贛北秦山礦區復雜地質背景下的地貌發展特征研究

呂 鑫

（江西省地質調查研究院，江西 南昌 330030）

1 地質背景概況

地區位于下揚子地塊南緣，由印支褶皺蓋層（S1—T2）和燕山—喜馬拉雅大陸邊緣斷陷盆地沉積（Q）兩大構造層組成[1-3]。區內從石炭紀至三疊紀，曾有五個較長時期段處于淺海碳酸鹽臺地環境中，分別沉積了五大套厚度可觀的碳酸鹽巖—可溶巖地層。即為：三疊紀大冶組—嘉陵江組，二疊紀早世棲霞組、二疊紀早世茅口組、二疊紀晚世吳家坪組，石炭紀老虎塘組—黃龍組等，累計總厚度近1392m，分布面積占全區總面積50%以上。主要構造線主要位于東北至西南，各層發育褶皺和裂縫，可溶和不可溶巖石層交替出現，呈條紋狀分布。浮雕在北部高，在南部低，并且脊的方向遵循該區域中主要構造線的方向。

2 地形地貌特征

研究區域內地貌總體屬于侵蝕構造巖溶地形，大致可以劃分為低山地形地貌和丘陵地形地貌。

2.1 低山地形地貌

主要分布于景區北部，由晚古生代至中生代三疊紀碳酸鹽巖組成，標高一般為400m～600m，研究區內最高標高（最高峰秦山—青山）為921.3m。在地貌上形成與區域褶皺軸走向一致的平頂山。平頂山本身為一由碳酸鹽巖組成的向斜山。區內地質發育，主要有石芽、溶溝、溶槽、漏斗、落水洞、洼地以及溶洞暗河。其中晚古生代碳酸鹽巖的山坡多在30°至45°，三疊紀碳酸鹽巖的山坡多在10°～30°。從區域情況來看，標高540m～500m、380m～300m的平頂山分布比較普遍，且表面平坦，微向河床中下流方向傾斜。

2.2 丘陵地形地貌

主要分布于風景區的南部（峨嵋景區），由晚古生代至中生代三疊紀碳酸鹽巖組成。標高為100m～300m，比高30m～200m。丘頂呈渾園狀，坡度較緩（10°～20°）。溶蝕洼地和地質深層暗河常見，多順巖層層面（沿走向延伸）和斷裂構造帶發育。

3 復雜地貌發育情況

3.1 產出部位和形態類型

按產出部位和形態類型可劃分為地表和地下兩大類型約20種形態[4-8]。

3.1.1 地表地貌

溶溝：主要表現在系地表水沿著巖石表面流動時，將巖石刻劃溶蝕成的溝槽。其深多在0.5m～1m之間，長2m～20m，排列方向與巖層走向和節理裂隙發育方向一致（即主要北東向—南西向，其次為北西—南東向）。

石芽（林）：即溶溝之間凸起的石脊。主要見于碳酸鹽巖分布和出露區，其形態多種多樣，有尖脊式、尖刀山狀、棋盤式、石林式等。高度一般為0.5m～2m，最高可達5m以上。其成片發育則可稱之為—石芽林。石芽（林）在整個風景區都有發育，隨處可見它的英姿。

溶柱：系沿石灰巖垂向裂隙或溶溝等進行溶蝕、侵蝕后，殘留的柱狀巖體。在所研究區域內的地質洞口附近均可見及。

溶峰：在流水溶蝕、侵蝕作用下，形成的一種高大、孤立、分散的峰巒—石峰。有的成群出現，則稱之為峰林。

巖溶“平頂山”：是溶峰的另一種表現形式，也是區域內一標志性地貌。“平頂山”本身為一由碳酸鹽巖組成的向斜山。

峰叢：是溝谷切割加深，增大基座高度而形成的。是本地區常見的一種微型地貌。

天生橋：深層地質地下河的洞頂崩坍后，其中殘余未崩坍的洞頂，形成天然的拱橋，稱之為天生橋。

溶蝕洼地：多見于三疊紀碳酸鹽巖分布區，呈不規則的圓形、橢圓狀、似橢圓狀、條帶狀等。最大規模長200m～3000m，寬50m～150m，深50m～100m，洼地長軸方向受地層走向和斷裂構造控制，呈北西如或北東向展布。洼地內常發育有一個以上井狀或碟狀漏斗，下與溶洞和暗河相通。

3.1.2 地下深層地貌

漏斗：常沿垂直裂隙發育，局部沿傾斜的層面發育。漏斗呈倒錐形碟形、上大下小，直徑30m～80m，深30m～50m，最大直徑可達200m，深100m，小型碟形漏斗的直徑15m～20m，深5m左右，常成為地質深層地下暗河的進口。

落水洞：常有井狀、裂隙狀和豎井狀三種。井狀落水洞洞口直徑1m～3m，深30m～50m，最深可達80m以上。裂隙狀落水洞洞口長2m～5m，寬1m～2m，深30m以上。豎井狀落水洞常呈園柱形，區內較少見。

暗河：又稱地下河，也稱陰河，是地質深層地下水逕流的主要類型。由于接縫和結構條件的不同，形狀也不同，尺寸也發生了很大變化：可以看到走廊和多邊形管道的形狀。地下河流的入口主要來自大型喀斯特洼地底部的火山口，有些來自大型火山口底部的火山口；暗河口均高于當地侵蝕基準面，區內暗河主要為北東和北西走向。

鈣華：指含有豐富重碳酸鈣的（地下）水沉淀于出（溢）水點的化學堆積物。根據地貌形態可劃分為鈣華錐、鈣華扇、鈣華臺階、鈣華幔、鈣華池等。

3.2 巖體發育規律

巖體的發育，其基本條件是可溶物質（可溶巖），流動的、具溶蝕能力的水流，及可供水流運動的通道。主要因素是水流通道、運動的水流、水流中CO2的含量及地質構造條件（包括新構造運動）和氣候因素等，本文主要從如下幾方面探討。

3.2.1 巖性與巖體發育程度的關系

該地區所有可溶性巖石均為海相碳酸鹽巖，各層的巖性和化學組成差異很大，在水的影響下其相對結構發育程度也不同。發展程度也存在明顯差異。根據野外調查，區內主要地質深層暗河多集中發育于研究區域內。三疊紀、二疊紀和石炭紀碳酸鹽巖巖性較純（SiO2+R2O3），其他地層中的碳酸鹽巖多呈透鏡狀分布于泥質或炭質頁巖中，巖體不發育。

3.2.2 地質構造對巖體發育程度的影響

地質構造對巖體的發育強度及發育方向有著十分密切的關系，各種巖體現象都程度不同地受到地質構造的影響。例如，儲層的分布和發生，發育程度，斷層的充填方向和程度控制著地下水的運動方向和地下水的動力學，從而確定了巖體的強度，方向，規模和發育形式。

3.2.3 地形地貌對巖溶發育的控制作用

不同的起伏地貌直接控制著地下水的水動力特性，即它們限制了巖溶作用的強度，并迫使它們在不同的地形部位（從分水嶺到山谷，從補給區到集水區，形成巖溶的強度）形成各種巖溶形式。并且深度趨于逐漸增加。

3.2.4 新構造運動對巖溶發育的控制作用

新構造運動在現代地形的發展和演變中起著主導作用。新構造運動處于上升期：地下水垂直循環強，水流分散，巖體發育過程中地下水的侵蝕速率小于地殼的抬升速率，形成的巖溶形態規模較小，主要為垂直，陡峭的小洞穴；新構造運動處于一個相對穩定的時期：地下水逐漸匯聚和集中，水平循環增加，山脈的影響很大。大多數形成的山脈是大型的水平或平緩的深部地質和地下河流。新構造運動相對向下。沉時期：反映了巖溶發育的遺傳，使強烈的巖溶水平帶和較弱的山脈垂直帶交替出現，與地貌發育階段相對應。該地區的多層巖溶洞穴充分反映了新構造運動對山脈發育的影響。

4 主要地質遺跡資源及其區劃

4.1 秦山地區區劃

秦山地區屬于贛北地區多種地質遺跡分布區，依據地區內地質遺跡的區域分布特點，同時突出種類多樣性,成因的相關性和空間組合性原則，并兼顧遺跡的典型性和代表性原則，體現地質遺跡形成與發育的規律性原則，將其劃分為兩大片區四個景區。即山岳型為主的青山片區和溶洞型為主的峨嵋片區，四個景區分別為峽谷景廊景區、青山景區、橫港湖景區、峨眉景區。

4.2 主要地質勘查目的與階段

4.2.1 當前選址階段

選址的調查工作主要包括評估場地的具體位置并了解建筑工地的相關條件。大地測量工作尤為重要，尤其是在某些大型地質工程建筑物的建造中，只有在有效證明每個連接后才能進行下一個操作。只有確保所有數據都符合項目要求，才能保證項目的整體質量。

4.2.2 初期勘查階段

初步勘測主要是針對擬議區域采取的勘測措施，應根據選址報告的數據內容確定初步勘測措施，以確認整個項目的實際規模，高度，形狀和深度。收到現場數據后，對其進行評估并針對各種現有問題提出有針對性的建議。

4.2.3 實際勘查階段

初步調查完成后，將采取步驟對一些關鍵地點進行詳細調查，并將數據收集在一起，為進一步建設提供指導。經過初步檢查后，研究對象的狀況大部分都得到了充分驗證，第二次調查的主要目的是評估數據以防止發生意外情況。

4.3 地質勘查技術的具體應用

我國幅員遼闊，地質條件十分艱苦，在不同地區條件迥異。但是，由于工業企業的快速發展，采礦項目的數量在增加，地質項目的建筑面積非常有限，因此經常有必要在地貌條件相對較差的地區開始工作，例如生命維持項目，資源開發等。為了確保實際施工的質量和效率能夠達到預期的要求，工作人員應提前調查現場的實際情況，以便為后續的施工工作和資源研究奠定良好的基礎。

4.3.1 物理勘查技術

物理勘探技術是正在進行的勘探活動中最常用的技術。它主要用于地質磁性的物理特征，密度和電學性質，因此，根據特定的地質條件采用了一些物理方法來完成勘探。同時，內部現場調查還將使用以前的現場調查記錄的數據來查找現有的異常情況。最常見的物理測量方法主要是磁測量，放射性測量，重量測量，電測量和地震測量。目前，我國相關工具的制造商已超過10家以上，幾乎可以進行所有類型的勘探工作，滿足了行業改革的根本需要。

4.3.2 遙感技術

一般來說，遙感技術主要用于內部地質勘探和內部資源勘探，以及從宏觀角度分析地質信息。由于該技術會發出電磁波，因此在與不同類型的地質體接觸后會引起不同的反應。隨后，會根據其他類型的地質數據，得出有關所有地質內部結構的結論。這種方法的研究領域非常廣泛，速度很高，資金成本很低，不受任何地面條件的限制。當前，它主要用于地質勘探。

5 資源評價

5.1 地史演化清楚構造環境獨特

地區位于下揚子地塊南緣，經歷了澄江—印支期大陸形成階段和燕山—喜馬拉雅大陸活化階段的地質演化歷史，可溶巖地層厚度大，累計達1392m，分布面積占全區總面積50%以上，為形成區內獨特的地形地貌奠定了必要的地質背景條件。

5.2 復雜地貌發育受控因素明顯

復雜地貌的發育明顯受地層巖性、地質構造、地形地貌、新構造運動等因素的控制和影響，這些地貌形態相互聯系，以不同的空間位置、不同的發育階段、不同的類型、不同的序列，例證了其地質歷史演化過程，也例證著復雜地質作用，是研究復雜地貌的形成與演化的控制條件及因素的極佳場所。

5.3 復雜地貌屬幼年期—壯年期發育演化階段的產物

區內復雜地貌初步可以確定為幼年期—壯年期的產物，是研究復雜地貌發育演變序列不可或缺的范例。

5.4 復雜地貌形態類型豐富

景區的復雜地貌形態類型豐富，不僅有地表復雜地貌形態類型，還有地下復雜地貌形態類型。其形態類型如此豐富和獨特在江西省內是少見的。

5.5 復雜地貌雄偉秀美而獨特

景區內各種地貌極為秀美，在省內是較獨特的，也是除我國西南地區（云、貴、黔）之外，難得多見的。尤其是獨具特色的“巖溶平頂山”—這是地質構造（向斜構造）和流水沖刷侵蝕的代表性地貌。具有重要的美學研究價值，是研究和觀賞地貌的理想園地。

5.6 巖體規模和發育程度罕見

地區內巖體極為發育，巖體規模之大，在省內是罕見的。尤其是在地質構造如此復雜，地層褶皺如此強烈的地區，能形成這么大規模（長度和洞室大小），在同類構造環境下也是極為少見的。在研究區中心部位約6km2的范圍內，巖體結構發育總長度達6km，總共有洞口（包括出水口和進水口）80余個，這種發育程度在整個江南也是極為罕見的，真可謂“江南第一洞”。

5.7 鈣華微地貌異常發育

地區地下深層地質結構地貌異常發育，經典的各種類型均可及，而且保存完好，確屬難能可貴。如果說，四川黃龍是地表鈣華微地貌最發育的地區，而秦山地區則是地下鈣華微地貌發育最全，保存最好的地區之一，是研究地下鈣華微地貌形成的條件、環境及演化特征的理想對象。

5.8 深層地質內巖體沉積物發育剖面保存完好

地區地質內沉積物發育，沉積剖面保存完好。尤其在老社洞內，其沉積層厚度達2m多，而且沉積構造發育、沉積韻律清晰，是南方地區研究區域內沉積特征、沉積環境、沉積時代的典型剖面，是開展相關地學研究的理想境地。