貴州喀斯特大泉分布特征及其保護(hù)措施探討

徐一帆

(貴州地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院，貴州 貴陽(yáng) 550008)

貴州喀斯特大泉分布特征及其保護(hù)措施探討

徐一帆

(貴州地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院，貴州 貴陽(yáng) 550008)

喀斯特大泉為貴州省喀斯特地下水賦存的一種獨(dú)特方式，其在貴州省分布不均勻，全省共有哈斯特大泉1 710個(gè)，上升泉125個(gè)，占貴州省出露哈斯特大泉的7.31%，下降泉1 585個(gè)，占出露的哈斯特大泉的92.69%。針對(duì)哈斯特大泉的地域分布特征及構(gòu)造關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，提出通過(guò)植樹(shù)造林、綠化荒山，擴(kuò)大地下水資源補(bǔ)給量，在飲用水水源地保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)禁止排放污水及其它有害廢棄物，嚴(yán)禁亂采亂取、超量開(kāi)采等措施保護(hù)大泉資源，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起重要作用。

保護(hù)措施；分布特征；喀斯特大泉；貴州

1 概況

貴州省簡(jiǎn)稱(chēng)“黔”或“貴”，位于中國(guó)西南部云貴高原的東斜坡，國(guó)土面積176 167 km2，碳酸鹽巖面積11.99萬(wàn) km2。下轄貴陽(yáng)市、貴安新區(qū)、遵義市、六盤(pán)水市、安順市、銅仁市、畢節(jié)市、黔西南布依族苗族自治州、黔東南苗族侗族自治州及黔南布依族苗族自治州。全省有81%的城鎮(zhèn)、90%的人口、90%的耕地、95%以上的礦山和95%鐵路都分布在喀斯特區(qū)[1-3]。

喀斯特泉，系指由碳酸鹽巖可溶巖及裂隙或小型洞穴中流出的地下水露頭。并以平均流量大于50 L/s作為喀斯特大泉的分界線(xiàn)。喀斯特大泉的個(gè)體形態(tài)類(lèi)型，是地下水賦存和排泄的各種形式的表征，其形成的基本條件包括可溶解性巖石、巖石的透水性及水動(dòng)力作用。

2 喀斯特大泉發(fā)育的主要層位

貴州省境內(nèi)各個(gè)時(shí)代發(fā)育的巨厚層碳酸鹽巖系，由于不同時(shí)期、不同層位，因沉積環(huán)境不同，其化學(xué)成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、沉積韻律各具特色，導(dǎo)致個(gè)時(shí)代碳酸鹽巖喀斯特大泉發(fā)育程度明顯差異。從沉積韻律而論，各時(shí)代碳酸鹽巖與碎屑巖間互層，組成含水的多層性和帶狀發(fā)育的喀斯特大泉?？扇軒r由老至新CaO增多，MgO減少，鈣鎂比增大，喀斯特作用隨之增強(qiáng)，大泉也隨之增多。在巖石性質(zhì)上，開(kāi)闊海地臺(tái)相生物碎屑粗粒亮晶灰?guī)r區(qū)，喀斯特大泉發(fā)育。而陸源物質(zhì)較多的局限海臺(tái)地碎屑泥晶灰?guī)r、粉晶灰?guī)r、層紋狀灰?guī)r、粗晶白云巖、白云巖石化的次生白云巖分布區(qū)，喀斯特大泉發(fā)育較少或不發(fā)育。全省喀斯特大泉1 710個(gè)，平常期總流量121.23億 m3/a，多年枯季平均總流量43.36億 m3/a。從碳酸鹽巖石的成層條件、礦物及化學(xué)成分而論，其出露層位的發(fā)育程度如下：

2.1 以石灰?guī)r為主的含水巖組

該類(lèi)含水巖組主要包括寒武系清虛洞組(∈1q)、毛田組(∈1q)、奧陶系桐梓組至黃花園組(01t-h)，石炭系上司組至馬平組(C1s-mp)，二疊系棲霞組至茅口組(P2q-m)，三疊系大冶組(T1d)、永寧鎮(zhèn)組(T1yn)、茅草鋪組(T1m)、關(guān)嶺組(T2g)、坡段組(T2p)至改茶組(T2g)，該層共發(fā)育喀斯特大泉1 112個(gè)，占全省喀斯特大泉總數(shù)的65.03%，平常期總流量86.09億 m3/a，占省平常期總流量的71.02%。多年枯季平均總流量43.36億 m3/a，占省多年枯季平均總流量的67.79%。但由于各個(gè)時(shí)代層組的成層厚度、礦物及化學(xué)成分差異，則各個(gè)層組發(fā)育的泉點(diǎn)強(qiáng)度也有顯著的差異(見(jiàn)表1)。

表1 喀斯特大泉石灰?guī)r類(lèi)含水巖組分層統(tǒng)計(jì)表

2.2 以白云巖為主的含水巖組

該類(lèi)含水巖組主要包括震旦系燈影組(Zbdy)、寒武系高臺(tái)組至婁山關(guān)群(∈2g-ls)、泥盆系獨(dú)山組至堯梭組(D2d- D3y)、三疊系安順組至法郎組(T1a-f)等，主要為交代較完全的晶粒結(jié)構(gòu)純白云巖及交代不完全的具有灰?guī)r殘余結(jié)構(gòu)的灰質(zhì)白云巖、含灰質(zhì)白云巖及同生白云巖組成。MgCO3占80%以上，CaO/MgO的比值一般為1.39～2.76，酸不溶物(SiO2+R2O3)0.95～9.00%，比溶蝕度0.5.溶蝕裂隙較發(fā)育，由于受到多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)擠壓破碎，層間裂隙發(fā)育較均勻，為地下水賦存創(chuàng)造良好空間。地下徑流豐富，喀斯特大泉排泄玉地表。但由于不同成因白云巖結(jié)構(gòu)及化學(xué)組分不同，泉點(diǎn)發(fā)育程度也不盡一致。該類(lèi)含水層組出露喀斯特大泉316個(gè)，占全省總個(gè)數(shù)的18.47%，平常期總流量17.92億 m3/a，占省平常期總流量的14.79%。多年枯季平均總流量7.50億 m3/a，占省多年枯季平均總流量的17.32%(見(jiàn)表2)。

表2 喀斯特大泉白云巖類(lèi)含水巖組分層統(tǒng)計(jì)表

2.3 碳酸鹽巖夾碎屑巖類(lèi)含水巖組

該類(lèi)含水巖組主要包括寒武系敖溪組至花橋組(∈2a-h)、石炭系者王組至湯粑溝組(C1z-t)、二疊系吳家坪組至大隆組(P3w-d)三疊系夜郎組至青巖組(T1y-T2q)等，主要為碳酸鹽巖與碎屑巖互層或碳酸鹽巖層組中含有大量燧石結(jié)核。CaO的含量42.56%～55.60%，MgO的含量0.06%～1.80%，CaO/MgO的比值一般為45～230.17，酸不溶物(SiO2+R2O3)0.4%～2.54%至9.00%，比溶蝕度0.85～1.05。含水地層奪分布于背斜之翼部，地下水多順碳酸鹽巖與碎屑巖接觸界面的層間裂隙徑流，當(dāng)受阻力而排出地表。該類(lèi)含水層組出露喀斯特大泉169個(gè)，占全省總個(gè)數(shù)的9.88%，平常期總流量12.01億 m3/a，占省平常期總流量的9.91%。多年枯季平均總流量4.55億 m3/a，占省多年枯季平均總流量的10.50%。其中，二疊系吳家坪至長(zhǎng)興組及三疊系夜郎組出露大泉較多，為154個(gè)，占全省總數(shù)的9.01%。平常期總流量11.17億 m3/a，占省平常期總流量的9.22%。多年枯季平均總流量4.23億 m3/a，占省多年枯季平均總流量的9.76%。一般流量為50～100 L/s，少數(shù)大泉流量大于100 L/s，個(gè)別大于300 L/s(見(jiàn)表3)。

表3 喀斯特大泉碳酸鹽巖及碎屑巖類(lèi)含水巖組分層統(tǒng)計(jì)表

2.4 碎屑巖夾碳酸鹽巖類(lèi)含水巖組

該類(lèi)含水巖組主要包括寒武系明心寺組至烏訓(xùn)組(∈1m-w)、奧陶系湄潭組至韓家店組(O1m-h)、石炭系祥擺組至舊司組(C1x-j)、二疊系四大寨組(P1sd)、三疊系飛仙關(guān)組(T1f)等，主要為碎屑巖夾碳酸鹽巖類(lèi)，其碳酸鹽巖占巖性層組之20%～40%。該類(lèi)含水層組出露喀斯特大泉僅有113個(gè)，占全省總個(gè)數(shù)的6.61%，平常期總流量5.20億 m3/a，占省平常期總流量的4.29%。多年枯季平均總流量2.34億 m3/a，占省多年枯季平均總流量的5.40%。一般流量多在50～100 L/s之間，極個(gè)別大于100 L/s以上(見(jiàn)表4)。

表4 喀斯特大泉碎屑巖夾碳酸鹽巖含水巖組分層統(tǒng)計(jì)表

3 喀斯特大泉分布特征

3.1 喀斯特大泉的地域分布

貴州省喀斯特大泉分布較廣，但由于碳酸鹽巖的分布不均勻，各個(gè)地區(qū)分布也不平衡。

全省出露喀斯特大泉1 710個(gè)，上升泉125個(gè)，占貴州省出露的喀斯特大泉的7.31%，主要分布在黔北和黔西北，黔南、黔東南較少；下降泉1 585個(gè)，占貴州省出露的喀斯特大泉的92.69%，全省范圍均有分布。貴州省喀斯特大泉分布最多是畢節(jié)286個(gè)，其為遵義市270個(gè)，最少的為貴陽(yáng)市95個(gè)。流量大于500l/s的喀斯特大泉數(shù)量?jī)H有31個(gè)，占貴州省出露的喀斯特大泉的1.81%，流量大于50 L/s而小于100 L/s的數(shù)量最多，占貴州省出露的喀斯特大泉的78.89%，(見(jiàn)表5和圖1)。

表5 貴州省各市(州)喀斯特大泉分布情況表

圖1 貴州省市(州)喀斯特大泉分布圖

3.2 喀斯特大泉分布與構(gòu)造的關(guān)聯(lián)性分析

由于貴州地殼在喜山期受到近東西向的擠壓應(yīng)力，在水平壓應(yīng)力的作用下，一般東西向斷裂表現(xiàn)為張性，南北向逆沖斷裂及二次縱張活動(dòng)，北東、北北東向斷裂以為右旋扭動(dòng)為主兼具順時(shí)針扭動(dòng)軌跡。區(qū)域性活動(dòng)大斷裂不但制約貴州地層構(gòu)造、地貌及山河展布，而且嚴(yán)格控制喀斯特地下水運(yùn)移方向及喀斯特大泉出露和分布規(guī)律。然而，具體到各個(gè)地區(qū)，地下水運(yùn)移、富集與排泄同斷裂的力學(xué)屬性及活動(dòng)強(qiáng)度有著密切關(guān)系。斷裂導(dǎo)水、阻水與否取決于破碎的充填與膠結(jié)程度。一般而言，斷裂愈老，充填膠結(jié)程度愈高。各類(lèi)破碎結(jié)構(gòu)面的導(dǎo)水與阻水規(guī)律，實(shí)際上又是建立在構(gòu)造變形的基礎(chǔ)上的。因此，省境各構(gòu)造體系的構(gòu)造形跡在不斷發(fā)展的地質(zhì)歷史中連續(xù)演化的這一客觀規(guī)律，對(duì)于喀斯特大泉的出露及分布規(guī)律具有重要意義。此外，黔西北早期新華夏系地帶、黔西南渦輪構(gòu)造帶、構(gòu)造體系復(fù)合部位，以及受到多此構(gòu)造影響，近期活動(dòng)斷裂溝通遠(yuǎn)處補(bǔ)給源而在有利部位形成喀斯特大泉(如貴陽(yáng)市汪家大井、凱里龍井泉等)。

按照各個(gè)市(州)的行政區(qū)面積計(jì)算，喀斯特大泉的密度最大的為安順市，達(dá)20個(gè)/1 000 km2；喀斯特大泉的密度最小的為黔東南州，僅為4個(gè)/1 000 km2；(見(jiàn)表6)。實(shí)際上，隨著貴州省經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類(lèi)工程活動(dòng)(主要為礦業(yè)工程活動(dòng))對(duì)環(huán)境破壞日益加重，尤其是六盤(pán)水、畢節(jié)等市(州)，喀斯特泉點(diǎn)遭受破壞、污染等日益嚴(yán)重，其喀斯特大泉的數(shù)量與水質(zhì)大幅度下滑。

表6 貴州省各市(州)分布的礦山情況

4 喀斯特大泉保護(hù)建議

(1)多植樹(shù)造林，大面積地綠化荒山，擴(kuò)大地下水資源補(bǔ)給量。

(2)飲用水地下水源一級(jí)保護(hù)區(qū)位于開(kāi)采井的周?chē)?，其作用是保證集水有一定滯后時(shí)間，以防治一般病原體的污染。直接影響開(kāi)采井水質(zhì)的補(bǔ)給地段，必要時(shí)也可劃為一級(jí)保護(hù)區(qū)。

(3)飲用水地下水源各級(jí)保護(hù)區(qū)及準(zhǔn)保護(hù)區(qū)內(nèi)禁止利用滲坑、滲井、裂隙、溶洞等排放污水和其它有害廢棄物。

(4)嚴(yán)禁亂采亂取、超量開(kāi)采，力爭(zhēng)做到科學(xué)的合理開(kāi)發(fā)利用，防止水源枯竭。

(5)環(huán)境、水利、地質(zhì)、衛(wèi)生、建設(shè)等部門(mén)應(yīng)結(jié)合各自的職責(zé)，對(duì)飲用水水源保護(hù)區(qū)污染防治實(shí)施監(jiān)督管理。

(6)飲用水水源受到污染可能威脅供水安全的，環(huán)境保護(hù)主管部門(mén)應(yīng)當(dāng)責(zé)令有關(guān)企業(yè)事業(yè)單位采取停止排放水污染物措施。

(7)因突發(fā)性事故造成或可能造成飲用水水源污染時(shí)，事故責(zé)任者應(yīng)立即采取措施消除污染并報(bào)告當(dāng)?shù)爻鞘泄┧?、衛(wèi)生防疫、環(huán)境、水利、地質(zhì)等部門(mén)。

5 結(jié)語(yǔ)

喀斯特大泉為貴州省喀斯特地下水賦存的一種獨(dú)特方式，是碳酸鹽巖分布區(qū)重要飲用水資源，在貴州經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中重要作用。因此，研究其出露規(guī)律、分布特征及其保護(hù)措施，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]韓志均，金占?。F州省水文地質(zhì)志[M]．北京：地震出版社.1996．1-10．

[2]曹衛(wèi)峰．貴州巖溶大泉和地下河水資源[J]．貴州地質(zhì).2001．18(66)：37-43．

[3]肖進(jìn)原．貴州巖溶大泉及地下河賦存條件、分布及特征研究[J]．貴州科學(xué).2002．20(2)：48-52．

2016-10-25

徐一帆(1981-)，男，貴州納雍人，高級(jí)工程師，主要從事水文工程及環(huán)境地質(zhì)方面的生產(chǎn)實(shí)踐和技術(shù)研究。

P641.12

A

1004-1184(2017)01-0039-03