黔北洛龍鋁土礦區(qū)巖溶發(fā)育特征規(guī)律及成因探討

侯江勇，羅陽喬，黃海韻

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局117地質(zhì)大隊，貴州貴陽550018）

黔北洛龍鋁土礦區(qū)巖溶發(fā)育特征規(guī)律及成因探討

侯江勇*，羅陽喬，黃海韻

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局117地質(zhì)大隊，貴州貴陽550018）

洛龍鋁土礦區(qū)巖溶較發(fā)育，為頂板直接充水的巖溶充水礦床，巖溶水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件復(fù)雜，各地段巖溶發(fā)育具有不均勻性，其頂板富水性、透水性、穩(wěn)定性差別也較大。通過對黔北洛龍鋁土礦區(qū)巖溶特征進(jìn)行進(jìn)行了闡述，分析了區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育規(guī)律及成因機(jī)理，為評價礦床水文地質(zhì)、礦坑涌水量參數(shù)（含水層厚度）的選擇、工程地質(zhì)條件提供依據(jù)。

鋁土礦區(qū)；巖溶特征；成因；洛龍；黔北

黔北洛龍鋁土礦位于貴州省道真縣洛龍鎮(zhèn)，地處云貴高原向四川盆地過渡的斜坡地帶，為頂板直接充水的巖溶充水礦床，巖溶水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件復(fù)雜。因此，查清巖溶發(fā)育規(guī)律對評價水文地質(zhì)條件、礦坑涌水量預(yù)算參數(shù)（含水層厚度）的選擇及工程地質(zhì)條件尤為重要。

1　研究區(qū)自然地理概況

研究區(qū)位于貴州省道真縣洛龍鎮(zhèn)，地處云貴高原向四川盆地過渡的斜坡地帶，地勢總體北高南低，東、西高，中間低。主干河流洛龍從研究區(qū)中部穿過，該河流為當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面。研究區(qū)雨水充沛，氣候濕潤，多年平均降水量992.82mm，雨季為4～10月，年平均相對濕度為79%。

2　研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)出露的地層從新至老有：三疊系下統(tǒng)夜郎組（T1y）、二疊系上統(tǒng)吳家坪組（P3w）、二疊系上統(tǒng)梁山—茅口組（P2l+q+m），二疊系下統(tǒng)大竹園組（P1d）、志留系下統(tǒng)韓家店群（S1Hj），鋁土礦產(chǎn)于二疊系下統(tǒng)大竹園組（P1d）。區(qū)內(nèi)構(gòu)造中等發(fā)育，較大褶皺構(gòu)造有大塘向斜、斷裂構(gòu)造有F1斷層，構(gòu)造線總體走向呈北北東向及近南北向展布；節(jié)理裂隙主要有北西、北東及近南北向3組。

3　研究區(qū)巖溶發(fā)育特征及分布規(guī)律

3.1地表巖溶發(fā)育特征及分布規(guī)律

3.1.1巖溶發(fā)育特征

研究區(qū)地表全部出露可溶巖地層，巖溶發(fā)育程度高，主要地表巖溶形態(tài)有溶洞、落水洞、巖溶漏斗、豎井等。經(jīng)統(tǒng)計，勘查區(qū)內(nèi)發(fā)育溶洞（含暗河出口和伏流進(jìn)出口）30個，形狀多呈半圓形，直徑1～30m，深度大多不詳，洞內(nèi)大多未見鐘乳石；落水洞11個，形狀多呈橢圓形，長軸長1.5～15m，短軸長2～12m，深度大多不詳；巖溶漏斗31個，形狀多呈圓形，直徑3～25m，深度大于2m；豎井6個，形狀多呈橢圓形長軸長2.6～8.0m，短軸長2～5m，深度大多不詳。

3.1.2巖溶分布規(guī)律

從巖溶發(fā)育處的地貌特征看，在相對平臺地形主要發(fā)育洼地、落水洞、漏斗，在緩坡地帶發(fā)育溶溝、溶槽，在河谷、溪溝兩岸陡坡地帶發(fā)育溶洞。從巖性來看，巖溶全部發(fā)育于可溶巖中，主要集中在P3w、P1q+m可溶巖層中；T1y僅發(fā)育少量的地表巖溶形態(tài)，主要表現(xiàn)為溶溝、溶槽、溶洞等。從構(gòu)造特征來看，巖溶主要沿構(gòu)造走向發(fā)育，大塘向斜軸部較發(fā)育。從分布高程來看，主要發(fā)育在標(biāo)高710～1480m。其分布規(guī)律以水文地質(zhì)條件而論：在徑流區(qū)發(fā)育落水洞、巖溶漏斗、豎井，排泄區(qū)主要發(fā)育暗河出口。其巖溶發(fā)育均具有不均一性（見圖1）。

3.2地下巖溶發(fā)育特征及分布規(guī)律

3.2.1巖溶發(fā)育特征

勘查區(qū)共施工112個孔，揭露溶洞、溶蝕裂隙27個，鉆孔揭露溶洞、溶蝕裂隙率24%，溶洞高0.7～8.3m，裂隙寬度0.13～0.67m，其中無充填占72%，充填占28%。其充填物主要為碎石磚塊、灰?guī)r碎塊，砂泥、粘土等，充填物質(zhì)常呈次菱角狀，說明充填物經(jīng)過了短距離搬運。

圖1　巖溶分布平面略圖

3.2.2巖溶分布規(guī)律

據(jù)施工鉆孔所遇溶洞、裂隙顯示，從發(fā)育深度來看，主要發(fā)育在近地表，發(fā)育深度26.43～298.5m，發(fā)育深度0～100m占70%，100～150m占19%，大于200m占11%；從發(fā)育標(biāo)高來看，發(fā)育標(biāo)高602.01～1183.40m，巖溶主要集中在700～1100m，大部分溶洞、裂隙發(fā)育在洛龍河以上。溶洞大多順層發(fā)育，少許切層發(fā)育，巖溶分布高程隨可溶性巖石分布位置高低而變化。由上至下溶洞從密至稀，一般規(guī)模由大到小，溶洞、溶蝕裂隙大多未見充填物，由空洞漸變?yōu)榘氤涮?；從巖溶發(fā)育程度來看，可以劃分為強(qiáng)巖溶帶、中等巖溶帶及弱巖溶帶，強(qiáng)巖溶帶下線標(biāo)高771.16～1179.74m，平均965m，鉆孔見溶洞、裂隙率20%，中等巖溶帶下線標(biāo)高602.61～806.64m，平均743.87m，鉆孔見溶洞、裂隙率4%，弱巖溶帶下限發(fā)育標(biāo)高至礦層頂板（見圖2）。

圖2　鉆孔巖溶發(fā)育與標(biāo)高關(guān)系縱投影圖

4　研究區(qū)巖溶成因機(jī)理探討

4.1地形地貌條件

區(qū)內(nèi)東部、西部、南部為斜坡地帶，地形坡度相對較陡，大氣降水不易滯留下滲，地表徑流較大，該地段巖溶形態(tài)主要表現(xiàn)為溶溝、溶槽，深部巖溶不發(fā)育。在北部和中部，地形坡度較緩，地貌主要表現(xiàn)為緩坡、平臺，大氣降水不易徑流排泄，易于滯留下滲補(bǔ)給地下水，該地段巖溶形態(tài)主要表現(xiàn)為巖溶漏斗、落水洞、豎井，深部巖溶發(fā)育也較強(qiáng)，主要發(fā)育溶洞、暗河。

4.2巖性條件

巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)直接影響巖溶的發(fā)育程度和速度，研究區(qū)地表出露地層為三疊系下統(tǒng)夜郎組、二疊系上統(tǒng)吳家坪組、二疊系中統(tǒng)棲霞、茅口組，巖性主要為灰?guī)r、泥灰?guī)r，巖石礦物成分以方解石為主，化學(xué)成分以CaCO3為主。二疊系上統(tǒng)吳家坪組、中統(tǒng)茅口組巖性主要為灰?guī)r，巖溶較發(fā)育；二疊系中統(tǒng)棲霞組巖性為灰?guī)r夾泥灰?guī)r，灰?guī)r中泥質(zhì)成分較高，巖溶發(fā)育相對較弱。區(qū)內(nèi)巖性條件為巖溶發(fā)育提供了物質(zhì)條件。

4.3構(gòu)造條件

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造主要為大塘向斜，斷裂構(gòu)造F1斷層，構(gòu)造線總體走向呈北北東向及近南北向展布。在大塘向斜軸部，受力最集中，巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，大氣降水、地表水易于下滲溶蝕，在軸部地段巖溶發(fā)育較強(qiáng)，沿軸線走向常呈串珠狀發(fā)育，在兩翼巖溶發(fā)育相對較弱；受地形條件的限制，在F1斷層附近地表未發(fā)現(xiàn)巖溶漏斗、落水洞等，斷層在本區(qū)內(nèi)對巖溶的發(fā)育不具重要控制作用；區(qū)內(nèi)節(jié)理裂隙走向有北西、北東及近南北向3組，傾角60°～80°，大氣降水、地表水通過節(jié)理裂隙通道易于下滲溶蝕，巖溶發(fā)育常沿這3組節(jié)理裂隙走向呈串珠狀發(fā)育，落水洞、豎井為這3組陡傾角節(jié)理裂隙的主要產(chǎn)物。區(qū)內(nèi)構(gòu)造條件為巖溶發(fā)育提供了通道。

4.4水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)雨水充沛，地下水能夠得到很好的補(bǔ)給，水的交替循環(huán)較強(qiáng)烈，地下水類型為HCO3-Ca2+型水，水中含有充足的CO2，水的溶蝕能力較強(qiáng)，地下水、地表水沿節(jié)理裂隙通道運移，并溶解巖石中主要成分CaCO3，隨著時間的推移，巖石不斷溶蝕，通道不斷擴(kuò)大，最終形成落水洞、溶洞等巖溶管道。洛龍河從區(qū)內(nèi)中部通過，該河流為當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面，控制著地下水的補(bǔ)給和排泄條件，進(jìn)而控制著巖溶的發(fā)育程度，通過對區(qū)內(nèi)地表和鉆孔巖溶的統(tǒng)計，巖溶形態(tài)主要發(fā)育于侵蝕基準(zhǔn)面以上，在侵蝕基準(zhǔn)面以下則巖溶發(fā)育程度低，侵蝕基準(zhǔn)面控制著巖溶的發(fā)育程度。水文地質(zhì)條件為巖溶發(fā)育提供了動力條件。

5　結(jié)束語

通過對區(qū)內(nèi)巖溶特征的的描述和巖溶成因機(jī)理的分析，可得出巖溶成因與地形地貌、地層巖性、構(gòu)造及水文地質(zhì)條件有關(guān)。本文通過對區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育規(guī)律的研究分析，為評價礦床水文地質(zhì)、預(yù)算礦坑涌水量參數(shù)（含水層厚度）的選擇及工程地質(zhì)條件提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。

P931

A

1004-5716（2016）08-0154-04

2016-04-12

侯江勇（1982-），男（土家族），貴州江口人，工程師，現(xiàn)從事礦區(qū)水工環(huán)、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及勘查等工作。

［1］侯江勇，向通，等.貴州省道真縣洛龍鋁土礦詳查報告［R］.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局117地質(zhì)大隊，2014.

［2］鐵道部第二勘測設(shè)計院.巖溶工程地質(zhì)［M］.中國鐵道出版社，1984.