侯江勇,羅陽喬,黃海韻
(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局117地質(zhì)大隊,貴州貴陽550018)
黔北洛龍鋁土礦區(qū)巖溶發(fā)育特征規(guī)律及成因探討
侯江勇*,羅陽喬,黃海韻
(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局117地質(zhì)大隊,貴州貴陽550018)
洛龍鋁土礦區(qū)巖溶較發(fā)育,為頂板直接充水的巖溶充水礦床,巖溶水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件復(fù)雜,各地段巖溶發(fā)育具有不均勻性,其頂板富水性、透水性、穩(wěn)定性差別也較大。通過對黔北洛龍鋁土礦區(qū)巖溶特征進(jìn)行進(jìn)行了闡述,分析了區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育規(guī)律及成因機(jī)理,為評價礦床水文地質(zhì)、礦坑涌水量參數(shù)(含水層厚度)的選擇、工程地質(zhì)條件提供依據(jù)。
鋁土礦區(qū);巖溶特征;成因;洛龍;黔北
黔北洛龍鋁土礦位于貴州省道真縣洛龍鎮(zhèn),地處云貴高原向四川盆地過渡的斜坡地帶,為頂板直接充水的巖溶充水礦床,巖溶水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件復(fù)雜。因此,查清巖溶發(fā)育規(guī)律對評價水文地質(zhì)條件、礦坑涌水量預(yù)算參數(shù)(含水層厚度)的選擇及工程地質(zhì)條件尤為重要。
研究區(qū)位于貴州省道真縣洛龍鎮(zhèn),地處云貴高原向四川盆地過渡的斜坡地帶,地勢總體北高南低,東、西高,中間低。主干河流洛龍從研究區(qū)中部穿過,該河流為當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面。研究區(qū)雨水充沛,氣候濕潤,多年平均降水量992.82mm,雨季為4~10月,年平均相對濕度為79%。
研究區(qū)出露的地層從新至老有:三疊系下統(tǒng)夜郎組(T1y)、二疊系上統(tǒng)吳家坪組(P3w)、二疊系上統(tǒng)梁山—茅口組(P2l+q+m),二疊系下統(tǒng)大竹園組(P1d)、志留系下統(tǒng)韓家店群(S1Hj),鋁土礦產(chǎn)于二疊系下統(tǒng)大竹園組(P1d)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造中等發(fā)育,較大褶皺構(gòu)造有大塘向斜、斷裂構(gòu)造有F1斷層,構(gòu)造線總體走向呈北北東向及近南北向展布;節(jié)理裂隙主要有北西、北東及近南北向3組。
3.1地表巖溶發(fā)育特征及分布規(guī)律
3.1.1巖溶發(fā)育特征
研究區(qū)地表全部出露可溶巖地層,巖溶發(fā)育程度高,主要地表巖溶形態(tài)有溶洞、落水洞、巖溶漏斗、豎井等。經(jīng)統(tǒng)計,勘查區(qū)內(nèi)發(fā)育溶洞(含暗河出口和伏流進(jìn)出口)30個,形狀多呈半圓形,直徑1~30m,深度大多不詳,洞內(nèi)大多未見鐘乳石;落水洞11個,形狀多呈橢圓形,長軸長1.5~15m,短軸長2~12m,深度大多不詳;巖溶漏斗31個,形狀多呈圓形,直徑3~25m,深度大于2m;豎井6個,形狀多呈橢圓形長軸長2.6~8.0m,短軸長2~5m,深度大多不詳。
3.1.2巖溶分布規(guī)律
從巖溶發(fā)育處的地貌特征看,在相對平臺地形主要發(fā)育洼地、落水洞、漏斗,在緩坡地帶發(fā)育溶溝、溶槽,在河谷、溪溝兩岸陡坡地帶發(fā)育溶洞。從巖性來看,巖溶全部發(fā)育于可溶巖中,主要集中在P3w、P1q+m可溶巖層中;T1y僅發(fā)育少量的地表巖溶形態(tài),主要表現(xiàn)為溶溝、溶槽、溶洞等。從構(gòu)造特征來看,巖溶主要沿構(gòu)造走向發(fā)育,大塘向斜軸部較發(fā)育。從分布高程來看,主要發(fā)育在標(biāo)高710~1480m。其分布規(guī)律以水文地質(zhì)條件而論:在徑流區(qū)發(fā)育落水洞、巖溶漏斗、豎井,排泄區(qū)主要發(fā)育暗河出口。其巖溶發(fā)育均具有不均一性(見圖1)。
3.2地下巖溶發(fā)育特征及分布規(guī)律
3.2.1巖溶發(fā)育特征
勘查區(qū)共施工112個孔,揭露溶洞、溶蝕裂隙27個,鉆孔揭露溶洞、溶蝕裂隙率24%,溶洞高0.7~8.3m,裂隙寬度0.13~0.67m,其中無充填占72%,充填占28%。其充填物主要為碎石磚塊、灰?guī)r碎塊,砂泥、粘土等,充填物質(zhì)常呈次菱角狀,說明充填物經(jīng)過了短距離搬運。
圖1 巖溶分布平面略圖
3.2.2巖溶分布規(guī)律
據(jù)施工鉆孔所遇溶洞、裂隙顯示,從發(fā)育深度來看,主要發(fā)育在近地表,發(fā)育深度26.43~298.5m,發(fā)育深度0~100m占70%,100~150m占19%,大于200m占11%;從發(fā)育標(biāo)高來看,發(fā)育標(biāo)高602.01~1183.40m,巖溶主要集中在700~1100m,大部分溶洞、裂隙發(fā)育在洛龍河以上。溶洞大多順層發(fā)育,少許切層發(fā)育,巖溶分布高程隨可溶性巖石分布位置高低而變化。由上至下溶洞從密至稀,一般規(guī)模由大到小,溶洞、溶蝕裂隙大多未見充填物,由空洞漸變?yōu)榘氤涮?;從巖溶發(fā)育程度來看,可以劃分為強(qiáng)巖溶帶、中等巖溶帶及弱巖溶帶,強(qiáng)巖溶帶下線標(biāo)高771.16~1179.74m,平均965m,鉆孔見溶洞、裂隙率20%,中等巖溶帶下線標(biāo)高602.61~806.64m,平均743.87m,鉆孔見溶洞、裂隙率4%,弱巖溶帶下限發(fā)育標(biāo)高至礦層頂板(見圖2)。
圖2 鉆孔巖溶發(fā)育與標(biāo)高關(guān)系縱投影圖
4.1地形地貌條件
區(qū)內(nèi)東部、西部、南部為斜坡地帶,地形坡度相對較陡,大氣降水不易滯留下滲,地表徑流較大,該地段巖溶形態(tài)主要表現(xiàn)為溶溝、溶槽,深部巖溶不發(fā)育。在北部和中部,地形坡度較緩,地貌主要表現(xiàn)為緩坡、平臺,大氣降水不易徑流排泄,易于滯留下滲補(bǔ)給地下水,該地段巖溶形態(tài)主要表現(xiàn)為巖溶漏斗、落水洞、豎井,深部巖溶發(fā)育也較強(qiáng),主要發(fā)育溶洞、暗河。
4.2巖性條件
巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)直接影響巖溶的發(fā)育程度和速度,研究區(qū)地表出露地層為三疊系下統(tǒng)夜郎組、二疊系上統(tǒng)吳家坪組、二疊系中統(tǒng)棲霞、茅口組,巖性主要為灰?guī)r、泥灰?guī)r,巖石礦物成分以方解石為主,化學(xué)成分以CaCO3為主。二疊系上統(tǒng)吳家坪組、中統(tǒng)茅口組巖性主要為灰?guī)r,巖溶較發(fā)育;二疊系中統(tǒng)棲霞組巖性為灰?guī)r夾泥灰?guī)r,灰?guī)r中泥質(zhì)成分較高,巖溶發(fā)育相對較弱。區(qū)內(nèi)巖性條件為巖溶發(fā)育提供了物質(zhì)條件。
4.3構(gòu)造條件
區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造主要為大塘向斜,斷裂構(gòu)造F1斷層,構(gòu)造線總體走向呈北北東向及近南北向展布。在大塘向斜軸部,受力最集中,巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育,大氣降水、地表水易于下滲溶蝕,在軸部地段巖溶發(fā)育較強(qiáng),沿軸線走向常呈串珠狀發(fā)育,在兩翼巖溶發(fā)育相對較弱;受地形條件的限制,在F1斷層附近地表未發(fā)現(xiàn)巖溶漏斗、落水洞等,斷層在本區(qū)內(nèi)對巖溶的發(fā)育不具重要控制作用;區(qū)內(nèi)節(jié)理裂隙走向有北西、北東及近南北向3組,傾角60°~80°,大氣降水、地表水通過節(jié)理裂隙通道易于下滲溶蝕,巖溶發(fā)育常沿這3組節(jié)理裂隙走向呈串珠狀發(fā)育,落水洞、豎井為這3組陡傾角節(jié)理裂隙的主要產(chǎn)物。區(qū)內(nèi)構(gòu)造條件為巖溶發(fā)育提供了通道。
4.4水文地質(zhì)條件
區(qū)內(nèi)雨水充沛,地下水能夠得到很好的補(bǔ)給,水的交替循環(huán)較強(qiáng)烈,地下水類型為HCO3-Ca2+型水,水中含有充足的CO2,水的溶蝕能力較強(qiáng),地下水、地表水沿節(jié)理裂隙通道運移,并溶解巖石中主要成分CaCO3,隨著時間的推移,巖石不斷溶蝕,通道不斷擴(kuò)大,最終形成落水洞、溶洞等巖溶管道。洛龍河從區(qū)內(nèi)中部通過,該河流為當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面,控制著地下水的補(bǔ)給和排泄條件,進(jìn)而控制著巖溶的發(fā)育程度,通過對區(qū)內(nèi)地表和鉆孔巖溶的統(tǒng)計,巖溶形態(tài)主要發(fā)育于侵蝕基準(zhǔn)面以上,在侵蝕基準(zhǔn)面以下則巖溶發(fā)育程度低,侵蝕基準(zhǔn)面控制著巖溶的發(fā)育程度。水文地質(zhì)條件為巖溶發(fā)育提供了動力條件。
通過對區(qū)內(nèi)巖溶特征的的描述和巖溶成因機(jī)理的分析,可得出巖溶成因與地形地貌、地層巖性、構(gòu)造及水文地質(zhì)條件有關(guān)。本文通過對區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育規(guī)律的研究分析,為評價礦床水文地質(zhì)、預(yù)算礦坑涌水量參數(shù)(含水層厚度)的選擇及工程地質(zhì)條件提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。
P931
A
1004-5716(2016)08-0154-04
2016-04-12
侯江勇(1982-),男(土家族),貴州江口人,工程師,現(xiàn)從事礦區(qū)水工環(huán)、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及勘查等工作。
[1]侯江勇,向通,等.貴州省道真縣洛龍鋁土礦詳查報告[R].貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局117地質(zhì)大隊,2014.
[2]鐵道部第二勘測設(shè)計院.巖溶工程地質(zhì)[M].中國鐵道出版社,1984.