江西武山地區(qū)巖溶塌陷的成因分析

■黃明光

（江西省核工業(yè)地質局二六三大隊　江西　南昌　330096）

江西武山地區(qū)巖溶塌陷的成因分析

■黃明光

（江西省核工業(yè)地質局二六三大隊江西南昌330096）

本文主要分析了江西武山地區(qū)的巖溶塌陷情況，從該地區(qū)的巖溶塌陷發(fā)育特征和空間分布以及爆發(fā)時間等幾個方面進行了論述了。探索了該地區(qū)出現(xiàn)巖溶塌陷的原因，指出江西地區(qū)出現(xiàn)巖溶坍塌的突發(fā)性和破壞性，力求找出其中的規(guī)律，并在最終提出了如何整改江西武山地區(qū)的巖溶塌陷的策略和建議。

巖溶塌陷江西地區(qū)成因

0　引言

武山的位置處在江西省九江市的西面，距離市區(qū)33km，從地理位置上來看，武山屬于瑞昌市白楊鎮(zhèn)，該地區(qū)由于存在豐富的銅礦在近年被大量開采，也有許多地質考察隊伍進駐到其中。武山地區(qū)的礦床屬于近湖巖溶充水礦床，由于受到湖水的侵蝕，導致整個礦床的水平線較低，處在基準線之下，當?shù)氐牡刭|結構也相對較為復雜，不但富含礦石和其他基礎巖石，含水層中的水分中也含有溶銅雜質。武山地區(qū)三面環(huán)水，除開西方以外基本都被當?shù)氐某嗪鼑?，周邊的地質環(huán)境還要加上水文條件，給礦產的開采和山體的研究帶來了一定的困難。近年來，隨著資源的需求不斷擴大，武山地區(qū)的銅礦開采工程不斷加深，導致排水疏水工作遺漏，造成了巖溶塌陷現(xiàn)象，并且武山地區(qū)的巖溶塌陷現(xiàn)象還持續(xù)到了赤湖邊緣。也就是說，如果巖溶塌陷現(xiàn)象繼續(xù)出現(xiàn)，赤湖湖水本身也會對武山的礦產業(yè)帶來巨大的威脅，因此，需要深入研究江西武山地區(qū)的巖溶塌陷成因，找出積極防治巖溶塌陷的策略，避免造成更大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。

1　武山地區(qū)地質環(huán)境特點分析

對江西武山地區(qū)開展地質探查和野外勘查，根據(jù)收集到的資料對其進行分析：其中，武山地區(qū)的巖石較多為碳酸鹽巖，其中嘉陵江巖石組和大冶灰?guī)r石組較為看見，而棲霞組和黃龍組的灰?guī)r地表巖溶則將對較少。當?shù)氐碾[伏溶蝕現(xiàn)象一直處在發(fā)育過程中。出現(xiàn)的巖溶塌陷現(xiàn)象和大小比例如下圖圖1所示。

表1　塌陷直徑大小比例統(tǒng)計表

2　武山地區(qū)巖溶塌陷成因分析

武山地區(qū)出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象的因素有很多，不僅是武山地區(qū)本身的地質結構原因，也包含周邊水文環(huán)境和降水對山體的侵蝕。干旱和地震也是引發(fā)武山地區(qū)巖溶塌陷現(xiàn)象的因素之一，需要額外對其進行注意。

2.1下伏巖溶化底層

江西武山地區(qū)隱伏基巖主要是三疊系嘉臨江大冶灰?guī)r和二疊系長興茅口灰?guī)r。這種基層巖石質地較為純正，其中的方解石含量達到了98%以上，整體質地較脆，呈現(xiàn)出亮晶粒屑結構，巖石中出現(xiàn)的縫隙和孔洞較少，整體結構較為緊密，大部分呈中厚或者厚層狀。

在該地區(qū)中，隱伏基巖位置更加容易發(fā)育出溶蝕裂隙，同時也會出現(xiàn)孔洞較大的溶洞。加上該地區(qū)不斷流經(jīng)的地下水強徑流排泄帶，造成鉆孔的幾率在四成以上。由此我們可以看出，下伏巖溶化底層的發(fā)育狀況本身就和當?shù)氐膸r石發(fā)育狀況、氣候和地質結構以及地下水的運動有關，所以當?shù)爻霈F(xiàn)巖溶塌陷的現(xiàn)象也和這些因素有著直接的關系。武山地區(qū)由于下伏巖溶化底層受到侵蝕影響，造成了許多孔洞和溶蝕裂隙，為巖溶塌陷的出現(xiàn)奠定了地質場所，提供了較大的侵蝕和導致塌陷的物理空間。

2.2上覆第四系土層

覆蓋層土壤結構和厚度與巖溶塌陷的出現(xiàn)也有著密不可分的聯(lián)系。武山地區(qū)出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象和上覆第四系土層厚度的分布情況如下圖圖2所示。根據(jù)調查結果顯示，一般來說，出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象的區(qū)域上覆第四系土層的厚度基本處在10m-20m的區(qū)間。這從理論上說并不是正常的現(xiàn)象，出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象的地區(qū)照理來說應該是土層較為淺薄的地區(qū)，但塌陷事故的發(fā)生因素還受到其他原因的影響。假如A地區(qū)的上覆第四系土層厚度較薄，但地理位置卻處在較高的山體當中，那么反而不會出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象；而B地區(qū)雖然土層仍有一定厚度，但土層下地下水運動較為活躍，導致出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象的幾率也相對更大。但這一數(shù)據(jù)的收集對于總結巖溶塌陷發(fā)生的規(guī)律有一定的局限性，僅僅依靠該數(shù)據(jù)只能統(tǒng)計出已經(jīng)出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象的規(guī)律，對于土層厚度小于10m的地區(qū)沒有計入到塌陷的數(shù)據(jù)當中。

表2　塌陷點和第四系土層厚度統(tǒng)計表

2.3地下水的動力作用

地下水的運動對于巖溶塌陷的出現(xiàn)要付主要責任。在江西武山地區(qū)，由于受到當?shù)亟邓凸喔鹊挠绊?，地下水的流動和波動幅度都相對較大且難以掌控規(guī)律，地下水運動的頻率較高，容易在一個特定的時間段中出現(xiàn)水位急漲和驟降的情況，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)都會給當?shù)氐牡刭|結構造成嚴重的侵蝕和破壞，改變土層和巖石結構，對其中的力學性質造成影響，進而誘發(fā)巖溶塌陷現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.4地下水對武山地區(qū)的巖層和土層侵蝕作用

主要體現(xiàn)在三個方面：其一是機械侵蝕，由于地下水在不斷的運動和徑流中，總會在水流運動中將還在發(fā)育的巖溶巖石和土層進行剝離和分解，將其緩慢帶走一部分，地下水的運動在這種機械的侵蝕過程中會造成巖層和土層中的孔洞；其二是搬運作用，在機械侵蝕的過程中，大量物質和巖石結構隨著水流徑流到其他區(qū)域，為坍塌現(xiàn)象的出現(xiàn)奠定了條件；其三是吸蝕作用，當?shù)叵滤怀霈F(xiàn)變動時，也就是在一定時間出現(xiàn)忽高和忽低的現(xiàn)象，這種短時間內形成的較大沖擊力和吸附壓力會對巖層和土層造成巨大的沖擊，并且直接作用于上覆第四系土層，成為武山地區(qū)巖溶坍塌現(xiàn)象出現(xiàn)的動力，不斷造成坍塌現(xiàn)象的產生。

3　結論

江西武山地區(qū)處于巖溶覆蓋發(fā)育區(qū)，其地質結構和巖石發(fā)育節(jié)理都相對比較脆弱，容易受到外界因素的侵蝕影響。而武山地區(qū)的銅礦開采事業(yè)導致武山地區(qū)頻繁出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象，給當?shù)氐木用窈烷_采銅礦的工作人員帶來了巨大的生命財產威脅。因此，開展對江西武山地區(qū)的巖石結構探究，分析其中出現(xiàn)巖溶塌陷的成因能夠幫助我們明白侵蝕當?shù)厣襟w最嚴重的原因是什么，找出其中的規(guī)律和重點，針對這些問題進行針對性的整改，才能讓江西武山地區(qū)較少或者不再出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象，保證當?shù)厝藗兊纳敭a安全。

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P694[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-90-1