新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對烏江上游巖溶發(fā)育影響分析*

貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州 貴陽 550081

巖溶的發(fā)育分布主要受巖性、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、氣候波動(dòng)的控制。貴州是我國南方巖溶極為發(fā)育的省份，純碳酸鹽巖石出露面積占全省總面積的53.01%。巖溶形態(tài)多樣，地表有石芽、溶溝、漏斗、落水洞、豎井、洼地、溶盆、槽谷、峰林、峰叢、溶丘、巖溶湖、潭以及多潮泉等；地下有溶洞、地下河、伏流、暗湖以及各種鈣質(zhì)沉積形態(tài)，如石鐘乳、石筍、石柱、石幔等。巖溶的組合發(fā)育隨著新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)變化而規(guī)律分布。

烏江北源六沖河源于威寧草海附近，地處烏蒙山腹地，是西南巖溶的中心地帶，也是烏蒙山片區(qū)脫貧攻堅(jiān)的核心地帶，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較為強(qiáng)烈，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，為貴州省布井難度最大的地區(qū)之一。特殊的巖溶地質(zhì)環(huán)境導(dǎo)致了嚴(yán)重的工程性缺水，頻繁的極端氣候引起了大范圍的干旱災(zāi)害，強(qiáng)烈的人為工程活動(dòng)導(dǎo)致了突發(fā)性的水源干涸和地下水污染，工業(yè)園區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)和城鎮(zhèn)化帶動(dòng)戰(zhàn)略實(shí)施對水資源開發(fā)與保護(hù)提出了更高的要求。因此，研究巖溶發(fā)育規(guī)律，在工程建設(shè)和地下水資源勘察等方面都具有一定意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，是南溫帶-中溫帶所特有的高原山區(qū)氣候類型。年平均降水量為890.67mm，80.18%的降水量集中在5—9月，豐富的降水為巖溶發(fā)育提供了充足的補(bǔ)給源。強(qiáng)烈的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使地形抬升劇烈，地表河谷深切，地形破碎，地下水深埋且流動(dòng)迅速導(dǎo)致巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，為地下水勘察和開發(fā)帶來了極大的困難。

2 可溶巖特征

研究區(qū)主要出露古生代石炭系下統(tǒng)至第四系地層，其中以二疊系分布最為廣泛，石炭系灰?guī)r和白云巖以及二疊系灰?guī)r共同構(gòu)成區(qū)內(nèi)主要巖溶層位（見圖1）。區(qū)內(nèi)可溶巖可分為純碳酸鹽巖類和不純碳酸鹽巖類。純碳酸鹽巖類系指連續(xù)型石灰?guī)r類、白云巖類以及兩者互層類巖組；不純碳酸鹽巖類系指泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖、硅質(zhì)灰?guī)r等可溶性巖石。

圖1 可溶巖組分布圖

2.1 純碳酸鹽巖巖溶層組

主要包括石炭系下統(tǒng)上司組（C1s）、擺佐組（C1-2b）、中統(tǒng)黃龍組（C2hn）、石炭系至二疊系馬平組（CPm）以及二疊系下統(tǒng)棲霞至茅口組（P2q+m）等地層，巖性為質(zhì)純層厚的石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，沉積厚度大，地層分布連續(xù)。巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，巖溶個(gè)體形態(tài)發(fā)育較齊全，地表有落水洞、漏斗、溶洞、洼地；地下有地下河管道、干溶洞、石鐘乳、石筍等。在地貌上多形成溶丘洼地、峰叢洼地、峰叢洼地-槽谷，含水介質(zhì)以溶洞、巖溶管道、裂隙為主，地下水以管道流形式集中徑流、排泄，以巖溶大泉或地下河的形式出露。

2.2 不純碳酸鹽巖巖溶層組

主要指石炭系下統(tǒng)舊司組（C1j）地層，巖性為薄-中厚層泥晶灰?guī)r、含泥質(zhì)灰?guī)r夾黏土巖，局部二者呈不等厚互層。

該巖組巖溶較發(fā)育，巖溶個(gè)體形態(tài)有溝谷、溶隙等，在地貌上多形成峰叢槽谷、峰叢斜坡。含水介質(zhì)為溶隙、裂隙、孔洞、溶洞，地下水以裂隙、管道流形式徑流、排泄，以巖溶泉的形式出露。

3 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)

地貌的發(fā)育嚴(yán)格受地質(zhì)構(gòu)造和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制，地貌特征是研究新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的重要內(nèi)容。多層地貌是研究區(qū)地貌發(fā)育的一個(gè)重要特點(diǎn)，其是挽近期新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成貴州地殼間歇性隆升的結(jié)果（見圖2）。研究區(qū)多層夷平面存在的級次、絕對高程和形成時(shí)代，控制著同期同類型巖溶地貌的高度差異、分布高程和形成時(shí)代。一般認(rèn)為，中生代末燕山運(yùn)動(dòng)后，貴州發(fā)育了兩次剝夷面，即大婁山期剝夷面和山盆期剝夷面；早更新世中期后，周期較短的快速抬升僅表現(xiàn)為河流兩側(cè)的階地，未形成大范圍的剝夷面。

圖2 剝夷面分布示意圖

（1）大婁山期。研究區(qū)地面經(jīng)后期破壞和變形，高度差別較大，目前只能從殘存的峰頂面來識(shí)別，標(biāo)高為2350～2500m，在掀斜隆升為主的構(gòu)造背景下，長期受侵蝕剝蝕作用，地面陡峻起伏。

（2）山盆期。研究區(qū)在長期的夷平過程中使高地變成殘山或殘丘，斷續(xù)分布地面之上；低地則演變成開闊盆地，成為寬緩的谷地，所謂“寬谷面”由此形成。在區(qū)內(nèi)標(biāo)高為2200～2300m，無較大河流發(fā)育，地面保留完整，多呈殘丘洼地或峰林盆地，由于沒有受到西北部現(xiàn)代河流溯源侵蝕，湖泊和沼澤繼承性發(fā)育，堆積了數(shù)十米厚的湖沼地層，形成了貴州著名的高原湖泊“草海”；與貴州其他地區(qū)廣泛發(fā)育的河流沉積分異鮮明。

（3）烏江期。由于抬升時(shí)間短，地表水下切迅速，地貌上總體形態(tài)為深切峽谷，地形切割強(qiáng)烈，水急坡陡，常分布伏流、暗河出口。

4 巖溶分布特征

4.1 淺部巖溶分布特征

大婁山期，巖溶個(gè)體保存較差，剝夷面和各種巖溶個(gè)體形態(tài)已經(jīng)遭受嚴(yán)重剝蝕破壞，形成區(qū)域分水嶺。大部分溶洞已經(jīng)遭到剝蝕破壞，有的已經(jīng)衰亡而成為干溶洞，還有的接近衰亡。

山盆期第一亞期剝夷面分布高程約為2300m，剝夷面和各種巖溶個(gè)體形態(tài)保存較好，可見部分有水溶洞或季節(jié)性有水落水洞，溶洞管道保存較好；山盆期第二亞期剝夷面分布高程約為2200m，各種巖溶個(gè)體形態(tài)保存完好，溶洞、地下河管道發(fā)育，該期地殼相對穩(wěn)定，巖溶作用強(qiáng)烈，多形成寬谷，反映出以水平溶蝕作用為主，垂直溶蝕作用次之的特點(diǎn)。

烏江期剝夷面分布高程約為2000m，更新世以來，地殼上升強(qiáng)烈，剝夷面抬升，河流下切，局部形成了深切峽谷；地下水由水平變?yōu)榇怪边\(yùn)動(dòng)，使巖溶發(fā)育在繼承山盆期體系的基礎(chǔ)上垂向發(fā)育，而水平巖溶形態(tài)次之。巖溶形態(tài)表現(xiàn)為河谷兩岸落水洞、豎井較發(fā)育，地下河管道多出現(xiàn)裂點(diǎn)。在烏江期，地殼上升過程中，有幾次短暫的相對穩(wěn)定，使烏江及其支流兩岸發(fā)育多層溶洞。沿河谷兩岸多有地下河出口。

4.2 深部巖溶發(fā)育特征

在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響下，研究區(qū)形成了與現(xiàn)階段排泄基準(zhǔn)面相適應(yīng)的巖溶體系，但隨著碳酸鹽巖巖石埋藏深度的增加，地下水徑流強(qiáng)度、循環(huán)交替速度和溶蝕能力逐漸減弱，巖溶發(fā)育強(qiáng)度也相應(yīng)減弱。根據(jù)區(qū)內(nèi)鉆孔資料顯示，巖溶發(fā)育的強(qiáng)度在垂向上表現(xiàn)為由上至下逐漸減弱。如ZK1號(hào)鉆孔，含水層為石炭系中統(tǒng)黃龍組灰?guī)r，在標(biāo)高2006.5m以上，裂隙、溶孔、溶隙發(fā)育，為該孔的主要出水段，在其之下至1935m，巖石較完整，溶孔、溶隙微發(fā)育。ZK2鉆孔，含水層為石炭系至二疊系馬平組灰?guī)r，在標(biāo)高2079.7m以上，巖石破碎，巖石呈碎裂狀，裂隙、溶孔、溶隙發(fā)育，為該孔的主要出水段。綜上所述，該區(qū)內(nèi)海拔標(biāo)高在2000m以上，其裂隙、溶孔、溶隙發(fā)育；而海拔標(biāo)高低于2000m的裂隙、溶孔、溶隙微發(fā)育，表明巖溶發(fā)育的強(qiáng)度在垂向上表現(xiàn)為由上至下逐漸減弱。

區(qū)內(nèi)巖溶在垂向上的發(fā)育大致分為兩個(gè)帶，即巖溶強(qiáng)烈發(fā)育帶、巖溶弱發(fā)育帶。巖溶強(qiáng)烈發(fā)育帶（海拔標(biāo)高在2000m以上），以落水洞、溶洞管道、大型溶隙為主，連通性好，但分布極不均勻，溶孔、溶隙極發(fā)育；巖溶弱發(fā)育帶（海拔標(biāo)高低于2000m），以細(xì)小的溶孔、溶隙為主，發(fā)育密度小，巖石完整性好。

5 結(jié)束語

地形地貌是控制巖溶發(fā)育的重要影響因素，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)通過塑造現(xiàn)代地貌影響了巖溶的發(fā)育分布。該區(qū)巖溶分布特征與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)具有一致性，山盆期剝夷面以水平發(fā)育為主，且發(fā)育較為成熟，在烏江期河谷兩側(cè)以垂直發(fā)育為主。巖溶發(fā)育分布特征受多個(gè)因素影響，在巖溶山區(qū)找水時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)地質(zhì)和水文地質(zhì)條件深入分析，不斷完善缺水山區(qū)找水方法，豐富理論基礎(chǔ)，以更好地指導(dǎo)實(shí)踐。