第2期1925年1 0月中国岩溶 CAR SOLIAOCGSIN IAC论贵州岩溶水赋存的地貌规律性`杨明德(贵阳师范学院地 理系)提要贵州地处我国南方~个亚热带岩溶化高原,岩溶水丰富,斌存条件复杂,是在地质、地貌、气候三者长期共同作用下演变而成本文从地貌侧面对岩溶水 在上升地貌发育区的一系列表现进行了初步研究,提出了岩溶水的二元结构、三维空间规律、地貌富水面以及地下 河系补给类型等新认识,对岩溶水开发利用也作了地貌条件的分析贵州位于北纬2 4“30产一21 3尹,东经1 0 305 1尹一209“30产间,面积17.64万平方公里,处于我国第二大梯级向东部丘陵平原第一大梯级的 过渡带,长江水系和珠江水系的分水岭地区由于碳酸盐岩广布,在长期热带、亚热带气候环境、复杂 的地质构造和 挽近 强烈的 间歇性构造运动控制下,不仅岩溶发育复杂、地貌类型多样,且使岩溶水表现出许多明显的区域特征,因此对这些规律性进行深入的分析研究,既具有理论价值也具有实际 意义一、影响贵州岩 溶水赋存的地质、地貌条件贵州绝大部分属于扬子准地台,在震旦纪一三叠纪厚可达万米的沉积 盖层中,沉积了厚可 达8 500米的碳酸盐岩层,其出露面积占全省总面 积的7 3%以上,由于碳酸盐岩层与碎屑岩相间互 层,因而形成了 多种间互状层组类型的水文地质结构〔`〕和岩溶“多层型”含水的特征。
又因碳酸盐岩层 由老到新氧化钙含量增加,氧化镁含量减少,又使岩溶 发育程度也随地层时代由老到新增强、岩溶大泉和地下河增多,岩溶水的不均一性加大,甚至在一定条件下,岩溶水由白云岩向灰岩分布区集中而碳酸 盐岩的岩相和组构的差异所引起 孔隙度、渗透性、比溶蚀度的变化更使岩溶发育强度、岩溶水赋存条件类型、富水程度差别明显,如台地相生物粒屑亮晶灰岩或含生物碎屑、粒屑泥晶灰岩都表现 出岩溶发育、富水性强、地下河易见、溶洞发育的特点贵州 的 地质构造对岩溶发育和地下水的赋存更为突出因为贵州处于我国南岭纬向构造带之北,川滇经向构造带之东,新华夏系第三隆起带西南端的东、西部不同地质构造体系的.本文初稿曾在197 9 年全国岩溶地貌学术会议上交流,这次发表作了删改中国岩溶198 2年转变地带注,因而应力集中,长期多次的构造活动,特别是强 烈的燕山运动作用下,褶皱强烈,断裂发育,构造形迹清晰,出现了有成生联系的不同类型、不同等级的构造体系(图1)制约着岩溶发育和岩溶水的水 动力类型1 1 11三 三 !51 …直直直2 2 2口_下,{_加{_ _ _3 3 3L三 二 …7} 店了少4 4 4团8〔宜…………/ / / / / / / / /(哪) ) ) ) )尸尸尸尸尸尸尸 产产产尸尸尸尸尸四四四图1贵州省构造体系略图1.断层 及推测断层2.箱状背斜3.背斜4.向斜5.弯隆构造6.构造盆地7.短轴背斜8.基底1黔东华夏系扭动构造带I中部经向构造带I类山弧形联合构造带丁黔西山字型构造V黔西南联合构造矶黔南纬向构造带飞西部北西 向构造带飞黔西南涡轮构造注:据1/100万 地质图及10 8地质队贵州构造体 系图简化如岩溶分布的条带状〔2〕其形式则决定于碳酸盐岩与碎屑岩互 层和 褶皱形态,在中部经 向构造带内的“隔槽式”构造的宽背斜,岩溶常沿 张裂面及X型裂隙发育,暗河沿纵 张或一组横张裂隙追踪发育,并形成格子状 或树枝状水系,使背斜成分 流型 和窄向斜汇流。
挤压 强烈的梳状构造常伴以走向压性断裂,多发育单一型管道地下河;而山字型构造内的 地下河、溶洞沿脊柱轴二次纵 张断裂发育,出现大量的漏斗、竖井和洼 地、干谷在两种构造 体系复合和交接处 因应力集中、岩石破碎,岩溶都 强烈发育和富水,温泉沿 多次活动断裂带或交接处注:贵州第八普查大队五分队197 7贵州构造体系特征贵州地质科技情报197 7.1第2期杨明德:论贵州岩溶水赋存的地貌规律性出露更为普遍,就是整个岩溶分布格局 也是与大地构造和构造 体系相一致贵州地貌对岩溶水的影响也是很明显的贵州 地貌不仅在地势上高于广西、四川盆地,而 且 由东向西 呈现为梯级状大斜坡,东部是海拔5 0一8 0米的低山、丘 陵区,中部是1 2一1 40 0米的丘 原和 山原区,西 部是2 40米 的产原了,而河流常深切50 0一7 00米或 更大这是与贵州自第三纪末以来就已开始隆升,至第四纪有更大的强度,间歇性的新构造运动总的表现为自西向东掀斜上升,伴以断裂、局 部的断块隆起和某些断陷盆 地的相对下陷 以及新 构造常沿 老构造复活 这一基木特性相一致的所以贵州岩溶水的赋存特点、演变方式也是在 地质构造 的基利{上通 过上升地貌发育而制约着岩洁水的补给、径流、于 作 泄规律的。
如 强烈下 切使岩溶水不断 适应其下降了的排泄 基准面,岩溶在峡谷区向深性表现突 出,且地下河或岩溶 大 泉均在排泄基准面附近 出露间歇 性的抬升又导致了层状 地貌的发育岩溶含水层、溶洞、暗河的多层分布,以及在一定的 地貌区形成向斜分流、背斜反而 汇_流 等现象都是地貌作用的表现当然,贵州 自新生代以来,由于气 候的冷暖、千湿的交替变化,不 仅使岩 溶发育、岩 溶水形成更复杂化,而且也使岩溶气候形态学有所反映,高原 面上的残余峰林`一3·4〕和 流水作用渐占重要的峰丛峡谷,其岩溶地下水状况是不 同的二、贵州岩溶水赋存的地貌规律性(一)河 流 切割与岩 溶 水赋水块段贵州由于河流的强烈下 切,因而常把岩溶化的 含水地 块分割成了不 同面积和形状,相对独 立 的岩溶赋水块段,每一块段一般都有独自的补给、径 流和排泄区,各块段之间的 浅层岩溶水缺 乏水力上的联系,其水动力类型和排 泄特点主 要决定于地质构造和地貌条件、切割深度其主要排泄中心 往往 就位于最深切的排泄基准面一深切河 谷因此在无区域隔水层 时,浅层岩溶水的埋 藏规律主 要决定于地 貌发育状况、部 位和河流切割度利用这一规律对 圈定水文 地质单元、查明 地下水的理 深、径 流和排泄方向都有一定的意义和 作用。
二)地貌 发育 与岩 溶 水的“三维空 间”表现在贵州 要认识岩溶水 赋存的空 间规律 性,必 须对 地貌从横向上由分水岭 到河谷;纵向上—由河流的 士游到 下游;乖向上-一由地 表到河流排泄基准面以下一 定深度这 一“三维空间”上,岩溶水随地貌在时 间 上的演进和变化规 律性去认识 和探讨从纵 向上看,对贵州 三十余条 河流的纵 剖 面分析可以概括为只种基本类型(图2),俊种类 型岩溶水 的赋存和运 动规律是不同的1)正常型:河流纵 剖面 呈上凹曲线,一般_L游比降 大,下游比降小,以黔 东锦 江、抚阳河及黔南 望漠河等河流为代 表2)反常型:贵州 多称为, ’1丈平衡剖面”刑河流纵剖 面呈抛物线刑,河流 上游比 降小,下 游比降反而大,在比降的突变 处(即二者的交接处),常为河流的裂 点所在,以鸟江文流猫跳河、高洞河及红水河水系的曹渡河、六洞河为代表3)才弟级型:河流纵剖而士游比降通`i污较小,中、下游呈陡坡降段与缓坡降段交替出48中国岩溶1982年尚程 (M〕2 100160011009007才)犷)5()030 ()100(KM)愉江主支流纵断面简图(代 表正常型)Jl l l程`入IJ1.斗〔川1 欲《川If)0{)吕川夕〔J吸)(乡1了户r)打邦河主支流纵断面简图(代表梯级型)厂叮一兮勺卜二一`{详订丁一门厂又一]_卜之二一门1〔当型艺匕…当:`匕 二全划4匕二{,匕 二习猫跳河 主支流纵断面简图(代表反常型)图2贵州河流纵剖面典型类型比较图生.河谷横剖面形态2.河流裂点3.地下裂点4.天生桥5.明流及伏流注:图2代表正常型图中垂直方向系 分别采用两种比例尺络制而成。
现,呈梯级式下降,到下游会口处坡降又变小,然后汇人 干流该类型实 际上是下游及入口段,已开始适应变化了的侵蚀基准面实则亦是反常型的一 种以北盘江支流打帮河、格所第2期杨明德:论贵州岩溶水赋存的地 貌规律性河、龙江支流 樟江等河为代表打邦河上的黄果树瀑布也是上、下游地貌发育阶段不同的河流裂点现仅以反常型河流为例来分析岩溶水的“三维空间”规律河流上、下游不同,可 以分为宽谷段(上游)与峡谷段(中、下游),其间常以裂点为界上游宽谷段:河流纵比降在0.1 6一3编 以下,河谷开阔,切割 浅由分水岭到河谷,地下河、地 表河都处于正常状态,比降由 上游到 下游逐渐减小分水岭地区地下水埋 藏深;近河谷 地区埋藏浅一2 0 米之间,时有潭湖出现地表、地下水系交互 出没,时明时暗,但岩溶发育的深度一般较小,岩溶水有时形成水力联系比较密切 的网状水系或 岩溶潜水地貌上为峰林盆地(或残林坡地)、峰林谷地、峰林洼地,洼地中常有第四纪 堆积物(图8)麟帅伽130011吸川峰峰林槽谷谷峰林波立补(盆地) ) )} } } 峰峰峰峰林 槽谷} } } } } } } } } } } }图3猫跳河上游岩溶地貌与地下水关系示意图(代表上游宽谷段)中、下游峡谷段:河流纵 比降剧变为6一2 5编或更大,河谷切割深度20 0一3 00米以上,大、小河流均 出现伏 流现象,如乌江北 源六冲河即伏流 达六次之多,而伏 流有的正处于集中落差处,且附近易见古河道。
某些伏 流已形成天 生桥横跨于峡谷中岩溶的向深发育 突 出,岩溶地貌由分水岭到河谷 出现峰林盆 地一令峰林谷地-)山争丛谷 地-)峰丛 注 地一一)峰丛峡谷的 地貌序列,更替;地下水埋深 由数米、十余米变为4 0一1 00米以上,并随着上述地貌类型 的更替,岩溶负地形由溶盆、大型 浅洼 地、岩溶湖、潭,逐渐转变为深邃的洼 地、竖井,深干谷,其规模由大变小、密度加大、地下水的坡降剧增,普遍形成地下裂 点注(图4)由于地下水坡降大、管道流集中〔“〕,因而不均一性更为突出当峡谷为纵谷 或 大面积 碳酸 盐岩分布,其中又 无夹层时,则可 形成纵 向径 流,出现低于河流的凹槽,若建库,则成为渗漏通道有的河流 在裂 点附近 还形成地表、地 下双层河道这 显然是由于岩溶水为适应急剧变大的纵坡降,沿着裂隙开拓新道以适应新的 侵蚀基准面所致三)层状地貌与岩 溶水的层状 富集特征贵州是我国“多层型”含水层分布区`己是碳 酸盐岩含水层与碎屑岩夹层 间互,在岩层注.杨明德何才华1 9 7 6贵州地貌发育的基本特征贵州地质科技情报1976.2岩溶2年86中国岩溶1982年~ ~ 一二.~N EEóJ幻、卜划户ù,曰l户乍 1,斗几`引妇图4猫跳河中、下游岩溶地貌与地 下水关系示意图(代表中、下游峡谷段)a早期暗河b地下水凹槽(低子河水位)c岩溶千悬谷产状平缓时形成。
另外,在贵州还可见到由于地貌发育形成了多级剥夷面或岩溶台面,在无 区域性隔水夹层 时,也形成了水文地质上相对富水的块段由于它在背斜区或向斜区,灰岩区和白云岩区均可 出现,其地貌形成作用明显,可暂称为“岩溶地貌富水面”由多级剥夷面或岩溶台面组成的岩溶地貌富水面,常使泉、井、岩溶潭甚至地下河密集分布,岩溶水埋藏浅、出露多、密度高、涌水量大、易开采,其富水程度除了与补给、含水层性质、构造 因素有关外,与岩溶地貌发育阶段及岩溶发育程度密切,、 亦即 当形成岩溶台面或剥夷面 时,地 壳处于相对稳定,地下水得以在较长时 间内进行 岩溶化作用和水平循环,从而给岩溶水赋存条件创造了有利的储存空间,加之这 些富水面 多是贵州岩溶的继承性发育区和地貌轮回的滞后发育区,由于岩溶多期的迭置发育,岩溶化程度很高,地下水坡度小,水力联系性好,既有利于大气降水补给,又利于地 下水富集,因而成为相对富水的 地面例如贵阳东北永乐堡由下三叠统灰岩组成的三级岩溶台地、新添寨-一茶店由下、中三叠统灰岩、白云岩组成的三级台地,都是相 对比较富水的台面、而其中的羊昌岩和养羊台面更富水,东部镇远由中、上寒武统白云岩形成的650一7 0 0米、9 00一100 0米两级剥夷面、黔北绥 阳蒲老场85 0米剥夷 面、循坛复 兴场8 0 。