黔西林泉片區(qū)表層巖溶帶發(fā)育特征及供水

王若帆

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局114地質(zhì)大隊(duì)，貴州 遵義 563000）

通過參與《貴州省烏蒙山區(qū)林泉幅1∶50 000水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)調(diào)查》項(xiàng)目中經(jīng)過五個(gè)月的地表調(diào)查工作，對調(diào)查區(qū)表層巖溶帶分布規(guī)律、表層巖溶帶特征、表層巖溶水開發(fā)利用條件有了一定的認(rèn)識。

1 區(qū)內(nèi)概況

在貴州省畢節(jié)市黔西縣林泉鎮(zhèn)片區(qū)，調(diào)查面積458.01km2。該區(qū)地形地貌以中低山河谷斜坡、峰叢谷地、峰叢斜坡洼地為主；出露地層以三疊系下統(tǒng)，中統(tǒng)為主；巖性以碳酸鹽巖為主。區(qū)內(nèi)純碳酸鹽巖分布面積305.76 km2，占調(diào)查區(qū)總面積的66.76%。構(gòu)造上東側(cè)為近南北軸向金坡背斜，西側(cè)為近南北軸向西溪河向斜。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要以北東向?yàn)橹鳌５貙赢a(chǎn)狀較為平緩，巖層傾角為0～35°。

表1 林泉幅（調(diào)查區(qū)）各地層表層巖溶泉發(fā)育情況統(tǒng)計(jì)表

2 表層巖溶帶特征

2.1 表層巖溶帶影響因素

2.1.1地層巖性

區(qū)內(nèi)調(diào)查表層巖溶泉共136個(gè)，主要出露于碳酸鹽巖夾碎屑巖層中，在三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組一段（T2g1）及三疊系下至中統(tǒng)嘉陵江組四段（T1-2j4）地層中極為發(fā)育，占區(qū)內(nèi)表層巖溶泉出露總數(shù)的48.53%；發(fā)育于純碳酸鹽巖與碎屑巖（相對隔水層）接觸帶占總數(shù)的29.41%；純碳酸鹽巖中表層巖溶泉發(fā)育較低，占總數(shù)的27.21%。（表1）

由上表可知，表層巖溶泉在碳酸鹽巖夾碎屑巖中發(fā)育強(qiáng)于在純碳酸鹽巖中發(fā)育，由此可見該區(qū)表層巖溶泉主要受局部隔水層控制而出露。

2.1.2 地形地貌

區(qū)內(nèi)地貌組合類型分為 6大類：①丘峰洼地；②峰叢斜坡洼地；③峰叢峽谷；④峰叢溝谷；⑤脊?fàn)钌綔瞎?；⑥侵蝕低中山。表層巖溶泉在各地貌類型中分布情況如下：①在丘峰洼地中發(fā)育表層巖溶泉27個(gè)；②在峰叢斜坡洼地中發(fā)育表層巖溶泉96個(gè)；③在峰叢峽谷中發(fā)育表層巖溶泉6個(gè)；④在峰叢溝谷中發(fā)育表層巖溶泉7個(gè)，共計(jì)136個(gè)。由此可見，在地形地貌上表層巖溶泉多發(fā)育于峰叢斜坡洼地中。

2.1.3巖石結(jié)構(gòu)及組合

巖石結(jié)構(gòu)及組合主要體現(xiàn)在巖石顆粒的大小，通常結(jié)晶顆粒愈粗，顆粒間的間隙越大越利于地表水的溶蝕、滲透，從而越利于表層巖溶的發(fā)育。本區(qū)碳酸鹽巖性較純的層位，常常具有這種粗顆粒結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。通過表1可知表層巖溶泉多發(fā)育于純碳酸鹽巖與碎屑巖接觸帶的組合結(jié)構(gòu)上，占總數(shù)的85.3%。

2.1.4 地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)地層受西溪河寬緩向斜控制，地層傾角小于20°，大氣降水沿巖石層面流動(dòng)較緩，利于溶溝、溶槽在層面上的發(fā)育，加之受局部隔水層阻隔作用控制，一個(gè)完整的表層巖溶水系統(tǒng)就這樣形成。在構(gòu)造應(yīng)力集中區(qū)域，碳酸鹽巖受構(gòu)造應(yīng)力作用，沿垂直于應(yīng)力作用方向形成一系列解理、裂隙，一方面利于地表水沖刷形成溶隙、溶孔，另一方面局部隔水層受構(gòu)造應(yīng)力的作用而破碎，表層巖溶水沿裂隙向深層徑流，而后賦存于構(gòu)造應(yīng)力作用二形成的儲水空間。因此，在構(gòu)造應(yīng)力集中地帶，表層巖溶帶極為發(fā)育，受構(gòu)造應(yīng)力作用相對隔水層被破壞，表層帶巖溶水向深層地下水徑流，因此表層巖溶水循環(huán)系統(tǒng)遭到破壞，故，區(qū)域內(nèi)在構(gòu)造應(yīng)力集中區(qū)，基本未見表層巖溶泉發(fā)育。

2.1.5 植被及土層

植被及土層的覆蓋程度，對表層巖溶發(fā)育影響較大。區(qū)內(nèi)除西溪河深切河谷兩岸石漠化較嚴(yán)重外，其他區(qū)域土層覆蓋程度較好，植被覆蓋率平均為 50%左右。河谷兩側(cè)基巖裸露，地形切割大，大氣降水在巖層層面上短時(shí)間內(nèi)輸干，不利于表層巖溶的發(fā)育。在植被、土層覆蓋區(qū)域，植被土壤具有較強(qiáng)的保水性，部分雨水富集于土壤顆粒間的空隙中，加上土壤中各種微生物作用，能持續(xù)且加快表層巖溶帶的發(fā)育。據(jù)統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)植被、土壤覆蓋區(qū)發(fā)育117個(gè)表層巖溶泉；基巖裸露區(qū)發(fā)育19個(gè)表層巖溶泉。因此，植被及土壤是影響表層巖溶泉形成及分布的重要因素。

3 區(qū)內(nèi)表層巖溶泉的分布規(guī)律

區(qū)內(nèi)總面積458.01km2，調(diào)查表層巖溶泉共計(jì)136個(gè)，表層巖溶泉分布規(guī)律如下：

1）由表1可知，在地層巖性上，表層巖溶泉主要分布于三疊系下至中統(tǒng)嘉陵江組三段、四段以及三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組一段地層中，共計(jì)96個(gè)，占區(qū)內(nèi)出露表層巖溶泉總數(shù)的70.59%。這三套地層具有一共同特征——局部泥質(zhì)成分特別重，作為相對隔水層，是該區(qū)域表層巖溶泉出露密集的重要因素。純碳酸鹽巖地層（T1-2j1、T1y2）中僅有20個(gè)表層巖溶泉發(fā)育。因此，區(qū)內(nèi)局部隔水層對表層巖溶泉出露起到關(guān)鍵性的作用。

2）區(qū)內(nèi)表層巖溶泉在各地貌類型中分布情況如下：①在丘峰洼地中發(fā)育表層巖溶泉 27個(gè)；②在峰叢斜坡洼地中發(fā)育表層巖溶泉96個(gè)；③在峰叢峽谷中發(fā)育表層巖溶泉6個(gè)；④在峰叢溝谷中發(fā)育表層巖溶泉7個(gè)。由以上數(shù)據(jù)可見，表層巖溶泉多分布于地形起伏較小，坡度小于30°的峰叢洼地的斜坡地帶。且受局部隔水層及水力坡度小控制，多出露于洼地的半山腰上。河谷斜坡地帶地形切割深，水力坡度大，表層巖溶泉未發(fā)育。

3）在構(gòu)造上區(qū)內(nèi)地層受近南北向西溪河寬緩向斜控制，以南北向金坡背斜為界以西地層傾角大部分地區(qū)小于20°，地表水在層面上流速較緩慢，駐留時(shí)間較長，有利于水下微生物的滋生，延長了微生物呼吸作用所產(chǎn)生的HCO3-對巖層持續(xù)溶蝕作用，利于表層巖溶帶的發(fā)育。表層巖溶泉在此區(qū)域內(nèi)發(fā)育個(gè)數(shù)為113個(gè)，占總數(shù)的83.09%。

綜上所述，表層巖溶泉的出露與分布，并非僅是單方面因素造成的，而是受多個(gè)不同因素共同作用而形成。

4 表層巖溶水的循環(huán)特征

4.1 表層巖溶水的補(bǔ)、徑、排

區(qū)內(nèi)表層巖溶水主要接受大氣降水沿溶蝕裂隙、溶孔、風(fēng)化節(jié)理等呈垂向補(bǔ)給，補(bǔ)給量受表層巖溶帶發(fā)育厚度（儲水空間大?。┘按髿饨邓靠刂?。入滲后的雨水沿溶蝕裂隙、溶孔、風(fēng)化節(jié)理等近垂向徑流。受局部隔水層阻隔，沿隔水層呈水平方向運(yùn)移，最后以表層巖溶泉的形式出露。區(qū)內(nèi)表層巖溶泉受隔水層控制，沿隔水層呈線狀分布。如小龍槽子一帶表層巖溶泉呈線狀分布（圖1）。圖中，三疊系下至中統(tǒng)嘉陵江組二段（T1-2j2），巖性為灰白色薄層狀泥質(zhì)白云巖夾暗紫紅色薄層狀粘土巖。粘土巖及泥質(zhì)白云巖作為隔水層阻隔表層巖溶水的垂向運(yùn)動(dòng)且受地形切割作用，表層巖溶水以泉的形式排泄，形成一個(gè)完整的表層巖溶水循環(huán)系統(tǒng)。

4.2 表層帶巖溶水的循環(huán)方式

1）在深切河谷斜坡巖石裸露區(qū)由于水力坡度大，表層巖溶泉微發(fā)育。表層帶巖溶水以近垂直滲透方式徑流，穿過局部隔水層向深層巖溶徑流，最后補(bǔ)給深層地下水，形成快補(bǔ)快排的循環(huán)方式。

2）區(qū)內(nèi)受西溪河寬緩向斜控制，地層傾角緩，小于20°，地形坡度小于30°表層巖溶帶基本沿巖層傾向順層發(fā)育，表層帶巖溶水沿層面徑流、排泄，形成相對緩慢的循環(huán)方式。

3）在有土層、植被覆蓋的巖溶區(qū)，表層帶巖溶水首先進(jìn)入土層儲存于孔隙中，然后作垂直運(yùn)動(dòng)，補(bǔ)給下部的表層巖溶帶，并賦集在溶隙、溶孔中。表層帶巖溶水受局部隔水層阻隔，以水平運(yùn)動(dòng)為主進(jìn)行排泄。植被、土壤具一定持水性，形成較緩慢的循環(huán)方式。

圖1 表層巖溶泉平面分布圖

5 表層巖溶水的開發(fā)利用

區(qū)內(nèi)受西溪河深切作用，地下水埋深大，一般為100～250m左右。西溪河沿岸發(fā)育巖溶大泉，為區(qū)內(nèi)地下水集中排泄點(diǎn)。河谷斜坡地帶洼地、落水洞極為發(fā)育，植被覆蓋程度較差且水力坡度大，為地下水集中排泄點(diǎn)的補(bǔ)給區(qū)，地表水沿落水洞快速輸干造成巖溶干旱現(xiàn)象。河谷斜坡地帶缺水人口分散分布且距集中供水點(diǎn)距離遠(yuǎn)，較集中供水點(diǎn)高程大。故無法采用集中供水方式解決缺水問題。因此，對于分散出露的表層巖溶泉的利用是解決村民缺水問題的關(guān)鍵。

5.1 表層巖溶水的開發(fā)利用方式

圖2 BS468號表層巖溶泉剖面圖

區(qū)內(nèi)地貌組合類型以丘峰洼地，峰叢斜坡洼地為主，三疊系嘉陵江二段（T1-2j2）隔水層位于山腰靠近山腳一帶，地層產(chǎn)狀平緩，傾角小于20°。表層巖溶泉多在含水層與隔水層接觸帶上出露。這些表層巖溶泉出露高于村寨5～15m。村民多在泉口修建小型蓄水池而后以管引的方式直接引水入戶以解決缺水問題。此外，各家各戶都修建有1～2個(gè)水窖儲存泉水，以豐補(bǔ)枯來解決缺水問題。如：貴州省黔西縣金坡鄉(xiāng)附源村槽子頭BS468號表層巖溶泉（圖2）。該表層巖溶泉采用24m3蓄水池蓄水，而后以管引的方式解決槽子頭30余人及10余頭牲畜用水。該表層巖溶泉偶測流量為：0.22L/s，豐季流量為：1.0L/s，枯季流量為：0.2L/s，動(dòng)態(tài)變化較穩(wěn)定，一年四季不斷流，水量有保證。該表層巖溶泉位于向南展布峰叢槽谷東側(cè)山腰，含水層位為三疊系下至中統(tǒng)嘉陵江組三段石灰?guī)r，含水介質(zhì)以溶隙、節(jié)理裂隙為主。該表層巖溶帶為三元結(jié)構(gòu)：植被層覆蓋率為60%，土層厚 0.2～0.5m，基巖為三疊系下至中統(tǒng)嘉陵江三段石灰?guī)r。三元結(jié)構(gòu)保證了該泉流量動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定性。對于出露低于村民的表層巖溶泉，多以，挑、擔(dān)、泵提等方式利用。

5.2 表層巖溶水的可持續(xù)利用

根據(jù)表層巖溶帶的結(jié)構(gòu)特征及其出露位置，以三個(gè)類別分別闡述表層巖溶水的可持續(xù)性，如（表2）：

表層巖溶泉的可持續(xù)性受其結(jié)構(gòu)特征，裂隙發(fā)育深度控制。位于低中山河谷斜坡處石漠化嚴(yán)重，大面積基巖處于裸露狀態(tài)，該區(qū)域的表層巖溶帶結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，表層巖溶水長時(shí)間干涸；位于溶丘洼地斜坡處的表層巖溶帶也受到人為活動(dòng)的影響由三元結(jié)構(gòu)變成二元結(jié)構(gòu)甚至變成一元結(jié)構(gòu)，且受地形地貌的局限，大氣降水入滲量有限，局限了表層巖溶水的賦存量，表層巖溶水持續(xù)時(shí)間縮短。給村民生活生產(chǎn)造成困難。故，對該區(qū)域表層巖溶帶保護(hù)極為重要。包括以下兩個(gè)方面：

表2 表層巖溶水的可持續(xù)性

1）對第四系松散土層的保護(hù)，防止水土流失。

2）植被同樣具有調(diào)節(jié)表層巖溶水的作用，同時(shí)可防止水土流失，起到保護(hù)表層巖溶帶三元結(jié)構(gòu)作用。建議植樹造林、封山育林、育草，以達(dá)到表層巖溶水的可持續(xù)利用目的。

另外，由于村民認(rèn)為在自家土地上的泉井歸自家所有，不許他人利用，或開發(fā)利用方式不正確，造成地下水資源的大量浪費(fèi)。由于區(qū)內(nèi)表層巖溶泉為分散排泄，建議修建蓄水池對泉口周邊村民實(shí)施統(tǒng)一供水，各家各戶修建水窖儲水，在表層巖溶泉枯季無法滿足村民用水需求時(shí)以豐補(bǔ)枯來解決缺水問題，達(dá)到表層巖溶水可持續(xù)性利用的目的。

6 結(jié)論與建議

林泉片區(qū)受烏江期抬升作用，河谷斜坡地帶地下水埋深大于150m，區(qū)內(nèi)地下水于西溪河沿岸集中排泄，形成巖溶大泉。斜坡地帶村寨與這些大泉高差為250～400m，由于開發(fā)利用成本極大，村民無法負(fù)擔(dān)，且河谷斜坡地帶表層巖溶泉分布廣泛。故，對表層巖溶帶的發(fā)育特征的研究、保護(hù)及對這些表層巖溶泉的合理利用成為解決村民用水困難的重點(diǎn)。

[1] 張林. 貴州大小井地下河流域表層巖溶帶結(jié)構(gòu)及巖溶水開發(fā)[M]. 貴州：地質(zhì)出版社，2004年

[2] 王明章, 等. 貴州省巖溶區(qū)地下水及地質(zhì)環(huán)境[Z].