贵州紫云—罗甸县丛里地下河岩溶发育特征

张成忠，张新，李洪珍，杨倩



贵州紫云—罗甸县丛里地下河岩溶发育特征

张成忠，张新，李洪珍，杨倩

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局勘测院，贵阳 550005）

贵州省紫云—罗甸县丛里地下河系统流域面积211km2，系统内可溶的碳酸盐岩石在平面上广泛分布,空间上厚大产出。经多期地质构造迭加，岩石多数地段较为破碎，使地表及地下岩溶化程度较高。新构造运动不断使地壳抬升，排泄基准面的不断下切，形成系统内一个非常复杂的多层次的岩溶管道系统。由于岩溶发育的差异和不均匀性，构成了不同的地貌形态及地下暗河埋藏深度的差异。地下岩溶管道系统与表层的岩溶个体的交融所形成的可特景观，在地质研究、旅游资源开发上有重要意义。

岩溶；地下河；研究与开发；丛里

贵州省紫云—罗甸县丛里地下河系统为四级蒙江流域（H020120）的五级地下河岩溶流域系统（H020120-18）。系统内可溶的碳酸盐岩石在平面上的广泛分布，空间上的厚大产出，加之地质构造运动多期的多期性改造初始的构造形迹，地下水的沿裂隙系统不断侵蚀、溶蚀致使岩溶较发育，而新构造运动不断使地壳抬升，排泄基准面的不断下切，形成了系统内一个非常复杂的多层次的岩溶管道系统。丛里地下河由6条长度不等的树枝状岩溶管道构成，整体呈北西南东走向，面积211km2。地下河系统枯季流量达1 000L/s，其中35km的主流长水力坡度为17‰。地下河系统的地貌类型多样，形成可特的岩溶形态组合。地表上呈串珠状展布的岩溶洼地、落水洞、溶蚀竖井、天窗、岩溶潭、伏流进出口等，间接或直接显示地下岩溶管道的轨迹。表层一些干溶洞与地下暗河交融相通，早期浅表岩溶管道与现代深部岩溶管道融合。该地下暗河流域系统具有水文地质条件研究意义外，还具有较大的地下水及旅游开发潜力。

1 地质背景

紫云—罗甸县丛里地下河系统处于黔南台陷贵定南北向构造变形区与华南褶皱带右江北西向构造变形区的过渡部位，处于地质构造的复杂变形区。地下暗河流域核心区主要的地层为石炭系摆佐组（C1b）、石炭系至二叠系下统南丹组（CP1n）、二叠系下统至中统四大寨组（P1-2s）、二叠系上统领薅组（P2-3lh）等，系统边界地层为三叠系下统的飞仙关组及或中统边阳组碎屑岩地层，其中碳酸盐岩分布面积为195km2，占92.4%；碎屑岩分布面积为16km2，占7.6%，碳酸盐岩岩石的广泛分布，奠定了该地下河系统在平面和空间上发育物质基础。主要的地质构造为近南北向的轴迹呈“S”形的打郎背斜、交麻向斜及方向各异的压扭性断裂（图1），区内以下河—打高为界，以北主要为北西向的断裂构造，以南主要为北东东向或近东西向的断裂构造为主。在褶皱轴部横张、二次纵张节理以及沿断裂发育了密集裂隙带，这些地段以及构造的转折端为溶蚀较为发育的地段。

2 岩溶发育特征

2.1岩溶的形态特征

丛里地下河系统东侧和西侧以碎屑岩隔水层为界，北部和南部以分水岭为界，边界清楚。由于地质构造的运动多期性和挽近时间地壳的间歇式抬升，构成了区内多层次网状的地下岩溶管道，由五条支流地下河构成

图2 打王坡—丛里地下暗河纵剖面图

2.1.1 打高地下河

为从里地下河系统主流，源于大营乡的打王坡、经大营、下河、大高至从里，长35km，沿途地表均有直接或间接的轨迹显示（图2），岩溶的发育两端浅、中间深，大致分为三段：

1）打见～大营明暗结合段：在系统西侧边界，岩溶与非可溶地层接触，地貌为峰丛谷地。打见小河在打见落入洞中，伏流长1km，在打王坡流出后又注入洞中（标高984m）变为地下河，沿途条形洼地都有间歇性小溪流落入洞中。地下水埋藏小于50m。

2）大营～打高竖井落水洞段：竖井、落水洞多，发育较深。其中蜂子洞（K4）向下60m未见底。溪流入洞水汽弥漫，打彩—下河为一深切槽谷，其间迭加发育成串落水洞，其中下河落水洞高15m、宽6m，向125°延伸下降。北段地下水埋藏多大于100m。

3）打高～从里暗河天窗、出水洞段：打高（K19）天窗洞高35m，水位埋深74m（标高676m），见水往东流，冗望流出地表，偶测流量900L/s。冗望以下则为条形沟谷；标高630m，丰水期为明流，地下河已十分明显，地下水埋深小于50m。此外，尚有黄家大坨、平地两支流汇入主流。

2.1.2 云里地下河

源于妹场经水淹坝、打里，在云里流出，终于软里，全长25km,水力坡度18‰，枯季流量326L/s.水淹坝以上有天窗和成串的落水洞显示，其中（K1）天窗标高1 100m，在一陡壁下垂直向下深约150m，在很远的地方就听到水流声，故名响水洞。水淹坝为一深大的封闭型洼地，它比周边的洼地均低，标高899m，洼地中落水洞密布，枯季消水夏季冒水，水淹坝以下，低洼地串珠状排列，标高渐次降低，从图3清楚地指示着地下河经过的途径。

图3 偏岩-水淹坝-冗望地下暗河纵剖面图

2.1.3 冗林地下河

源于白花村经石板井、打科、冗林、最终汇入主流，全长13km，它除有标高逐渐降低的条形低洼地及落水洞发育外，打科为一天窗，枯季水位深15m，丰水期流出地表，流量78L/s，冗林天窗为洞穴状，偶测流量为800L/s.枯季水位下降不流出地表，冗林以下的溶蚀谷地中密布，地下管道呈网格状发育，且与主管道相互联通。

2.2 岩溶与构造关系

由于受多期次地质构造，在褶皱的转折部位，断裂破碎带及断裂旁侧次级裂隙强烈发育、岩体的破碎程度较高的部位成为岩溶水溶蚀最有利的地段。地下水沿表层的网状裂隙长期的侵蚀、溶蚀作用，原有的裂隙空间不断的拓展，地下水由面状径流逐渐转变为集中径流，通道变得顺畅，溶蚀裂隙进一步发展形成溶洞或溶蚀裂缝构成岩溶管道系统。当地壳抬升，排泄基准面下降，为适应新的水文地质条件，地下水以增大坡降，增快流速向低处排泄，垂直循环加剧，交替强烈，溶蚀作用加强，岩溶向深部发展。原有的地下暗河一方面沿节理裂隙密集发育地段向下溶蚀形成跌水流入下一层岩溶管道中；另一方面原有的岩溶管道系统顶板在岩体破碎地段不断的崩塌，形成“厅堂式”溶洞。崩塌发生，至地面时则形成陡峭的嶂谷以及早期岩溶管道显露在谷壁上、溶蚀洼地、落水洞、溶蚀竖井、天窗或者伏流等。由于地壳的抬升、河流的下切是不断的，地下水的垂直循环带不断的加厚，在溶沟溶槽、岩溶洼地、地下岩溶管道中迭加发育落水洞、溶蚀竖井等，而在构造破碎带或者节理裂隙密集发育地段，地下岩溶管道系统的顶板进一步崩塌，形成深陷的岩溶洼地、深切溶蚀峡谷及谷壁上显示地下水阶段水平溶蚀的溶洞、直而深的落水洞、溶蚀竖井、天窗等。

新构造运动进一步促进了岩溶的发展与复杂化。地面抬升河谷下切，岩溶系统向深部发展，形成多层次的水平溶洞。岩溶迭加发育，洼地、落水洞、溶蚀竖井或者水平状的溶洞相互连通。岩溶的差异性，岩溶发育程度随深度增加有阶梯性减弱的特点。受水动力及岩溶层空间分布等因素的影响，不同地区有差异性。如打高地下河在打见—大营及打高—从里地段的地下河床以缓平岩溶管道中径流，地下岩溶管道较浅，地下河床埋深一般小于50m，而中间地段大营—打高一带岩溶发育较深，地下河床的水力坡度较大，地段以垂直型的岩溶管道为主，地下河床埋深一般大于100m。

2.3 岩溶与地貌的关系

岩溶的峰丛洼地、峰丛沟谷、峰林谷地等形态各异，其中以峰丛洼地中的岩溶个体种类较多，峰丛沟谷其次，峰林谷地较为单一。

1）峰丛洼地分布区域较大，包括云里、下河至打高、冗林及平地地下暗河等，地形起伏较大，沟谷与峰丛间的高差多在200～300m间，山体耸立、坡体陡立。地貌上保留了早期沿北西和北东向构造裂隙不断侵蚀、溶蚀后的痕迹而呈现出不等距的格状结构。岩溶个体有深陷洼地、岩溶潭，有高差几十米至200m的深切陡立溶蚀槽谷等。在深陷的洼地及槽谷底部有落水洞、溶蚀竖井及溶蚀裂缝；陡立的石壁及洼缘四周发育有2～3层溶洞。地下暗河沿串珠状的岩溶洼地、岩溶潭或溶蚀槽谷延伸，局部的岩溶潭或天窗地段见有地下暗河河床，深度在几十米至200m间，地下岩溶管道多由1～2层。

2）峰丛沟谷主要分布在系统边缘的西侧与东侧，与两侧峰丛间高差200～300m间。地貌上，槽状的溶蚀沟谷形态较为显著，从地下暗河上游至下游地形高差逐渐增大，沟谷宽度逐渐变窄。沟谷多有低矮的溶蚀残丘，与分水岭间多有次级山体过渡。岩溶个体主要为伏流、天窗、溶蚀槽谷及槽谷内迭加发育的落水洞，沟谷两侧发育有倾斜溶洞。地下水在上游和下游埋深多小于30m，中间的打彩—下河—打高及黄家大坨—打高一带，地下水埋深多大于100m，形成中间地段深、空间较宽大岩溶管道系统。

3）峰林谷地主要零星分布于地下河系统起始段的打见—大营、冗望—丛里一带。其间山体多呈孤峰，或较低的峰丛，谷地平坦开阔，局部发育岩溶盆地（如冗林）。该区内地下水埋深较浅，雨季时地下水位上升成地表径流，枯季时在有落水洞及溶蚀竖井位置成伏流。上游的打见—大营处于系统的分水岭地段，是高原台面，是地下暗河系统的地下水补给区。谷地径流多在谷地边缘的落水洞或溶洞形成伏流，其间为宽浅开阔的溶蚀盆地（或洼地）、洼地边缘的落水洞、溶洞等。下游的冗望—丛里是地下暗河的排泄区，地下河支流分别从冗望、云保、冗林三处以岩溶大泉的形式排泄。冗林排泄点在枯季时没有地下水排出，雨季该溶蚀盆地东侧落水洞有伏流。个别地段溶蚀盆地（或洼地）、落水洞、岩溶潭及伏流，密度较大。如在冗林至播来的三个藕节状溶蚀洼地，0.5km2范围内发育了大小20多个落水洞和洼地。

3 丛里地下河系统岩溶发育时期

栖里发育大致分为四个阶段：即大娄山期、山盆期的两个亚期和乌江期。

大娄山期岩溶现象已被后期改造，仅个别保留孤立的岩溶峰顶面，如打见、偏岩等地，高程在1 100～1 250m间。岩溶管道为北西向和北东向，也就是沿系统内褶皱的横张或二次纵张节理的方向发育。

山盆第一亚期，岩溶在大娄山期发育的基础上继承性发展。该期地壳抬升不大，河流下切的深度有限，岩溶仍北西向断裂或沿层间裂隙中发育；而地形起伏不大，排泄基准面与地下暗河河床的高差较小，地下水径流平缓，水力坡度小，以水平循环为主。多表现为现今不多的、高悬于近山峰顶的岩溶洞穴。

山盆期第二亚期，岩溶发育程度加大。由于地下水埋深多在50m以内，处于包气带和饱水带之间，随着排泄基准面的不断下降，地下水交替强烈，岩溶向深部发展，构成在地面以下的多层级岩溶管道，多有地下水径流或者季节性间歇径流通过。浅表地下暗河的顶板垮塌后，在陡立的山体石壁上发育有2～3层溶洞，且规模较大，并在呈格状结构的峰丛间发育深陷的岩溶洼地、落水洞；在垂直裂隙密集发育带发育天窗、岩溶潭等。在耸立厚大连绵的峰丛上隐伏有北东向或北西向岩溶管道，岩溶发育基本停滞，洞穴多为垮塌堆积堵塞。

第四纪的新构造运动，地面再度隆起，并形成了显著而普遍的深切峡谷，称“乌江期”。该期在系统内主要体现为陡峭的岩溶峡谷、笔直的竖井、落水洞、深陷的岩溶洼地等垂直岩溶形态；同时，地下河管道也伴随而成。由于处于地下水饱水带内，岩溶的发育几乎才开始，岩溶的成熟度处于青年期。

4 丛里地下河系统的开发利用

丛里地下河系统的研究还处于一个起步阶段，该地下河暗河纵横交融的现象还有待进一步深入的研究。现研究范围发育的五条地下河支流分布区，岩溶密度较大、种类丰富、景观千奇原，极具科研及开发价值。

1）旅游开发资源潜力巨大，峰丛洼地及峰丛洼地的峰丛上有因地下暗河不断下切的断面上有多层溶洞，而这些溶洞往往深部的地下暗河管道相通，构成一个上为包气带的旱洞与下为饱水带的充水溶洞，中间为垂直或陡倾斜的岩溶管道，如打高、丛里一带的表层溶洞与深部充水溶洞。

2）地下水的开发利用，妹场至打高一带，地下水埋深大于100m，洼地内多有居民居住及耕种，由于处于中度石漠化区，地段内表层岩溶泉受季节影响较大，是岩溶易干旱中等至重度区域。根据地下暗河的空间分布规律，可以在妹场—打高地下暗河支流的水淹坝、桃寨一带的岩溶潭或天窗位置分段筑坝以及在打见—打高支流的下河岩溶潭筑坝，抬升地下水位，一方面降低该段内地下水使用成本。另一方开发地下暗河漂流，使罗甸境内“东有大小井、西有丛里”的地下暗河系统形成独特的旅游资源。

3）地下河系统的上游段及下游段，岩溶盆地宽阔平坦，地下水埋藏较浅，适合于土地集约化开发，充分利用罗甸的气候资源优势，形成与丛里地下河系统自然景观相结合的高效农业观光园。

4）由于系统内岩溶管道复杂，可以作为典型岩溶地质进行考察研究，较详经地查明该区岩溶系统的分布、规模及特点。

[1] 贵州省地质局第一水文地质工程地质大队. 1：20万罗甸幅区域地质调查报告[R]. 1980.

[2] 贵州省地质调查院. 贵州重点岩溶流域地下水调查和地质环境地质调查报告—格凸河岩溶流域[R]. 2010.

[3] 王明章, 等，贵州省岩溶区地下水与地质环境[M]. 北京：地质出版社，2015.

[4] 贵州省地矿局111地质大队. 含水岩组及岩溶地下水系统划分专题研究报告[R]. 2015.

Development of Underground Streams in the Ziyun-Luodian Thorn Bush, Guizhou

ZHANG Cheng-zhong ZHANG Xin LI Hong-zhen YANG Qian

(Guizhou Institute of Geology of Nonferrous Metal and Uranium, Guiyang 550005)

Underground streams in the Ziyun-Luodian thorn bush, Guizhou cover an area of 211 km2where carbonate rock is exposed. Multiple tectonism resulted in carbonate rock fractured and strong karstification. Neotectonism results in crust uplift and constantly discharge datum by which a complicated karst piping system was formed. Nonuniform karstification gave different landforms and underground streams in different depth. These different karst piping systems and surface karst landscade have important significance for the geological science and tourism.

karst; development; thorn bush; Ziyun-Luodian

P642.25

A

1006-0995（2017）02-0271-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.023

2016-11-07

张成忠（1964- ），男，贵州风岗县人，高级工程师，主要从事水文地质、工程地及质矿产地质勘查及勘探工作