首页 理论教育岩溶发育特征-紫坪铺水利枢纽工程地质问题研究

岩溶发育特征-紫坪铺水利枢纽工程地质问题研究

【摘要】:岩溶发育强度由河谷近岸向分水岭地带具有逐渐减弱的趋势,且岩溶形态各异。前期勘察中,据飞来峰前缘堆积体ZKD6、ZKD7等钻孔,揭示的灰岩长104.3m,岩芯素描与统计表明,除局部发育少量蜂窝状或星点状溶孔外,地下深部基本上未见及溶蚀现象。

岩溶是碳酸盐类岩石与地表水、地下水相互作用的结果。龙溪河至白沙河河间地块,地处亚热带湿润区,气候潮湿,雨量丰沛,岩溶发育程度主要受地层岩性、地质构造、水文地质条件和地形地貌等因素所控制。在地表水、地下水的长期作用下,区内形成的岩溶形态类型以溶痕、溶隙、溶沟、溶槽、石芽、落水洞为主,其次尚有溶蚀漏斗、溶蚀洼地、水平溶洞等岩溶类型发育。由于河间地块飞来峰构造的岩性组合和构造切割的复杂性,岩溶发育程度和强度显示出平面分布的不均匀性和方向性,以及垂向上的成层性,具有以下明显特征:

(1)岩溶主要发育方向与主干断裂方向基本一致,岩溶发育强度与地层岩性密切相关。质纯厚层块状灰岩、生物碎屑灰岩、白云质灰岩、白云岩等可溶性岩类,岩溶发育强烈;白云质灰岩、白云岩夹泥灰岩、石英砂岩、页岩等为可溶性岩与非可溶性岩组合岩类,岩溶发育相对较弱。

(2)岩溶发育强度由河谷近岸向分水岭地带具有逐渐减弱的趋势,且岩溶形态各异。溶洞和地下暗河等多分布龙溪河、白沙河的现代侵蚀基准面附近、Ⅱ级阶地基座和后深塘沟一带,主要发育于二叠系下统栖霞—茅口组灰岩、含燧石灰岩和泥盆系上统白云岩、白云质灰岩中,而泥盆系中统白云质灰岩夹石英砂岩、页岩地层,溶洞、暗河等不甚发育。石芽、溶蚀漏斗、溶蚀洼地及落水洞等主要分布于分水岭北东侧高程1200~1250m的罗家垭口至后深塘沟一带,常发育于石炭系厚层质纯的灰岩、生物碎屑灰岩中。而飞来峰条形山脊一带由于远离河谷,岩溶发育强度相对较弱,岩溶形态以溶沟、溶槽、溶隙和溶痕为主,它们主要分布于1350~1650m高程的分水岭及山间剥夷面上。

(3)区内地下岩溶在垂向剖面上,具有随深度的增加、地下水活动减弱而逐渐减弱的规律性。前期勘察中,据飞来峰前缘堆积体ZKD6、ZKD7等钻孔,揭示的灰岩长104.3m,岩芯素描与统计表明,除局部发育少量蜂窝状或星点状溶孔外,地下深部基本上未见及溶蚀现象。

(4)本区第四纪以来的地壳运动以间歇性抬升为主,河间地块岩溶分布具有明显的成层性。据岩溶地质调查,在地表分水岭南西龙溪河一侧谷坡地带,发育的溶洞按其分布高程可大致分为三层:第一层分布高程860~870m,拔河高约80~90m,大致相当于龙溪河Ⅲ级阶地高程,如庙子坪溶洞;第二层分布高程810~830m,拔河高30~50m,大致与龙溪河Ⅱ级阶地高程相当,如K9等溶洞(见彩插图No.28),多沿陡立的层面与NW向陡倾角裂隙发育,延伸不远;第三层分布于龙溪河与岷江现代侵蚀基准面附近,如龙洞子K10溶洞,为区内规模较大的地下岩溶形态,经水文地质调查和连通试验查明,该溶洞进口位于龙溪河下游左岸河水面附近,洞口高程795m,发育于二叠系下统栖霞—茅口组灰岩中,形态较单一,主要顺沿层面及NE向裂隙追踪延伸,长约600m,形成一现代地下暗河,出口位于龙溪河与岷江汇合口下游约300m,在岷江左岸K24可见岩溶水呈片状出溢,与岷江江水清浊分明,实测出口总流量达300×10-3m3/s。目前尚保留的上述三层溶洞是本区三次区域性抬升间歇期的产物。

分水岭北东白沙河一侧谷坡地带,泥盆系灰岩、白云质灰岩中亦发育有两层溶洞:第一层分布高程900m,拔河高约50m,相当于白沙河Ⅱ级阶地阶面高程,如K21溶洞,洞深仅15m,洞口高15m,洞径由外向内逐渐变小、变窄,沿层面裂隙发育,受N80°W/NE∠45°和N30°W/NE∠65°两组裂隙控制;第二层分布于白沙河边,高程850~860m,相当于白沙河侵蚀基准面附近,洪水季节被河水淹没,如K33、K34等溶洞,洞深10~12 m,最深达40m,高1.8~8m不等,由外向内洞径逐渐变小,多沿层面和一组走向N76°W裂隙,以及N17°~47°E和N30°~60°W两组裂隙追踪延伸,沿裂隙面发育者具较多的小型叉洞。此外,在分水岭北东侧罗家垭口、古仙洞、后深塘沟一带尚有个别溶洞发育,如K23、K25、K26、K29等是区内最高一层溶洞(图4-2),分布高程1200~1250m,洞深大于35m,它们多沿石炭系、二叠系厚层灰岩层面和N50°W裂隙发育。上述分水岭两侧的溶洞分布高程均有一定对应关系,数层溶洞内均有泥、块石充填,其中K25、K29等溶洞常年有地下水活动,白沙河右岸岸边溶洞大多干涸无水。

图4-2 飞来峰罗家垭口分水岭岩溶水文地质略图

由上所述,总体看,龙溪河—白沙河河间地块,飞来峰构造碳酸盐岩分布范围较狭窄,面积不大,呈条带状分布,地表水、地下水补给有限,岩溶形态相对较简单,以溶沟、溶槽、溶隙、石芽为主,溶蚀漏斗、溶蚀洼地等次之,溶洞多以孤洞的形式出现,且延伸短小,未穿过分水岭,据调查统计岩溶发育密度为0.7个/km2,岩溶泉水流量一般小于10×10-3m3/s,钻孔岩芯岩溶率几乎为零,地下深部岩溶不发育,按《中国岩溶研究》有关岩溶发育强度分类,该河间地块总体属弱岩溶发育区。