广东省碳酸盐岩分布特征及其相关的岩溶勘察方法

邓超文 张修杰 李红中

摘 要：碳酸盐岩在广东省内广泛发育，尤其粤北地区出露最广泛且非常集中，其次为粤西的云浮、阳春和肇庆及湛江。受地层产状及地貌影响，这些碳酸盐岩地区极易形成岩溶并导致地面塌陷、滑坡和崩塌等。岩溶在我国分布的面积达346万km2，其区域内地质灾害频发并威胁着各类工程的安全。实际生产中，孔中电视、孔间CT法、管波法、浅层地震法、地质雷达法、高密度电法等地球物理方法可以的探测岩溶的分布，它们各有优劣并适合于公路勘察的不同阶段。

关键词：广东省 碳酸盐岩 岩溶 地质灾害 勘察方法

中图分类号：P62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（a）-0076-01

岩溶是指可溶性岩石受流水的化学溶蚀为主和辅助性的机械侵蚀、搬运、沉积作用为所形成的地貌，这类特殊的地质现象在碳酸盐岩地区最为典型。在广东地区，占总面积4.07%的岩溶呈零散状分布，而传统“被动回避”的规划理念在以公路为主的道路线状工程已基本不再适用。鉴于此，该研究对广东省内碳酸盐岩的分布进行了统计，进而对碳酸盐地区岩溶勘察问题进行了梳理，旨在为广东省内岩溶地区公路勘察提供一定的建议。

2 碳酸盐岩的分布特征

根据《广东省区域地质志》和《广东省岩石地层》，广东省内碳酸盐岩地层分布面积2.9×104km2约为全省面积的7%[5]。进一步研究结果表明，广东省内的碳酸盐岩发育区的岩溶面积共有7239km2，包括岩溶山地3793km2（52.4%），岩溶丘陵1827km2（25.2%），岩溶台地866km2（11.9%），岩溶平原753km2（10.4%）。在空间上，碳酸盐岩在粤北地区集中分布，其次为粤西的云浮、阳春和肇庆及湛江，粤东的河源和惠州等地仅有少量分布。

根据岩石组合，广东省内含有可溶性岩石（碳酸盐岩为主）的地层大致可分为如下三类地层。

（1）碳酸盐岩为主的地层，主要有：①泥盆系，包括中泥盆统东岗岭组、棋梓桥组和巴漆组，晚泥盆统融县组、天子岭组、帽子峰组；②石炭系，包括早石炭统长多组、连县组、石磴子组、梓门桥组，早-中石炭统大埔组，晚石炭统壶天群、黄龙组、船山组；③二叠系，包括早二叠统栖霞组，中二叠统茅口组、晚二叠统水竹塘组和长兴组；④三叠系，包括早三叠统大冶组。

（2）含碳酸盐岩夹（互）层的地层，主要有：①元古界，包括中元古界云开群；②元古界，包括晚元古界的早南华统大绀山组和晚南华统活道坑组；③寒武系，包括寒武纪八村群水石组；④奥陶系，包括早奥陶统罗洪组//晚奥陶统龙头寨群古亭组；⑤泥盆系，包括晚泥盆统榴江组；⑥石炭系，包括早石炭统大赛坝组；⑦二叠系，包括中二叠统孤峰组。

（3）红层岩溶地层，主要由泥页岩、砂砾岩、泥灰岩和石灰岩组成，是白垩纪以来在大陆环境中形成的紫红色的沉积层。

3 岩溶勘察方法

广东地区经济发达，7239km2的岩溶分布区，这些碳酸盐岩在广东省范围内呈零散状分布。虽然碳酸盐仅占广东省土地总面积的4.07%，但它却成为了公路建设无法避免的地区。在碳酸盐岩地区，地质灾害的种类非常多，最为常见的主要是地面塌陷、滑坡和崩塌。在公路建设中，岩溶是碳酸盐岩地区最主要的地质灾害来源并被作为我国的六大地质灾害类型之一，因而保证灰岩区的工程安全成为了工程技术人员的当务之急。目前，人们已经发展了多种针对岩溶的地球物理勘探方法。

3.1 需要桩位配合的方法

（1）孔间CT法，该方法详细探明桩位、桩侧岩溶、基岩面起伏、临空面等地质情况，可评价基桩持力层的完整性，精度高，但是其工期长、费用高、存在盲区。实践表明，该方法适合用于桥梁详勘。

（2）管波法，探明基桩范围内的溶洞、溶蚀裂隙、软弱层等地质情况，可评价基桩持力层的完整性，但该方法既不能探明基桩范围外的不良地质体、临空面，也不能分析溶洞距探测孔的距离及平面上的方位。实践表明，该方法适合用于桥梁详勘。

（3）孔中电视法，该方法直观、速度快，可评价孔内、桩侧岩溶发育情况，但它的探测非常范围局限。实践表明，该方法适合用于桥梁详勘。

3.2 不需要桩位配合的方法

（1）浅层地震法，该方法对于基岩面反应较好，探测深度较深，适用于场地灵活度高，但其工作效率较低而成本相对较高，对于空洞型溶洞只能探测顶部。实践表明，该方法适合用于桥梁及公路路基的初勘。

（2）地质雷达法，探测精度较高，对于空洞型溶洞可以进行完整探测，但该方法的深度较浅一般在20m左右，且对地形条件要求较高。实践表明，该方法适合用于公路路基的初勘及详勘。

（3）高密度电法，有效深度通常最深可到60m，工作效率高且费用经济，但该方法的测线布置对场地要求高主要是测线布置较长。实践表明，该方法适合用于桥梁初勘和公路路基的初勘及详勘。

4 结论

广东省内岩溶广泛分布于震旦系至第三系的地层中并以中-上泥盆统和石炭系地层中的碳酸盐岩地层分布最广。在空间上，碳酸盐岩在粤北地区出露最广泛且非常集中，其次为粤西的云浮、阳春和肇庆及湛江。针对岩溶的特征，人们发展了孔中电视、孔间CT法、管波等需要桩位配合的方法和浅层地震法、地质雷达法、高密度电法等不需要桩位配合的方法。这些方法对广东省内岩溶的勘察工作具有重要的借鉴价值。

参考文献

[1] 袁道先.中国岩溶学[M].北京：地质出版社，1993：1-207.

[2] 邓家喜.广西典型岩溶发育区路基基底勘察及处治技术的研究[D].南宁：广西大学，2006.

[3] 肖先俊.某铁路岩溶段塌陷机理与工程措施研究[D].成都：西南交通大学，2014.

[4] 魏兴琥，雷俐，徐喜珍.广东岩溶丘陵的分布及土地利用模式探讨[J].中国岩溶，2011，30（3）：302-307.

[5] 苏瑞侠，孙东怀，冯翠容.广东碳酸盐溶洞发育的控制因子[J].热带地理，2002，22（1）：80-84.

[6] 广东省地质矿产局.广东省岩石地层[M].北京：中国地质大学出版社，1996：1-264.

[7] 广东省地质矿产局.广东省区域地质志[M].北京：地质出版社，1988：1-941.

[8] 苟联盟，徐春明，燕轲.公路工程岩溶探测常用物探方法浅析[C]//全国公路工程地质科技情报网2014年技术交流会论文.广州，2014.