北京房山溶洞发育特征

北京房山溶洞发育特征

曹 颖1，王强强1，李良景1，纪轶群2，张翊超1

（1.北京市地质研究所，北京 100120；2.北京市水文地质工程地质大队，北京 100195）

房山区岩溶地貌是北方岩溶的典型代表，其中溶洞发育最多。通过野外调查共发现研究区内岩溶洞穴百余个，其中人可进入、规模较大且具有代表性的有20余个。这些溶洞在空间分布、地层岩性、地质构造、地貌以及洞体结构和形态上，具有一定的共同性。溶洞发育的地方，地下水富集度较高，因此也是岩溶地下水研究的主要途径之一。

溶洞；发育特征；碳酸盐岩；房山

0 引言

北京地区碳酸盐岩地层出露广泛，其中房山区碳酸盐岩地层出露面积约为870km²，占北京市碳酸盐岩总面积的50%左右。由于不同类型的碳酸盐岩岩性、结构构造、物理性质均有不同，故其溶蚀机理和能力也不同[1]。一般来说，长城系、蓟县系碳酸盐岩以地表岩溶地貌发育为主，寒武、奥陶系碳酸盐岩以地下岩溶地貌发育为主。

本研究以《北京岩溶水资源勘查评价水文地质遥感解译》项目为依托，通过对岩溶发育强烈的房山区溶洞进行野外调查，对该区内溶洞特征进行了归纳总结，重点分析了其与地下水的关系。

1 地质地理概况

房山地区位于大兴安岭东侧断裂带——太行山深断裂带—武陵山深断裂带通过的地区[2]，区内地层发育齐全，从太古宇结晶基底的变质岩到新生界松散沉积物都有出露[3]。研究区先后受到印支、燕山和喜马拉雅运动的影响，形成了多时期多方向的褶皱构造和断裂构造，发育多组节理。这对本区溶洞的发育形成具有至关重要的作用。房山区主要河流有大石河、拒马河、小清河，属大清河水系的北支流。区内的主要地貌类型以低山为主，单面山、桌状山为低山的主要类型，分布面积较广，在大石河流域、拒马河中上游分布最广。

2 溶洞发育特征

通过野外调查发现，研究区内岩溶洞穴百余个，其中人可进入、规模较大且具有代表性的有20余个。结合赵逊等（2010）、卢耀如等（1986）[4]、蒋忠诚等（1996）[5]的研究，归纳了本区地下溶洞有以下特点：

（1）从空间分布来看，具有较高的集中性

工作区内的溶洞在区域分布上极其不均匀，主要集中分布在大石河流域寒武系与奥陶系灰岩地区（尤其是河北镇附近）和拒马河北岸的蓟县系白云岩地区。大型和超大型溶洞共计21个（表1，图1）。

（2）从地层岩性来看，具有一定的差异性

奥陶系马家沟组灰岩地层中溶洞最发育，数量多且规模大，如石花洞、银狐洞；其次是中—新元古代蓟县系铁岭组白云质灰岩和雾迷山组硅质条带白云岩中溶洞较发育，如仙栖洞、龙仙宫。

图1 房山区溶洞分布略图

表1 工作区内溶洞规模及发育特点一览表

（3）从构造发育来看，具有紧密的相关性

石花洞、银狐洞等，发育在奥陶系马家沟组与石炭系太原组平行不整合面上或附近。

仙栖洞则发育在霞云岭逆冲推覆断裂附近（图2～3）。

云水洞和华严洞发育于黄山店逆冲推覆断裂附近（图4）。

其它溶洞则发育于节理裂隙相对发育处。

图2 顺断层发育的仙栖洞

图3 龙仙宫仙栖洞与霞云岭断裂位置关系

图4 云水洞华严洞与黄山店断裂位置关系

（4）从发育地貌部位来看，具有特定性

区内溶洞均发育于碳酸盐岩溶地区。主要在200～260m、320～340m、520～580m和700～900m 4个海拔高程带上（图5），与东岭期、唐县期和东岳期3个构造夷平面相对应。总体上，主要有两个地貌部位较集中：一是现代河谷附近，如大石河附近；二是陡崖下的台坎上，如水湖子北的大窟窿洞。

图5 房山溶洞分布高程带示意图

（5）从洞体内部结构来看，具有成层性，且形态各异

研究内的溶洞以水平廊道洞为主，竖向和大倾角的洞穴相对较少，多呈漏斗状，且大部分被碎屑堆积物和泥土填充，洞内的竖井也少见于个别溶洞中。洞穴平面形态有单一廊道式（孔水东、三清洞）、串珠廊道式（云水洞）（图6）、分丫式（大窟窿洞）（图7）以及复合式（石花洞、银狐洞）（图8）。石花洞层状结构受新构造运动控制。

图6 云水洞洞穴形态

图7 大窟窿洞洞穴形态

图8 石花洞洞层结构

3 与地下水的关系

溶洞是地下水沿着可溶性碳酸盐岩的各种构造面，如层面、节理面或断裂面，特别是沿着各种构造面相互交叉的地方，逐渐溶蚀、崩塌和侵蚀出来的洞穴。地下水是溶洞发育的主要动力，溶洞发育的地段，也是地下水富集的地段。溶洞发育部位、分布、形态和结构的不均一性，也导致富水程度的不均一性。例如，银狐洞—石花洞—孔水洞的深部为一条地下暗河，河的出口在孔水洞，出露的岩溶泉水源丰富。根据地下水从北西向南东流向，下营泉群水源很可能与仙栖洞和龙仙宫相通，甘池泉群水源很可能与云水洞和华严洞相通。

4 结论与讨论

通过野外调查，发现房山岩溶地貌发育中具有一定规模和代表性的溶洞有21个。从以往研究和调查资料来看，房山溶洞集中分布在大石河流域寒武系与奥陶系灰岩地区和拒马河北岸的蓟县系白云岩地区；奥陶系马家沟组灰岩地层中溶洞最发育，数量多且规模大；主要发育在断裂带、节理裂隙发育处，如：石花洞、银狐洞、仙栖洞、云水洞和华严洞等；现代河谷及陡崖下的台坎处为溶洞多发育地貌；大多数溶洞洞体具有成层性，洞内形态各异。

根据以上溶洞发育规律的讨论，房山区北部寒武系、奥陶系灰岩地区，以及霞云岭断裂沿途还有许多尚未发现的溶洞。

[1]北京市地质矿产勘查开发局，北京市水文地质工程地质大队.北京地下水[M].中国大地出版社，北京，2008.

[2]赵 逊，赵 汀，冀显江等.中国房山岩溶地貌研究[M].北京：地质出版社，2010

[3]鲍亦刚.北京市岩石地层[M].武汉：中国地质大学出版社，1996.

[4]卢耀如.中国岩溶—景观•类型•规律[M].北京：地质出版社，1986.

[5]蒋忠诚.北京西山岩溶研究[M].北京：地质出版社，1996.

[6]北京市地质研究所.北京市地质遗迹资源及其保护现状综合调查报告[R].2007.

Discussion on Characteristics of the Karst Cave in Beijing Fangshan District

CAO Ying1, WANG Qiang-qiang1, LI Liangjing1, JI Yiqun2, ZHANG Yichao1

（1.Beijing Institute of Geology, Beijing 100120; 2. Beijing Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Beijing 100195）

Karst landform in Fangshan District is a typical representative of the northern karst, especially the karst caves are very developed. Through f eld investigation we found that there were more than one hundred caves, and about twenty ones that people could enter. These caves are similar in the respects of spatial distribution, lithology, geological structure, landform development, hole structure and morphology. The groundwater is rich where the karst caves concentrate. Meanwhile, the karst caves are also the main object to research the karst groundwater.

Karst cave; Development characteristics; Carbonate rocks; Fangshan District

P641.6

A

1007-1903（2014）01-0017-04

北京岩溶水资源勘查评价工程水文地质遥感解译项目（编号：BJYRS-KC-02-01）

曹 颖（1983- ），女，博士，主要从事地质调查及遥感地质方面的工作。E-mail：cy_998@163.com