古巖溶發(fā)育類型及控制因素簡析

石磊　歐陽凱　張涵

[摘要]本文結(jié)合水文條件、巖溶作用的過程及產(chǎn)物特征概括出一個綜合的巖溶剖面模式，并在垂向上劃分出表層巖溶帶、垂向滲濾溶蝕帶、徑流溶蝕帶、潛流巖溶帶。結(jié)合巖溶發(fā)育的內(nèi)外條件，支出巖溶發(fā)育受控于：巖石的礦物學(xué)成分、古地貌、大地構(gòu)造、古氣候、海平面變化等因素。

[關(guān)鍵詞]巖溶 控制 因素

[中圖分類號] P642.25 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-76-1

0引言

為了對碳酸鹽巖古巖溶型儲層展開更加有效的預(yù)測工作，本文結(jié)合前人研究成果從巖溶成因與形成環(huán)境入手，對不同類型的巖溶進(jìn)行了劃分，并總結(jié)了不同因素對于巖溶作用的控制作用。

1巖溶帶的劃分及特征

巖溶帶的發(fā)育收到巖性、構(gòu)造部位、古地貌位置、古水文條件以及暴露時間長短等因素的控制。本文根據(jù)水文條件、巖溶作用的過程及產(chǎn)物特征概括出一個綜合的巖溶剖面模式（圖1）。該巖溶剖面中，位于潛水面之上的部分，可劃分為兩個帶：表層巖溶帶和垂向滲濾溶蝕帶；這部分地層中孔隙與裂縫未被地下水所飽和，因此大氣水在重力的作用下主要向下垂直滲流。

1.1表層巖溶帶

表層巖溶帶位于風(fēng)化殼表層

上部，一般位于侵蝕面或不整合面附近，為巖溶地區(qū)較強(qiáng)巖溶化的表層部分。巖溶作用主要是地表附近的大氣淡水作用下的風(fēng)化剝蝕作用，包括地表塌積、生物剝蝕和一定的沉積作用；巖溶方式以大氣淡水的地表徑流為主；巖溶產(chǎn)物主要為大氣淡水產(chǎn)生的地表徑流沖刷、溶蝕過程中形成的一些溶溝、溶洞、溶縫、溶蝕洼地、溶蝕漏斗及落水洞等。

1.2垂向滲濾巖溶帶

垂向滲濾巖溶帶位于侵蝕面之下的地下水滲流帶，該帶發(fā)育于風(fēng)化殼表層以下，最高潛水面之上。地下水主要沿著巖層中的裂縫向下滲流，其巖溶的發(fā)育程度與早期構(gòu)造裂縫的發(fā)育密切相關(guān)，以垂向巖溶為主。

垂向滲濾巖溶帶的厚度取決于地下水的高水位的位置，而地下水的高水位的位置又與地表河流的切割深度有關(guān).

1.3徑流巖溶帶

徑流巖溶帶位于垂直滲濾巖溶帶下部的地下水潛流帶，徑流巖溶帶的上限是枯水期的最低潛水面，該帶地下水受壓力梯度控制并沿水平方向流動，在潛水面附近的地下水中碳酸鈣不飽和且 CO2含量高，溶蝕能力強(qiáng)，其最明顯的巖溶特征是出現(xiàn)大型的水平溶洞，地下暗河及其溶蝕孔、洞、縫發(fā)育段。

1.4潛流巖溶帶

潛流巖溶帶位于徑流巖溶帶之下，最大底界深度是巖溶作用的下限。該巖溶帶內(nèi)的地下水由于收到地層壓力的作用其運動與交替速率極為緩慢，因此巖溶作用比較微弱，主要以溶孔、溶縫的零散發(fā)育為特征，且多為粒狀方解石、粘土礦物、粉砂等充填或半充填。膠結(jié)作用在該帶較為明顯。

2巖溶發(fā)育的控制因素

2.1巖性因素對巖溶的控制

巖溶作用的本質(zhì)就是酸性流體對于碳酸鹽巖的溶蝕過程。巖石是巖溶作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。巖石的可溶性取決于巖石本身的礦物成分、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造以及物理力學(xué)性質(zhì)。組成巖石的礦物成分一般分為可溶與不可溶兩種類型。另一方面巖石自身具有較粗的顆粒類型，原生孔隙和粒間孔較多也有助于酸性侵蝕流體的擴(kuò)散與溶慮。因此在碳酸鹽巖中具有較高孔隙度與滲透率的顆?；?guī)r與結(jié)晶白云巖容易發(fā)生大范圍的滲流和潛流，有利于巖溶作用的發(fā)生。

2.2古地貌對巖溶的控制

古地貌控制著地表和地下巖溶水流的流向，進(jìn)而控制著碳酸鹽巖巖溶作用帶的分布以及溶蝕孔洞的發(fā)育程度。古地貌主要有三大因素，分別是地形起伏、地表水分布和物源補給區(qū)位置。古水流自巖溶高地順著地形斜坡向巖溶洼地流動，在這一過程中碳酸鹽巖收到不同程度的溶蝕與改造。

2.3大地構(gòu)造對巖溶的控制

大地構(gòu)造運動使地層發(fā)生褶皺與彎曲，形成斷層與裂縫。斷層是地下水運移的最大通道之一，在斷層附近一般會伴生較多的構(gòu)造裂縫，地層的滲透能力因此得到加強(qiáng)，當(dāng)酸性水在這些運移通道中流動時會對斷層與裂縫附近的碳酸鹽巖造成較強(qiáng)的溶蝕作用，所以由構(gòu)造作用形成的斷層附近是有利的巖溶發(fā)育區(qū)。此外構(gòu)造運動可使地層發(fā)生抬升，暴露與大氣水環(huán)境之中，遭受長期的富含CO2的大氣淡水淋濾、溶蝕而發(fā)育大范圍的巖溶區(qū)域。

2.4古氣候?qū)r溶的控制

水是巖溶發(fā)育的必要條件，而古氣候控制著一個地區(qū)降水量的多寡，進(jìn)而控制該地區(qū)巖溶發(fā)育的程度。一般來講，在炎熱多雨的地區(qū)，植被較為發(fā)育，充足的降雨使得地下水流量增加，并富含CO2，這樣的地下水具有很強(qiáng)的溶蝕能力，而較高的溫度同時也能加快巖溶作用時的化學(xué)反應(yīng)速度，因此在以氣候濕熱或潮濕溫暖為特點的地區(qū)，巖溶較為發(fā)育。反之，在干燥寒冷的地區(qū)，降雨較少，地下水溶蝕能力差，不利于巖溶的發(fā)育。

2.5海平面變化對巖溶的控制

海平面對于巖溶的發(fā)育也起著至關(guān)重要的作用，通常一個大氣水活動旋回與一個穩(wěn)定統(tǒng)一的潛水面相對應(yīng)，在同一個穩(wěn)定潛水面水動力條件下形成的巖溶產(chǎn)物稱為一個巖溶旋回。 海平面的升降，直接控制混合帶的位置，當(dāng)海平面下降時，地層觸露接受風(fēng)化淋濾作用，發(fā)育巖溶，當(dāng)海平面上升，風(fēng)化淋濾作用減弱，巖溶作用停止，因此大規(guī)模溶洞帶發(fā)育的分布，是與海平面的升降密切相關(guān)的

3結(jié)論

（1）碳酸鹽巖巖溶依據(jù)巖溶作用成因與巖溶成巖環(huán)境的不同將巖溶劃分為：早表生期巖溶，層間巖溶、潛山巖溶，埋藏巖溶四大類。

（2）巖溶相帶自上而下可分為表層巖溶帶、垂向滲濾巖溶帶、徑流巖溶帶與潛流巖溶帶。

（3）控制碳酸鹽巖巖溶作用的因素主要有地層巖性、古地貌、大地構(gòu)造運動、古氣候、海平面變化等等。

參考文獻(xiàn)

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