广东粤北某钨多金属矿区岩溶发育特征初析

黄文龙

(广东省地质调查院，广东 广州 510080)

广东粤北某钨多金属矿区岩溶发育特征初析

黄文龙

(广东省地质调查院，广东 广州 510080)

[摘要]水工环地质工作为矿产勘查不可或缺的一部分，在地质环境复杂的岩溶充水矿区更是尤为重要。结合矿区普查阶段开采技术评价资料，对矿区岩溶发育情况进行初步分析。统计钻孔见洞率、线岩溶率、岩溶埋深及溶洞，结合地质构造特征，分析岩溶发育规律，从而为矿区后续的详查及勘探提供工作依据。

[关键词]粤北；矿区；岩溶特征；地质构造；发育规律

1区域概况

1.1自然地理

研究区位于广东省乐昌市云岩镇，乳源县大桥镇，处于粤北石灰岩地区。以大塘边-大坪里一线为界，本区北东侧为中山，南西侧为构造剥蚀、侵蚀强烈的岩溶地貌。北东部地势高，最高处为帽峰，标高1 344 m，北部大塘边村一带地势低，最低标高450 m。东部发育陡峻中山和峡谷，中南部岩溶地貌发育，地形切割强烈，山高坡陡。

本区属亚热带季风气候，具山区气候特征，冬春寒冷多雾，有短期冰冻。年均气温20℃左右，最高38.9℃，最低-3.6℃，相对湿度平均77%。春夏多雨，年均降雨量1 881 mm，日最大降雨量146 mm。夏季较热，气温在25℃～27℃之间；秋季风高气爽，气温16℃～22℃之间；冬季常有霜雪冰冻。

区内水系属武江水系。矿区及周边大多发育“V”字形季节性溪谷，河床不宽，坡度平缓，上游堆积以砾石为主，下游均为泥砂质沉积物阻塞。溪沟流量普遍小于100 L/s，强降雨后流量剧增，如沙栋里村溪沟雨后流量可达400 L/s。

1.2地质环境概况

研究区位于瑶山复背斜南段西翼，梅花—大桥复向斜东翼。地层主要为泥盆系的棋梓桥组(Dq)、东坪组(Ddp)、天子岭组(Dt)，主要含矿层位为棋梓桥组、天子岭组第一段(Dt1)及第二段(Dt2)，矿体围岩主要为灰岩、泥质灰岩、泥质条带灰岩。

灰岩广泛分布在矿区整个区域，其中天子岭组及棋梓桥组灰岩溶蚀裂隙及岩溶管道发育，赋存碳酸盐岩裂隙溶洞水，富水性中等为主，局部丰富，具承压性质，为区域主要含水层，且其岩溶发育程度不一。

本区地下水的补给来源主要是大气降水，次为地表水。大气降水以地表径流形式排泄，通过地表径流就近排泄至低洼沟谷，局部直接流入暗河溶洞或落水洞。岩溶裸露区主要接受大气降水入渗补给，局部接受上部孔隙水补给，基岩上段风化裂隙及岩溶较发育，径流通畅，地下水向地势低洼处径流，通过构造破碎带以溶洞、暗河和泉水沼泽等形式排泄，局部以潜流排泄于残坡积层中。暗河出、入口流量监测动态显示，本区地表水与地下水的水力联系密切。

2岩溶发育情况

从区域来看，矿区位于梅花—大坪岩溶中山四级岩溶水单元内，属典型的裸露型岩溶区，地表普遍可见溶蚀程度不一的岩溶微地貌，表生岩溶发育，可见溶蚀洼地、溶沟、溶槽、石芽、溶脊、落水洞等。矿区属水文地质问题为主的岩溶充水矿床，查明岩溶发育特征及规律对下一步的详查及勘探阶段具重要意义。

普查中施工勘查孔123个，揭露溶洞的钻孔共33个，其中石冲矿段见洞率64.52%，雪马田矿段30.77%，沙栋里矿段4.08%(表1)。

1-溶洞位置及大小；2-线岩溶率；3-钻孔见洞率；4-钻孔位置及编号(省略“ZK”)

图2　雪马田矿段钻孔揭露溶洞垂向分布图

垂向上，溶洞发育深度主要为地下150 m内(海拔标高600～800 m)。个别溶洞溶蚀深度较大，如ZK4072溶洞最大发育深度达410.75 m(标高332.46 m)，ZK4004达472.04 m(标高267.98 m)。溶洞个数最多的钻孔为ZK4075，共计21个，溶洞累计高度25.77 m；其次为ZK4086、ZK4074，溶洞13个，溶洞累计高度分别为17.75 m、7.30 m。揭露单个溶洞高度最大的为ZK4084孔，洞高6.38 m，次之为ZK4084孔的4.55 m。揭露单个溶洞高度最小的钻孔为ZK4074孔，洞高仅0.10 m。

表1　溶洞发育情况一览表

石冲矿段岩溶最发育，溶洞呈现明显的垂直分带性，与其埋藏深度关系密切。由于钻孔终孔深度大，绝大多数远远大于溶蚀下限，因此计算得出的线岩溶率均较小，无实际应用价值。根据实际，对线岩溶率进行调整，每25 m深度统计一次线岩溶率及见洞率，所得出的线岩溶率能清晰反映岩溶发育随深度的变化(图1)，石冲矿段在垂向上可大致分为三段，第一段为地表以下125 m以浅的岩溶强发育带，第二段为125～300 m深度段的岩溶中等-弱发育带，第三段为300 m以深的岩溶弱-微发育带(仅2个钻孔揭露)。

雪马田矿段岩溶也较发育(图2)，溶洞主要集中在地表以下100 m内，埋深200 m以下未见溶洞，且溶洞零散分布。而沙栋里矿段仅两个钻孔揭露溶洞，埋深较浅，相对于石冲矿段与雪马田矿段，沙栋里矿段岩溶发育程度低。

从溶洞发育特征来看，洞高大小不一，普遍而言，125 m以浅的强发育带溶洞规模相对较大，随深度加大溶洞规模渐小。在岩性上，泥质灰岩发育溶洞最多，微晶灰岩稍次之，白云质灰岩、大理岩化灰岩溶洞发育较少。溶洞围岩多有溶蚀裂隙、溶蚀孔洞。溶蚀裂隙多有铁锰质充填、浸染，偶见方解石晶洞、晶簇。

钻探揭露溶洞时转速显示溶洞一般有充填物，但很少取上充填物岩心。溶洞多为半充填型，充填物有粘土、砂、褐红色灰岩碎块等，溶洞底板岩石强度普遍较低，岩石较为破碎，溶蚀强度大于顶板。这可能表明，岩溶作用有深部发展的趋势。

综合利用水文地质测绘资料、钻探编录资料，参考相关规范，以岩溶现象、岩溶点密度、钻孔线岩溶率、溶蚀下限等指标作为岩溶发育程度的判定标准，将矿区岩溶按发育程度划分为岩溶强发育区、中等发育区及微弱发育区(图3)。岩溶强发育区主要位于石冲矿段，岩溶中等发育区主要位于雪马田矿段及石冲矿段局部，岩溶微弱发育区分布于沙栋里及雪马田矿段。

图3　矿区岩溶发育程度分区图

3岩溶发育规律分析

岩溶发育与水动力条件密切相关，而岩溶区山势水系分布、地形地貌及水文地质特征等的形成是在构造岩性控制下，主要由岩溶过程“塑造”成的，因此在岩溶发育过程中真正起控制作用的主要是地质构造条件。实践表明，它不仅控制着岩溶发育的方向，而且还影响着岩溶发育的规模和大小。

下面主要通过褶皱及断裂两个方面进行岩溶发育规律分析。

3.1褶皱

褶皱轴部岩溶较发育，这是由于褶皱轴部地应力集中，节理裂隙较发育，岩体相对较破碎，背斜轴部张节理发育，地表水顺节理下渗并向两翼运动，岩溶以垂直形态发育为主，向斜轴部虽然裂隙闭合，但由于背斜下渗的水沿层面多汇集于向斜，岩溶亦易发育。总而言之，在褶皱区岩溶多具褶皱走向发育的特点，且其轴部岩溶更为发育。

区内褶皱主要包括石冲倒转向斜、禾尚田背斜及沙栋里向斜(图3)。

石冲倒转向斜位于矿区中东部，向北端收敛，南端被F15切断，轴面倾向E。轴部为天子岭组上段薄层状稀疏条带灰岩，强风化，两翼为天子岭组中段厚层状灰岩、下段中厚层泥质条带灰岩，岩层走向SN。西翼受F1断裂影响劈理化极为发育，可见大量的方解石脉及沿裂隙或层面充填的云英岩脉、石英脉。区内岩溶发育程度最高处位于石冲倒转向斜轴部，钻孔密集揭露溶洞，见洞率64.52%，且最密集处位于轴部偏西翼，岩溶管道极发育，溶蚀下限达410 m(三个矿段中溶蚀最深)，且深部存在充水溶洞，地下水具承压性质。可以认为，石冲倒转向斜与岩溶管道裂隙的发育形成是密不可分的。

沙栋里矿段、雪马田矿段钻孔揭露的溶洞亦大多位于沙栋里向斜、禾尚田背斜轴部及附近，尤其在雪马田矿段一带的民窿坑道编录中发现存在大量岩溶管道穿插，且可见破碎带穿插，但对比于石冲矿段其形态规模较小，岩溶发育程度相对较弱。

3.2断裂

断裂带是岩溶显著发育地段，常分布有漏斗竖井落水洞及溶洞暗河等，这是由于通常断层穿过地段及其附近区域，受断层影响，岩体切割破碎，为地下水迳流提供良好的通道，诸多工程实践证明，有断层通过的可溶岩地区，岩溶均较发育。

区内断裂构造形迹主要分为NW向、NNE向、SN向等。F1位于矿区中部(图3)，为区内主要区域性断裂。断裂走向N-NNW，倾向W-SWW，倾角大于80°，断距不清，长大于5 km，北端延伸出图幅外，南端经过石冲村向南。在石冲矿部附近可见断层角砾岩，方解石与铁锰质胶结，硅化发育。断层在延伸的部分地段主要表现为灰岩地层的强烈劈理化，可影响至断层两侧200m。

沿F1走向可发现地表附近表生岩溶较发育，同时F1基本控制了石冲强岩溶发育区与雪马田中等～微弱岩溶发育区的界线。在石冲矿段南侧，溶洞、岩溶裂隙、岩溶管道沿F1发育，且F1产状近乎直立、影响深度相对较大，F1在该段导水的同时由于暗河的存在，还具有充水水源的性质，地表水通过岩溶管道进入，更利于岩溶向深处发育。

结合钻孔水文地质观测及地质测绘，可推断F1导水性向北及向深部逐渐减弱，由于石冲倒转向斜的存在，岩溶管道向东部及深部优势发育，影响至向斜核部后逐渐减弱，而F1断裂以西的沙栋里、雪马田矿段岩溶发育亦逐渐减弱，这与实际勘探成果是基本一致的。

4结语

岩溶发育规律与地质构造条件关系密切，尤其在岩溶充水矿床，构造水文地质工程地质特征尤为重要，进一步查明矿区岩溶发育情况及特征，分析岩溶发育规律将成为下一步详查及勘探阶段开采技术条件评价工作的重点。

参考文献

[1]广东省地质调查院. 广东省乐昌市禾尚田地区钨多金属矿普查报告[R].

[2]谭周地. 构造对岩溶的控制意义[J].

[3]地质矿产部岩溶充水矿床水文地质类型研究组.论中国岩溶充水矿床的水文地质勘探类型[J].地质学报.1984.02.

[收稿日期]2016-03-08

[作者简介]黄文龙(1989-)，男，广东湛江人，助理工程师，主要从事水文地质与工程地质工作。

[中图分类号]P642.25

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)03-0220-03