安顺市平坝区某赤泥堆场拟建区岩溶发育特征研究

吉勤克补子，江 峰，高 峰

安顺市平坝区某赤泥堆场拟建区岩溶发育特征研究

吉勤克补子，江 峰，高 峰

（贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队，贵州 遵义 563000）

通过对安顺市平坝区某赤泥堆场拟建区水文地质勘察在库区开展的水文地质调查、物探、钻探等工作，基本查明拟建库区岩溶发育特征、发育规律。拟建库区0.072km2地表发育6个直径0.3～5.0m落水洞；物探、钻探揭露地下岩溶发育高程1268.14～1317.24m段，1308～1318m、1298～1308m岩溶占进尺10.93%、25.62%。揭示岩溶发育特征，可作为进一步研究赤泥堆场地下水污染渗流途径、程度工作的基础资料；亦可作为拟建库区防渗和雨污分流等工程建设、运营后的污染预防的基础资料。

赤泥堆场；岩溶特征；安顺平坝

赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的红色褐红色泥状废料，化学成分复杂，属强碱性有害废弃物（朱军和兰建凯，2018；景英仁等，2001；李小平，2007；任根宽，2007；姜怡娇和宁平，2003；陈蓓和陈素英，2006；南相莉等，2009；赵连锋等，2002；章飞亮和孙中科，2017；王忠波等，2019；Al-fares W et al. 2002；McGrath R J et al. 2002）。国内外利用多种综合物探方法及室内模拟实验可对喀斯特区地下岩溶发育特征和规律进行较好地反映。安顺市平坝区拟建区某赤泥堆场为典型的西南喀斯特岩溶区，其设计库容为98.7万m3，设计服务年限12.6年，设计采用干法堆存工艺。存在赤泥中强碱性废物向地下渗透，造成地下水和土壤污染，严重威胁着周边居民的饮水安全风险。

图1 研究区地质简图

1 研究区概况

1.1 气象水文

1.1.1 气象

工作区属亚热带湿润型季风气候，据平坝气象站资料，年均气温14.1℃，极端最高气温34.1℃（1958年4月23日），极端最低气温-10℃（1977年2月9日），每年一月最冷平均气温4℃，七月最热月均气温22.4℃，平均无霜期273天，最长无霜期366天，最短为207天。冬无严寒，夏无酷暑，四季分明，降水充沛，全年无沙尘天气，无台风影响紫外线辐射强度较低，气候温和。多年平均降水量1238.5mm，最大年降水量1831.4mm（2014年），最小年降水量874.6mm（2013年），降水量年内分配不均匀。

1.1.2 水文

羊昌河是红枫湖源头河流中最大支流，乌江水系猫跳河一级支流，全长80.3km，流域面为903.4km2；红枫湖建于1958年，面积57.2km2，是贵阳市最重要饮用水源之一。近年完成了红枫湖饮用水源一级保护区核心区搬迁工作，修建3km围墙实行水源一级保护区物理隔离。

1.2 地质概况

出露地层岩性：第四系（Q）；三叠系边阳组（T2）灰黄、黄褐色中厚层至块状石英细砂岩夹泥岩；新苑组（T2）紫红色、灰黄色泥岩夹砂屑灰岩、泥晶灰岩及紫红色瘤状灰岩；罗楼组（T1-2）薄层灰岩为主偶夹砾屑灰岩，泥晶灰岩。

研究区位于都匀南北向隔槽式褶皱区北西侧边缘，毗邻织金穹隆构造区。主要断裂构造为下小河断层，走向45°，长度8km。断层面倾向南东，倾角50°，南东盘下降，断距100m左右。

1.3 水文地质特征

地势南高北低、西高东低，地貌类型为峰丛沟谷、峰林谷地、峰丛洼地等，地形起伏小，高差50～150m。含水岩组以三叠系中统垄头组（T2）碳酸盐岩含水岩组及边阳组（T2）碎屑岩含水岩组为主。接受大气降水入渗补给，受近南北向构造及其横张、纵张节理控制向东径流，沟谷切割以下降泉分散排泄于沟谷，汇入羊昌河、红枫湖。

图2 研究区水文地质图

2 岩溶发育特征

2.1 地表岩溶

拟建库区南东侧为裸露型岩溶发育区，发育有洼地、落水洞等地表岩溶形态，未见土洞发育。库区北西侧初期坝及拦水坝上部为边阳组（T2）砂岩、泥岩等碎屑岩，下部为垄头组（T2）碳酸盐岩，为埋藏型岩溶发育区。地表岩溶调查结果见表1。

表1 库区岩溶个体发育调查统计表

2.2 地下岩溶

2.2.1 岩溶发育情况

采用高密度电法和联合剖面法在场区布设物探工作。在物探解译高、低阻异常部位实施勘探钻孔30个（图3），有15个钻孔揭露到地下溶洞发育。

布设6条高密度物探剖面，解译、推测地下岩溶发育情况如下：

1-1′剖面：布设实施J2、J9勘探孔。J2勘探孔孔深50.5m，揭露垄头组、新苑组灰岩、泥质灰岩，在17.6～19.1m、23.4～24.2m段，发育溶洞、溶隙高1.5m、0.8m，泥质充填部分；J9孔孔深33.0m，岩性以新苑组灰岩、泥灰岩为主，在13.5～14.8m、17.4～21.1m处发育溶洞，揭露溶洞高1.3m、3.7m，无充填。

图3 拟建库区钻孔布置图

1.落水洞；2.揭露溶洞钻孔；3.未揭露溶洞钻孔；4.排洪井；5.地质界线及地层代号；6.埋藏型岩溶区；7.裸露型岩溶区；8.回水池；9.库区堆存边界；10.库区外围截水渠；11.排洪管

在ρs等值线断面图（图4）中可以看到，剖面240m位置有明显高低阻界面，为边阳组与垄头组地层界线位置；剖面300～540m位置浅表不连续低阻U形异常，推测为岩体破碎区；剖面225～380m位置有向深部贯穿低阻异常带，同时在350m位置左右有联合剖面正交点，推测为岩溶裂隙发育区。J9揭露封闭高阻验证为空洞，与400m处剖面深部封闭高阻对应，推断其亦为空洞，发育深度30～40m以下。

2-2′剖面：在ρs等值线断面图（图5）中可以看到，在剖面243m位置有明显高低阻界面，推测为边阳组与垄头组地层界线。

J1孔孔深51.2m，钻孔岩芯相对完整，上部为紫红色瘤状灰岩、泥质灰岩，下部为灰色灰岩夹少量泥岩，无溶洞、大型裂隙等发育，结合钻探揭露情况推断J1上部揭露剖面258～340m封闭高阻圈为瘤状灰岩。

J10孔孔深30.9m，孔深6.5～8.5m、9.2～10.1m、10.4～11.3m、12.2～13.5m、14.7～15.8m、17.2～17.9m段为溶洞、溶隙（多无充填）高分別为1.7m、0.9m、0.9m、1.3m、1.1m、0.7m。由于J19、J20、J21、J22孔均有泥质充填，更接近剖面线J21、J22情况，判断向小号端不连续低阻为岩溶破碎带。

图4 物探1-1′线综合剖面图

图5 物探2-2′线综合剖面图

2.2.2 岩溶发育特征

对J2和J10钻孔进行了岩溶圈边工作。J2勘探孔岩溶圈边结果显示（图6左），孔深17.60～19.10m揭露溶洞在J13孔有对应，溶洞规模呈逐渐减小趋势；孔深23.40～24.20m揭露溶洞仅在J14孔有对应，规模相当，表明J2孔岩溶发育呈北西向展布。J10号勘探孔岩溶圈边结果显示（图6右），J14钻孔区域浅部揭露溶洞（高程1303.60～1306.90m段），孔深6.80～10.10m揭露溶洞在四处圈边孔处均有对应。北东方向与J30钻孔于1306.51～1300.41m高程揭露岩溶形成对应，显示明显低阻特征；南西方向上J24、J26孔溶洞不发育，但低阻异常显示相对应；圈边结果显示J10号钻孔中、下部揭露岩溶向J21-J22方向延伸发育，规模呈增大趋势。

图6 研究区J2和J10号岩溶圈边柱状图

2.3 岩溶发育规律

2.3.1 岩溶发育层位

表2 库区1278～1308m高程钻探揭露岩溶分段统计表

场区地表出露三叠系中统垄头组（T2）灰岩，岩性较纯，地表岩溶个体发育，由于该地层场区厚度较薄，钻孔揭露地下溶洞、大型裂隙等发育于新苑组二段（T2x）紫红色瘤状灰岩中。

2.3.2 地下岩溶发育高程

钻孔揭露地下岩溶发育高程1268.14～1317.24m段，在1308～1318m 、1298～1308m高程区间（表2），揭露岩溶占钻探总进尺10.93%、25.62%，岩溶相对发育。

2.3.3 主岩溶发育带

地表岩溶发育出露于垄头组（T2）碳酸盐岩地层中，受早期岩溶管道发育影响，场区地表岩溶发育多呈串珠状分布，主岩溶发育带为沿J3-J2-J26-J24-J10-J30一线。

通过勘探孔资料，对J3-J2-J26-J24-J10-J30一线进行了剖面还原（图7），该剖面线存在明显岩溶管道，发育方向为南东-北西向。早期发育岩溶管道由NEE向SWW发育，地下水由NEE向SWW径流，溶洞局部已出露地表。

图7 J3-J2-J26-J24-J10-J30剖面示意图

对K4-J23-J30剖面还原（图8），溶洞埋深在12m内，垂向上呈“多层状”，高2.4～6.1m，坡度较缓，约为5°，见少量泥质充填。

图8 K4-J23-J30剖面示意图

4 结论

（1）场区垄头组（T2）地表岩溶个体发育于新苑组二段（T2x），差异溶蚀造成沿着接触面而形成地下岩溶裂隙不断扩大而发育为溶洞；

（2）拟建库区地下岩溶发育于1268.14～1317.24m段；1308～1318m、1298～1308m段，揭露岩溶占比10.93%、25.62%，相对其他段岩溶发育；

（3）拟建赤泥库区地下岩溶管道发育方向为南东-北西向，在垂向上呈“多层状”发育。

本文揭示岩溶发育特征，可作为进一步研究赤泥堆场地下水污染渗流途径、程度，为拟建库区防渗和雨污分流等工程建设、运营后的污染预防的基础资料。

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A Study of Karstification Development Characteristics of a Proposed Red Mud Storage Yard in Pingba District, Anshun City

Geochilmaru JIANG Feng GAO Feng

(The 114thGeological Party, Guizhou Bureau of Geology and Mineral Resources, Zunyi, Guizhou 563000)

This study carries out hydrogeological survey, geophysical exploration and hydrogeological drilling in a red mud storage yard in Pingba District, Anshun City in order to find out karstification development characteristics. The proposed reservoir area covers about an area of 0.0722 km2where 6 sinkholes with a diameter of 0.3-5.0 m are developed. Underground karstification is developed in such as intervals with an elevation of 1268.14-1317.24 m, 1308-1318 m and 1298-1308 m. The results are of importance to the construction of anti-seepage and rainwater sewage diversion projects in the proposed reservoir area.

red mud storage yard; karstification; Pingba, Anshun, Guizhou

P642.25

A

1006-0995（2022）02-0241-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.02.011

2021-04-13

贵州省矿产勘查开发局地质科研项目“贵州省矿泉水资源成矿机理与规律研究”（黔地矿科合[2018]24号）

吉勤克补子（1984— ），男，四川省冕宁人，高级工程师，硕士，长期从事岩溶水文地质工作

江峰（1991— ），男，四川资中县人，工程师，从事水文地质及地热地质研究工作