3.2的新认识，越往西南方向，热盖层则越厚，但是热盖层增厚的同时，使得热储层蓟县系雾迷山组埋深增大。所以布线勘查时应根据物探解译成果合理选择勘探孔与断裂之间的距离，不宜太远（张道富等，2002）。

4.2 导热构造和热储层的新认识

CG-K-2号孔也有与原先地质综述符合较好的地方，主要表现在该钻孔紧靠南口—孙河断裂，在断层的上盘（西南盘）断裂带钻探中钻遇到了断裂带（导热构造）（张世民等, 2007），主要表现为该孔出水温度达35℃。

CG-K-2号孔在1031m已经钻遇蓟县系雾迷山组白云岩（热储层），而该井仅仅钻进了不到500m的热储层，出水温度就已达35℃，可以推理，如果再适当加深对热储层的钻探，那么，在区域内紧靠南口—孙河断裂带的西南方向，具备开发利用地热资源的可行性（王泽龙等，2007；吕金波等，2006）。

5 结论

通过对CG-T-1、CG-K-1和CG-K-2设计及与实钻情况的对比，结合以往区域地质资料进行分析，我们得出以下结论：

1.及时改正错别字。教师在对学生的作业进行批改后，学生如果没有进行及时的订正，教师的工作便无法取得成效。因此教师要督促学生养成及时订正错别字的的习惯，可以让学生建立起自己的错别字收集并集中到错字别字登记本中，集中放置，集中复习，便于及时复习和记忆，有效地减少错字、别字的使用。

（1）在辛店—马池口凹陷平原区内，因为第四系下分布着广泛且巨厚的燕山期侵入岩体，该侵入岩体从西南向东北，分布厚度递减。所以不适宜于在辛店—马池口凹陷平原内部布置大规模基岩供水井。如果要布置，应在南口—孙河断裂带的下盘（东北盘），进行基岩供水井布置。

（2）在工作区内紧靠南口—孙河断裂的上盘（西南盘）可以进行物探布线，进行地热资源勘查开发可行性的研究。

参考文献

柯柏林，2009.北京市平原区北部孙河断裂的地热地质特征[J].现代地质，23(1)：43-48.

吕金波，车用太，王继明，等，2006.京北地区热水水文地球化学特征与地热系统的成因模式[J].地震地质，(3)：419-429.

王泽龙，吕金波，周训，2007.北京市小汤山地区地温场特征及地下热水成因模式分析[C]//中国能源研究会地热专业委员会.中国地热资源开发与保护—全国地热资源开发利用与保护考察研讨会论文集.

张道富，张进平，2002.北京市小汤山地热田中部及城区地热田地温场与地质构造的关系[C]// 北京市国土资源和房屋管理局、北京市地质矿产勘查开发局.北京地热国际研讨会论文集.

张世民，王丹丹，刘旭东，等，2007.北京南口—孙河断裂带北段晚第四纪活动的层序地层学研究[J].地震地质，29(4)：729-743.