古岩溶发育类型及控制因素简析

石磊　欧阳凯　张涵

[摘要]本文结合水文条件、岩溶作用的过程及产物特征概括出一个综合的岩溶剖面模式，并在垂向上划分出表层岩溶带、垂向渗滤溶蚀带、径流溶蚀带、潜流岩溶带。结合岩溶发育的内外条件，支出岩溶发育受控于：岩石的矿物学成分、古地貌、大地构造、古气候、海平面变化等因素。

[关键词]岩溶 控制 因素

[中图分类号] P642.25 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-76-1

0引言

为了对碳酸盐岩古岩溶型储层展开更加有效的预测工作，本文结合前人研究成果从岩溶成因与形成环境入手，对不同类型的岩溶进行了划分，并总结了不同因素对于岩溶作用的控制作用。

1岩溶带的划分及特征

岩溶带的发育收到岩性、构造部位、古地貌位置、古水文条件以及暴露时间长短等因素的控制。本文根据水文条件、岩溶作用的过程及产物特征概括出一个综合的岩溶剖面模式（图1）。该岩溶剖面中，位于潜水面之上的部分，可划分为两个带：表层岩溶带和垂向渗滤溶蚀带；这部分地层中孔隙与裂缝未被地下水所饱和，因此大气水在重力的作用下主要向下垂直渗流。

1.1表层岩溶带

表层岩溶带位于风化壳表层

上部，一般位于侵蚀面或不整合面附近，为岩溶地区较强岩溶化的表层部分。岩溶作用主要是地表附近的大气淡水作用下的风化剥蚀作用，包括地表塌积、生物剥蚀和一定的沉积作用；岩溶方式以大气淡水的地表径流为主；岩溶产物主要为大气淡水产生的地表径流冲刷、溶蚀过程中形成的一些溶沟、溶洞、溶缝、溶蚀洼地、溶蚀漏斗及落水洞等。

1.2垂向渗滤岩溶带

垂向渗滤岩溶带位于侵蚀面之下的地下水渗流带，该带发育于风化壳表层以下，最高潜水面之上。地下水主要沿着岩层中的裂缝向下渗流，其岩溶的发育程度与早期构造裂缝的发育密切相关，以垂向岩溶为主。

垂向渗滤岩溶带的厚度取决于地下水的高水位的位置，而地下水的高水位的位置又与地表河流的切割深度有关.

1.3径流岩溶带

径流岩溶带位于垂直渗滤岩溶带下部的地下水潜流带，径流岩溶带的上限是枯水期的最低潜水面，该带地下水受压力梯度控制并沿水平方向流动，在潜水面附近的地下水中碳酸钙不饱和且 CO2含量高，溶蚀能力强，其最明显的岩溶特征是出现大型的水平溶洞，地下暗河及其溶蚀孔、洞、缝发育段。

1.4潜流岩溶带

潜流岩溶带位于径流岩溶带之下，最大底界深度是岩溶作用的下限。该岩溶带内的地下水由于收到地层压力的作用其运动与交替速率极为缓慢，因此岩溶作用比较微弱，主要以溶孔、溶缝的零散发育为特征，且多为粒状方解石、粘土矿物、粉砂等充填或半充填。胶结作用在该带较为明显。

2岩溶发育的控制因素

2.1岩性因素对岩溶的控制

岩溶作用的本质就是酸性流体对于碳酸盐岩的溶蚀过程。岩石是岩溶作用的物质基础。岩石的可溶性取决于岩石本身的矿物成分、结构与构造以及物理力学性质。组成岩石的矿物成分一般分为可溶与不可溶两种类型。另一方面岩石自身具有较粗的颗粒类型，原生孔隙和粒间孔较多也有助于酸性侵蚀流体的扩散与溶虑。因此在碳酸盐岩中具有较高孔隙度与渗透率的颗粒灰岩与结晶白云岩容易发生大范围的渗流和潜流，有利于岩溶作用的发生。

2.2古地貌对岩溶的控制

古地貌控制着地表和地下岩溶水流的流向，进而控制着碳酸盐岩岩溶作用带的分布以及溶蚀孔洞的发育程度。古地貌主要有三大因素，分别是地形起伏、地表水分布和物源补给区位置。古水流自岩溶高地顺着地形斜坡向岩溶洼地流动，在这一过程中碳酸盐岩收到不同程度的溶蚀与改造。

2.3大地构造对岩溶的控制

大地构造运动使地层发生褶皱与弯曲，形成断层与裂缝。断层是地下水运移的最大通道之一，在断层附近一般会伴生较多的构造裂缝，地层的渗透能力因此得到加强，当酸性水在这些运移通道中流动时会对断层与裂缝附近的碳酸盐岩造成较强的溶蚀作用，所以由构造作用形成的断层附近是有利的岩溶发育区。此外构造运动可使地层发生抬升，暴露与大气水环境之中，遭受长期的富含CO2的大气淡水淋滤、溶蚀而发育大范围的岩溶区域。

2.4古气候对岩溶的控制

水是岩溶发育的必要条件，而古气候控制着一个地区降水量的多寡，进而控制该地区岩溶发育的程度。一般来讲，在炎热多雨的地区，植被较为发育，充足的降雨使得地下水流量增加，并富含CO2，这样的地下水具有很强的溶蚀能力，而较高的温度同时也能加快岩溶作用时的化学反应速度，因此在以气候湿热或潮湿温暖为特点的地区，岩溶较为发育。反之，在干燥寒冷的地区，降雨较少，地下水溶蚀能力差，不利于岩溶的发育。

2.5海平面变化对岩溶的控制

海平面对于岩溶的发育也起着至关重要的作用，通常一个大气水活动旋回与一个稳定统一的潜水面相对应，在同一个稳定潜水面水动力条件下形成的岩溶产物称为一个岩溶旋回。 海平面的升降，直接控制混合带的位置，当海平面下降时，地层触露接受风化淋滤作用，发育岩溶，当海平面上升，风化淋滤作用减弱，岩溶作用停止，因此大规模溶洞带发育的分布，是与海平面的升降密切相关的

3结论

（1）碳酸盐岩岩溶依据岩溶作用成因与岩溶成岩环境的不同将岩溶划分为：早表生期岩溶，层间岩溶、潜山岩溶，埋藏岩溶四大类。

（2）岩溶相带自上而下可分为表层岩溶带、垂向渗滤岩溶带、径流岩溶带与潜流岩溶带。

（3）控制碳酸盐岩岩溶作用的因素主要有地层岩性、古地貌、大地构造运动、古气候、海平面变化等等。

参考文献

[1]冯益潘，李忠权.塔里木盆地某地区奥陶系古岩溶作用机理及控制因素分析[J].中国西部科技，2012，11（02）：41-43.

[2]钟成旭，代宗仰.古岩溶发育地质因素简析[J].2012，1：186-191.