鄂西巖溶山區(qū)某流域巖溶發(fā)育規(guī)律探究

王振華+方靜+廖鵬程

【摘 要】研究流域為三峽庫區(qū)上游長江二級支流，屬于鄂西巖溶山區(qū)。本文通過分析研究區(qū)地層巖性、巖溶地貌、區(qū)域構造及地下含水系統(tǒng)特征，探明流域巖溶發(fā)育規(guī)律：巖溶發(fā)育具有不均一性、成層性；區(qū)域巖溶發(fā)育分為四個巖溶發(fā)育期，對應區(qū)域上為四級巖溶臺面。

【關鍵詞】鄂西；巖溶；含水系統(tǒng)；發(fā)育規(guī)律

引言

流域位于三峽庫區(qū)，屬于鄂西巖溶中低山區(qū)，地形切割強烈，地勢總體北高南低。流域巖溶發(fā)育強烈而復雜，形成了從巖溶高原向峽谷快速轉換的斜坡巖溶地貌景觀。研究流域巖溶發(fā)育規(guī)律，對了解研究區(qū)地下水調(diào)蓄能力、解決鄂西巖溶山區(qū)干旱、洪澇等災害提供依據(jù)。

一、區(qū)域地質(zhì)條件

本區(qū)地層從太古界水月寺群到第四系，除缺失石炭系、白堊系及第三系地層外，其他地層皆有出露，并以一組向西傾的單斜地層在流域內(nèi)展布。大地構造單元上屬于揚子準地臺北緣上揚子臺坪北部之鄂中皺斷區(qū)，位于淮陽山字型構造西翼反射弧砥柱（黃陵斷穹）與新華夏系第三隆起帶（鄂西隆起帶）兩大構造體系的復合部位。

二、區(qū)域水文地質(zhì)條件

流域內(nèi)北東高、南西低，東部為黃陵花崗巖體，北部為神農(nóng)架山區(qū)， 北、東、西三面山體構成了流域分水嶺，西南部干流為流域局部侵蝕基準面。流域不接受其他水文地質(zhì)單元的補給，地表、地下水總體流向為從四周分水嶺往中部、南部河谷匯流，最后流入干流。

受相對隔水層控制，據(jù)含水介質(zhì)特征將碳酸鹽巖地區(qū)分為震旦系、寒武系—奧陶系、二疊系—三疊系三個巖溶水系統(tǒng)（如圖1）。震旦系巖溶水系統(tǒng)分布在流域以東震旦系燈影組地層分布區(qū)，牛蹄塘組、陡山沱組泥頁巖分別構成了系統(tǒng)隔水頂?shù)装澹叵滤苯恿魅肓饔蚣捌渲Я骰蛘咴诙干姐M隔水底板附近以接觸下降泉的形式排泄，該系統(tǒng)內(nèi)巖溶垂向發(fā)育為主。寒武系—奧陶系巖溶水系統(tǒng)以志留系地層和石牌組泥巖、砂巖為隔水頂?shù)装?，通過溶蝕裂隙或巖溶管道徑流，在天河板組地層中以下降泉的形式呈帶狀排泄，系統(tǒng)內(nèi)垂向巖溶發(fā)育和水平巖溶都有相當程度的發(fā)育。二疊系—三疊系巖溶水系統(tǒng)以巴東組砂巖和志留系地層為隔水頂?shù)装澹叵滤谌芪g裂隙或巖溶管道中徑流，以下降泉的形式向流域排泄。

三、巖溶發(fā)育特征

自三疊紀以來，區(qū)域地殼發(fā)生大規(guī)模間歇性抬升，在地質(zhì)歷史時期，流域內(nèi)碳酸鹽巖地層經(jīng)巖溶作用，形成多層巖溶臺面與斜坡、峽谷相伴的巖溶地貌景觀。流域內(nèi)共有四級巖溶臺面。第一級臺面屬鄂西期產(chǎn)物，海拔1700～1800m，由于后期巖溶作用，巖溶組合形態(tài)為巖溶槽谷、峰叢，在流域中部北部有零星殘存分布；第二級臺面屬鄂西期產(chǎn)物，海拔1300～1500m，分布在流域北部，巖溶組合形態(tài)為丘叢洼地、峰叢谷地；第三級臺面屬山原期產(chǎn)物，海拔1000～1200m，分布在流域中部，巖溶組合形態(tài)為巖溶洼地、巖溶緩丘，發(fā)育有規(guī)模較大的水平溶洞；第四級臺面屬云夢期產(chǎn)物，海拔800～900m，主要分布在流域中南部，巖溶組合形態(tài)為巖溶洼地、巖溶緩丘，地貌上表現(xiàn)為巖溶臺原，發(fā)育有較大巖溶地下河。

流域巖溶洼地、落水洞的高程在1000m及1400m附近。流域以水平溶洞為主，大多為干洞，懸于山腰，溶洞與巖溶洼地、落水洞發(fā)育的主要高程一致，而這兩個高程正好對應區(qū)域第一、二級巖溶臺面，反映了當時地殼處于相對穩(wěn)定期，巖溶發(fā)育強烈。這兩個高程之間巖溶發(fā)育較弱，反映當時地殼處于抬升期。

平面上，巖溶發(fā)育具不均一性，不同時代地層巖溶發(fā)育程度具明顯差異，大部分巖溶洼地、落水洞及所有的水平洞穴均發(fā)育于流域西側婁山關組地層之中，二疊系、三疊系地層除了嘉陵江組巖溶相對發(fā)育以外，其他地層巖溶不發(fā)育。

空間上，巖溶發(fā)育具方向性，主要為巖溶洼地、落水洞、水平洞穴和地下暗河的展布方向明顯受區(qū)域構造裂隙和層面裂隙控制，以北東向、北西向為主，其中北東向受新華夏系構造體系控制，北西向受淮陽山字型構造西翼反射弧構造體系控制。

四、結論

本文通過對鄂西巖溶山區(qū)某流域巖溶發(fā)育特征的研究，得出地區(qū)巖溶發(fā)育有以下規(guī)律：

1.本區(qū)多個地層巖溶發(fā)育強烈，巖溶形態(tài)齊全，但也表現(xiàn)出不均勻性和方向性。不均勻性體現(xiàn)在巖溶形態(tài)點多發(fā)育在震旦系燈影組、寒武系、奧陶系地層中，方向性體現(xiàn)在巖溶形態(tài)的發(fā)育方向與區(qū)域構造線的展布方向基本一致，在壓型斷裂破碎帶巖溶發(fā)育強烈，并在斷裂附近發(fā)育巖溶洼地、槽谷、落水洞等巖溶現(xiàn)象，主要發(fā)育方向為北北東向和北西向，對應流域內(nèi)新華夏系構造體系和淮陽山字型西翼反射弧構造體系。流域巖溶總體西部比東部發(fā)育強烈。

2.流域內(nèi)巖溶分為四個巖溶發(fā)育期，第一、二巖溶期（對應1700～1800m、1300～1500m）以垂向巖溶發(fā)育為主，第三、四巖溶期（對應1000～1200m、800～900m）以水平巖溶發(fā)育為主。

3.本區(qū)地表地下水系統(tǒng)受地層巖性、區(qū)域斷裂控制，由于非碳酸鹽巖和不純碳酸巖鹽層的作用，巖溶系統(tǒng)具有多層分布且不同排泄高程的特征。主要的排泄高程為700～800m、1000～1100m，分別對應流域內(nèi)第三、四級巖溶臺面底部高。

參考文獻：

[1] 袁道先，等.中國巖溶學[M].北京：地質(zhì)出版社，1993.

[2] 沈繼方，李焰云，徐瑞春.清江流域巖溶研究[M].北京：地質(zhì)出版社，1996.170-178.

[3] 王增銀，沈繼方，徐瑞春等.鄂西清江流域巖溶地貌特征及演化 [J].地球科學——中國地質(zhì)大學

[4]周寧，劉波. 鄂西南巖溶地區(qū)表層巖溶帶發(fā)育強度變化規(guī)律研究[J]. 中國巖溶，2009（01）：1-6.

[5] 吳慈華，劉波.鄂西南表層巖溶帶巖溶個體形態(tài)特征及分布規(guī)律[J].資源環(huán)境與工程.2008（5）：42-46.endprint