滇中地區(qū)巖溶水文地質(zhì)特征

滇中地區(qū)巖溶水文地質(zhì)特征曾中磊【摘要】在簡(jiǎn)述滇中地區(qū)自然地理、巖溶水文地質(zhì)基本特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及室內(nèi)巖石、水化學(xué)樣品的測(cè)試分析，查明了研究區(qū)可溶巖地層的巖性組合狀況、地質(zhì)構(gòu)造特征、地表水體分布情況、地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件，基本查明了巖溶的類型為HCO3-Ca?Mg、HCO3-Mg?Ca、HCO3-Ca型,可溶巖在不同地區(qū)呈不同發(fā)育規(guī)律，并分析了在地下水的補(bǔ)給來源主要為大氣降水.【期刊名稱】《人民珠江》【年(卷)，期】2016(037)008【總頁(yè)數(shù)】5頁(yè)(P39-43)【關(guān)鍵詞】巖溶;水化學(xué);補(bǔ)給;徑流;排泄【作者】曾中磊【作者單位】四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0五地質(zhì)隊(duì)，四川都江堰611830【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】P641受云南特殊大地構(gòu)造背景的控制，滇中地區(qū)斷裂和褶皺構(gòu)造發(fā)育強(qiáng)烈，白云巖與灰?guī)r等碳酸鹽巖被密集的節(jié)理、劈理和小斷層切割，普遍含水，地下水補(bǔ)給豐富、徑流條件復(fù)雜，若要在此修建引水工程，對(duì)引水隧洞的突水部位、巖溶涌水量等難以按常規(guī)思路確定。巖溶發(fā)育的復(fù)雜性也使隧洞穩(wěn)定性問題難于預(yù)測(cè)，隧洞施工引發(fā)地下水環(huán)境的改變亦成為洞室失穩(wěn)、巖溶塌陷等問題的誘因。因此，了解巖溶地區(qū)的水文地質(zhì)特征，有著重要的理論和實(shí)際意義［1］。研究區(qū)位于滇中高原的東部，北起于昆明市晉寧縣新莊，跨越玉溪市紅塔區(qū)、江川縣、通?？h，紅河州石屏縣、建水縣、個(gè)舊市等7個(gè)縣區(qū)，南終于蒙自。河流屬于金沙江、南盤江和紅河三大水系。研究區(qū)海拔多在1200-2400m之間，地貌上處于云貴高原西南部，地勢(shì)較為險(xiǎn)峻，分別為構(gòu)造剝蝕堆積地貌、溶蝕地貌、構(gòu)造剝蝕低山丘陵地貌、構(gòu)造剝蝕地貌。該地區(qū)主要以碳酸鹽為主。劉啟仁等、韓行瑞等從地下水系統(tǒng)概念出發(fā)，利用地下水系統(tǒng)進(jìn)行了劃分。李國(guó)珍等指出，巖體結(jié)構(gòu)面是地下水活動(dòng)的主要通道，地下水沿結(jié)構(gòu)面滲流的過程，也是巖溶作用在結(jié)構(gòu)面內(nèi)進(jìn)行的過程。李定龍總結(jié)出若灰?guī)r與白云巖相間分布，巖石成分及可溶性都有較大差異，是影響巖溶發(fā)育不均一性的重要因素。碳酸鹽巖的化學(xué)成分主要由CaO、MgO及酸不溶物（SiO2+RO2）組成，Ca0含量不同，決定了不同的可溶巖巖溶發(fā)育程度。本次研究過程中對(duì)區(qū)內(nèi)主要可溶性碳酸鹽巖地層的巖石進(jìn)行取樣，測(cè)試其可溶性成分的結(jié)果見表1,圖1、2。根據(jù)表中結(jié)果可知，T2g、P1y、D3y、D2q、C2+3地層中以CaO為主，MgO含量幾乎為0;T2f、Zbdn中以CaO為主，但其MgO含量相較前面的地層含量高得多，為白云質(zhì)灰?guī)r；Zbd地層中CaO與MgO相當(dāng)，比值均不高，而酸不溶物含量偏高。而在部分地區(qū)的T2g、D3y、D2q地層表現(xiàn)出MgO含量增大，在不同段內(nèi)成分呈現(xiàn)相應(yīng)的變化。1q中以酸性不溶物為主，含有少量的CaO和MgO。另一非可溶巖T3n則完全為酸性不溶物，CaO與MgO含量近乎為0。易溶組分含量越高，越有利于溶蝕［2］,—般巖溶發(fā)育程度是石灰?guī)r〉白云質(zhì)灰?guī)r〉白云巖＞泥質(zhì)灰?guī)r。方解石與白云石含量［3］按以下計(jì)算式求解：方解石（重量%）=3.569xCaO-2.274xCO2白云石（重量%）=4.190xCO2-3.288xCaO研究區(qū)內(nèi)各組樣品計(jì)算結(jié)果以條形圖3—7。由圖3—7可知，震旦系陡山沱組(Zbd)地層，主要以白云巖為主，僅在上莊科表現(xiàn)為非可溶巖，主要為酸性不溶物；燈影組(Zbdn)地層均以白云石為主，在研究區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為較純白云巖；泥盆系各組地層巖樣中方解石、白云石比例相差較大，其中宰格組(D3zg)以白云石為主，曲江組(D2q)以方解石為主，而一打得組(D3y)在不同地區(qū)則有不同表現(xiàn)：在鐵鎖村地區(qū)以方解石為主，白云石含量近乎為0，在李老洞附近白云石與方解石含量相當(dāng)；石炭系中各組巖樣成分也有較大差異，建水地區(qū)巖樣主要為方解石，白云石含量近乎為0，沿通海隧道石炭系下段)主要為白云石，含少量方解石，上段)主要為方解石，含少量白云石；三疊系鳥格組(T3n)為非可溶巖，個(gè)舊組(T2g)在花椒寨、白坡村以方解石為主，白云石含量近乎為0，在綠沖河大轉(zhuǎn)彎處則主要為白云石，含少量方解石，法郎組(T2f)在藤子寨主要為方解石，幾乎不含白云石，在田房則主要為白云石，含少量的方解石。3.1可溶巖的分布于出露特征揚(yáng)子區(qū)?？扇軒r分布較廣，由于地層巖相的變化、褶皺斷裂顯著及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)差異性的發(fā)展，可溶巖在水平布局上在呈層狀條帶和塊狀展布。前者展布長(zhǎng)度一般2-5km,延伸最遠(yuǎn)者達(dá)50km，后者面積一般5~60km2，最大不過100km2。揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)位于普渡河-滇池?cái)嗔岩詵|，小江斷裂以西。由于區(qū)內(nèi)構(gòu)造、地貌的分布與特征差異較大，各可溶巖地層在不同地區(qū)巖溶發(fā)育程度不同。華南褶皺區(qū)?？扇軒r分布很廣泛，規(guī)模較大，并且?guī)r溶比較發(fā)育，是本次調(diào)查的重點(diǎn)區(qū)域?？扇軒r在水平布局上呈片狀、呈條帶和塊狀展布。展布長(zhǎng)度延伸超過50km，面積超過100km2。研究區(qū)處于小江斷裂帶、紅河斷裂帶與元謀-綠汁江斷裂之間。在滇東南存在兩個(gè)主要巖溶分布區(qū)：他臘-羊街區(qū)和白象山-開遠(yuǎn)-個(gè)舊區(qū)。3.2巖溶發(fā)育類型及發(fā)育程度分級(jí)3.2.1巖溶類型研究區(qū)內(nèi)河流發(fā)育，支溝縱橫交錯(cuò)，河流作為巖溶發(fā)育的侵蝕基準(zhǔn)面，影響巖溶的發(fā)育類型。受河流切割、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、沉積環(huán)境的影響，不同地段可溶巖的巖性及巖溶的發(fā)育類型與程度不同，主要分為地表巖溶形態(tài)和地下巖溶形態(tài)。3.2.2巖溶發(fā)育分級(jí)根據(jù)野外收集數(shù)據(jù)，并參照工程地質(zhì)手冊(cè)中巖溶類型區(qū)域發(fā)育程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)研究區(qū)內(nèi)的可溶巖地層巖溶發(fā)育程度進(jìn)行分級(jí)，見表2。在華南褶皺區(qū)地層中，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育的地層為三疊系個(gè)舊組灰?guī)r、二疊系陽(yáng)新組灰?guī)r、二疊系石炭系灰?guī)r、昆陽(yáng)群大龍口組灰?guī)r。上述4套地層巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，地下水徑流模數(shù)均處于5~10L/(s?km2),洼地、落水洞及暗河等巖溶形態(tài)舉目可見，如在蘆柴沖水庫(kù)一帶，大型洼地、巖溶槽谷及伴生的落水洞為匯集降雨提供極好的地形條件。而泥盆系白云質(zhì)灰?guī)r地層中巖溶中等發(fā)育，地下水徑流模數(shù)處于2~5L/(s?km2),其巖溶形態(tài)數(shù)量及規(guī)模均不及個(gè)舊組、陽(yáng)新組等強(qiáng)巖溶發(fā)育的地層。三疊系法郎組灰?guī)r及粉砂巖、三疊系永寧鎮(zhèn)組灰?guī)r、泥灰?guī)r夾頁(yè)巖地層巖溶發(fā)育程度則最弱，地下水徑流模數(shù)小于2L/(s?km2),巖溶形態(tài)主以溶孔、溶隙為主。本次調(diào)查涉及地表水樣點(diǎn)、泉點(diǎn)、井點(diǎn)、暗河等地下及地表水點(diǎn)，選取其中44組進(jìn)行了水化學(xué)簡(jiǎn)分析。簡(jiǎn)分析樣品中包括5個(gè)溫泉、37個(gè)泉河2個(gè)暗河水，但上訴樣品中只有8個(gè)出露于非可溶巖地層，其余的36個(gè)都出露于可溶巖地層。所取水樣中，冷水泉溫度在16^-19.5^之間，溫泉水的溫度介于20^-32^之間。區(qū)內(nèi)溫泉的普遍溫度較低，推測(cè)其原因是由于區(qū)內(nèi)斷裂較發(fā)育，深層的熱水在徑流過程中由于斷裂的阻擋，形成向上徑流，由于區(qū)內(nèi)的冷巖溶水豐富，在上升過程中淺表層的巖溶冷水混入地下熱水多中，使溫泉溫度降低。研究區(qū)水樣的礦化度值分布在97-1282mg/L之間，大多數(shù)分布于200-700mg/L,阿斗村龍?zhí)端雎队谡鸬┫党谓M的砂巖地層中，徑流途徑較短，地下水就近補(bǔ)給，就近排泄，巖石中可溶成分較小，故礦化度低，同時(shí)，這也是為什么該處地下水化學(xué)類型表現(xiàn)為HCO3-Na?Ca的原因；玉溪北城街澀水泉出露于昆陽(yáng)群黑山頭組的板巖、變質(zhì)石英砂巖夾石英巖的地層中，該地層富水性中等，裂隙較發(fā)育，地下水通過裂隙通道長(zhǎng)路徑長(zhǎng)時(shí)間徑流，水巖作用強(qiáng)烈，使得地下水礦化度高。由圖8可以看出，研究區(qū)地下水中的主要陽(yáng)離子為Mg2+、Ca2+，主要陰離子為，水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca?Mg型(52.27%)、HCO3-Mg?Ca型(25%)和HCO3-Ca型(20.45%)(圖9)。巖溶地下水的的含量普遍較高，說明區(qū)內(nèi)巖溶地下水處于開放型巖溶系統(tǒng)，充足的CO2使方解石及白云巖不斷溶解，不斷產(chǎn)生，直至到達(dá)飽和甚至過飽和為止。5.1巖溶水的補(bǔ)給特征研究區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來源為大氣降雨。巖溶區(qū)洼地及巖溶槽谷能匯聚較大面積的地下水，為降雨補(bǔ)給地下水提供了良好的地形條件，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育的地區(qū)，地表水通過落水洞灌入式補(bǔ)給地下水。5.2巖溶水的徑流特征研究區(qū)東南部地下水徑流主要受排泄基準(zhǔn)面、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及地形地貌因素的控制，最后統(tǒng)一進(jìn)入南盤江水系統(tǒng)。該區(qū)地層巖性相對(duì)單一，為富水性極強(qiáng)的個(gè)舊組(T2g)灰?guī)r、白云巖地層。并且區(qū)內(nèi)發(fā)育的多條北東-南西及近南北走向的斷層，成為巖溶發(fā)育方向與地下水徑流方向重要的控制因素。白象山到普雄一帶為局部分水嶺，地下水在北東、南西兩側(cè)均以地下暗河的形式徑流，循環(huán)交替速度較快。5.3巖溶水的排泄特征區(qū)域巖溶地下水的最低排泄基準(zhǔn)面為地表水系，巖溶水多以泉和暗河形式排泄，當(dāng)巖溶介質(zhì)較為均勻時(shí)地下水也可能通過線狀排泄方式進(jìn)入河流。因此在不同的區(qū)域，地下水的排泄具有不同的特點(diǎn)?？扇軒r震旦系主要以白云巖為主，泥盆系各組地層巖樣中方解石、白云石比例相差較大，石炭系中各組巖樣成分也有較大差異，建水地區(qū)巖樣主要為方解石，三疊系鳥格組(T3n)為非可溶巖?？扇軒r在揚(yáng)子區(qū)呈層狀條帶和塊狀展布，在華南褶皺區(qū)呈片狀、呈條帶和塊狀展布。在華南褶皺區(qū)地層中，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育的地層為三疊系個(gè)舊組灰?guī)r、二疊系陽(yáng)新組灰?guī)r、二疊系石炭系灰?guī)r、昆陽(yáng)群大龍口組灰?guī)r。研究區(qū)水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca?Mg型、HCO3-Mg?Ca型和HCO3-Ca型。研究區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來源為大氣降雨，地下水徑流主要受排泄基準(zhǔn)面、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及地形地貌因素的控制，巖溶水多以泉和暗河形式排泄?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】勞文科，蔣忠誠(chéng)，時(shí)堅(jiān)，等.洛塔表層巖溶帶水文地質(zhì)特征及其水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型[J].中國(guó)巖溶，2003,22(4).李國(guó)芬.廣西巖溶水文地質(zhì)特征及其資源