鄂西岩溶山区某流域岩溶发育规律探究

王振华+方静+廖鹏程

【摘 要】研究流域为三峡库区上游长江二级支流，属于鄂西岩溶山区。本文通过分析研究区地层岩性、岩溶地貌、区域构造及地下含水系统特征，探明流域岩溶发育规律：岩溶发育具有不均一性、成层性；区域岩溶发育分为四个岩溶发育期，对应区域上为四级岩溶台面。

【关键词】鄂西；岩溶；含水系统；发育规律

引言

流域位于三峡库区，属于鄂西岩溶中低山区，地形切割强烈，地势总体北高南低。流域岩溶发育强烈而复杂，形成了从岩溶高原向峡谷快速转换的斜坡岩溶地貌景观。研究流域岩溶发育规律，对了解研究区地下水调蓄能力、解决鄂西岩溶山区干旱、洪涝等灾害提供依据。

一、区域地质条件

本区地层从太古界水月寺群到第四系，除缺失石炭系、白垩系及第三系地层外，其他地层皆有出露，并以一组向西倾的单斜地层在流域內展布。大地构造单元上属于扬子准地台北缘上扬子台坪北部之鄂中皱断区，位于淮阳山字型构造西翼反射弧砥柱（黄陵断穹）与新华夏系第三隆起带（鄂西隆起带）两大构造体系的复合部位。

二、区域水文地质条件

流域内北东高、南西低，东部为黄陵花岗岩体，北部为神农架山区， 北、东、西三面山体构成了流域分水岭，西南部干流为流域局部侵蚀基准面。流域不接受其他水文地质单元的补给，地表、地下水总体流向为从四周分水岭往中部、南部河谷汇流，最后流入干流。

受相对隔水层控制，据含水介质特征将碳酸盐岩地区分为震旦系、寒武系—奥陶系、二叠系—三叠系三个岩溶水系统（如图1）。震旦系岩溶水系统分布在流域以东震旦系灯影组地层分布区，牛蹄塘组、陡山沱组泥页岩分别构成了系统隔水顶底板，地下水直接流入流域及其支流或者在陡山沱组隔水底板附近以接触下降泉的形式排泄，该系统内岩溶垂向发育为主。寒武系—奥陶系岩溶水系统以志留系地层和石牌组泥岩、砂岩为隔水顶底板，通过溶蚀裂隙或岩溶管道径流，在天河板组地层中以下降泉的形式呈带状排泄，系统内垂向岩溶发育和水平岩溶都有相当程度的发育。二叠系—三叠系岩溶水系统以巴东组砂岩和志留系地层为隔水顶底板，地下水在溶蚀裂隙或岩溶管道中径流，以下降泉的形式向流域排泄。

三、岩溶发育特征

自三叠纪以来，区域地壳发生大规模间歇性抬升，在地质历史时期，流域内碳酸盐岩地层经岩溶作用，形成多层岩溶台面与斜坡、峡谷相伴的岩溶地貌景观。流域内共有四级岩溶台面。第一级台面属鄂西期产物，海拔1700～1800m，由于后期岩溶作用，岩溶组合形态为岩溶槽谷、峰丛，在流域中部北部有零星残存分布；第二级台面属鄂西期产物，海拔1300～1500m，分布在流域北部，岩溶组合形态为丘丛洼地、峰丛谷地；第三级台面属山原期产物，海拔1000～1200m，分布在流域中部，岩溶组合形态为岩溶洼地、岩溶缓丘，发育有规模较大的水平溶洞；第四级台面属云梦期产物，海拔800～900m，主要分布在流域中南部，岩溶组合形态为岩溶洼地、岩溶缓丘，地貌上表现为岩溶台原，发育有较大岩溶地下河。

流域岩溶洼地、落水洞的高程在1000m及1400m附近。流域以水平溶洞为主，大多为干洞，悬于山腰，溶洞与岩溶洼地、落水洞发育的主要高程一致，而这两个高程正好对应区域第一、二级岩溶台面，反映了当时地壳处于相对稳定期，岩溶发育强烈。这两个高程之间岩溶发育较弱，反映当时地壳处于抬升期。

平面上，岩溶发育具不均一性，不同时代地层岩溶发育程度具明显差异，大部分岩溶洼地、落水洞及所有的水平洞穴均发育于流域西侧娄山关组地层之中，二叠系、三叠系地层除了嘉陵江组岩溶相对发育以外，其他地层岩溶不发育。

空间上，岩溶发育具方向性，主要为岩溶洼地、落水洞、水平洞穴和地下暗河的展布方向明显受区域构造裂隙和层面裂隙控制，以北东向、北西向为主，其中北东向受新华夏系构造体系控制，北西向受淮阳山字型构造西翼反射弧构造体系控制。

四、结论

本文通过对鄂西岩溶山区某流域岩溶发育特征的研究，得出地区岩溶发育有以下规律：

1.本区多个地层岩溶发育强烈，岩溶形态齐全，但也表现出不均匀性和方向性。不均匀性体现在岩溶形态点多发育在震旦系灯影组、寒武系、奥陶系地层中，方向性体现在岩溶形态的发育方向与区域构造线的展布方向基本一致，在压型断裂破碎带岩溶发育强烈，并在断裂附近发育岩溶洼地、槽谷、落水洞等岩溶现象，主要发育方向为北北东向和北西向，对应流域内新华夏系构造体系和淮阳山字型西翼反射弧构造体系。流域岩溶总体西部比东部发育强烈。

2.流域内岩溶分为四个岩溶发育期，第一、二岩溶期（对应1700～1800m、1300～1500m）以垂向岩溶发育为主，第三、四岩溶期（对应1000～1200m、800～900m）以水平岩溶发育为主。

3.本区地表地下水系统受地层岩性、区域断裂控制，由于非碳酸盐岩和不纯碳酸岩盐层的作用，岩溶系统具有多层分布且不同排泄高程的特征。主要的排泄高程为700～800m、1000～1100m，分别对应流域内第三、四级岩溶台面底部高。

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