赣北秦山矿区复杂地质背景下的地貌发展特征研究

2020-12-20吕鑫

世界有色金属 2020年16期

吕鑫

（江西省地质调查研究院，江西南昌 330030）

1 地质背景概况

地区位于下扬子地块南缘，由印支褶皱盖层（S1—T2）和燕山—喜马拉雅大陆边缘断陷盆地沉积（Q）两大构造层组成[1-3]。区内从石炭纪至三叠纪，曾有五个较长时期段处于浅海碳酸盐台地环境中，分别沉积了五大套厚度可观的碳酸盐岩—可溶岩地层。即为：三叠纪大冶组—嘉陵江组，二叠纪早世栖霞组、二叠纪早世茅口组、二叠纪晚世吴家坪组，石炭纪老虎塘组—黄龙组等，累计总厚度近1392m，分布面积占全区总面积50%以上。主要构造线主要位于东北至西南，各层发育褶皱和裂缝，可溶和不可溶岩石层交替出现，呈条纹状分布。浮雕在北部高，在南部低，并且脊的方向遵循该区域中主要构造线的方向。

2 地形地貌特征

研究区域内地貌总体属于侵蚀构造岩溶地形，大致可以划分为低山地形地貌和丘陵地形地貌。

2.1 低山地形地貌

主要分布于景区北部，由晚古生代至中生代三叠纪碳酸盐岩组成，标高一般为400m～600m，研究区内最高标高（最高峰秦山—青山）为921.3m。在地貌上形成与区域褶皱轴走向一致的平顶山。平顶山本身为一由碳酸盐岩组成的向斜山。区内地质发育，主要有石芽、溶沟、溶槽、漏斗、落水洞、洼地以及溶洞暗河。其中晚古生代碳酸盐岩的山坡多在30°至45°，三叠纪碳酸盐岩的山坡多在10°～30°。从区域情况来看，标高540m～500m、380m～300m的平顶山分布比较普遍，且表面平坦，微向河床中下流方向倾斜。

2.2 丘陵地形地貌

主要分布于风景区的南部（峨嵋景区），由晚古生代至中生代三叠纪碳酸盐岩组成。标高为100m～300m，比高30m～200m。丘顶呈浑园状，坡度较缓（10°～20°）。溶蚀洼地和地质深层暗河常见，多顺岩层层面（沿走向延伸）和断裂构造带发育。

3 复杂地貌发育情况

3.1 产出部位和形态类型

按产出部位和形态类型可划分为地表和地下两大类型约20种形态[4-8]。

3.1.1 地表地貌

溶沟：主要表现在系地表水沿着岩石表面流动时，将岩石刻划溶蚀成的沟槽。其深多在0.5m～1m之间，长2m～20m，排列方向与岩层走向和节理裂隙发育方向一致（即主要北东向—南西向，其次为北西—南东向）。

石芽（林）：即溶沟之间凸起的石脊。主要见于碳酸盐岩分布和出露区，其形态多种多样，有尖脊式、尖刀山状、棋盘式、石林式等。高度一般为0.5m～2m，最高可达5m以上。其成片发育则可称之为—石芽林。石芽（林）在整个风景区都有发育，随处可见它的英姿。

溶柱：系沿石灰岩垂向裂隙或溶沟等进行溶蚀、侵蚀后，残留的柱状岩体。在所研究区域内的地质洞口附近均可见及。

溶峰：在流水溶蚀、侵蚀作用下，形成的一种高大、孤立、分散的峰峦—石峰。有的成群出现，则称之为峰林。

岩溶“平顶山”：是溶峰的另一种表现形式，也是区域内一标志性地貌。“平顶山”本身为一由碳酸盐岩组成的向斜山。

峰丛：是沟谷切割加深，增大基座高度而形成的。是本地区常见的一种微型地貌。

天生桥：深层地质地下河的洞顶崩坍后，其中残余未崩坍的洞顶，形成天然的拱桥，称之为天生桥。

溶蚀洼地：多见于三叠纪碳酸盐岩分布区，呈不规则的圆形、椭圆状、似椭圆状、条带状等。最大规模长200m～3000m，宽50m～150m，深50m～100m，洼地长轴方向受地层走向和断裂构造控制，呈北西如或北东向展布。洼地内常发育有一个以上井状或碟状漏斗，下与溶洞和暗河相通。

3.1.2 地下深层地貌

漏斗：常沿垂直裂隙发育，局部沿倾斜的层面发育。漏斗呈倒锥形碟形、上大下小，直径30m～80m，深30m～50m，最大直径可达200m，深100m，小型碟形漏斗的直径15m～20m，深5m左右，常成为地质深层地下暗河的进口。

落水洞：常有井状、裂隙状和竖井状三种。井状落水洞洞口直径1m～3m，深30m～50m，最深可达80m以上。裂隙状落水洞洞口长2m～5m，宽1m～2m，深30m以上。竖井状落水洞常呈园柱形，区内较少见。

暗河：又称地下河，也称阴河，是地质深层地下水迳流的主要类型。由于接缝和结构条件的不同，形状也不同，尺寸也发生了很大变化：可以看到走廊和多边形管道的形状。地下河流的入口主要来自大型喀斯特洼地底部的火山口，有些来自大型火山口底部的火山口；暗河口均高于当地侵蚀基准面，区内暗河主要为北东和北西走向。

钙华：指含有丰富重碳酸钙的（地下）水沉淀于出（溢）水点的化学堆积物。根据地貌形态可划分为钙华锥、钙华扇、钙华台阶、钙华幔、钙华池等。

3.2 岩体发育规律

岩体的发育，其基本条件是可溶物质（可溶岩），流动的、具溶蚀能力的水流，及可供水流运动的通道。主要因素是水流通道、运动的水流、水流中CO2的含量及地质构造条件（包括新构造运动）和气候因素等，本文主要从如下几方面探讨。

3.2.1 岩性与岩体发育程度的关系

该地区所有可溶性岩石均为海相碳酸盐岩，各层的岩性和化学组成差异很大，在水的影响下其相对结构发育程度也不同。发展程度也存在明显差异。根据野外调查，区内主要地质深层暗河多集中发育于研究区域内。三叠纪、二叠纪和石炭纪碳酸盐岩岩性较纯（SiO2+R2O3），其他地层中的碳酸盐岩多呈透镜状分布于泥质或炭质页岩中，岩体不发育。

3.2.2 地质构造对岩体发育程度的影响

地质构造对岩体的发育强度及发育方向有着十分密切的关系，各种岩体现象都程度不同地受到地质构造的影响。例如，储层的分布和发生，发育程度，断层的充填方向和程度控制着地下水的运动方向和地下水的动力学，从而确定了岩体的强度，方向，规模和发育形式。

3.2.3 地形地貌对岩溶发育的控制作用

不同的起伏地貌直接控制着地下水的水动力特性，即它们限制了岩溶作用的强度，并迫使它们在不同的地形部位（从分水岭到山谷，从补给区到集水区，形成岩溶的强度）形成各种岩溶形式。并且深度趋于逐渐增加。

3.2.4 新构造运动对岩溶发育的控制作用

新构造运动在现代地形的发展和演变中起着主导作用。新构造运动处于上升期：地下水垂直循环强，水流分散，岩体发育过程中地下水的侵蚀速率小于地壳的抬升速率，形成的岩溶形态规模较小，主要为垂直，陡峭的小洞穴；新构造运动处于一个相对稳定的时期：地下水逐渐汇聚和集中，水平循环增加，山脉的影响很大。大多数形成的山脉是大型的水平或平缓的深部地质和地下河流。新构造运动相对向下。沉时期：反映了岩溶发育的遗传，使强烈的岩溶水平带和较弱的山脉垂直带交替出现，与地貌发育阶段相对应。该地区的多层岩溶洞穴充分反映了新构造运动对山脉发育的影响。

4 主要地质遗迹资源及其区划

4.1 秦山地区区划

秦山地区属于赣北地区多种地质遗迹分布区，依据地区内地质遗迹的区域分布特点，同时突出种类多样性,成因的相关性和空间组合性原则，并兼顾遗迹的典型性和代表性原则，体现地质遗迹形成与发育的规律性原则，将其划分为两大片区四个景区。即山岳型为主的青山片区和溶洞型为主的峨嵋片区，四个景区分别为峡谷景廊景区、青山景区、横港湖景区、峨眉景区。

4.2 主要地质勘查目的与阶段

4.2.1 当前选址阶段

选址的调查工作主要包括评估场地的具体位置并了解建筑工地的相关条件。大地测量工作尤为重要，尤其是在某些大型地质工程建筑物的建造中，只有在有效证明每个连接后才能进行下一个操作。只有确保所有数据都符合项目要求，才能保证项目的整体质量。

4.2.2 初期勘查阶段

初步勘测主要是针对拟议区域采取的勘测措施，应根据选址报告的数据内容确定初步勘测措施，以确认整个项目的实际规模，高度，形状和深度。收到现场数据后，对其进行评估并针对各种现有问题提出有针对性的建议。

4.2.3 实际勘查阶段

初步调查完成后，将采取步骤对一些关键地点进行详细调查，并将数据收集在一起，为进一步建设提供指导。经过初步检查后，研究对象的状况大部分都得到了充分验证，第二次调查的主要目的是评估数据以防止发生意外情况。

4.3 地质勘查技术的具体应用

我国幅员辽阔，地质条件十分艰苦，在不同地区条件迥异。但是，由于工业企业的快速发展，采矿项目的数量在增加，地质项目的建筑面积非常有限，因此经常有必要在地貌条件相对较差的地区开始工作，例如生命维持项目，资源开发等。为了确保实际施工的质量和效率能够达到预期的要求，工作人员应提前调查现场的实际情况，以便为后续的施工工作和资源研究奠定良好的基础。

4.3.1 物理勘查技术

物理勘探技术是正在进行的勘探活动中最常用的技术。它主要用于地质磁性的物理特征，密度和电学性质，因此，根据特定的地质条件采用了一些物理方法来完成勘探。同时，内部现场调查还将使用以前的现场调查记录的数据来查找现有的异常情况。最常见的物理测量方法主要是磁测量，放射性测量，重量测量，电测量和地震测量。目前，我国相关工具的制造商已超过10家以上，几乎可以进行所有类型的勘探工作，满足了行业改革的根本需要。

4.3.2 遥感技术

一般来说，遥感技术主要用于内部地质勘探和内部资源勘探，以及从宏观角度分析地质信息。由于该技术会发出电磁波，因此在与不同类型的地质体接触后会引起不同的反应。随后，会根据其他类型的地质数据，得出有关所有地质内部结构的结论。这种方法的研究领域非常广泛，速度很高，资金成本很低，不受任何地面条件的限制。当前，它主要用于地质勘探。

5 资源评价

5.1 地史演化清楚构造环境独特

地区位于下扬子地块南缘，经历了澄江—印支期大陆形成阶段和燕山—喜马拉雅大陆活化阶段的地质演化历史，可溶岩地层厚度大，累计达1392m，分布面积占全区总面积50%以上，为形成区内独特的地形地貌奠定了必要的地质背景条件。

5.2 复杂地貌发育受控因素明显

复杂地貌的发育明显受地层岩性、地质构造、地形地貌、新构造运动等因素的控制和影响，这些地貌形态相互联系，以不同的空间位置、不同的发育阶段、不同的类型、不同的序列，例证了其地质历史演化过程，也例证着复杂地质作用，是研究复杂地貌的形成与演化的控制条件及因素的极佳场所。

5.3 复杂地貌属幼年期—壮年期发育演化阶段的产物

区内复杂地貌初步可以确定为幼年期—壮年期的产物，是研究复杂地貌发育演变序列不可或缺的范例。

5.4 复杂地貌形态类型丰富

景区的复杂地貌形态类型丰富，不仅有地表复杂地貌形态类型，还有地下复杂地貌形态类型。其形态类型如此丰富和独特在江西省内是少见的。

5.5 复杂地貌雄伟秀美而独特

景区内各种地貌极为秀美，在省内是较独特的，也是除我国西南地区（云、贵、黔）之外，难得多见的。尤其是独具特色的“岩溶平顶山”—这是地质构造（向斜构造）和流水冲刷侵蚀的代表性地貌。具有重要的美学研究价值，是研究和观赏地貌的理想园地。

5.6 岩体规模和发育程度罕见

地区内岩体极为发育，岩体规模之大，在省内是罕见的。尤其是在地质构造如此复杂，地层褶皱如此强烈的地区，能形成这么大规模（长度和洞室大小），在同类构造环境下也是极为少见的。在研究区中心部位约6km2的范围内，岩体结构发育总长度达6km，总共有洞口（包括出水口和进水口）80余个，这种发育程度在整个江南也是极为罕见的，真可谓“江南第一洞”。