黔北洛龙铝土矿区岩溶发育特征规律及成因探讨

2016-09-18侯江勇罗阳乔黄海韵

西部探矿工程 2016年8期

关键词：铝土矿溶洞岩溶

侯江勇，罗阳乔，黄海韵

（贵州省地质矿产勘查开发局117地质大队，贵州贵阳550018）

黔北洛龙铝土矿区岩溶发育特征规律及成因探讨

侯江勇*，罗阳乔，黄海韵

（贵州省地质矿产勘查开发局117地质大队，贵州贵阳550018）

洛龙铝土矿区岩溶较发育，为顶板直接充水的岩溶充水矿床，岩溶水文地质、工程地质条件复杂，各地段岩溶发育具有不均匀性，其顶板富水性、透水性、稳定性差别也较大。通过对黔北洛龙铝土矿区岩溶特征进行进行了阐述，分析了区内岩溶发育规律及成因机理，为评价矿床水文地质、矿坑涌水量参数（含水层厚度）的选择、工程地质条件提供依据。

铝土矿区；岩溶特征；成因；洛龙；黔北

黔北洛龙铝土矿位于贵州省道真县洛龙镇，地处云贵高原向四川盆地过渡的斜坡地带，为顶板直接充水的岩溶充水矿床，岩溶水文地质、工程地质条件复杂。因此，查清岩溶发育规律对评价水文地质条件、矿坑涌水量预算参数（含水层厚度）的选择及工程地质条件尤为重要。

1　研究区自然地理概况

研究区位于贵州省道真县洛龙镇，地处云贵高原向四川盆地过渡的斜坡地带，地势总体北高南低，东、西高，中间低。主干河流洛龙从研究区中部穿过，该河流为当地侵蚀基准面。研究区雨水充沛，气候湿润，多年平均降水量992.82mm，雨季为4～10月，年平均相对湿度为79%。

2　研究区地质概况

研究区出露的地层从新至老有：三叠系下统夜郎组（T1y）、二叠系上统吴家坪组（P3w）、二叠系上统梁山—茅口组（P2l+q+m），二叠系下统大竹园组（P1d）、志留系下统韩家店群（S1Hj），铝土矿产于二叠系下统大竹园组（P1d）。区内构造中等发育，较大褶皱构造有大塘向斜、断裂构造有F1断层，构造线总体走向呈北北东向及近南北向展布；节理裂隙主要有北西、北东及近南北向3组。

3　研究区岩溶发育特征及分布规律

3.1地表岩溶发育特征及分布规律

3.1.1岩溶发育特征

研究区地表全部出露可溶岩地层，岩溶发育程度高，主要地表岩溶形态有溶洞、落水洞、岩溶漏斗、竖井等。经统计，勘查区内发育溶洞（含暗河出口和伏流进出口）30个，形状多呈半圆形，直径1～30m，深度大多不详，洞内大多未见钟乳石；落水洞11个，形状多呈椭圆形，长轴长1.5～15m，短轴长2～12m，深度大多不详；岩溶漏斗31个，形状多呈圆形，直径3～25m，深度大于2m；竖井6个，形状多呈椭圆形长轴长2.6～8.0m，短轴长2～5m，深度大多不详。

3.1.2岩溶分布规律

从岩溶发育处的地貌特征看，在相对平台地形主要发育洼地、落水洞、漏斗，在缓坡地带发育溶沟、溶槽，在河谷、溪沟两岸陡坡地带发育溶洞。从岩性来看，岩溶全部发育于可溶岩中，主要集中在P3w、P1q+m可溶岩层中；T1y仅发育少量的地表岩溶形态，主要表现为溶沟、溶槽、溶洞等。从构造特征来看，岩溶主要沿构造走向发育，大塘向斜轴部较发育。从分布高程来看，主要发育在标高710～1480m。其分布规律以水文地质条件而论：在径流区发育落水洞、岩溶漏斗、竖井，排泄区主要发育暗河出口。其岩溶发育均具有不均一性（见图1）。

3.2地下岩溶发育特征及分布规律

3.2.1岩溶发育特征

勘查区共施工112个孔，揭露溶洞、溶蚀裂隙27个，钻孔揭露溶洞、溶蚀裂隙率24%，溶洞高0.7～8.3m，裂隙宽度0.13～0.67m，其中无充填占72%，充填占28%。其充填物主要为碎石砖块、灰岩碎块，砂泥、粘土等，充填物质常呈次菱角状，说明充填物经过了短距离搬运。

图1　岩溶分布平面略图

3.2.2岩溶分布规律

据施工钻孔所遇溶洞、裂隙显示，从发育深度来看，主要发育在近地表，发育深度26.43～298.5m，发育深度0～100m占70%，100～150m占19%，大于200m占11%；从发育标高来看，发育标高602.01～1183.40m，岩溶主要集中在700～1100m，大部分溶洞、裂隙发育在洛龙河以上。溶洞大多顺层发育，少许切层发育，岩溶分布高程随可溶性岩石分布位置高低而变化。由上至下溶洞从密至稀，一般规模由大到小，溶洞、溶蚀裂隙大多未见充填物，由空洞渐变为半充填；从岩溶发育程度来看，可以划分为强岩溶带、中等岩溶带及弱岩溶带，强岩溶带下线标高771.16～1179.74m，平均965m，钻孔见溶洞、裂隙率20%，中等岩溶带下线标高602.61～806.64m，平均743.87m，钻孔见溶洞、裂隙率4%，弱岩溶带下限发育标高至矿层顶板（见图2）。

图2　钻孔岩溶发育与标高关系纵投影图

4　研究区岩溶成因机理探讨

4.1地形地貌条件

区内东部、西部、南部为斜坡地带，地形坡度相对较陡，大气降水不易滞留下渗，地表径流较大，该地段岩溶形态主要表现为溶沟、溶槽，深部岩溶不发育。在北部和中部，地形坡度较缓，地貌主要表现为缓坡、平台，大气降水不易径流排泄，易于滞留下渗补给地下水，该地段岩溶形态主要表现为岩溶漏斗、落水洞、竖井，深部岩溶发育也较强，主要发育溶洞、暗河。

4.2岩性条件

岩石的矿物成分、结构直接影响岩溶的发育程度和速度，研究区地表出露地层为三叠系下统夜郎组、二叠系上统吴家坪组、二叠系中统栖霞、茅口组，岩性主要为灰岩、泥灰岩，岩石矿物成分以方解石为主，化学成分以CaCO3为主。二叠系上统吴家坪组、中统茅口组岩性主要为灰岩，岩溶较发育；二叠系中统栖霞组岩性为灰岩夹泥灰岩，灰岩中泥质成分较高，岩溶发育相对较弱。区内岩性条件为岩溶发育提供了物质条件。

4.3构造条件

区内褶皱构造主要为大塘向斜，断裂构造F1断层，构造线总体走向呈北北东向及近南北向展布。在大塘向斜轴部，受力最集中，岩石节理裂隙较发育，大气降水、地表水易于下渗溶蚀，在轴部地段岩溶发育较强，沿轴线走向常呈串珠状发育，在两翼岩溶发育相对较弱；受地形条件的限制，在F1断层附近地表未发现岩溶漏斗、落水洞等，断层在本区内对岩溶的发育不具重要控制作用；区内节理裂隙走向有北西、北东及近南北向3组，倾角60°～80°，大气降水、地表水通过节理裂隙通道易于下渗溶蚀，岩溶发育常沿这3组节理裂隙走向呈串珠状发育，落水洞、竖井为这3组陡倾角节理裂隙的主要产物。区内构造条件为岩溶发育提供了通道。

4.4水文地质条件

区内雨水充沛，地下水能够得到很好的补给，水的交替循环较强烈，地下水类型为HCO3-Ca2+型水，水中含有充足的CO2，水的溶蚀能力较强，地下水、地表水沿节理裂隙通道运移，并溶解岩石中主要成分CaCO3，随着时间的推移，岩石不断溶蚀，通道不断扩大，最终形成落水洞、溶洞等岩溶管道。洛龙河从区内中部通过，该河流为当地侵蚀基准面，控制着地下水的补给和排泄条件，进而控制着岩溶的发育程度，通过对区内地表和钻孔岩溶的统计，岩溶形态主要发育于侵蚀基准面以上，在侵蚀基准面以下则岩溶发育程度低，侵蚀基准面控制着岩溶的发育程度。水文地质条件为岩溶发育提供了动力条件。