貴州省江口縣洪坪巖溶發(fā)育特征研究

高建平，黃　震，吳桂武

(1.貴州省地礦局一〇三地質大隊，貴州 銅仁 554300；2.中國冶金地質總局山東正元地質勘察院，山東 煙臺 264002)

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貴州省江口縣洪坪巖溶發(fā)育特征研究

高建平1，黃震2，吳桂武1

(1.貴州省地礦局一〇三地質大隊，貴州 銅仁 554300；2.中國冶金地質總局山東正元地質勘察院，山東 煙臺 264002)

[摘要]分析區(qū)域巖溶發(fā)育的形態(tài)、分布及特征，總結了洪坪巖溶發(fā)育規(guī)律，指出巖溶發(fā)育的地表和地下形態(tài)、空間分布是受地層巖性和構造控制的結果。巖性決定了巖溶發(fā)育的強度，本區(qū)巖溶主要發(fā)育于寒武系清虛洞組的灰?guī)r和高臺組的白云巖中，灰?guī)r中的巖溶形態(tài)主要為巖溶管道和溶洞，白云巖中的巖溶形態(tài)為溶蝕裂隙和溶孔。地形和構造控制了巖溶的走向，如1號地下河，它的空間結構及延伸方向是受凱德場背斜和凱本壓性斷裂的綜合控制。

[關鍵詞]巖溶；發(fā)育 ；特征；研究

1地質特征

1.1地層特征

區(qū)內地層以奧陶系、寒武系和震旦系出露最廣泛，地層巖性以灰?guī)r、白云巖為主。第四系與下覆地層為角度不整合。

1.2構造特征

研究區(qū)處于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱鳳崗復雜構造變形區(qū)之梵凈山穹狀背斜南西緣，經(jīng)歷了多期構造運動，褶皺、斷裂構造較發(fā)育，總體構造線呈北北東、北東、南東向。褶皺構造發(fā)育凱德場背斜、江口向斜，斷裂構造發(fā)育水銀廠斷裂、凱本斷裂、苗寨斷裂等。

2巖溶分布特征

2.1研究區(qū)概況

研究區(qū)范圍西起苗寨壓性斷裂，南至寒武系杷榔組隔水邊界，東至水銀廠壓性斷裂，北至閔孝河，面積約60 km2。它包含兩個完整的地下水系統(tǒng)，以中部凱德場背斜所在山脊為界。背斜西翼為分散排泄地下水系統(tǒng),苗寨壓性斷裂構成了西側的隔水邊界，南側以地表分水嶺為界，東側以苗寨背斜核部為界，閔孝河構成了系統(tǒng)的北側排泄邊界，面積約18 km2。背斜東翼為地下河系統(tǒng)，邊界分別為凱德場背斜、寒武系杷榔組界線、水銀廠壓扭性斷裂和閔孝河，其中閔孝河為排泄邊界，面積約42 km2。地下河系統(tǒng)又包含了三個子系統(tǒng)，分別是1號地下河系統(tǒng)、2號地下河系統(tǒng)和3號地下河系統(tǒng)。地表分水嶺構成了它們之間的系統(tǒng)邊界。

2.2巖溶分布

在分散排泄地下水系統(tǒng)中，巖溶發(fā)育的形態(tài)主要為裂隙、溶孔、溶穴。與其他巖溶地區(qū)一致，這些裂隙、溶孔等是此類型巖溶地下水的含水介質。從相鄰區(qū)施工的巖溶地下水開采鉆孔的巖心及井下電視可以看出，它們分布深度和寬度都較廣。裂隙的發(fā)育寬度和長度都較小，溶孔的直徑也較小，一般0.5～3 cm。地下河系統(tǒng)的巖溶發(fā)育形態(tài)主要為巖溶洼地、落水洞、豎井、暗河等。共發(fā)育豎井5個，落水洞22個，巖溶洼地4個，暗河天窗1個，暗河3條。因此，研究本區(qū)的巖溶發(fā)育特征，應以地下河系統(tǒng)為主。

3巖溶發(fā)育特征

3.1號地下河系統(tǒng)

該地下河子系統(tǒng)中，地表共發(fā)育豎井5個，落水洞16個，巖溶洼地4個，暗河天窗1個，平均面巖溶率8.8%。豎井和落水洞主要分布在凱里—唐家寨和天堂兩處。天窗發(fā)育于大水溪附近。巖溶洼地則沿巖溶管道分布。子系統(tǒng)巖溶發(fā)育形態(tài)見表1。

1號地下河在平面上呈樹枝狀展布。它發(fā)源于巖溶洼地和落水洞密布的凱里和唐家寨，在這里發(fā)育形成了兩條分支，分別為凱里支流和唐家寨支流。凱里支流管道長4.5 km，平均水力坡度56.8‰；唐家寨支流管道長5.6 km，平均水力坡度48‰。它們的流動方向一致，在向北東方向流動4 km左右于大水溪匯合，形成一條地下河。地下河的流動方向在局部與支流不同，但整體的流動方向是一致的，都是北東向50°左右。該地下河全程以暗流為主，在大水溪北東約500 m處發(fā)育暗河天窗，從天窗可以采用繩索下至地下河中。地下河總長度23.1 km，平均水力坡度15‰。在凱德場附近，地下河發(fā)育成4個出口排泄于閔孝河中，分別為1516號、1502號、1513號和1514號地下河出口。在地下河出口中， 1502號規(guī)模比較大，洞口高3～5 m，寬15 m，發(fā)育有鐘乳、石柱等。其余排泄口寬度及高度不過數(shù)十公分。在實測的地下河段，管道發(fā)育方向35°～50°，管道高10～50 m，寬10～80 m，底部及岸邊沉積有粘土、礫石和崩塌堆積物等，厚度0.5～1.5 m。地下河空間發(fā)育形態(tài)見圖1、2。

表1　地表巖溶發(fā)育形態(tài)特征表

圖1　1號巖溶管道平面分布及橫斷面圖

圖2　1號巖溶管道縱剖面圖

3.22號地下河系統(tǒng)

2號子系統(tǒng)的地表巖溶形態(tài)只有落水洞，數(shù)量為5個，它們的形態(tài)特征見表2。在巖溶管道調查時，因沒有可供人下去的通道，只有采用連通實驗的方法來確定管道的發(fā)育方向。實驗的方法是向落水洞中投遞可食用染料，然后在周邊觀測示蹤劑的流出情況。經(jīng)過5個小時的運行，示蹤劑最終在1124號暗河出口出露。根據(jù)地表落水洞的分布和實驗來分析巖溶管道的發(fā)育，暗河系統(tǒng)的巖溶管道長度約3 km，發(fā)育于王二溝附近，由兩條較短的支流匯集而成，最終出露于寒武系清虛洞組和杷榔組的地表露頭分界線上，出口流量2.1 L/s。管道內部的空間結構形態(tài)為未知。

表2　地表巖溶發(fā)育形態(tài)特征表

3.33號地下河系統(tǒng)

該子系統(tǒng)地表只發(fā)育了一個落水洞，其形態(tài)見表3。通過連通實驗及地面調查可以看出，管道發(fā)源于浸水壩附近，出口位于魚糧溪，出口編號1141。巖溶管道發(fā)育方向北西340°左右，無分支，發(fā)育長度約3.3 km，地表只有1個落水洞與之相連。示蹤劑在落水洞與1141號出口之間運移時間3 h，說明管道內部坡度較大，造成管道中水的快速流動。

表3　地表巖溶發(fā)育形態(tài)特征表

4結語

通過分析巖溶的地表及地下發(fā)育形態(tài)及空間分布特征，結合巖溶發(fā)育的地質環(huán)境條件可以看出巖溶發(fā)育有以下特征和規(guī)律：

1)是巖性條件。巖溶主要發(fā)育于寒武系清虛洞組和高臺組。清虛洞組的巖性為中厚層灰?guī)r，高臺組巖性為薄—中厚層白云巖、白云質灰?guī)r。落水洞有19個分布在清虛洞組中，占總數(shù)的86.4%，3個分布在高臺組的白云巖中，占總數(shù)的13.6%。4個巖溶洼地中有3個分布在清虛洞組，占總數(shù)的75%，1個分布在高臺組，占總數(shù)的25%。豎井和暗河全部發(fā)育在清虛洞組中，占總數(shù)的100%。2號地下河發(fā)育于清虛洞組中，在向下溶蝕過程中遇下部杷榔組相對隔水的粘土巖、頁巖，無法繼續(xù)下蝕，因此在兩個地層交界處出露。由此可知，巖性對巖溶發(fā)育的影響是至關重要的，越是純的石灰?guī)r，巖溶發(fā)育規(guī)模和程度越大。

2)構造條件。以凱德場背斜為界，背斜東翼巖溶發(fā)育較弱，僅發(fā)育溶蝕裂隙等，在背斜的向東弧形部位則發(fā)育落水洞、暗河等強巖溶現(xiàn)象。落水洞發(fā)育的兩個密集區(qū)凱里—唐家寨和天堂均位于區(qū)域斷裂——水銀廠壓扭性斷裂的上盤，它們受斷層活動的影響，節(jié)理裂隙比較發(fā)育，在地表水補給地下水過程中被水溶蝕，逐漸發(fā)育成落水洞、豎井等巖溶形態(tài)。1號地下河的發(fā)育方向主要受凱本壓性斷裂的控制，地下河總長度23.1 km，與凱本斷裂近于重疊的長度為12.5 km，占總長度的54.1%。2號地下河的徑流方向也是受凱本斷裂的控制。3號地下河的發(fā)育方向受多組斷裂的綜合影響，最終在具壓扭性質的苗寨斷裂處出露。

參考文獻

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Research onHongping Karst Growth Features in Jiangkou County of Guizhou

GAO Jian-ping1，HUANGZhen2，WU Gui-wu1

(1.No.103, Geology team, Guizhou Provincial Geology and Mineral Bureau Tongren 554300, Guizhou；2.Geological Exploration Institute of Shandong zhengynan，China metallurgical Geology General Bereau YANTAI，264002，Shongdong)

Abstract:This paper analysis the morphology, distribution and characteristics of regional karst development, summarizes the Hong Pingyan solution development laws, indicates that the surface of karst and underground morphology, spatial distribution is controlled by lithology and tectonic results. Lithology decides the karst development intensity, the karst is developed in the Cambrian Qingxudong formation of limestone and Gaotai formation dolomite, limestone karst morphology is mainly karst pipes and caves, karst morphology in dolomite as fissures and pores. Topography and tectonic control of karst trend, as No. 1 and extension direction of underground river, its spatial structure is affected by Cade control field anticline and kyeburn compressive fracture.

Key words:Karst；development；characteristics and to study

[收稿日期]2015-08-24

[作者簡介]高建平(1983-)，男，江蘇徐州人，工程師，主要從事水、工、環(huán)地質、地熱地質等工作。

[中圖分類號]P641.134

[文獻標識碼]A

[文章編號]1004-1184(2016)01-0160-02