湖南怀化盆地岩溶发育特征与分布规律

怀化盆地位于沅麻盆地和雪峰山冲断带2个构造单元接触带上,区内地质构造条件复杂,岩溶强烈发育。文章以区内碳酸盐岩为研究对象,通过资料收集、野外调查、钻探以及测试等工作手段分析空间上的地层、岩性组合特征,从岩溶形态、地层与岩性、构造条件、侵蚀基准面、地貌与水动力条件、可溶岩与非可溶岩接触带六个方面,系统总结怀化盆地岩溶发育特征。结果发现:研究区以覆盖型岩溶区为主,区内各类岩溶形态发育;区内自高向低存在三个溶蚀最发育段,其标高分别为500~600 m、210~270 m以及190~210 m,分别受历史侵蚀基准面、泸阳－怀化－中方谷地局部侵蚀基准面与舞水河侵蚀基准面控制;区内各地层钻孔遇洞率一般为57.1%~61.5%,最高为87.5%;谷地内各地层岩溶发育强度依次为厚层灰岩>白云岩>红层灰砾岩>薄层灰岩,但受地貌、水动力条件影响,溶蚀构造峰脊洼区的白云岩岩溶发育明显较谷地内更为强烈;舞水河沿岸、断层带附近、可溶岩与非可溶岩接触带以及山前冲洪积区等地下水交替循环强烈的地带,岩溶发育相对更为剧烈;区内岩溶强发育区主要分布于泸阳－城东新区、白沙－菜门溪一带。      

我国红层岩溶与红层岩溶塌陷刍议

中国岩溶地区面积广阔,岩溶地貌和现象类型多样。其中我国南方地区红层中出现的岩溶现象较为特殊:可溶岩类型复杂,成岩作用差,溶蚀机理多样,还易风化崩解。近年来红层岩溶塌陷多有发生,成为一个不可回避的问题。文章对我国红层岩溶与红层岩溶塌陷研究现状进行了系统梳理。红层岩溶主要存在于以可溶物质胶结的或含碳酸盐岩砾石的红色沉积岩为主的地区。红层岩溶的特点可以概括为:(1)可溶岩类型复杂,溶蚀机理多样;(2)成岩作用差,力学强度低,易风化崩解;(3)与地质构造密切相关。红层岩溶地区不但会出现覆盖型岩溶区的土层塌陷,而且由于其特殊的岩溶作用还可能出现基岩塌陷。根据红层岩溶地区地质结构,其塌陷模式可概化为红层上覆松散层塌陷、红层溶洞顶板垮塌以及红层整体垮塌三类。今后有必要从红层溶蚀特点和红层岩溶塌陷模式出发,开展红层溶蚀对岩溶塌陷作用机理的专项研究,为红层地区岩溶塌陷地质灾害的风险评估和防治处理提供科学依据和技术支撑。     

珠江流域岩溶地下河分布特征与影响因素研究

珠江流域岩溶地下河枯季流量约4 738.69万m3·d?1,赋存丰富的地下水资源,探讨地下河分布和发育特征对我国南方岩溶水资源的开发利用具有重要的指导意义。文章以西南岩溶区大量的野外调查工作为基础,结合珠江流域内1∶20万水文地质普查报告,选择348组岩石样品和1 036条岩溶地下河,从岩性、地形地貌、构造、水动力条件和新构造运动等角度总结分析珠江流域地下河发育规律、分布特征及其影响因素。结果表明:地下河在比溶解度介于0.84~1.2的细粒?鲕粒生物碎屑纯灰岩中最为发育,在比溶解度介于0.43~0.61的泥质灰岩中发育较弱。根据地下河形态及水循环演化条件,将地下河分为发育初期单管型、发育多期羽毛型、新构造控制网络型、发育成熟期树枝型4种类型。地形地貌和地表河网决定岩溶地下河运动的趋势和方向;构造控制地下河发育的空间格局,其中构造反接复合部位、压扭性断裂两侧破碎带、与非可溶岩接触带、褶皱弯曲最大部位、背斜轴部破碎带和向斜轴部地下河发育尤为明显;水动力特征影响地下河发育规模和发育深度;新构造运动促进地下河发育向深性、继承性、新生性发展。      

湖北武汉典型地区岩溶发育特征分析

本文在分析以往地质资料和完成的武汉市1∶5万岩溶塌陷调查成果的基础上,从武汉市岩溶发育的形态及规模、不同岩溶条带、不同构造条件、不同地层、不同埋深和不同地貌七个方面,分别系统总结了武汉市典型地区岩溶发育的特征。区内岩溶总体中等发育,岩溶形态主要为溶隙、溶孔以及小规模溶洞;在水平方向上存在5个走向NWW—SEE、各自相对独立的碳酸盐岩条带,其中白沙洲条带岩溶最为发育,在垂直方向上浅层溶蚀发育;各地层的岩溶发育强度依次为P2q>T1d>C2h+d>T1-2j;在褶皱核部或转折端、断层带附近、长江一级阶地、山前补给局部地区等地下水交替循环强烈地带和可溶岩与非可溶岩接触带,岩溶发育相对强烈。结论可为武汉市岩溶塌陷地质灾害防治提供地质基础支撑。     

皖江地区碳酸盐岩岩溶发育特征研究

皖江地区位于安徽省中南部,本区内的可溶岩分布广泛,地层时代从寒武系-三叠系,以灰岩、白云质灰岩为主。可溶岩地层以裸露型为主,覆盖型次之。野外调查所能见的岩溶个体形态点多,以溶沟、溶槽、石芽、岩溶洼地、落水洞、溶隙、溶孔为主。地下岩溶个体形态则以溶洞为主。从水平岩溶发育和垂向岩溶发育两方面出发,分析其发育规律。     

不同岩溶储水结构分析与地球物理勘察

岩溶区储水结构是寻找地下水最为有利的靶区。在可溶岩与非可溶边界呈串珠状发育的岩溶泉、漏斗等,常指示地下岩溶强烈发育,接触界面的可溶岩为找水的有利部位。在背斜轴部,由于来自侧翼的挤压作用,灰岩、白云岩等硬脆性岩石易形成张性裂隙密集带,成为地下水的有利赋存部位。断裂、构造裂隙密集带使地下水互为沟通,成为良好的储水载体。在这...     

广西布泉地下河发育特征及连通性分析

为查明广西布泉地下河岩溶发育规律和分布特征,在1∶5万水文地质调查的基础上,对该区地下水水位动态进行长期观测和示踪,研究布泉地下河地表和地下岩溶发育特征,分析布泉河上游和中游各支流间的连通性。该区地表主要为峰丛洼地,溶蚀强烈,地下河管道主要沿断层展布,平面形态呈树枝型,剖面形态呈阶梯型。地下河中下游管道的地下水水位动态对降雨的响应滞后,上游管道及远离管道区的地下水水位动态对降雨的响应敏感。地下河上游和中游地下水平均流速分别为1 166 m/d和1 079 m/d,地下水总体径流速度较快,上游地下水的水力坡度大于中游。地下河上游管道分支较多,地下水连通性较复杂,中游主管道明显,连通性较好。     

湖南保靖县白岩洞地下河流域水文地球化学特征研究

白岩洞地下河系统工程主要是解决保靖县城供水水源问题。本文通过三个时段的大量野外实测数据,分析了白岩洞地下河流域内岩溶泉、地表水体和地下河水的岩溶水文地球化学特征及其动态变化。结果显示,该流域内岩溶泉可分为两个主要类型,一类是与深循环有关、沿区域断层带分布,其水文、水化学动态相对稳定,水化学变化受深源CO2 浓度控制; 另一类为岩溶表层带泉,受地表环境、降雨量影响大,水化学动态变化较大。而地下河及其支流水的水化学变化特征介于表层带岩溶泉和地表水之间,其三个时段的变化规律跟表层带泉相似,主要水化学指标枯季( 12月) > 雨季1(次年4月)> 雨季2(次年7月) ,说明明显受降雨的稀释作用控制。      

湘中灰山港—煤炭坝地区岩溶发育特征及其构造控制

湘中灰山港—煤炭坝地区岩溶塌陷发育,但对该地区岩溶发育总体特征及地质背景尚缺乏全面、深入地研究。文章依托1∶5万区域地质调查项目,结合相关资料,对该地区岩溶发育特征及其构造控制条件进行研究与总结。研究区可溶岩主要属于上古生界,少量发育于白垩系—古近系底部。地层潜在岩溶发育强度依次为马平组＞大埔组＞栖霞组和茅口组＞百花亭组（仅指其中的灰岩质砾岩）＞大隆组。平面上可划分为裸露型、覆盖型和埋藏型3种类型岩溶区,其中覆盖型岩溶区可进一步划分为强、中、弱3类。覆盖型和埋藏型岩溶区垂向上可分为浅部岩溶发育带、中部溶洞裂隙发育带和深部岩溶弱发育带。二叠统东吴抬升,中三叠世以来多次挤压和白垩纪—古近纪区域伸展等构造事件形成的褶皱、不同方向断裂裂隙系统、盆地基底构造,以及古近纪以来的差异升降运动等控制了岩溶发育特征。岩溶作用具有三个演化阶段:第一演化阶段形成龙潭组之下的溶孔、溶洞等古岩溶形态;第二演化阶段形成了岩溶低丘地貌;第三演化阶段形成覆盖型岩溶地貌。      

贵州省江口县洪坪岩溶发育特征研究

分析区域岩溶发育的形态、分布及特征,总结了洪坪岩溶发育规律,指出岩溶发育的地表和地下形态、空间分布是受地层岩性和构造控制的结果。岩性决定了岩溶发育的强度,本区岩溶主要发育于寒武系清虚洞组的灰岩和高台组的白云岩中,灰岩中的岩溶形态主要为岩溶管道和溶洞,白云岩中的岩溶形态为溶蚀裂隙和溶孔。地形和构造控制了岩溶的走向,如1号地下河,它的空间结构及延伸方向是受凯德场背斜和凯本压性断裂的综合控制。     

武汉地区浅层岩溶发育特征与岩溶塌陷灾害防治

运用综合分析和数学统计的方法,较为深入地研究了武汉地区浅层岩溶的发育特征。武汉地区存在6个走向 NWW-SEE、各自相对独立的碳酸盐岩条带。根据上覆盖层工程地质性能的差异,划分出5种岩溶地质结构类型。武汉地区浅层岩溶主要类型有溶隙、落水洞及小型溶洞等,钻孔遇洞率46.0%-50.1%,线岩溶率5.93%-6.00%。浅层岩溶带中,1/3的溶洞洞高小于0.6 m,50%小于1.0 m,90%小于3.0 m。1/3的溶洞顶板在基岩面以下2.5 m 以内,50%在4.5 m 以内,90%在12.5 m 以内。溶洞充填物主要是黏土,含有灰岩碎块石。全充填溶洞占70.8%,未充填溶洞约占1/5,半充填溶洞不到8%。全充填溶洞顶板在基岩面以下平均埋深5.13 m,半充填5.71 m,无充填7.69 m,且具有全充填和半充填溶洞埋深较小、无充填溶洞埋深较大的特点,反映出溶洞充填方式是自上而下充填,充填物主要来源于上部覆盖层。武汉地区浅层岩溶为上部“垂直渗流岩溶带”地下水垂直渗流作用下的产物。根据岩溶发育程度的差异,基岩面以下浅部碳酸盐岩在垂直方向上可分为上部强岩溶和下部弱岩溶两个带;岩溶塌陷灾害平面上可划分出高、中、低3个危险性区,各区防治原则不同。高危险区是岩溶塌陷灾害防治的重点,防治的基本原则是阻止上覆粉细砂的流失;中等危险区的防治原则是保护中部老黏土层或红层的完整性;低危险区应注意远城区土洞存在的可能性。各危险区治理应以岩溶地质结构为基础,在防治原则指导下制定相应的防治措施。此外,工程建设中应合理选择和利用弱岩溶带。     

广州市白云区夏茅村岩溶地面塌陷特征及致灾因素和风险分析

广州市白云区夏茅村岩溶塌陷地质灾害严重,塌陷区内地质环境条件极其复杂,隐伏灰岩岩溶土洞发育强烈,溶洞、土洞规模较大,且发育多层溶洞,溶洞间相互连通,岩溶塌陷区基岩面起伏较大,高程变化剧烈,第四系覆盖层厚度较大,底部粉质黏土层土洞发育,土体中规模巨大的土洞是产生岩溶地面塌陷的基础条件。基岩断裂构造带及其影响带范围内,岩石破碎,形成导水断层,存在地下水迳流通道,沿断裂带地下水循环活跃,溶蚀强烈,形成岩溶强发育带,为岩溶塌陷的发生提供了良好的动力条件。区内楼房基础施工扰动了地下水和土洞间的平衡状态从而成为了地面塌陷发生的诱发因素。运用7项地质环境条件指标和5项经济人口指标分别定性评估岩溶地面塌陷的易发度和易损度,并将二者叠加进行地质灾害风险评估。研究结果表明,夏茅村潜在地质灾害风险大,只有严格控制地下水动力条件,才能避免再次发生岩溶地面塌陷。     

云南石林洞穴发育特征

石林位于滇东喀斯特高原南部,喀斯特极其发育,以发育了典型的石林地形而闻名遐迩,倍受国内外喀斯特学者的关注。洞穴是本区广泛发育分布的一种喀斯特地下形态,类型多样。依据它们的剖面形态、成因和所处的地貌部位差异,将其划分为罅状洞穴、水平洞穴和倾斜洞穴三个类型。洞穴在发育分布上受到区域碳酸盐岩地层分布的控制,表现出洞穴分布的相对集中性、洞穴发育对地层的选择性和洞穴发育的成层性等特征。洞穴发育规模绝大多数为中小型洞穴;洞穴多为现代地下洞河,埋藏浅且多天窗,并且洞穴的发育延伸方向明显受裂隙构造的控制。通过对石林地区喀斯特洞穴发育条件、洞穴发育类型、分布特征和洞穴发育的古地理环境特征分析,论述了石林地区洞穴的发育特征。     

川北诺水河景区溶洞分布特征及影响因素探析

选取诺水河景区48个典型溶洞为研究对象,参阅本地区区域地质图和水文地质图,在对洞穴发育高度、层位、构造位置、发育方向、节理走向,以及地下水和地表水系部分特征进行详细调查前提下,利用最邻近距离法、节理分析法、GIS缓冲区法等方法,对溶洞群的洞口高程分布、洞穴发育方向、空间分布格局、洞穴与构造及地表水系关系等分布特征进行了分析,并对溶洞群分布特征的影响因素进行了探析。结果表明,① 洞口高程分布在空间上具有层级性,在时间上具有阶段性,研究区洞穴主要沿北西西、北东东向发育,并且越接近地表河流洞穴出口分布越多,洞穴群呈凝聚态分布,越接近构造转折端洞穴分布越密集;② 影响洞穴分布的主要因素包括：地层和碳酸盐岩岩性差异,构造派生节理发育状况以及多期次构造变形和构造隆升,地下水的类型和作用,地表水系对地下水系的影响,以及北亚热带季风气候条件下地形的影响等。     

埋藏岩溶洞穴垮塌深度定量图版及其在碳酸盐岩缝洞型储层地质评价预测中的意义

通过对岩溶洞穴垮塌的岩石力学原理及塔里木盆地奥陶系实钻资料的分析,基本明确了洞穴埋藏垮塌的控制因素是岩石抗弯强度、洞穴尺度、洞穴距风化暴露面的距离等,并得到了洞穴垮塌深度的定量图版。该图版对于钻前预测现今埋藏于地下的碳酸盐岩洞穴是否已经垮塌、洞穴埋藏演化史精确恢复以及对裂缝—洞穴型储层的评价预测具有较强的实践意义。     

深圳岩溶空间发育规律统计分析

粤港澳大湾区建设是国家重大发展战略,而深圳市又是大湾区建设的核心引擎之一。深圳市岩溶地区行政区划上主要发育在龙岗区和坪山区,岩溶地质灾害给地下空间开发利用与城市安全构成极大挑战。通过收集深圳市岩溶勘察钻探数据,从地层岩性、基岩埋深与埋藏类型、地下水主要侵蚀指标、地下水埋深与年变化幅度、溶洞埋深、顶板厚度、洞高、充填情况、线溶率、见洞率、地表岩溶发育密度等方面对深圳市岩溶空间发育特征进行了统计分析。结果表明：深圳市岩溶主要为浅覆盖型,但溶洞空间特征变异性极大。从统计上讲,溶洞平均埋深约为20 m,平均洞高为2.5～4.0 m,以半充填为主,充填物主要为粉质黏土;平均线溶率约为15%,见洞率约为40%,地表岩溶发育密度超过300个/km²,综合上看,深圳场地岩溶发育等级超过90%为强发育。上述主要岩溶特征参数服从对数正态分布和Weibull分布。总体上,灰岩地层溶洞顶板厚度随着岩面埋深而呈现递减的趋势,而大理岩地层溶洞顶板厚度则与岩面埋深无关;已发育的溶洞高度与基岩面埋深、溶洞顶板厚度、地下水主要侵蚀指标及地下水埋深无关或弱正相关。研究成果为深圳市岩溶灾害风险评估提供了重要的先验信息。     

方解石充填物对于深层古岩溶洞穴保存的独特意义--以塔河地区奥陶系为例

塔河油田奥陶系古岩溶洞穴埋藏深度之大在世界范围内罕见,但对其为何没有垮塌殆尽的原因却知之甚少。为了探究其保存机制,对比了Fort Worth盆地奥陶系深埋洞穴,发现大量缝、洞充填方解石是塔河地区洞穴中常见且特有的充填物。在统计和综合分析缝洞方解石充填物地球化学数据的基础上,以洞穴充填方解石成因类型为切入点,详细分析了构造运动背景、热液活动、油气充注、方解石的产状以及洞穴受力情况,通过与Fort Worth盆地深埋洞穴埋藏史的对比和分析,提出塔河地区深埋岩溶洞穴的一种保存机制。研究区岩溶洞穴方解石主要是长期浅埋阶段,以大气淡水成因为主,海水成因为辅形成,深埋过程还受到了溶蚀性流体（岩浆热液和有机酸）后期改造。方解石充填物增加了洞穴的抗压性,岩溶洞穴内部充填的方解石在埋藏过程中支撑了洞穴;岩溶洞穴顶部裂纹中充填的方解石还“愈合”了洞穴周边的裂纹,强化了洞穴的顶板,增加了洞穴整体的稳定性。充填的方解石在垮塌前占据了部分洞穴空间,在埋藏后,高温有机酸、CO₂、H₂S和岩浆热液沿着深大断裂等通道对奥陶系碳酸盐岩改造溶蚀作用明显,也对处于优势通道和良好储集性能的洞穴充填方解石进行了改造,恢复了部分洞穴空间。因而认为地表、近地表方解石充填过程是碳酸盐岩洞穴型储层的“保持性成岩作用”。     

塔河油田碳酸盐岩油藏古岩溶洞穴层状结构与形成机理

随着岩溶型碳酸盐岩油藏开发实践的不断深入,层状洞穴储层结构特征和流体同层连通特点逐渐被学者重视。层控岩溶结构、形成要素和过程等是本类油藏有效开发的关键。通过原始地层组构对比和野外溶洞特点,认为:塔河奥陶系岩溶层具较好的对比标志层和岩性差异,为层状岩溶洞穴发育奠定了物质基础;野外顺水平层理多层溶洞和受控于层理缝的管道型古暗河等地质现象,证实了层控岩溶普遍存在。在岩溶洞穴单井识别、连井测井对比、单井动态及地震波形特征的基础上,以典型溶洞带为例,识别出3个主要洞穴层,建立了全新的3层洞穴储集体地质结构剖面:第1层洞穴以砂砾岩充填为主要特点,第2层洞穴呈现洞穴规模大且泥质充填严重,第3层规模较小,主要发育于岩溶地貌高地。运用现代岩溶理论,探讨了层控岩溶的形成机制:碳酸盐岩原岩组构差异是岩溶作用的物质基础和主控因素之一;潜流带岩溶水(饱含CO₂)控制着岩溶洞穴的横向发育,岩溶古地貌控制同层洞穴的横向差异;平缓地层条件下的潜水面水位垂向带迁移控制洞穴的岩溶期次及层状结构。基于各岩溶要素认识,构建了层状岩溶储层发育模式。     

贵州平寨水库左岸底层灌浆廊道大型充填溶洞及其形成机制

平寨水库坝址区以碳酸盐岩为主,岩溶较发育,水库左岸底层灌浆廊道大型充填溶洞,是水库地下工程施工开挖中揭露的规模最大、对水库渗漏影响最大、设计及施工处理难度最大的溶洞。本文以工程前期地质勘察工作为基础,在区域地貌、地质构造格局、地层岩性、地表及地下水系发育特征研究的基础上,结合工程防渗施工揭露的岩溶水文地质现象、洞穴充填物研究等,从可溶性岩层、地下水来源及运移途径、暗河冲刷与洞顶坍塌作用4个方面,对溶洞发育形成机制进行了研究。分析认为,鸡场背斜北西翼纵向张裂隙和横张裂隙及层间滑脱、断裂破碎带,为五里大洞鸡场洼地上坝洼地地下水向三岔河的径流提供了运移的原始空间与通道,形成溶洞的地下水为五里大洞鸡场洼地上坝洼地地下暗河,长期溶蚀作用使裂隙通道变为溶蚀宽缝并最终转化为岩溶管道,岩溶水沿此通道在左岸底层灌浆廊道桩号0+238～0+296m附近下中部岩体呈虹吸状循环,地下水的强烈冲刷与洞顶坍塌在溶洞形成过程中的作用巨大,后因深部径流条件改变,岩溶管道被逐渐堵塞,形成如今的大型充填溶洞。     

广西东兰-凤山地区石炭纪-二叠纪碳酸盐岩洞穴发育特点及其控制因素

碳酸盐岩次生溶蚀孔洞是优质的储集空间,为油气的运聚提供条件。为研究溶洞发育的控制因素,选取广西东兰-凤山地区石炭纪-二叠纪碳酸盐岩溶蚀特征进行分析。镜下显示,研究区岩石类型为亮晶生屑灰岩、颗粒灰泥灰岩、含颗粒灰泥灰岩、晶粒灰岩和灰泥颗粒灰岩等,孔隙类型主要为粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔、晶间孔和微裂缝。研究发现,影响洞穴发育的主要因素有构造、岩组类型、流体性质、气候及岩溶古地貌。构造控制洞穴发育规模,在构造破碎带及其附近容易发育大规模洞穴;目的层大套灰岩是溶蚀的物质基础,力学强度较大的亮晶生屑灰岩易于形成大型洞穴,当岩石含较多灰泥或发生重结晶时,溶蚀难度增加;酸性流体、温暖潮湿气候和岩溶斜坡地貌,为洞穴发育的有利条件。其中,构造对洞穴发育的控制作用最大。