贵州喀斯特大泉分布特征及其保护措施探讨

2017-03-08徐一帆

地下水 2017年1期

关键词：总流量大泉岩组

徐一帆

(贵州地质工程勘察设计研究院，贵州贵阳 550008)

贵州喀斯特大泉分布特征及其保护措施探讨

徐一帆

(贵州地质工程勘察设计研究院，贵州贵阳 550008)

喀斯特大泉为贵州省喀斯特地下水赋存的一种独特方式，其在贵州省分布不均匀，全省共有哈斯特大泉1 710个，上升泉125个，占贵州省出露哈斯特大泉的7.31%，下降泉1 585个，占出露的哈斯特大泉的92.69%。针对哈斯特大泉的地域分布特征及构造关联性进行分析，提出通过植树造林、绿化荒山，扩大地下水资源补给量，在饮用水水源地保护区范围内禁止排放污水及其它有害废弃物，严禁乱采乱取、超量开采等措施保护大泉资源，对经济发展起重要作用。

保护措施；分布特征；喀斯特大泉；贵州

1 概况

贵州省简称“黔”或“贵”，位于中国西南部云贵高原的东斜坡，国土面积176 167 km2，碳酸盐岩面积11.99万 km2。下辖贵阳市、贵安新区、遵义市、六盘水市、安顺市、铜仁市、毕节市、黔西南布依族苗族自治州、黔东南苗族侗族自治州及黔南布依族苗族自治州。全省有81%的城镇、90%的人口、90%的耕地、95%以上的矿山和95%铁路都分布在喀斯特区[1-3]。

喀斯特泉，系指由碳酸盐岩可溶岩及裂隙或小型洞穴中流出的地下水露头。并以平均流量大于50 L/s作为喀斯特大泉的分界线。喀斯特大泉的个体形态类型，是地下水赋存和排泄的各种形式的表征，其形成的基本条件包括可溶解性岩石、岩石的透水性及水动力作用。

2 喀斯特大泉发育的主要层位

贵州省境内各个时代发育的巨厚层碳酸盐岩系，由于不同时期、不同层位，因沉积环境不同，其化学成分、矿物成分、结构构造、沉积韵律各具特色，导致个时代碳酸盐岩喀斯特大泉发育程度明显差异。从沉积韵律而论，各时代碳酸盐岩与碎屑岩间互层，组成含水的多层性和带状发育的喀斯特大泉。可溶岩由老至新CaO增多，MgO减少，钙镁比增大，喀斯特作用随之增强，大泉也随之增多。在岩石性质上，开阔海地台相生物碎屑粗粒亮晶灰岩区，喀斯特大泉发育。而陆源物质较多的局限海台地碎屑泥晶灰岩、粉晶灰岩、层纹状灰岩、粗晶白云岩、白云岩石化的次生白云岩分布区，喀斯特大泉发育较少或不发育。全省喀斯特大泉1 710个，平常期总流量121.23亿 m3/a，多年枯季平均总流量43.36亿 m3/a。从碳酸盐岩石的成层条件、矿物及化学成分而论，其出露层位的发育程度如下：

2.1 以石灰岩为主的含水岩组

该类含水岩组主要包括寒武系清虚洞组(∈1q)、毛田组(∈1q)、奥陶系桐梓组至黄花园组(01t-h)，石炭系上司组至马平组(C1s-mp)，二叠系栖霞组至茅口组(P2q-m)，三叠系大冶组(T1d)、永宁镇组(T1yn)、茅草铺组(T1m)、关岭组(T2g)、坡段组(T2p)至改茶组(T2g)，该层共发育喀斯特大泉1 112个，占全省喀斯特大泉总数的65.03%，平常期总流量86.09亿 m3/a，占省平常期总流量的71.02%。多年枯季平均总流量43.36亿 m3/a，占省多年枯季平均总流量的67.79%。但由于各个时代层组的成层厚度、矿物及化学成分差异，则各个层组发育的泉点强度也有显著的差异(见表1)。

表1 喀斯特大泉石灰岩类含水岩组分层统计表

2.2 以白云岩为主的含水岩组

该类含水岩组主要包括震旦系灯影组(Zbdy)、寒武系高台组至娄山关群(∈2g-ls)、泥盆系独山组至尧梭组(D2d- D3y)、三叠系安顺组至法郎组(T1a-f)等，主要为交代较完全的晶粒结构纯白云岩及交代不完全的具有灰岩残余结构的灰质白云岩、含灰质白云岩及同生白云岩组成。MgCO3占80%以上，CaO/MgO的比值一般为1.39～2.76，酸不溶物(SiO2+R2O3)0.95～9.00%，比溶蚀度0.5.溶蚀裂隙较发育，由于受到多次构造运动挤压破碎，层间裂隙发育较均匀，为地下水赋存创造良好空间。地下径流丰富，喀斯特大泉排泄玉地表。但由于不同成因白云岩结构及化学组分不同，泉点发育程度也不尽一致。该类含水层组出露喀斯特大泉316个，占全省总个数的18.47%，平常期总流量17.92亿 m3/a，占省平常期总流量的14.79%。多年枯季平均总流量7.50亿 m3/a，占省多年枯季平均总流量的17.32%(见表2)。

表2 喀斯特大泉白云岩类含水岩组分层统计表

2.3 碳酸盐岩夹碎屑岩类含水岩组

该类含水岩组主要包括寒武系敖溪组至花桥组(∈2a-h)、石炭系者王组至汤粑沟组(C1z-t)、二叠系吴家坪组至大隆组(P3w-d)三叠系夜郎组至青岩组(T1y-T2q)等，主要为碳酸盐岩与碎屑岩互层或碳酸盐岩层组中含有大量燧石结核。CaO的含量42.56%～55.60%，MgO的含量0.06%～1.80%，CaO/MgO的比值一般为45～230.17，酸不溶物(SiO2+R2O3)0.4%～2.54%至9.00%，比溶蚀度0.85～1.05。含水地层夺分布于背斜之翼部，地下水多顺碳酸盐岩与碎屑岩接触界面的层间裂隙径流，当受阻力而排出地表。该类含水层组出露喀斯特大泉169个，占全省总个数的9.88%，平常期总流量12.01亿 m3/a，占省平常期总流量的9.91%。多年枯季平均总流量4.55亿 m3/a，占省多年枯季平均总流量的10.50%。其中，二叠系吴家坪至长兴组及三叠系夜郎组出露大泉较多，为154个，占全省总数的9.01%。平常期总流量11.17亿 m3/a，占省平常期总流量的9.22%。多年枯季平均总流量4.23亿 m3/a，占省多年枯季平均总流量的9.76%。一般流量为50～100 L/s，少数大泉流量大于100 L/s，个别大于300 L/s(见表3)。

表3 喀斯特大泉碳酸盐岩及碎屑岩类含水岩组分层统计表

2.4 碎屑岩夹碳酸盐岩类含水岩组

该类含水岩组主要包括寒武系明心寺组至乌训组(∈1m-w)、奥陶系湄潭组至韩家店组(O1m-h)、石炭系祥摆组至旧司组(C1x-j)、二叠系四大寨组(P1sd)、三叠系飞仙关组(T1f)等，主要为碎屑岩夹碳酸盐岩类，其碳酸盐岩占岩性层组之20%～40%。该类含水层组出露喀斯特大泉仅有113个，占全省总个数的6.61%，平常期总流量5.20亿 m3/a，占省平常期总流量的4.29%。多年枯季平均总流量2.34亿 m3/a，占省多年枯季平均总流量的5.40%。一般流量多在50～100 L/s之间，极个别大于100 L/s以上(见表4)。

表4 喀斯特大泉碎屑岩夹碳酸盐岩含水岩组分层统计表

3 喀斯特大泉分布特征

3.1 喀斯特大泉的地域分布

贵州省喀斯特大泉分布较广，但由于碳酸盐岩的分布不均匀，各个地区分布也不平衡。

全省出露喀斯特大泉1 710个，上升泉125个，占贵州省出露的喀斯特大泉的7.31%，主要分布在黔北和黔西北，黔南、黔东南较少；下降泉1 585个，占贵州省出露的喀斯特大泉的92.69%，全省范围均有分布。贵州省喀斯特大泉分布最多是毕节286个，其为遵义市270个，最少的为贵阳市95个。流量大于500l/s的喀斯特大泉数量仅有31个，占贵州省出露的喀斯特大泉的1.81%，流量大于50 L/s而小于100 L/s的数量最多，占贵州省出露的喀斯特大泉的78.89%，(见表5和图1)。

表5 贵州省各市(州)喀斯特大泉分布情况表

图1 贵州省市(州)喀斯特大泉分布图

3.2 喀斯特大泉分布与构造的关联性分析

由于贵州地壳在喜山期受到近东西向的挤压应力，在水平压应力的作用下，一般东西向断裂表现为张性，南北向逆冲断裂及二次纵张活动，北东、北北东向断裂以为右旋扭动为主兼具顺时针扭动轨迹。区域性活动大断裂不但制约贵州地层构造、地貌及山河展布，而且严格控制喀斯特地下水运移方向及喀斯特大泉出露和分布规律。然而，具体到各个地区，地下水运移、富集与排泄同断裂的力学属性及活动强度有着密切关系。断裂导水、阻水与否取决于破碎的充填与胶结程度。一般而言，断裂愈老，充填胶结程度愈高。各类破碎结构面的导水与阻水规律，实际上又是建立在构造变形的基础上的。因此，省境各构造体系的构造形迹在不断发展的地质历史中连续演化的这一客观规律，对于喀斯特大泉的出露及分布规律具有重要意义。此外，黔西北早期新华夏系地带、黔西南涡轮构造带、构造体系复合部位，以及受到多此构造影响，近期活动断裂沟通远处补给源而在有利部位形成喀斯特大泉(如贵阳市汪家大井、凯里龙井泉等)。

按照各个市(州)的行政区面积计算，喀斯特大泉的密度最大的为安顺市，达20个/1 000 km2；喀斯特大泉的密度最小的为黔东南州，仅为4个/1 000 km2；(见表6)。实际上，随着贵州省经济的发展，人类工程活动(主要为矿业工程活动)对环境破坏日益加重，尤其是六盘水、毕节等市(州)，喀斯特泉点遭受破坏、污染等日益严重，其喀斯特大泉的数量与水质大幅度下滑。