遼寧省小窯灣地區(qū)巖溶發(fā)育特點(diǎn)分析

張唯聰+趙迎磊

摘 要：遼寧省小窯灣地區(qū)可溶巖分布廣泛，斷裂構(gòu)造復(fù)雜，巖溶發(fā)育程度強(qiáng)烈。該文以工程實(shí)例為依據(jù)，圍繞巖溶發(fā)育這一主要工程地質(zhì)問(wèn)題，采用統(tǒng)計(jì)分析等方法對(duì)場(chǎng)地內(nèi)的巖溶發(fā)育特點(diǎn)進(jìn)行了分析總結(jié)，認(rèn)為巖性和構(gòu)造是該地區(qū)巖溶發(fā)育的主要控制因素，巖溶以豎向構(gòu)造發(fā)育為主，不同巖性、不同地下水運(yùn)動(dòng)條件呈現(xiàn)明顯差異性。

關(guān)鍵詞：巖溶 構(gòu)造 巖性 特點(diǎn) 地下水

中圖分類號(hào)：P642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）04（b）-0070-02

小窯灣位于大連市金州新區(qū)黃海之濱，西接大窯灣保稅港區(qū)，東臨金石灘國(guó)家旅游度假區(qū)，是大連重點(diǎn)發(fā)展的國(guó)際商務(wù)區(qū)，這里將建設(shè)高密度、大體量的現(xiàn)代化建筑群。搜集以往地質(zhì)資料，該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，石灰?guī)r分布廣泛，巖溶發(fā)育程度強(qiáng)烈，對(duì)場(chǎng)地的穩(wěn)定和建筑物的安全會(huì)產(chǎn)生不利的影響。該文在《小窯灣國(guó)際商務(wù)區(qū)D及E地塊專項(xiàng)巖溶勘察》地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，從地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地下水動(dòng)力等方面對(duì)巖溶的發(fā)育特點(diǎn)進(jìn)行分析，以期對(duì)該地區(qū)以后的勘察、設(shè)計(jì)和施工工作提供依據(jù)和參考。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 地層巖性

區(qū)內(nèi)出露的地層為青白口系橋頭組（Qnq）和震旦系甘井子組（Zg）及石炭系太原組（Ct）。橋頭組（Qnq）巖性為灰白色石英巖、石英砂巖、砂質(zhì)板巖及泥質(zhì)板巖，分布在場(chǎng)地東北角；甘井子組（Zg）巖性為灰白色厚層狀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、燧石結(jié)核白云巖，分布在場(chǎng)地西南角；太原組（Ct）巖性為黃綠色鈣質(zhì)粉砂巖、砂巖、紫色泥巖、頁(yè)巖夾薄煤層，分布在場(chǎng)地中部，呈條帶狀展布（如圖1）。工作區(qū)主要可溶性巖石為甘井子組（Zg）白云質(zhì)灰?guī)r和太原組（Ct）石灰?guī)r，占全工作區(qū)面積約70%。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

工作區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，有煤窯屯北西向斷裂帶（F1），呈北西320°方向舒緩波狀延伸，貫穿整個(gè)場(chǎng)地。斷裂帶傾向南西，傾角67°，破碎帶寬10余米，其內(nèi)充填有構(gòu)造碎裂巖、構(gòu)造角礫巖、擠壓扁豆體等，斷層泥厚2～3 m，賦存于構(gòu)造帶的中部，斷裂帶東側(cè)（下盤(pán)）為橋頭組石英砂巖、砂質(zhì)板巖，擠壓片理發(fā)育，柔皺發(fā)育；西側(cè)（上盤(pán)）為太原組砂巖、粉砂巖、頁(yè)巖，層間柔皺發(fā)育，并發(fā)育有與構(gòu)造破碎帶主斷面平行的小斷層。另外，在煤窯屯北西向斷裂帶（F1）的西側(cè)發(fā)育一條與其平行的第二條北西向斷裂（F2），賦存于太原組與甘井子組之間，走向320°，傾角30°～60°，其斷層性質(zhì)與F1相同，F(xiàn)1與F2生成于同一時(shí)代，為印支期產(chǎn)物，在印支-燕山期運(yùn)動(dòng)時(shí)活動(dòng)強(qiáng)度加大，并伴有北北東向的斷裂產(chǎn)生（如圖1）。

該區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)在：燕山運(yùn)動(dòng)后，地殼一直處于間歇性、差異性的抬升階段，斷裂構(gòu)造在老斷裂的基礎(chǔ)上有所繼承和發(fā)展。工作區(qū)內(nèi)F1構(gòu)造破碎帶在場(chǎng)地北側(cè)有出露，切割Q2地層，上覆Q3與Q4的地層沒(méi)有被錯(cuò)斷，說(shuō)明該全新活動(dòng)斷裂近10萬(wàn)年以來(lái)在該區(qū)沒(méi)有活動(dòng)過(guò)。

2 巖溶水文地質(zhì)條件

工作區(qū)內(nèi)煤窯屯斷裂帶（F1）是可溶巖與非可溶巖的分界線，呈北西向展布，與第二條北西向斷裂（F2）構(gòu)成了該區(qū)內(nèi)地下水的集水和導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)。

巖溶發(fā)育受巖性、構(gòu)造、地下水動(dòng)力、水化學(xué)成分、地形地貌及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的制約，以及諸因素的相互作用，共同影響區(qū)內(nèi)的巖溶發(fā)育。對(duì)該工作區(qū)而言，地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和地下水動(dòng)力條件是影響巖溶發(fā)育的主要因素。巖性在條件確定的前提下，構(gòu)造是主控因素。

工作區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，F(xiàn)1、F2斷裂帶為壓性、壓扭性斷裂，上下盤(pán)巖石多為脆性巖，如石英巖、石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等，斷裂帶影響范圍內(nèi)巖石破碎，既是地下水通道，又是地下水富集的有利地段。

甘井子白云質(zhì)灰?guī)r和太原組石灰?guī)r分布在F2兩側(cè)，地勢(shì)北東高西南低，西側(cè)臨海，地下淡水通過(guò)斷裂破碎帶匯入海中，對(duì)可溶巖石不斷的沖刷、溶蝕，從而具備了地下水的近岸強(qiáng)循環(huán)的地下水動(dòng)力條件。

3 巖溶特點(diǎn)

3.1 巖溶發(fā)育情況

工作區(qū)內(nèi)布設(shè)的422個(gè)勘察鉆孔中，其中67個(gè)鉆孔均遇見(jiàn)溶洞（如圖1），共揭露溶洞90個(gè)，見(jiàn)洞率為15.8%。在所揭露的溶洞中，大部分溶洞呈單體狀發(fā)育，少數(shù)呈竄串珠狀出現(xiàn)，僅有5個(gè)溶洞為空洞，其余均被粘土、碎石、含碎石粘土等密實(shí)物充填，各鉆孔中初見(jiàn)第一個(gè)溶洞的頂板最淺埋深為6.1 m（ZK212孔），其標(biāo)高為3.80 m，最大埋深為30.5 m（ZK166孔），其標(biāo)高為-12.89 m。

根據(jù)場(chǎng)地內(nèi)溶洞發(fā)育特點(diǎn)統(tǒng)計(jì)（表1），揭露的90個(gè)溶洞多發(fā)育在地下6.0～30 m的深度內(nèi)，其中約13.33%的溶洞埋深為6.0～10 m，約75.56%的溶洞埋深為10～20 m，11.11%的溶洞埋深為20～30 m。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該場(chǎng)地內(nèi)溶洞高度在0.2～20.5 m之間，平均溶洞高為1.96 m，最大溶洞洞高20.5 m，揭露于ZK166鉆孔。根據(jù)場(chǎng)地內(nèi)溶洞的高度，若將溶洞分成大型溶洞（洞高≥4 m）、中偏大型溶洞（2 m≤洞高<4 m）、中型溶洞（0.5 m≤洞高<2 m）和小型溶洞（洞高<0.5 m）4類，那么統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，場(chǎng)地內(nèi)溶洞以中型為主，占溶洞總數(shù)的53.33%，其次為中偏大型和大型溶洞，分別占總數(shù)的22.22%和16.67%，小型溶洞占總數(shù)的7.78%。

3.2 巖溶發(fā)育特點(diǎn)

3.2.1 巖溶以豎向構(gòu)造發(fā)育為主，橫向空間發(fā)育小

溶洞多埋深在地下6.0～30 m的深度內(nèi)，最淺埋深為6.1 m（ZK212孔），最大埋深為30.5 m（ZK166孔），垂向發(fā)育區(qū)間值大。ZK78、ZK166、ZK267孔均為大型溶洞，為查明溶洞發(fā)育規(guī)模，采取鉆孔周邊補(bǔ)孔方法。以ZK166孔為例：溶洞洞高20.5 m，以該鉆孔為圓心，2m為半徑，在其周?chē)a(bǔ)打了4個(gè)鉆孔，均未發(fā)育溶洞，由此可判斷該溶洞橫向空間發(fā)育小，應(yīng)為構(gòu)造性巖溶。

3.2.2 不同的地層巖性巖溶發(fā)育程度差異明顯

在F2斷層西南側(cè)地層巖性為甘井子（Zg）白云質(zhì)灰?guī)r，巖石質(zhì)純、層厚，溶洞呈單體狀產(chǎn)出，大部分為中偏大型溶洞。而F1和F2斷層之間太原組（Ct）石灰?guī)r分布區(qū)，石灰?guī)r多在砂頁(yè)巖層中以透鏡體形式出現(xiàn)，溶洞多發(fā)育在與砂頁(yè)巖接觸帶上，多為中型溶洞，二者發(fā)育程度有明顯不同。

3.2.3 溶洞與斷裂構(gòu)造展布和規(guī)模有關(guān)

巖溶分布主要受F1、F2構(gòu)造破碎帶所控制，在F1斷裂西側(cè)溶洞分布呈北西向展布，在F2斷裂南側(cè)溶洞分布呈東西向展布（如圖1），另外，還表現(xiàn)在斷裂帶切割深度較大處，溶洞發(fā)育深度亦較大，與構(gòu)造不發(fā)育場(chǎng)地相比，“串珠狀” 溶洞在構(gòu)造破碎影響帶上分布較多。

3.2.4 在平面分布上，受地下水作用的影響，西側(cè)比東側(cè)巖溶發(fā)育。

工作區(qū)西側(cè)臨海，海水入侵，地下水豐富，加上地下水由東向西運(yùn)移，在地下水動(dòng)力作用下，西側(cè)靠海沿岸一側(cè)溶洞數(shù)量占總?cè)芏磾?shù)量的60%左右。工作區(qū)東側(cè)地勢(shì)相對(duì)較高，地下水埋藏較深，接受大氣降水補(bǔ)給，受季節(jié)影響大，巖溶發(fā)育程度相對(duì)較弱。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)小窯灣地區(qū)巖溶發(fā)育特點(diǎn)的分析，為以后的工程勘察、設(shè)計(jì)和施工工作提供了參考，對(duì)建筑物的安全使用和降低工程投資具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 小窯灣國(guó)際商務(wù)區(qū)D及E地塊專項(xiàng)巖溶勘察報(bào)告[R].大連金州遼南地礦工程勘測(cè)院，2012.

[2] 工程地質(zhì)手冊(cè)編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)[M].4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[3] 大連金州新區(qū)地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R].遼寧省地質(zhì)勘查院，2013.