鄂西巖溶山區某流域巖溶發育規律探究

王振華 方 靜 廖鵬程 / .湖北省城市地質工程院 .武漢長江大學地球科學學院

鄂西巖溶山區某流域巖溶發育規律探究

王振華1方 靜1廖鵬程2/ 1.湖北省城市地質工程院 2.武漢長江大學地球科學學院

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

鄂西；巖溶；含水系統；發育規律

引言

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

一、區域地質條件

本區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，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、區域水文地質條件

流域內北東高、南西低，東部為黃陵花崗巖體，北部為神農架山區， 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，據含水介質特征將碳酸鹽巖地區分為震旦系、寒武系—奧陶系、二疊系—三疊系三個巖溶水系統（如圖1）。震旦系巖溶水系統分布在流域以東震旦系燈影組地層分布區，牛蹄塘組、陡山沱組泥頁巖分別構成了系統隔水頂底板，地下水直接流入流域及其支流或者在陡山沱組隔水底板附近以接觸下降泉的形式排泄，該系統內巖溶垂向發育為主。寒武系—奧陶系巖溶水系統以志留系地層和石牌組泥巖、砂巖為隔水頂底板，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，系統內垂向巖溶發育和水平巖溶都有相當程度的發育。二疊系—三疊系巖溶水系統以巴東組砂巖和志留系地層為隔水頂底板，地下水在溶蝕裂隙或巖溶管道中徑流，以下降泉的形式向流域排泄。

圖1 河流域巖溶水系統以及巖溶臺面分布圖

三、巖溶發育特征

自三疊紀以來，區域地殼發生大規模間歇性抬升，在地質歷史時期，流域內碳酸鹽巖地層經巖溶作用，形成多層巖溶臺面與斜坡、峽谷相伴的巖溶地貌景觀。流域內共有四級巖溶臺面。第一級臺面屬鄂西期產物，海拔1700～1800m，由于后期巖溶作用，巖溶組合形態為巖溶槽谷、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物，海拔1300～1500m，分布在流域北部，巖溶組合形態為丘叢洼地、峰叢谷地；第三級臺面屬山原期產物，海拔1000～1200m，分布在流域中部，巖溶組合形態為巖溶洼地、巖溶緩丘，發育有規模較大的水平溶洞；第四級臺面屬云夢期產物，海拔800～900m，主要分布在流域中南部，巖溶組合形態為巖溶洼地、巖溶緩丘，地貌上表現為巖溶臺原，發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、落水洞發育的主要高程一致，而這兩個高程正好對應區域第一、二級巖溶臺面，反映了當時地殼處于相對穩定期，巖溶發育強烈。這兩個高程之間巖溶發育較弱，反映當時地殼處于抬升期。

平面上，巖溶發育具不均一性，不同時代地層巖溶發育程度具明顯差異，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育以外，其他地層巖溶不發育。

空間上，巖溶發育具方向性，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某流域巖溶發育特征的研究，得出地區巖溶發育有以下規律：

1.本區多個地層巖溶發育強烈，巖溶形態齊全，但也表現出不均勻性和方向性。不均勻性體現在巖溶形態點多發育在震旦系燈影組、寒武系、奧陶系地層中，方向性體現在巖溶形態的發育方向與區域構造線的展布方向基本一致，在壓型斷裂破碎帶巖溶發育強烈，并在斷裂附近發育巖溶洼地、槽谷、落水洞等巖溶現象，主要發育方向為北北東向和北西向，對應流域內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育強烈。

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

3.本區地表地下水系統受地層巖性、區域斷裂控制，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，分別對應流域內第三、四級巖溶臺面底部高。

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