古岩溶发育规律与控制因素简析

摘要：碳酸盐岩类热储水量大、易回灌，是地热开发中的重点目标，但其非均质性显著，有利热储发育受古岩溶作用影响显著。而古岩溶发育具有不均匀性、系统性、分带性等特点，且古岩溶发育会受到岩石成分、地质构造、古地貌、水动力条件、气候条件等多种因素的控制，为了更好的实现对优质碳酸盐岩热储发育区带的预测，就需要综合分析古岩溶发育规律与控制因素。

关键词：古岩溶;发育规律;控制因素

前言：

碳酸盐岩类热储因其水量大、易回灌的优势在地热开发利用中受到了高度的重视。但该类热储的具有显著的非均质性，储集空间类型主要为溶蚀孔洞，其发育主要受到古岩溶作用的影响，为了加强对碳酸盐岩类热储的勘探，更好的预测岩溶热储发育区带，就必须弄清古岩溶发育的条件及影响因素，分析影响古岩溶型储层分布的控制因素。本文归纳了古岩溶的发育规律，并从控制古岩溶发育的内外因素出发，分析了岩石成分、地质构造、古地貌、水动力条件、气候条件、造等因素对古岩溶的影响。

1.古岩溶概述

岩溶，是水对可溶性岩石（碳酸盐岩、石膏、岩盐等）进行以化学溶蚀作用为主，流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的地质作用。而古岩溶属于岩溶地质学的内容，指的是非现代营力环境下形成的岩溶。我国云南东区高远上残留的峰林就属于古岩溶、我国南方二叠系茅口灰岩与乐平煤系之间存在古岩溶、北方中奥陶统与中石炭统之间也存在古岩溶【1】。

2.古岩溶发育规律

2.1古岩溶发育呈现不均匀性

古岩溶的发育是以岩性为物质基础的，在岩性不同的情况下，古岩溶的发育程度也不同。例如，如果地层岩性以钙质灰岩为主，且岩性纯、连续厚度较大的话，岩溶就更易于发育，古岩溶分布范围也就更加广泛【2】。如果地层岩体中的镁质成分含量较高的话，古岩溶的发育就会慢一些，古岩溶分布范围也相对较小。此外，如果古岩溶的岩性不纯的话，就不太会出现地表岩溶现象，地下的古岩溶发育也比较缓慢。

2.2古岩溶发育呈现系统性

古岩溶的发育与地下水的运动情况有较大的关系，地下水流动过程中，尤其是从补给区流到排泄带时会溶蚀侵蚀周围的岩体，这就会促进古岩溶的发育，并形成溶洞以及溶隙。因此，补给区、径流区以及排泄区的古岩溶发育会呈现连续性。如果地下形成溶洞、暗河的话，地下水就会汇集到其中，此时地下水系就会像地表水系一样呈现出干流与支流。

2.3古岩溶发育呈现分带性

从野外实地测量的结果来看，我国古岩溶洼地以及古岩溶漏斗群的长轴方向主要集中在0-20°、45-65°以及295°-315°等范围当中，呈现明显的分带性。

2.4古岩溶发育位置较河流排泄基准面低

广西省桂平市发育一些古岩溶，区域当中的郁江水位与地表约有7-25米的距离，但是该区域当中的古岩溶发育深度多为80米以上，远远低于河流的最低水位。这是因为地下水运动情况属于三维流动，在补给区当中属于垂直向下运动，之后会逐渐转变为斜向流、上升流，最后汇聚排泄到河流当中，所以古岩溶的发育位置比河流排泄的基准面要高。

3.古岩溶发育的控制因素

3.1岩石成分

岩溶作用的过程，本质上是酸性地层流体对碳酸盐岩岩石的溶解过程，也就是组成这类岩石的碳酸盐岩矿物如方解石、白云石等与酸类之间的化学反应。简单来说，岩性是古岩溶发育的物质基础，而地层流体是古岩溶发育的关键条件。大多数地层的岩性较为复杂，且岩层当中夹杂了很多物质，这些物质的可溶性也在一定程度上影响着古岩溶的发育强度。所以，岩性越纯，古岩溶的发育强度越高。从实际情况来看，灰岩的发育强度高于白云质灰岩、白云岩。其次，岩石的构造以及结构也会对古岩溶的发育造成影响，一般情况下都是晶粒越粗、岩层就越厚、溶解度也就越大，古岩溶发育的强度就越高。

3.2地质构造

地质构造与古岩溶的发育有较大的关系。根据目前研究成果来看，地质构造不仅对古岩溶的发育位置有重要影响，也对古岩溶的发育规模有控制效果，不同的構造类型对古岩溶发育的影响不同。第一，褶皱构造对古岩溶发育的影响。褶皱构造的转折部位以及核部是古岩溶发育的有利区带，尤其是核部的宽度与长度相对较大，会形成较大的张裂隙，雨水以及地表水都会沿着这些裂隙发生垂向运动，从而形成地表水集中地带，进而发育洼地、漏斗或落水洞等地貌【3】。第二，断层对古岩溶发育的影响。断层附近普遍发育破碎带，可为雨水以及地表水的渗入提供条件。但是，断层结构的性质不同，对古岩溶发育的影响也不同。一般情况下，张性断裂带会受到张拉应力的作用，张裂程度相对较大，断裂表面也会出现较多的裂隙，可以为岩溶水的流动提供渗流通道，增加反应接触面积，继而促进古岩溶的发育。而压扭性断裂带一般都是由断层泥、断层角砾等构成，局部胶结作用较为发育，孔隙较少，不利于地层流体运移，所以古岩溶普遍欠发育。

3.3古地貌

古地貌控制着地表和地下岩溶水流的流向，进而控制着碳酸盐岩表生期岩溶作用带内的溶蚀孔洞发育。古地貌因素包括地形起伏、地表水分布和物源补给区位置。

3.4水动力条件

不整合面之下的半风化岩石层在垂向上可划分出垂直渗流带，水平潜流带和深部缓流带等3个部分。其中，深部缓流带中充满承压岩溶水，但是水流速度相对较慢;垂直渗流带位于潜水面之上，其中的水文环境受降水量影响较大，地层水垂向运动，流量比较小，呈现间接性流动的特征;而水平潜流带位于潜水面之下，水量丰富，地层水横向流动，流动速度较快，流量也比较大。岩溶地区的水动力分带是决定地表岩溶分布特征的关键因素，水平潜流带的流量大、流速快，所以有利于古岩溶的发育。

3.5气候条件

降水量较大的时期地层流体补给来源较为丰富，地下水的溶蚀能力更强，利于古岩溶的发育。

结语：

总而言之，古岩溶在发育过程中会呈现非均质性、系统性以及分带性等显著特征，且古岩溶的发育位置普遍较比河流排泄基准面低一些。同时，无论是岩性、构造、古地貌、水动力条件，还是气候等因素都会影响古岩溶的发育范围与程度。

参考文献：

[1]石磊， 欧阳凯， 张涵. 古岩溶发育类型及控制因素简析[J]. 地球， 2015， 000（003）：76-76.

[2]杜朋召， 雷春荣， 高平. 东庄水库碳酸盐岩库段岩溶控制因素与发育规律研究[J]. 华北水利水电学院学报， 2018， 039（003）：88-92.

[3]熊良. 塔中西部奥陶系鹰山组古岩溶特征及主控因素[J]. 新疆地质， 2019， 037（002）：219-225.

作者简介：房子琪（1993- ），女，汉族，北京，硕士，2018年毕业于中国石油大学（北京）地质学专业，主要从事地热资源评价、地热开发方面的研究工作

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