小娘坑礦區鐵礦水泥用灰巖礦巖溶發育特征

邊林浩(福建省第八地質大隊，福建 龍巖 364012)

0 引言

小娘坑礦區屬亞熱帶季風氣候，多年平均氣溫20.5 ℃，多年平均降雨量1 718.3 mm，最大降雨量2 495.5 mm，每年3—9月為雨季，降水量占全年79.9%～83.4%，3—5月多細雨綿綿，6月份達到最高峰，并伴有大暴雨；10月—次年2月為旱季，降雨量占全年16.6%～20.1%，其中12月—次年1月最旱。

1 地質概況

礦區內地層總體呈北東～北北東向分布，傾向北西～北西西，地層從老至新主要有早石炭世林地組(C1l)、晚石炭世經畬組(C2j)～中二疊世棲霞組(P2q)、中二疊世文筆山組(P2w)、中二疊世童子巖組(P2t)、晚二疊世翠屏山組(P3cp)及第四系(Q)。

2 構造概況

本區內斷裂構造較發育，區內規模較大的斷層有北北西向天山凹斷層、F15、F13；北西向F11；近東西向F14以及北東向的F1、F2、F3、F4，這四組斷裂帶破壞了區內地層的正常分布和礦層的完整性、連續性。這些大小斷裂的發育，切割了時代不同或富水性強弱 的地層，表現出復雜多樣的水文地質特征[1]。

3 水文地質概況

根據巖石的水力學性質，巖性特征及下水賦存狀態，礦區地下水類型可分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖類裂隙溶洞水(巖溶水)。

3.1 松散巖類孔隙水

主要分布于溪溝兩側的山坡、坡腳、坡麓及地勢低洼處，地下水賦存于第四系松散堆積物的粘質砂土、砂礫石及含碎塊的粉質粘土中，屬孔隙潛水，水量貧乏，隨季節變化顯著。第四系堆積物厚度一般小于10 m,最大厚度可達74.56 m。

3.2 層狀巖類基巖裂隙水

地下水賦存于翠屏山組、林地組的細粒砂巖、含礫細砂巖和粉砂巖的巖石風化裂隙及構造裂隙中，水量貧乏不均一，局部地段受構造影響較大，構造帶附近巖石富水性稍好。

3.3 塊狀巖類基巖裂隙水

地下水主要賦存于黑云母花崗巖體和輝綠巖脈的巖石風化裂隙及構造裂隙中，該類型水水量貧乏。

3.4 碳酸鹽巖類裂隙溶洞水

地下水賦存于經畬組—棲霞組的一套可溶性碳酸鹽巖類的巖溶裂隙和溶洞中。該地層中部裸露與地表，形成裸露性巖溶水。西部呈單斜傾伏于童子巖組與文筆山組之下，形成埋藏性巖溶水。礦區可溶巖厚度不均一，一般厚度在100～300 m，個別地段厚度可達390 m，巖石溶蝕強烈，含豐富的巖溶水，該類型水富水性極不均一，溶洞發育地段富水性較好，個別巖溶不發育地段可視為相對隔水層。

4 鉆孔可溶巖巖溶發育情況

89線ZK895鉆孔：該孔溶洞均在穩定水位之上，屬半充填或無充填空溶洞。溶洞發育標高502.76～480.96 m，發育溶洞18個，最大洞高1.67 m，最小洞高0.15 m，巖溶發育最低標高+456.51 m，另外在560.16 m和582.40 m附近發育少量巖溶裂隙及溶溶蝕蟲孔等。

89線ZK897鉆孔：該孔溶洞多處于穩定水位以下，未見充填物，屬充水溶洞，僅個別位于穩定水位之上，且屬充填溶洞。溶洞發育標高356.82～128.14 m，發育溶洞9個，最大洞高24.02 m，最小洞高0.50 m，巖溶發育最低標高+127.10 m。

91線ZK916鉆孔：該孔溶洞多處于穩定水位以下，未見充填物，屬充水溶洞。溶洞發育標高290.49～118.42 m，發育溶洞2個，洞高分別為：1.40 m和2.40 m，巖溶發育最低標高+103.58 m。

91線ZK917鉆孔：該孔溶洞均處于穩定水位以下，未見充填物，屬充水溶洞。溶洞發育標高59.84～49.08 m，發育溶洞6個，最大洞高2.60 m，最小洞高0.16 m，巖溶發育最低標高+46.31 m。

91線ZK918鉆孔：該孔溶洞均處于穩定水位以下，多數未見充填物，屬充水溶洞，見一處全充填溶洞。溶洞發育標高232.82～104.43 m，發育溶洞4個，最大洞高3.50 m，最小洞高1.20 m，巖溶發育最低標高+102.32 m。

93線ZK932鉆孔：該孔鉆探班報表中未記錄溶洞位置，溶洞數據為豎井施工中的溶洞位置，該孔具豎井僅10余m，為豎井驗證孔。根據豎井施工日志，溶洞多數溶洞為充填溶洞，少數空溶洞位于穩定水位以下，屬充水溶洞，發育溶洞4個，溶洞發育標高521.58～401.02 m，該孔巖溶發育最低標高+401.02 m。

93線ZK933鉆孔：該孔溶洞大部位于穩定水位之下，僅一處位于穩定水位之上，溶洞發育標高441.42～336.62 m，發育溶洞12個。最大洞高2.30 m，最小洞高0.40 m，巖溶發育最低標高+336.62 m。

93線ZK934鉆孔：該孔僅見一處溶洞，洞高6.25 m，未見充填物，屬充水溶洞，該溶洞及巖溶發育標高+359.07 m。

93線ZK935鉆孔：該孔溶洞多數位于穩定水位之上，部分屬充填溶洞，部分屬空溶洞。溶洞發育標高556.41～384.65 m，發育溶洞34個，最大洞高16.27 m，最小洞高0.37 m，巖溶發育最低標高+384.65 m。

93線ZK936鉆孔：該孔溶洞均在穩定水位以下，未見充填物，屬充水溶洞。溶洞發育標高276.55～338.81 m，發育溶洞2個，洞高分別為1.42 m和0.48 m，巖溶發育最低標高+231.32 m。

95線ZK952鉆孔：該孔溶洞大部分位于穩定水位以下，僅兩個溶洞見充填物，其余均屬無充填空溶洞，而位于穩定水位以下的屬充水溶洞。溶洞發育標高518.30～348.33 m，發育溶洞25個，最大洞高3.50 m，最小洞高0.30 m，巖溶發育最低標高+346.83 m。

另外SZK01和92線9210鉆孔未見發育巖溶。

5 結語

5.1 可溶巖巖性與巖溶發育關系

可溶巖的溶解性是溶洞發育的內在因素，本區可溶巖由晚石炭世經畬組(C2j)—中二疊世棲霞組(P2q)的一套可溶性碳酸鹽巖類組成。該可溶性碳酸鹽巖類的巖性以灰白色純灰巖以及含有碎石、硅質、泥質等雜物的灰巖組成，而質純、層厚的灰巖，溶洞發育較強；而泥質含量較多和含雜質的灰巖巖溶發育程度相對減弱。可溶巖巖性上的差異是巖溶發育不均一和富水性能不同的因素之一[2]。

5.2 構造與巖溶發育關系

地質構造是溶洞發育的主要控制因素，在平面上分布也有其規律，區內斷裂控制了巖溶的空間分布、埋藏條件和發育程度。在張性斷裂的兩側，尤其是上盤，溶洞發育較強，反之則較弱。根據鉆孔資料，礦區內受F4、F14和F15斷裂的影響，在該斷裂附近施工的鉆孔，斷裂帶附件的可溶巖溶蝕較強烈，特別在斷裂帶上部及淺地表地段可溶巖溶蝕現象極其強烈，巖溶溶洞多呈串珠狀發育。

5.3 巖溶在水平方向上的發育特征

礦區巖溶在水平方向上的分布與地質構造的發育密切相關。根據鉆孔資料，巖溶溶洞分布帶與區內主要斷層構造緊密相隨，距斷層線越近巖溶約發育，鉆孔巖溶發育率越高，其中以F4、F14和F15三條斷層上盤尤為集中。根據鉆孔巖溶發育率的不同礦區巖溶發育可分為：“巖溶發育區”、“巖溶較發育區”和“巖溶不發育區三個等級區域。

(1)巖溶發育區：在水平方向上大致可圈定三個范圍，95線以ZK952鉆孔為中心，兩側分別延伸至F4和F15斷層的北部巖溶發育區；93線以ZK932鉆孔為中心，西側延伸至ZK935鉆孔，東側延伸至F15斷層的中部巖溶發育區；89線以ZK895、ZK897鉆孔為中心，西側延伸至F4斷層，東側延伸至F3斷層的南部巖溶發育區。在上述三個范圍內其鉆孔巖溶發育率大于10%，最高可達55.5%。

(2)巖溶較發育區：在水平方向上大致可圈定兩個范圍，93線以ZK933鉆孔為中心，西側推測至鉆孔ZK933與ZK936之間，東側推測至鉆孔ZK933與ZK935之間的巖溶較發育區；91線以ZK918、ZK917鉆孔為中心，西側至F4斷層，東側推測至鉆孔ZK916與ZK917之間的巖溶較發育區。該兩個范圍內其鉆孔巖溶發育率小于10%，但大于3%，大部分巖溶發育率在5%左右。

根據鉆孔巖溶發育率，除上述兩個區域外，其他地段施工的鉆孔其巖溶率小于3%，可視為相對巖溶不發育區。

5.4 巖溶在垂直方向上的發育特征

巖溶的發育一般遵循著由淺至深，巖溶發育由強變弱直至消失的規律。根據礦區施工鉆孔巖溶發育率統計，巖溶發育垂直方向深度多在350 m以內，以標高而言，則多發育在+300 m標高以上。在無上覆基巖或半裸露地段，巖溶多發育于地表或近地表部位；而在基巖覆蓋地段，巖溶多發育于可溶巖頂部界線部位，特別在上覆基巖厚度較大地段，由為明顯。