摘要:本文總結了大連地區(qū)的碳酸鹽巖的發(fā)育形態(tài)和規(guī)律,其巖溶形態(tài)有溶洞、溶隙、溶芽、溶蝕漏斗和巖溶洼地,巖溶發(fā)育部位在平面上與斷裂、褶皺構造密切相關。本文總結的巖溶規(guī)律對工程建設選址及可研階段勘察有一定的參考意義。
論文關鍵詞:大連地區(qū),碳酸鹽巖,巖溶發(fā)育規(guī)律
一、引言
碳酸鹽巖巖溶各類工程建設不利,其溶洞、溶孔、溶隙(尤其是隱伏的)在各類工程勘察中較難查清。大連地區(qū)為我國重要港口城市和旅游城市,近年來重要工程建設較多。筆者綜合多年來大連地區(qū)工作實踐,總結了該地區(qū)碳酸鹽巖巖溶發(fā)育規(guī)律。
二、區(qū)域巖溶發(fā)育概況
大連地區(qū)裂隙巖溶主要發(fā)育在震旦亞界,寒武系、奧陶系以及遼河群大石橋組地層中,巖性為灰?guī)r、矽質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、粉晶灰?guī)r、鮞;?guī)r、礫屑灰?guī)r、白云巖和大理巖等。該類巖石質(zhì)地堅硬,中厚~厚層狀結構,巖溶較發(fā)育,為弱~強巖溶化。
區(qū)內(nèi)廣泛分布著碳酸鹽巖地層,隸屬復州~大連凹陷構造單元,為晚元古界~古生界蓋層。除了具備典型的北方溫暖半干旱半濕潤氣候型溶蝕~侵蝕的特征外,還具有獨特的濱海半島緩慢升降海蝕、溶蝕的特點。在地質(zhì)構造、古地貌、古氣候、古水文地質(zhì)條件、海陸變遷、海浪潮汐及巖性結構等多種因素的綜合影響和控制下,不同程度地發(fā)育著巖溶現(xiàn)象。
區(qū)內(nèi)地表巖溶發(fā)育,主要巖溶形態(tài)有溶洞、溶隙、溶芽、溶蝕漏斗及巖溶洼地等。
溶洞:一般均為干溶洞,較低部位的溶洞多被紫紅色粘土充填。其中金州響水寺溶洞規(guī)模較大,溶洞發(fā)育長約50m,洞徑1.10~2.0m,洞內(nèi)見有石鐘乳,壁籠、石管等,并有巖溶裂隙泉水(2.0l/s)溢出。
溶隙、溶芽:常裸露于山前近海地帶,如大連城山頭等地。表層溶蝕裂隙發(fā)育,溶芽、溶溝、溶槽遍布,巖石頂面凸凹起伏,低洼之處常被棕紅色粘性土充填覆蓋。
溶蝕漏斗:其形態(tài)發(fā)育各異,三道溝溶蝕漏斗深7m,上部呈橢圓形,半徑20~30m。
巖溶洼地:其形態(tài)規(guī)模較大,均為碳酸鹽巖經(jīng)溶蝕形成的巖溶洼地地形。
區(qū)內(nèi)經(jīng)勘探與采礦揭露地下巖溶亦較發(fā)育。所見巖溶形態(tài)有溶隙、溶槽及溶孔、溶洞等,它們既是區(qū)域巖溶裂隙水地下逕流和補給的主要通道,又是各巖溶裂隙含水巖組的重要導水空間。
溶隙、溶槽:溶隙多沿巖石節(jié)理、風化與構造裂隙發(fā)育,一般淺部多以層狀和垂直網(wǎng)脈狀溶蝕裂隙為主,深部及斷裂構造部位則近于垂直發(fā)育,多呈樹枝狀。一般寬度數(shù)毫米至數(shù)十毫米,常被紅粘土等物質(zhì)充填。在地下水作用下,溶隙的進一步發(fā)育即溶槽,其揭露寬度一般0.2~0.4m。
溶孔、溶洞:多沿巖石層面和裂隙面分布,或發(fā)育在斷裂破碎帶中。溶孔(直徑小于20mm)一般呈網(wǎng)格狀及蜂巢狀形態(tài)分布,發(fā)育極不均一,稀若星點,密如蜂窩。在溶蝕面處則分布密集,且空間較大,連通性較好。溶洞形態(tài)則多以拱形、楔形、膽囊狀及不規(guī)則裂隙狀,洞徑0.5~5.5m左右,并呈成層性,其中沿斷裂帶及其它構造部位發(fā)育溶洞較大。溶洞常見有紫紅色粘土及砂礫石充填。
三、巖溶發(fā)育規(guī)律
1、平面分布規(guī)律
巖溶的發(fā)育在平面上分布具有普遍性和不均勻性,表現(xiàn)出一定的規(guī)律。
長期古風化剝蝕與新構造運動是表層巖溶發(fā)育的重要條件之一。根據(jù)勘察資料表明:表層巖溶普遍發(fā)育,在碳酸鹽巖分布區(qū),不僅地表溶隙,溶槽、溶溝及溶孔、溶洞遍布,而且?guī)缀跛械牡谒南蹈采w之下,勘探揭露碳酸鹽巖頂面均凸凹起伏,溶隙、溶槽、溶溝與溶洞亦發(fā)育,顯示出巖溶發(fā)育在平面分布上的普遍性。但由于古地貌與地質(zhì)構造等因素控制和影響,又使得巖溶發(fā)育分布具不均勻性,在溶蝕洼地邊緣與褶皺平緩軸部及斷裂構造等構造裂隙發(fā)育部位,巖溶則發(fā)育強烈。例如大連革鎮(zhèn)堡~南關嶺地段(面積25km2,深度30m以上)物探成果表明:巖溶發(fā)育在平面上呈帶狀分布,總體顯示出北東(巖層走向即順層巖溶)與北西(斷裂構造)向展布。
2、垂直分布規(guī)律
根據(jù)鉆探與物探的成果統(tǒng)計,區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育在垂直方向上具有明顯的成層性(表1)。巖溶發(fā)育程度明顯地隨深度增加而遞減。其中相對地表深度4~6m、14m、24m段巖溶較發(fā)育,巖溶發(fā)育點分別為55%,37%,26%,反映出在該地段30m深度上的巖溶發(fā)育亦隨著深度變化而由強減弱,且具有一定的成層性。
四、控制巖溶發(fā)育的主要因素
1、地層巖性控制著巖溶發(fā)育
勘察成果表明:在地質(zhì)構造及巖石結構等因素相同的前提下,凡是CaO和CO2或方解石含量較高,而MgO和酸不溶物含量較低的巖層段,其巖溶程度較高,反之則較低。
2、地質(zhì)構造控制著巖溶發(fā)育
(1)在巖層層面巖溶易發(fā)育,多呈扁豆狀和串珠狀溶洞;
。2)在侵入巖體與灰?guī)r接觸帶附近巖溶易發(fā)育;
(3)在褶皺軸部及傾沒端部位巖溶易發(fā)育;
。4)在斷裂構造及構造裂隙發(fā)育部位巖溶易發(fā)育。
地下巖溶重直分帶一覽表表1
垂直分帶 |
巖溶發(fā)育標高(m) |
巖溶發(fā)育程度及特征 |
Ⅰ:巖溶強發(fā)育帶 |
0~-40 |
巖溶最發(fā)育,多為串珠狀溶洞,賦存較豐富地下水,但上部有少量紫紅色粘土充填。 |
Ⅱ:巖溶中發(fā)育帶 |
-50~-70 |
巖溶較發(fā)育,多為不連續(xù)的溶洞,含較豐富地下水。 |
Ⅲ:巖溶發(fā)育減弱帶 |
-80~-120 |
巖溶發(fā)育較差,多為溶隙和小溶洞,富水性較差。 |
Ⅳ:巖溶發(fā)育漸滅帶 |
-120~-170 |
巖溶發(fā)育微弱,多為溶孔,含水微弱。 |
3、新構造運動控制著巖溶發(fā)育。
巖溶的垂直分帶是區(qū)域地殼階段性(間歇)升降的反映。由于地殼升降運動導致巖溶發(fā)育時間上的價段性與空間上的成層性,區(qū)內(nèi)地下巖溶發(fā)育不僅可以明顯分為Ⅳ帶,而且地表巖溶成層發(fā)育,亦可以與區(qū)內(nèi)河流及海蝕(積)階地分布高程呈對應關系,說明了巖溶的成層發(fā)育與新構造運動(導致古侵蝕基準面遷移)相一致。
五、結語
本文介紹了大連地區(qū)巖溶發(fā)育的地層、巖性及地表、地下巖溶形態(tài),分析了其平面及垂直分布規(guī)律和控制本地區(qū)巖溶發(fā)育的主要因素,對該區(qū)工程建設選址及可研階段勘察有一定的指導作用,可供大家探討應用。
參考文獻
﹝1﹞中國科學院地質(zhì)研究所巖溶研究組·中國巖溶研究科學出版社
﹝2﹞遼寧省第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊·1:20萬旅大幅登沙河幅水文地質(zhì)普查報告
﹝3﹞遼寧省第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊·1:20新金幅水文地質(zhì)普查報告
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