浙江省淳安縣巖溶洞穴溶蝕形態(tài)特征及地學(xué)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(tài)特征及地學(xué)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(qū)內(nèi)，發(fā)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(tài)之一，對(duì)淳安縣境內(nèi)分布的洞穴溶蝕形態(tài)特征進(jìn)行了歸納、總結(jié)，對(duì)各類溶蝕形態(tài)的發(fā)育特征進(jìn)行了分析，并初步探討了洞穴溶蝕形態(tài)所反映的地學(xué)意義。

巖溶洞穴;溶蝕形態(tài);地學(xué)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(qū)，地處錢塘江上游，為著名的新安江水庫(即千島湖)所在地?？h域范圍內(nèi)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(zhì)景觀之一。通過對(duì)縣域內(nèi)19處溶洞(圖1)的實(shí)地調(diào)查研究表明，淳安縣境內(nèi)分布的巖溶洞穴類型多樣、沉(堆)積物形態(tài)豐富，是不可多得的巖溶洞穴研究區(qū)和旅游區(qū)。

1 巖溶洞穴發(fā)育地質(zhì)背景

1.1 地質(zhì)構(gòu)造背景［1］

淳安縣位于揚(yáng)子板塊東南部，處于浙贛皖交界處的東鄉(xiāng)—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(fā)育北東向褶皺帶及與其相伴的北東向斷裂帶，區(qū)域性馬金—烏鎮(zhèn)深斷裂縱貫縣域，構(gòu)造形跡走向以北東向占絕對(duì)主導(dǎo)地位。

1.2 地層與巖性

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

2 巖溶洞穴溶蝕形態(tài)類型

洞穴溶蝕形態(tài)，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(tài)具有明顯的洞穴成因指示意義［3］。

根據(jù)調(diào)查，淳安縣域范圍內(nèi)分布的巖溶洞穴，其溶蝕形態(tài)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(tài)類型及規(guī)模詳見表1。

圖2 淳安縣各碳酸鹽巖地層發(fā)育溶洞數(shù)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(tài)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(tài)。本次調(diào)查巖溶洞穴中指向流痕類溶蝕形態(tài)有流紋、波痕(照片1)和天三角等。前兩種溶蝕形態(tài)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(cè)壁發(fā)育最為典型。

表1 淳安縣溶洞溶蝕形態(tài)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(tài)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(fā)育于洞穴斷面變化較大和洞壁凹凸起伏的洞穴中。

本次調(diào)查巖溶洞穴中窩穴類溶蝕形態(tài)廣泛分布于洞穴的頂板、洞壁和洞底。大多數(shù)窩穴類溶蝕形態(tài)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(tài)上它們最大的特點(diǎn)是其中部凹入深度較大，斷面對(duì)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(gè)窩穴Photo 2 Cryptand in cavity floor

3.3 溝槽類

溝槽類溶蝕形態(tài)形成于地下水面附近，本次調(diào)查巖溶洞穴中溝槽類溶蝕形態(tài)較為常見，且發(fā)育規(guī)模較大，主要有水邊槽和蝕龕兩種形態(tài)。水邊槽槽口高度一般在0.5～1.2 m，深度最大可達(dá)2～3 m，最大長度＞10 m，且呈多層狀出現(xiàn)(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(tài)在本區(qū)較為少見，規(guī)模均較小，主要類型有天鐘、天筒、溶蝕管等形態(tài)。天鐘、天筒均分布于洞穴頂板，兩者在發(fā)育特征上有許多共同點(diǎn):都與裂隙存在有關(guān)(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(diào)查溶洞中，除上述各種向壁內(nèi)凹入或深入的負(fù)形態(tài)外，還有一類突出洞壁的溶蝕形態(tài)，即洞壁突出物類或蝕余類溶蝕形態(tài)(照片4)，其類型較少，規(guī)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(tài)的地學(xué)意義

4.1 溶蝕形態(tài)與巖石成分

淳安縣域范圍內(nèi)自下震旦統(tǒng)Z1d—中二疊統(tǒng)P2q均有巖溶洞穴分布，而洞穴規(guī)模較大，各種類型溶蝕形態(tài)發(fā)育齊全的巖溶洞穴主要集中分布于中上石炭統(tǒng)C2h和C3c地層中。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，本區(qū)內(nèi)自Z1d－∈3hy及P2q的碳酸鹽巖地層中，巖性均非純灰?guī)r，而是含泥質(zhì)、硅質(zhì)、炭質(zhì)的灰?guī)r。而C2h和C3c則為純或較純的灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。

因此對(duì)比巖溶洞穴溶蝕形態(tài)發(fā)育特征與巖石成分之間的關(guān)系，可以看出含雜質(zhì)較少的灰?guī)r有利于類型多樣、形態(tài)豐富的溶蝕形態(tài)發(fā)育。

4.2 溶蝕形態(tài)與巖層厚度

區(qū)內(nèi)溶蝕形態(tài)發(fā)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(tài)分布齊全、發(fā)育規(guī)模較大。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，本區(qū)內(nèi)C2h和C3c均為塊狀、厚層狀灰?guī)r。

因此，初步分析認(rèn)為塊狀、厚層狀的灰?guī)r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(guī)模的洞穴和豐富的溶蝕形態(tài)。

4.3 溶蝕形態(tài)發(fā)育特征與海拔高程

(1)區(qū)內(nèi)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(nèi)(圖3)，在這一高度之內(nèi)，發(fā)育洞穴規(guī)模一般較小，溶洞發(fā)育地層以中上寒武統(tǒng)碳酸鹽巖地層為主，洞穴溶蝕形態(tài)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(fā)育的水文條件可能是相近或相似的。

(2)區(qū)內(nèi)規(guī)模較大的溶洞均分布于海拔高度360～590 m范圍內(nèi)，這一高度范圍內(nèi)溶洞發(fā)育區(qū)地層以中上石炭統(tǒng)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(tài)發(fā)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(shù)量眾多，形態(tài)明顯;溝槽類在這一高度范圍的溶洞中分布普遍，規(guī)模較大，且呈多層分布，層數(shù)最多者達(dá)8層(白馬低坑倒洞);窩穴類廣泛見于洞穴頂板和洞壁;個(gè)別洞穴中見小規(guī)模井管類和洞壁突出物類等溶蝕形態(tài)。

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

［1］ 浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)局.浙江省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京:地質(zhì)出版社，1989.

［2］ 朱學(xué)穩(wěn).桂林地區(qū)灰?guī)r洞穴的溶蝕形態(tài)［J］.中國巖溶，1982(2):93－102.

［3］ 任美鍔，劉振中，等.巖溶學(xué)概論［M］.北京:商務(wù)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(xué)報(bào)，2011，29(2):188 －194.

(責(zé)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(zhì)工程專業(yè)，從事環(huán)境地質(zhì)、工程地質(zhì)勘查、評(píng)價(jià)、研究工作及巖土工程設(shè)計(jì)工作。E－mail:cqhpaja@qq.com