滇中地区岩溶水文地质特征

滇中地区岩溶水文地质特征曾中磊 【摘要】在简述滇中地区自然地理、岩溶水文地质基本特征的基础上，结合野外现 场调查及室内岩石、水化学样品的测试分析，查明了研究区可溶岩地层的岩性组合 状况、地质构造特征、地表水体分布情况、地下水的补给、径流、排泄条件，基本 查明了岩溶的类型为HCO3-CaMg、HCO3-MgCa、HCO3-Ca型,可溶岩在不同 地区呈不同发育规律，并分析了在地下水的补给来源主要为大气降水.【期刊名称】人民珠江 【年(卷)，期】2016(037)008 【总页数】5页(P39-43) 【关键词】岩溶;水化学;补给;径流;排泄 【作者】曾中磊【作者单位】四川省地质矿产勘查开发局四0五地质队，四川都江堰611830【正文语种】中文【中图分类】P641 受云南特殊大地构造背景的控制，滇中地区断裂和褶皱构造发育强烈，白云岩与灰 岩等碳酸盐岩被密集的节理、劈理和小断层切割，普遍含水，地下水补给丰富、径 流条件复杂，若要在此修建引水工程，对引水隧洞的突水部位、岩溶涌水量等难以 按常规思路确定。岩溶发育的复杂性也使隧洞稳定性问题难于预测，隧洞施工引发 地下水环境的改变亦成为洞室失稳、岩溶塌陷等问题的诱因。因此，了解岩溶地区 的水文地质特征，有着重要的理论和实际意义1。研究区位于滇中高原的东部，北起于昆明市晋宁县新庄，跨越玉溪市红塔区、江川 县、通海县，红河州石屏县、建水县、个旧市等7个县区，南终于蒙自。河流属 于金沙江、南盘江和红河三大水系。研究区海拔多在1 200-2 400 m之间，地 貌上处于云贵高原西南部，地势较为险峻，分别为构造剥蚀堆积地貌、溶蚀地貌、 构造剥蚀低山丘陵地貌、构造剥蚀地貌。该地区主要以碳酸盐为主。刘启仁等、韩行瑞等从地下水系统概念出发，利用地下水系统进行了划分。李国珍 等指出，岩体结构面是地下水活动的主要通道，地下水沿结构面渗流的过程，也是 岩溶作用在结构面内进行的过程。李定龙总结出若灰岩与白云岩相间分布，岩石成 分及可溶性都有较大差异，是影响岩溶发育不均一性的重要因素。碳酸盐岩的化学成分主要由CaO、MgO及酸不溶物（SiO2 + RO2）组成，Ca0含量 不同，决定了不同的可溶岩岩溶发育程度。本次研究过程中对区内主要可溶性碳酸 盐岩地层的岩石进行取样，测试其可溶性成分的结果见表1,图1、2。根据表中结果可知，T2g、P1y、D3y、D2q、C2 + 3地层中以CaO为主，MgO 含量几乎为0 ; T2f、Zbdn中以CaO为主，但其MgO含量相较前面的地层含量 高得多，为白云质灰岩；Zbd地层中CaO与MgO相当，比值均不高，而酸不溶 物含量偏高。而在部分地区的T2g、D3y、D2q地层表现出MgO含量增大，在 不同段内成分呈现相应的变化。1q中以酸性不溶物为主，含有少量的CaO和 MgO。另一非可溶岩T3n则完全为酸性不溶物，CaO与MgO含量近乎为0。易 溶组分含量越高，越有利于溶蚀2,般岩溶发育程度是石灰岩白云质灰岩白 云岩泥质灰岩。方解石与白云石含量3按以下计算式求解：方解石（重量 %） = 3.569xCaO-2.274xCO2白云石（重量 %）=4.190xCO2-3.288xCaO研究区内各组样品计算结果以条形图37。由图37可知，震旦系陡山沱组(Zbd)地层，主要以白云岩为主，仅在上庄科表 现为非可溶岩，主要为酸性不溶物；灯影组(Zbdn)地层均以白云石为主，在研究 区内表现为较纯白云岩；泥盆系各组地层岩样中方解石、白云石比例相差较大，其 中宰格组(D3zg)以白云石为主，曲江组(D2q)以方解石为主，而一打得组(D3y )在 不同地区则有不同表现：在铁锁村地区以方解石为主，白云石含量近乎为0，在李 老洞附近白云石与方解石含量相当；石炭系中各组岩样成分也有较大差异，建水地 区岩样主要为方解石，白云石含量近乎为0，沿通海隧道石炭系下段)主要为白云 石，含少量方解石，上段)主要为方解石，含少量白云石；三叠系鸟格组(T3n)为非 可溶岩，个旧组(T2g)在花椒寨、白坡村以方解石为主，白云石含量近乎为0，在 绿冲河大转弯处则主要为白云石，含少量方解石，法郎组(T2f)在藤子寨主要为方 解石，几乎不含白云石，在田房则主要为白云石，含少量的方解石。3.1可溶岩的分布于出露特征a) 扬子区。可溶岩分布较广，由于地层岩相的变化、褶皱断裂显著及新构造运动 差异性的发展，可溶岩在水平布局上在呈层状条带和块状展布。前者展布长度一般 2-5 km ,延伸最远者达50 km，后者面积一般5 60 km2，最大不过100 km2。 扬子准地台位于普渡河-滇池断裂以东，小江断裂以西。由于区内构造、地貌的分 布与特征差异较大，各可溶岩地层在不同地区岩溶发育程度不同。b) 华南褶皱区。可溶岩分布很广泛，规模较大，并且岩溶比较发育，是本次调查 的重点区域。可溶岩在水平布局上呈片状、呈条带和块状展布。展布长度延伸超过 50 km，面积超过100 km2。研究区处于小江断裂带、红河断裂带与元谋-绿汁江 断裂之间。在滇东南存在两个主要岩溶分布区：他腊-羊街区和白象山-开远-个旧 区。3.2岩溶发育类型及发育程度分级3.2.1岩溶类型研究区内河流发育，支沟纵横交错，河流作为岩溶发育的侵蚀基准面，影响岩溶的 发育类型。受河流切割、构造运动、沉积环境的影响，不同地段可溶岩的岩性及岩 溶的发育类型与程度不同，主要分为地表岩溶形态和地下岩溶形态。3.2.2岩溶发育分级根据野外收集数据，并参照工程地质手册中岩溶类型区域发育程度分级标准，对研 究区内的可溶岩地层岩溶发育程度进行分级，见表2。在华南褶皱区地层中，岩溶强烈发育的地层为三叠系个旧组灰岩、二叠系阳新组灰 岩、二叠系石炭系灰岩、昆阳群大龙口组灰岩。上述4套地层岩溶发育强烈，地 下水径流模数均处于5 10 L/( skm2),洼地、落水洞及暗河等岩溶形态举目可见， 如在芦柴冲水库一带，大型洼地、岩溶槽谷及伴生的落水洞为汇集降雨提供极好的 地形条件。而泥盆系白云质灰岩地层中岩溶中等发育，地下水径流模数处于2 5 L/( skm2),其岩溶形态数量及规模均不及个旧组、阳新组等强岩溶发育的地层。 三叠系法郎组灰岩及粉砂岩、三叠系永宁镇组灰岩、泥灰岩夹页岩地层岩溶发育程 度则最弱，地下水径流模数小于2 L/( skm2),岩溶形态主以溶孔、溶隙为主。 本次调查涉及地表水样点、泉点、井点、暗河等地下及地表水点，选取其中44组 进行了水化学简分析。简分析样品中包括5个温泉、37个泉河2个暗河水，但上 诉样品中只有8个出露于非可溶岩地层，其余的36个都出露于可溶岩地层。所取水样中，冷水泉温度在16-19.5之间，温泉水的温度介于20-32 之间。区内温泉的普遍温度较低，推测其原因是由于区内断裂较发育，深层的热水 在径流过程中由于断裂的阻挡，形成向上径流，由于区内的冷岩溶水丰富，在上升 过程中浅表层的岩溶冷水混入地下热水多中，使温泉温度降低。研究区水样的矿化 度值分布在97 -1 282 mg/L之间，大多数分布于200 - 700 mg/L,阿斗村龙 潭水出露于震旦系澄江组的砂岩地层中，径流途径较短，地下水就近补给，就近排 泄，岩石中可溶成分较小，故矿化度低，同时，这也是为什么该处地下水化学类型 表现为HCO3-NaCa的原因；玉溪北城街涩水泉出露于昆阳群黑山头组的板岩、 变质石英砂岩夹石英岩的地层中，该地层富水性中等，裂隙较发育，地下水通过裂 隙通道长路径长时间径流，水岩作用强烈，使得地下水矿化度高。由图8可以看出，研究区地下水中的主要阳离子为Mg2 +、Ca2+，主要阴离子为， 水化学类型主要为HCO3-CaMg型(52.27%)、HCO3-MgCa型(25%)和HCO3- Ca型(20.45%)(图9)。岩溶地下水的的含量普遍较高，说明区内岩溶地下水处于 开放型岩溶系统，充足的CO2使方解石及白云岩不断溶解，不断产生，直至到达 饱和甚至过饱和为止。5.1岩溶水的补给特征研究区地下水的主要补给来源为大气降雨。岩溶区洼地及岩溶槽谷能汇聚较大面积 的地下水，为降雨补给地下水提供了良好的地形条件，岩溶强烈发育的地区，地表 水通过落水洞灌入式补给地下水。5.2岩溶水的径流特征研究区东南部地下水径流主要受排泄基准面、地层岩性、地质构造及地形地貌因素 的控制，最后统一进入南盘江水系统。该区地层岩性相对单一，为富水性极强的个旧组(T2g)灰岩、白云岩地层。并且区 内发育的多条北东-南西及近南北走向的断层，成为岩溶发育方向与地下水径流方 向重要的控制因素。白象山到普雄一带为局部分水岭，地下水在北东、南西两侧均 以地下暗河的形式径流，循环交替速度较快。5.3岩溶水的排泄特征区域岩溶地下水的最低排泄基准面为地表水系，岩溶水多以泉和暗河形式排泄，当 岩溶介质较为均匀时地下水也可能通过线状排泄方式进入河流。因此在不同的区域， 地下水的排泄具有不同的特点。a) 可溶岩震旦系主要以白云岩为主，泥盆系各组地层岩样中方解石、白云石比例 相差较大，石炭系中各组岩样成分也有较大差异，建水地区岩样主要为方解石，三 叠系鸟格组(T3n)为非可溶岩。b) 可溶岩在扬子区呈层状条带和块状展布，在华南褶皱区呈片状、呈条带和块状 展布。c) 在华南褶皱区地层中，岩溶强烈发育的地层为三叠系个旧组灰岩、二叠系阳新 组灰岩、二叠系石炭系灰岩、昆阳群大龙口组灰岩。d) 研究区水化学类型主要为HCO3-CaMg型、HCO3-MgCa型和HCO3-Ca型。e) 研究区地下水的主要补给来源为大气降雨，地下水径流主要受排泄基准面、地 层岩性、地质构造及地形地貌因素的控制，岩溶水多以泉和暗河形式排泄。【相关文献】1 劳文科，蒋忠诚，时坚，等.洛塔表层岩溶带水文地质特征及其水文地质结构类型J.中国岩溶， 2003 , 22(4).2 李国芬.广西岩溶水文地质特征及其资源J.中国岩溶，1996 , 13(3).3 赵春红，李强，梁永平，等.北京西山黑龙江泉域岩溶水系统边界与水文地质性质饥.地球科学进 展，2014,29(3).4 FRANZ Dieter Miotke.Carbon Dioxide and the Soil AtmosphereD.Geographical Institute , Technical University of Hamnover. W.Germany.1974.