浙江省淳安縣巖溶洞穴溶蝕形態特征及地學意義

陳琦慧，茅奇輝

(浙江省地礦勘察院，浙江杭州 310000)

浙江省淳安縣巖溶洞穴溶蝕形態特征及地學意義

陳琦慧，茅奇輝

(浙江省地礦勘察院，浙江杭州 310000)

浙江省淳安縣碳酸鹽巖地層分布區內，發育有較大面積的巖溶地貌，其中溶洞是最具代表性的巖溶地貌形態之一，對淳安縣境內分布的洞穴溶蝕形態特征進行了歸納、總結，對各類溶蝕形態的發育特征進行了分析，并初步探討了洞穴溶蝕形態所反映的地學意義。

巖溶洞穴;溶蝕形態;地學意義;浙江淳安

0 引言

圖1 淳安縣巖溶洞穴分布圖Fig.1 Distribution map of karst caves in Chun’an county

浙江省淳安縣位于浙西低山丘陵區，地處錢塘江上游，為著名的新安江水庫(即千島湖)所在地。縣域范圍內除千島湖水體景觀外，巖溶洞穴地貌景觀亦是極具特色的地質景觀之一。通過對縣域內19處溶洞(圖1)的實地調查研究表明，淳安縣境內分布的巖溶洞穴類型多樣、沉(堆)積物形態豐富，是不可多得的巖溶洞穴研究區和旅游區。

1 巖溶洞穴發育地質背景

1.1 地質構造背景［1］

淳安縣位于揚子板塊東南部，處于浙贛皖交界處的東鄉—績溪斷裂帶和江山—紹興斷裂帶之間，位居錢塘印支褶皺帶的中部，發育北東向褶皺帶及與其相伴的北東向斷裂帶，區域性馬金—烏鎮深斷裂縱貫縣域，構造形跡走向以北東向占絕對主導地位。

1.2 地層與巖性

淳安縣域范圍內巖溶洞穴主要集中分布于中石炭統黃龍組(C2h)、上石炭統船山組(C3c)和中寒武統楊柳崗組(∈2y)等碳酸鹽巖地層中，另外在上寒武統的西陽山組(∈3x)、華嚴寺組(∈3hy)、下震旦統陡山沱組(Z1d)及中二疊統棲霞組(P2q)地層中也有零星發育(圖2)。

2 巖溶洞穴溶蝕形態類型

洞穴溶蝕形態，是指在地下水或洞穴水流的溶蝕、侵蝕作用下，在洞穴周壁上形成并保留下來的各種痕跡［2］。這些溶蝕形態具有明顯的洞穴成因指示意義［3］。

根據調查，淳安縣域范圍內分布的巖溶洞穴，其溶蝕形態可分為五大類型，即指向流痕類、窩穴類、溝槽類、井管類和洞壁突出物類，各溶蝕形態類型及規模詳見表1。

圖2 淳安縣各碳酸鹽巖地層發育溶洞數量柱狀分布圖Fig.2 Distribution map of the numbers of growth caves in Chun’an county

3 各類溶蝕形態特征

3.1 指向流痕類

指向流痕類是指具有鮮明的水流指向特征［4］，可以用來鑒別洞穴流水方向的溶蝕形態。本次調查巖溶洞穴中指向流痕類溶蝕形態有流紋、波痕(照片1)和天三角等。前兩種溶蝕形態多見于洞壁，而天三角多見于洞頂。流紋和波痕分布極為普遍，多見于洞口，尤其是在大型洞穴較為平整的側壁發育最為典型。

表1 淳安縣溶洞溶蝕形態分類及主要特征表Table 1 Table of solution morphological classification and main feature

照片1 石林仙姑洞洞壁波痕Photo 1 Ripple marks of tunnel wall

3.2 窩穴類

窩穴類溶蝕形態是指洞穴周壁上各種大小的類圓形、半圓形凹穴和洼坑。與波痕主要形成于較平整的表面不同，窩穴類多發育于洞穴斷面變化較大和洞壁凹凸起伏的洞穴中。

本次調查巖溶洞穴中窩穴類溶蝕形態廣泛分布于洞穴的頂板、洞壁和洞底。大多數窩穴類溶蝕形態深度與寬度相差不多，或橫寬大于豎高，呈半球狀或扁平狀。在形態上它們最大的特點是其中部凹入深度較大，斷面對稱性好，周邊棱脊明顯可以圈閉(照片2)。

照片2 白馬低坑倒洞洞底分布單個窩穴Photo 2 Cryptand in cavity floor

3.3 溝槽類

溝槽類溶蝕形態形成于地下水面附近，本次調查巖溶洞穴中溝槽類溶蝕形態較為常見，且發育規模較大，主要有水邊槽和蝕龕兩種形態。水邊槽槽口高度一般在0.5～1.2 m，深度最大可達2～3 m，最大長度＞10 m，且呈多層狀出現(照片3)。

照片3 白馬乳洞洞壁上的多層水邊槽Photo 3 Water front groove

3.4 井管類

井管類溶蝕形態在本區較為少見，規模均較小，主要類型有天鐘、天筒、溶蝕管等形態。天鐘、天筒均分布于洞穴頂板，兩者在發育特征上有許多共同點:都與裂隙存在有關(主要為垂向裂隙)，末端尖滅但有小管或裂隙水道與之相通，斷面呈圓形或弧形，且洞頂比較平整。

3.5 洞壁突出物

本次所調查溶洞中，除上述各種向壁內凹入或深入的負形態外，還有一類突出洞壁的溶蝕形態，即洞壁突出物類或蝕余類溶蝕形態(照片4)，其類型較少，規模較小。其類型有鐘乳狀吊巖和巖角兩種。

照片4 白馬低坑倒洞洞頂蝕余類突出物Photo 4 Outshoot in cavity floor

4 洞穴溶蝕形態的地學意義

4.1 溶蝕形態與巖石成分

淳安縣域范圍內自下震旦統Z1d—中二疊統P2q均有巖溶洞穴分布，而洞穴規模較大，各種類型溶蝕形態發育齊全的巖溶洞穴主要集中分布于中上石炭統C2h和C3c地層中。根據區域地質資料，本區內自Z1d－∈3hy及P2q的碳酸鹽巖地層中，巖性均非純灰巖，而是含泥質、硅質、炭質的灰巖。而C2h和C3c則為純或較純的灰巖、白云質灰巖。

因此對比巖溶洞穴溶蝕形態發育特征與巖石成分之間的關系，可以看出含雜質較少的灰巖有利于類型多樣、形態豐富的溶蝕形態發育。

4.2 溶蝕形態與巖層厚度

區內溶蝕形態發育豐富的巖溶洞穴主要分布于C2h和C3c地層中，尤其是在C2h地層中，各種類型溶蝕形態分布齊全、發育規模較大。根據區域地質資料，本區內C2h和C3c均為塊狀、厚層狀灰巖。

因此，初步分析認為塊狀、厚層狀的灰巖地層由于能夠承受水流的長期溶蝕和侵蝕，從而有條件形成較大規模的洞穴和豐富的溶蝕形態。

4.3 溶蝕形態發育特征與海拔高程

(1)區內巖溶洞穴分布密度最大的是在海拔高度115～250 m的范圍之內(圖3)，在這一高度之內，發育洞穴規模一般較小，溶洞發育地層以中上寒武統碳酸鹽巖地層為主，洞穴溶蝕形態特征不存在明顯的差別。

圖3 淳安縣巖溶洞穴高程分布圖Fig.3 Elevation distribution map of karst caves in Chun'an county

這表明，它們發育的水文條件可能是相近或相似的。

(2)區內規模較大的溶洞均分布于海拔高度360～590 m范圍內，這一高度范圍內溶洞發育區地層以中上石炭統的碳酸鹽巖地層為主，洞穴中都有指向流痕類、窩穴類及溝槽類等典型的溶蝕形態發育，其中指向流痕類及溝槽類在這一高度范圍的溶洞中分布普遍。指向流痕類主要分布在洞壁處，數量眾多，形態明顯;溝槽類在這一高度范圍的溶洞中分布普遍，規模較大，且呈多層分布，層數最多者達8層(白馬低坑倒洞);窩穴類廣泛見于洞穴頂板和洞壁;個別洞穴中見小規模井管類和洞壁突出物類等溶蝕形態。

這些洞穴溶蝕形態的存在以及對它們形態和分布部位的研究，可以為探索巖溶水動力分帶特征及其演變過程，確定洞穴成因提供重要依據。

［1］ 浙江省地質礦產局.浙江省區域地質志［M］.北京:地質出版社，1989.

［2］ 朱學穩.桂林地區灰巖洞穴的溶蝕形態［J］.中國巖溶，1982(2):93－102.

［3］ 任美鍔，劉振中，等.巖溶學概論［M］.北京:商務出版社，1983.

［4］ 王健，陳琢，等.河北省天桂山典型溶洞景觀成因類型［J］.山地學報，2011，29(2):188 －194.

(責任編輯:李雯)

Characteristics of Solution Morphology and Geoscience Significance of Karst Cave in Chun'an County，Zhejiang Province

CHEN Qihui，MAO Qihui
(Zhejiang Provincial Bureau of Geology ＆ Mineral Resources，Hanzhou，Zhejiang 310000)

There are larger area of karst development in carbonate strata distribution area of Chun'an county.The cave is the one of most representative karst topography.The paper summarizes the characteristics of solution morphology，analyzes of development characteristic of various types of solution morphology and discusses geoscience significance of cave solution morphology.

karst cave;solution morphology;geoscience significance;Chun'an county

P642.25

B

1671－1211(2013)06－0782－04

2013－02－25;改回日期:2013－08－16

陳琦慧 (1979－)，男，工程師，地質工程專業，從事環境地質、工程地質勘查、評價、研究工作及巖土工程設計工作。E－mail:cqhpaja@qq.com