宜萬鐵路工程區廣泛分布碳酸鹽巖,占整個分布區的70%~75%,為巖溶、巖溶水發育提供了場所。不同地層的碳酸鹽巖巖性及其巖組組合的溶蝕特性的差異,控制巖溶發育的程度。
一、巖溶層組的類型控制巖溶發育程度
不同類型的巖溶層組反映不同的沉積相、不同的巖石礦物組成、不同的巖石結構構造等的特性差異。因而不同特性差異的巖溶層組的組合,其巖溶發育程度亦不同。劃分巖溶層組類型,便于對地層單位的碳酸鹽巖巖溶發育程度進行評價。結合工程區出露的寒武系-三疊系地層的碳酸鹽巖巖性、厚度、組合特征,對巖溶層組的類型劃分如下:
(1)非碳酸鹽巖巖組類型。碎屑巖類,為阻水層。
(2)不純碳酸鹽巖巖組類型。由泥質灰巖、灰質泥巖、硅質灰巖等組成,溶蝕性差,巖溶發育微弱或不發育。
(3)純碳酸鹽巖巖組類型。由灰巖、白云巖組成。據其巖性特征可劃分如下亞類:
1)均勻灰巖型。單一灰巖連續厚度較大,溶蝕性強,有利于巖溶發育,具備斷層面、構造破裂面等發育規模較大的巖溶、巖溶水系統的條件,屬巖溶、巖溶水發育層。
2)均勻白云巖型。單一白云巖厚度較大,溶蝕性欠強,但長期溶蝕作用往往使白云巖整體解體,整個巖體變得疏松,甚至呈白云石砂狀,但巖溶規模較小,往往具類似均勻含水特征。
(4)不純碳酸鹽巖與純碳酸鹽巖產出相間的間互類型。據間互層的特征劃分如下亞類:
1)純碳酸鹽巖層占10%~40%時,純碳酸鹽巖層可溶性強,但受非碳酸鹽巖(泥灰巖、頁巖)相間控制,巖溶、巖溶水的發育受控于該純碳酸鹽巖層中,因純碳酸鹽巖夾層厚度較小,該類型總體巖溶發育偏弱。
2)以純碳酸鹽巖為主,其厚度大于整個層組厚度的60%,其巖溶、巖溶水發育程度與純碳酸鹽巖巖組均勻型差異較小,但巖溶、巖溶水發育受非碳酸鹽巖夾層限制。傾角較緩時,垂直向受限制;傾角較陡時,側向受限制。
3)純碳酸鹽巖與非碳酸鹽巖所占比例相當,其巖溶、巖溶水發育受純碳酸鹽巖連續層厚度、補給環境、構造切割環境(包括地層產狀)、巖溶水流場環境等控制。巖溶層組類型的劃分如表2-2所示。
表2-2巖溶層組分類特征表
巖溶層組 | 類型 | 特征 |
非碳酸鹽巖組 | 均勻型 | 不發育巖溶,為阻水層 |
不純碳酸鹽巖組 | 均勻型 | 巖溶發育弱或不發育 |
純碳酸鹽巖組 | 均勻型 | 具備發育強巖溶、巖溶水系統的條件;白云巖均勻類型的強巖溶化使巖體呈松散砂狀,但巖溶規模較小 |
不純碳酸鹽巖與 |
純碳酸鹽巖間互
間互型 | 巖溶發育程度受純碳酸鹽巖的厚度、切割程度、水文地質環境等控制 |
二、各時代地層不同巖層層組、巖溶層組類型的巖溶發育程度
1. 寒武系
水井沱組(∈1s)和石牌組(∈1sh)。泥質粉砂巖、頁巖等,屬非碳酸鹽巖巖組類型,為阻水層,不發育巖溶。
石龍洞組(∈1sl)。厚度64~1 168m。上部為厚層—巨厚層灰巖,中、下部為灰巖與白云巖間互,為均勻型—純碳酸鹽巖巖組類型,總體屬強溶蝕、強巖溶和巖溶水發育層。
高臺組(∈2g)、茅坪組(∈2m)。主要為不純碳酸鹽巖與非碳酸鹽巖或碎屑巖間互型,不利巖溶發育,屬弱透水層、相對阻水層。
光竹嶺組(∈2gn)。厚度503m,主要為灰巖、白云巖,屬均勻型—純碳酸鹽巖巖組類型,單層厚度、連續厚度、總體厚度均較大,為強溶蝕層,有利于巖溶、巖溶水的發育。
三游洞群(∈3S)。中厚層白云巖、白云質灰巖,屬純碳酸鹽巖組—均勻型類型,整個厚度大,有利于巖溶、巖溶水的發育,屬巖溶、巖溶水發育層。
2. 奧陶系
南津關組(O1n)。厚度130~180m。除底部有頁巖夾泥質條帶灰巖屬不純碳酸鹽巖外,其余為均勻型—純碳酸鹽巖巖組類型,溶蝕強,為巖溶、巖溶水發育層。
分鄉組(O1f)。巖層厚22~60m,為厚層灰巖與頁巖互層,屬純碳酸鹽巖與非碳酸鹽巖間互類型,由于灰巖單層厚度、連續厚度不大,碳酸鹽巖雖具巖溶、巖溶水發育條件,但受頁巖阻限,巖溶、巖溶水發育的規模、空間受限制,多循順層方向發育。
紅花園組(O1h)。層厚41~82m,厚層灰巖,屬純碳酸鹽巖巖組類型,巖溶、巖溶水發育。
大灣組—五峰組(O1d—O3w)。總厚50~157m,為頁巖、泥質灰巖、泥灰巖等,含泥質高,限制了巖溶、巖溶水的發育,屬不純碳酸鹽巖巖組類型,為相對阻水層。
3. 志留系
為碎屑巖,屬非碳酸鹽巖類型,是很好的阻水層。
4. 石炭系
灰巖,厚度小,常劃歸于棲霞組。
5. 二疊系
棲霞組(P1q)。厚度139~245m。含生物屑亮晶、微晶灰巖,屬純碳酸鹽巖夾不純碳酸鹽巖巖組類型,中等—強巖溶發育層。
茅口組(P1m)。厚度97~153m。 含燧石結核的微晶灰巖、局部夾硅質巖等,為純碳酸鹽巖為主相對視為純碳酸鹽巖間互類型,巖溶、巖溶水強—中等發育。
吳家坪組(P2w)。厚度56~150m。炭質頁巖、含煤層等,為非碳酸鹽巖巖組類型,為阻水層。
長興組(P2c)。厚度300m。中—厚層微晶灰巖,夾硅質灰。屬純碳酸鹽巖與不純碳酸鹽巖間互型,因該層夾于P2w(吳家坪組含煤層)、T11d(大冶組下部頁巖)兩阻水層之間,補給源和水流活動受到限制,巖溶發育受到側向阻限明顯。
6. 三疊系
大冶組(T1d)。 總厚度259~8 000m。底部有厚約50~100m的頁巖,構成阻水層;下部為灰巖夾頁巖間互型;其余基本為均勻型—純碳酸鹽巖巖組類型,巖溶、巖溶水主要發育于上部。
嘉陵江組(T
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