浙江桐廬縣瑤琳鎮巖溶發育控制因素探討

魏志范++史平揚

摘要：為探討浙江瑤琳鎮灰巖受地貌、巖性、地質構造等諸多因素控制，通過對巖溶歷史和巖溶水的補徑排條件的研究，總結了巖溶發育的主要控制因素，為浙西巖溶發育特征的研究、巖溶水的開發利用提供參考。

關鍵詞：瑤琳； 巖溶； 控制因素

中圖分類號：P642

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）12024904

1引言

浙江省桐廬縣瑤琳鎮以“瑤琳仙境”舉世聞名，是華東沿海中部亞熱帶濕潤區喀斯特洞穴的典型代表，屬國家級風景名勝區?，幜斩此幦軒r出露主要為石炭系和二疊系灰巖，分布于瑤琳鎮新塢畈、麻栗山、沈村一帶，巖溶特征發育，形成瑤琳洞、葉板洞、神仙洞等大型溶洞。探索本地區巖溶發育的成因和控制因素，對該地區巖溶洞穴旅游資源的利用和保護，具有一定的指導意義。

2區域地質條件

2.1地形地貌

瑤琳鎮地處畢浦盆地南緣，地貌主要為溶蝕剝蝕丘陵，地形差異大，緩坡、陡坡交互，自然坡度多為40°左右，植被較發育，有巖石裸露，地形標高大于50 m，溝谷間有少量坡積裙、洪積扇。

2.2地層

（1）下二疊統棲霞組P1q：上段為灰黑色炭質、泥質灰巖與硅質灰巖互層，厚層狀～中厚層狀構造，細晶結構，含燧石結核或條帶。中段以灰白色透鏡體狀灰巖和條帶狀灰巖為主，致密結構，夾白云質灰巖及鈣質泥巖。下部為灰色燧石灰巖，薄厚層狀構造，細晶結構，局部富集成硅質巖，底部為灰黑泥質粉砂巖薄層，與下伏地層呈整合接觸。

（2）石炭系上統船山組C3c：下段為灰黑色厚層狀灰巖，細晶結構，夾白云質灰巖、泥灰巖，縫合線發育；中段為灰白、鉛灰色厚層狀灰巖，質純，具瘤狀構造；上段為灰黑色中厚層灰巖，含燧石結核。

（3）石炭系中統黃龍組C2h：下段為深灰色灰巖，厚層狀構造，細晶～微晶結構，質純性脆。中段為灰白色灰巖，厚層～中厚層狀構造，粗晶結構，灰白色與深灰色多呈交互狀，縫合線發育。上段為深灰色、灰黑色白云質灰巖，厚層～中厚層狀構造，細晶結構，含燧石結核，巖質致密、均勻，風化后表面可見網脈狀裂紋。

（4）泥盆系上統珠藏塢組D3z：巖性為灰黃色、青灰色巖屑砂巖，夾砂礫巖和泥巖，厚層狀～中厚層狀構造，細粒結構，鈣質膠結～泥質膠結。

2.3地質構造

桐廬境內地質構造屬于揚子準地臺錢塘江臺褶帶（Ⅱ2）中部華埠——新登陷褶帶復式向斜（Ⅲ4）的西北翼，構造整體呈北東50°方向展布[2]。本區域隱伏斷裂構造受開化—淳安北東向大斷裂、淳安—溫州北西向大斷裂、昌化—普陀近東西向大斷裂的影響，區內斷裂構造以北東向為主，發育少量北西向斷裂。

瑤琳洞至沈村地質構造屬畢浦向斜的南東翼，次一級構造為姚村～高墻頭向斜近核部南翼，褶皺構造呈北東向展布，自南西向北東下傾，西北翼地層較為齊全，東南翼多被剝蝕，獨山～瑤琳洞一帶出露主要為船山組和黃龍組的灰巖，地層走向北東，傾角約為25°左右，傾向北西。

船山組裂隙走向主要為NW310～340°，部分NE20～30°，傾角多大于70°，裂隙面較平直，延伸長度大于2m，部分所見大于5m，裂隙面有少量溶蝕跡象，多為方解石充填。走向NNE節理裂隙可見擠壓痕跡，裂隙面相對緊密，特征與褶皺和斷裂形態相吻合。黃龍組（C2h）節理裂隙走向集中在NE5°、NW280°二個方向，傾角40～80°均有不同程度發育（圖1）。

2.4巖溶地下水

大氣降水以分水嶺為界向地勢低洼處匯流，巖溶水因垂向溶隙向下匯聚成暗河，船山組（C3c）、黃龍組（C2h）和棲霞組（P1q）灰巖屬同一水文地質單元，形成瑤琳洞→獨山→太陽寺一線相對獨立的可溶巖水文地質單元。

灰巖表部溶蝕作用強烈，地下水屬裸露型巖溶水。淺部巖溶性孔隙潛水受大氣降水和地表水補給，水位變化很大，向下匯流漸變為地下暗河，水量較豐富，泉及地下河流量10～160 L/s，如：瑤琳仙境、通天河。據區域鉆孔資料，鉆孔涌水量可達150～500 m3/d，最大達1110 m3/d。

本區地形主要為槽谷狀，有利于地表水與地下水的匯集，灰巖多直接裸露，大氣降水和地表水的匯聚及滲流補給是巖溶水的主要補給源。巖溶泉與地下河相伴相生，互相貫通，地下水沿巖溶管道和溶隙運移徑流，形成相對獨立的管狀系統，分布極不均勻，水力聯系各向

圖例：1泥盆系上統珠藏塢組，2晚盆系上統珠藏塢組，3石炭系中統黃龍組，4石炭系上統船山組，5二疊系下統棲霞組，6晚更新統坡洪積層，7地層界線，8斷裂構造，9充水溶洞，10落水洞，11無水溶洞，12地下暗河出口

圖1區域地質

異性明顯，各洞穴之間水力聯系密切，水位埋深變化較大，巖溶水自分水嶺向排泄口呈階梯狀下降形式運動，某段被切露可形成明暗流相間出現。

3巖溶發育特征

3.1巖溶的垂直分帶特征

據資料，本區地表多見串珠狀溶蝕漏斗和落水洞，有不同高程的巷道式溶洞分布，具有明顯垂直分帶性。

（1）神仙洞長軸方向NE50～60°，洞身平均高程約95 m，長約136 m，寬約38 m，高5～11 m，無地下暗河流水，溶洞屬衰老期。洞內滴水甚微，地下水由洞內落水洞和裂隙向葉板洞暗河系統徑流。

魏志范，等：浙江桐廬縣瑤琳鎮巖溶發育控制因素探討

地質與工程

（2）葉板洞長軸方向NE25～30°，洞身平均高程為60 m，長約200 m，寬3～20 m，高10～30 m，有地下暗河流水，溶洞屬壯年期。

（3）瑤琳洞長軸方向NE60°，洞身平均高程為30 m左右，長約1000 m，寬30～40 m，高30 m，有地下暗河流不，溶洞屬壯年期。

3.2巖溶水的補徑排特征

本區上游無大型地表水體，所見均為季節性山間溪流，枯水期斷流普遍。據此，巖溶水接受上游地表水補給微弱，補給源主要是大氣降水下滲。相公山有泉水出露，在坡腳匯流至獨山南側兩巖層接觸帶附近形成有地下暗河入口，流量約為200～250 m3/d。

巖溶水的徑流具有垂向和水平兩個方向，垂向上以溶隙、漏斗、落水洞等下滲形成，最低至地下水侵蝕基準面，表現為小、細、散的特點；水平向表現為溶洞、地下暗河等，分布于不同高度，是不同地質時期地下水徑流的歷史印記，總體上呈現瑤琳洞→獨山→太陽寺流向，水量集中、溶蝕規模宏大、流速快（圖2）。

圖例： 1石炭系中統黃龍組，2石炭系上統船山組，3灰巖，

4溶洞，5地下暗河出口

圖2地質剖面（A-A）

葉板洞與瑤琳洞暗河系統較為復雜，流量較大，沿途地表均無出口，太陽寺位置見一暗河系統出口，豐水期流量達1.37萬m3/d，流出地表后排入分水江。瑤琳洞地下暗河規模宏大，估計地下暗河流量17280～43200 m3/d，若考慮沿途補給，總徑流量遠大于沈村暗河出口流量[3]。由此推測，沈村地下暗河僅為獨山附近地下暗河出口，瑤琳洞地下暗河尚有部分流量被潛埋于第四系之下，除沈村太陽寺暗河口之外未在地表有明顯出露。

3.3巖溶水的水化學特征

地下水在徑流過程中對巖石進行溶解、過濾、沉積，水化學與巖石交互作用明顯，據本區水質分析，巖溶水物理指標為無色、無味、無嗅、透明，水質為軟水、弱堿性重碳酸水，水化學類型為HCO3—Ca型（表1）。

由水質分析可知，巖溶水自上游向下游徑流中Ca、Mg和HCO3離子含量逐漸增高，pH值逐漸增大。

4巖溶發育控制因素分析

4.1巖性控制

平面上從分水嶺向河谷方向，溶洞分布由垂向形態為主逐漸被水平形態所代替，垂向巖溶及富水性隨深度增加而減弱。本區巖溶地層為船山組（C3c）、黃龍組（C2h），棲霞組（P1q）不甚發育。黃龍組、船山組形成巖溶漏斗、落水洞，溶洞、溶隙垂向連通性好。棲霞組灰巖含燧石及泥質含量較高，巖溶以溶痕、溶隙為主，表部為“刀砍紋”狀，垂向不發育。

船山組（C3c）和黃龍組（C2h）均為厚層狀，灰巖質純，可溶性強，兩都間無明顯隔水層，巖性與水力條件相似。該灰巖溶裂隙較發育，形成溶槽、溶溝及落水洞，并形成大規模溶洞，如神仙洞、瑤琳洞、葉板洞等，地下水的徑流沿導水通道呈垂向徑流。

瑤琳洞～沈村地處畢浦盆地南緣，地質構造為向斜近核部南翼，地下水沿地層產狀向核心下游的層間滲流，獨山南側為黃龍組（C2h）與珠藏塢組（D3z）接觸，調查顯示為壓性斷裂接觸。珠藏塢組砂巖透水性差，屬相對隔水層，所處相公山地勢陡峻，自然坡度多大于40°，大氣降水徑流快，不利于下滲，且珠藏塢組砂巖夾有泥巖薄層，滲透性微弱，故黃龍組（C2h）接受珠藏塢組（D3z）側向補給量有限。

4.2地殼抬升變化控制

新第三紀末期發育上新世剝蝕夷平面，是本區巖溶作用的旺盛期，形成早期神仙洞。早更新世新構造抬升，侵蝕基準面下降使巖溶洞穴初成，溶蝕高程在50～55 m，即形成葉板洞；中更新世早期，氣候濕熱，地殼進一步緩慢抬升，巖溶強烈，形成高程45 m以上的巖溶洞穴。中更新世末至晚更新初，大坑洞、葉板洞與瑤琳洞暗河貫通，大量地表水匯入，堆積了洞內砂礫層，地下暗河向沈村洞方向發展。

晚更新世末至全新世初期，地殼又一次的較大抬升，暗河下蝕深切，與地表漏斗進一步貫通，暗河在沈村洞出口，形成完整暗河系統，長約2.5 km?，F狀瑤琳洞洞底標高在30 m左右，根據沈村地下暗河出口判斷，出口處距畢浦盆地侵蝕基準面高6～8 m，說明地下暗河尚有發展，仍將下蝕。

本區溶洞具有垂直分帶性，神仙洞、葉板洞和瑤琳洞分列于不同高程，與地殼抬升變化歷史相吻合。因此，新構造運動決定了巖溶發育生長、發育和衰亡，對巖溶發育規模有決定性作用。

4.3地質構造控制

瑤琳洞目前已探明洞廳可分為8廳洞[4]，其中1～4廳洞為高度大于8 m的廳洞，規模巨大，形態繁多，第5～8廳洞為管道式，支洞旁雜，以小型碳酸鹽沉積物為主。洞身受斷裂構造控制，前半部分基本遵循北東延伸，后半部分明顯受北東、北西制約，支洞多、拐角大，通道漸窄。

本區巖溶發育總體受NE—SW走向地質構造控制，地表沿斷裂帶形成巖溶跡象較集中。另一組為NW330走向的張性（張扭性）裂隙，控制了早期的發育規模和范圍，如神仙洞形成。由于次生裂隙發育，沿線形成了串珠狀溶蝕漏斗和落水洞，在深部相互連通發育成管道狀地下暗河。根據對神仙洞的調查，地表以下20～30 m發育的一層管道喀斯特溶洞，洞底標高95～100 m，洞內至少有二個溶蝕落水洞，說明現代暗河已經下切，向深部發展，張性斷裂控制了地下暗河的形成和發展，使它具有現代的規模。

綜上，地質構造對本區巖溶的影響，表現為斷裂構造對垂向落水洞的分布、水平地下暗河的走向起到了控制。

2017年6月綠色科技第12期

4.4地貌控制

本區地貌總體為溶蝕剝蝕丘陵，山勢呈北東走向，山丘間形成“U”字形次生谷[5]。大氣降水由地勢較高地帶向低洼地帶徑流，次生谷是地表水匯流的集中徑流渠道，發育季節性山間溪流，溝谷已下切入巖，沖刷明顯，而獨山南側田壟里一帶側無明顯溪溝發育，地表水自兩側山坡匯流后，以暗河形式匯入地下。因此，丘陵山坡主要起到了匯集地表水的作用。

大氣降水多沿降落漏斗或落水洞匯流，徑流短，流水作用在微地貌上發育有溶隙、溶槽、溶溝等，表現為小而散的“奇珍異石”特色[6]。因此，地形地貌決定的匯水條件是表部巖溶特征的主要因素。

5結語

本區巖溶主要發育于船山組和黃龍組灰巖，棲霞組相對較弱，瑤琳洞～獨山～太陽寺以規模不一的巖溶漏斗、落水洞、溶洞及地下暗河形式形成相對獨立的巖溶水文地質單元，具有一定的連通性。

非可溶巖對本區巖溶發育影響小，地形地貌起到了地表水的匯流作用，形成小而散的特點；地質構造對垂向落水洞的分布、水平地下暗河的走向起到了控制；不同地質時期新構造的升降運動，對本區形成巖溶的規模有決定性作用。

多種因素的綜合作用使本區巖溶具有垂向分帶和水平貫通的規律，這對巖溶洞穴旅游資源的空間開發和巖溶地下水資源的保護利用，提供了規劃依據。

參考文獻：

[1]

魏志范，雷鋼.浙江省桐廬縣神仙洞環境地質調查報告[R]. 杭州：浙江省工程勘察院， 2015.

[2]浙江省地質礦產局.浙江省巖石地層[R].北京：中國地質大學出版社，1996.

[3]佚名.浙江省水文地質志[R].杭州：浙江省水文地質工程地質大隊，1996.

[4]周宣森.浙江瑤琳洞及其洞穴堆積[J].杭州大學學報，1981（1）：91～99.

[5]歐陽孝忠.巖溶地質[M].北京：中國水利水電出版社，2013.

[6]田永軍.水文地質手冊（第二版）[M].北京：地質出版社，2012.