云贵高原岩溶含水系统

如题所述

一、滇东、滇中溶原、丘峰高原区

分布于赫章、水城、富源、罗平以西,建水、丘北和开远以北,元谋、东川以南。

1.岩溶地层

元古宙地层分布在昆明、玉溪以西,下古生界分布在珙王山以西,均为碎屑岩夹碳酸盐岩。珙王山以东上古生界和中、下三叠统灰岩广泛分布。主要岩溶含水层如下:

元古宇昆阳群:大龙口组为深灰色中厚层灰岩,厚378m;落雪组为白云岩,厚220~401m。

震旦系:陡山沱组为浅灰、深灰色薄层灰质白云岩,含硅质灰岩、钙质页岩,厚151~253m;灯影组为浅灰、灰白色薄层至中厚层含白云质硅质灰岩、硅质白云岩。

下古生界:下寒武统为灰色块状灰岩、泥质灰岩夹砂页岩,厚36~140m;中寒武统双龙潭组为浅灰、灰白色薄层至中厚层不纯灰岩、白云质灰岩,厚216m。

上古生界:中上泥盆统为灰岩、白云岩;下石炭统丰宁组为灰岩和白云岩,厚300m左右;上石炭统威宁组为灰岩,厚300m,马平组为灰岩;下二叠统阳新组为厚层灰岩,厚300~900m;中、上三叠统为灰岩和白云岩,夹页岩,厚600~2300m。

隔水层为下二叠统铜溪组、上三叠统乐平组、峨眉山玄武岩、大隆组以及下三叠统底部页岩。

2.构造

区内以NEE向和NE向构造为主。以小江断裂带为界,以西,SN向构造发育,褶皱构造多被破坏;以东,NE向构造发育,多为短轴褶皱,背斜、向斜交替排列,轴向NE25°~45°。

断裂构造以SN向和NE向断裂为主,主要断裂带如下:

小江断裂带:近SN走向,北与四川境内的鲜水河断裂相连,经西昌、巧家、东川、嵩明、宜良至华宁附近。在云南境内长约400km,宽30~50km,为活动断裂。

大关-水城断裂带:大致呈SN走向,北起大关北,南入贵州水城,长约500km。西侧并排有SN走向的大关-昭通断裂带,长约170km,宽约120km,为活动断裂带。

红河断裂带:是一条大型的走滑断裂带,NW走向,北起青藏高原东部,横穿云南西北部,经越南北部,一直延伸到南海海域,全长超过1000km。新近纪晚期转为右行正断层,形成哀牢山东侧的脆性断层,即狭义的红河断裂。

3.断陷盆地

滇东地区新生代断陷盆地较为发育,当地称为坝子,较大的断陷盆地有陆良坝(771.99km2,指面积,下同)、昆明坝(763.6km2)、洱海坝(601km2)、昭鲁坝(524.76km2)、曲沾坝(435.82km2)、嵩明坝(414.6km2)、平远街坝(406.88km2)、盈江坝(339.99km2)等。盆地大多沿断裂带发育,如沿小江断裂带发育的有嵩明、宜良、昆明等盆地,并形成滇池、抚仙湖等一系列的断陷湖泊;中甸-南涧断裂带(红河断裂北段)则控制着洱海断陷盆地的形成。断陷盆地内地形平坦,四周为高山环绕,高差较大。

4.岩溶含水系统

云贵高原岩溶现象十分发育,多呈溶原与丘峰地貌景观,溶丘、溶斗连绵起伏,表层为古近纪剥蚀面(石林剥蚀期),古风化壳较厚,溶蚀地貌和溶洞发育,如著名路南石林和长达300m的芝云洞就是这一时期古风化壳的产物。

区内岩溶含水系统大多以背斜、向斜为基本单元发育,形成相对独立的含水系统,以断陷盆地或河流作为排泄基准面,径流排泄。断陷盆地与周围山区相对高差大,盆地边缘断裂构造发育部位往往形成岩溶暗河系统,汇集周围山区的岩溶水,以大泉或暗河的形式出露,排向断陷盆地中的湖泊或河流。

如昆明地区为一向斜构造,岩溶主要发育在石炭系灰岩和下二叠统的阳新组灰岩中,灰岩被外围寒武系砂、页岩等碎屑岩和玄武岩环绕、封闭,形成岩溶承压含水盆地,深部含水层具承压性,钻孔水头高出地表0.7~2.64m。黑龙潭上升泉为该系统的排泄点之一,泉水流量为130~4785L/s,动态滞后降水时间约一个月左右。

罗平草北海子穹状背斜,由石炭-二叠系碳酸盐岩与碎屑岩组成,背斜核部张裂隙密集,发育成溶盆,海拔1900m,周围山岭海拔2200~2300m,形成汇水盆地。溶盆内丘峰、溶原、落水洞及暗河发育,其中的岩溶地下水向水篆长河排泄。

二、黔西溶洼、丘峰高原区

位于云南盐津、贵州赫章、水城、云南罗平以东,南盘江以北,桐梓、兴义以西的地区。

本区北部,大娄山地形高峻,构成乌江与赤水河的分水岭;南部,高原面被南盘江、北盘江深切,形成深达200~300m的峡谷,最深可达600m以上,显得十分破碎。

1.岩溶地层

沿贵州金沙—毕节以北,广泛出露寒武-二叠系和三叠系碳酸盐岩,以南主要出露二叠系和三叠系碳酸盐岩。

下寒武统主要为碎屑岩,厚600m,顶部有厚140m的白云岩。上寒武统娄山关组以白云岩为主,夹泥质白云岩。二叠系假整合在寒武系、奥陶系、志留系和石炭系之上,栖霞组为深灰色灰岩,夹燧石和泥质条带,厚120~200m;茅口组为浅色白云质斑块灰岩,厚200~400m。三叠统,下统为飞仙关组泥岩,厚522m;中统均为灰岩,夹白云岩和泥岩,总厚890m。

2.构造

本区属黔北、川南和大娄山弧形褶皱区,构造线呈NEE向和近EW向,背斜多为宽缓的箱状,两翼北陡南缓,核部为下古生界;向斜狭窄,多呈尖棱状,核部多为中生界。毕节、金沙以南,褶皱平缓,走向逐渐变为NE向,以宽缓背斜和向斜为主,背斜轴部为上古生界,而向斜轴部则广泛出露三叠系碳酸盐岩。

背斜多形成位置较高的山地,向斜则成为地势较低的谷地,地质构造与地形基本一致。

3.岩溶含水系统

区内发育大娄山期和山盆期两个剥蚀夷平面,大娄山期剥蚀面,西部海拔2000m,向东高程逐渐降低到1500m,主要构成分水岭,面上发育小型溶洼和丘峰;山盆期剥蚀面由海拔1000~1500m的丘峰和溶洼组成,溶洼规模较大,多有红色残积土堆积,溶洞十分发育。

背斜轴部地势较高,形成岩溶化分水岭,成为相邻向斜岩溶含水盆地的补给区。向斜岩溶含水盆地上部多为潜水,下部为承压水,水量丰富。

大娄山及水城一带,由箱状背斜和梳状向斜组成,岩溶含水层呈带状分布,如贵州习水东部的宽缓背斜,位于分水岭,在奥陶系、二叠系和三叠系灰岩中,溶洼、溶盆呈带状发育,岩溶水向河流排泄。

大娄山以南地区,褶皱多为穹窿和短轴状,灰岩、白云岩纯净,只夹1~2层隔水层,由于南盘江水系深切,形成深达百米以上的峡谷,地表径流大部分被落水洞吸纳,向下进入岩溶暗河系统,向河谷排泄。

在分水岭地带以及深切河谷两岸,地下水埋深达数十米,甚至上百米,地表水系不发育,而深部横向岩溶暗河管道系统发育,且分布不均,使这些地区严重缺水,出现严重的石漠化。

三、滇东南溶原、峰林高原区

位于南盘江以南,建水、元阳、金平以东的滇东南地区。该地区是南盘江与元江的分水岭,地势向南显著降低,中和营—平远街为海拔1450~1500m的辽阔溶原,向南到马关溶盆,海拔降低到1250m。元江东侧蒙葱山地区为第二、第三剥蚀阶面的过渡带,海拔急剧降低,绿水河、盘龙江及南溪河深切,形成坡陡谷深的峡谷。

1.岩溶地层

下古生界主要分布在蒙自到麻栗坡一带的绿水河流域,上古生界和三叠系分布在开远、个旧以东的丘北和广南一带,以中三叠统的个旧组纯灰岩分布最广。

下古生界:中寒武统龙哈组为灰白色白云质灰岩夹粉砂岩、页岩,厚820m;上寒武统为白云质灰岩与砂页岩互层,厚1650m;下奥陶统为中至薄层灰岩与砂页岩互层,厚500~800m。

上古生界:中泥盆统为东岗岭组厚层灰岩、白云质灰岩、白云岩夹少量硅质页岩,厚70~1700m;上泥盆统为厚层状灰岩及白云岩,厚47~1004m;下石炭统为灰岩夹白云岩及少量硅质岩,厚37~685m;中石炭统为灰岩,厚0~1100m;下二叠统为厚层状灰岩夹白云岩,下部含硅质层。

中生界:下三叠统永宁组以灰色泥质灰岩、灰岩为主,局部夹少量钙质页岩或页岩,由西向东,厚度增大,厚392~1337m以上;中三叠统个旧组为白云质灰岩、白云岩及灰岩,下部白云质较多,厚度变化较大,厚111~1890m。

主要隔水地层有下寒武统、志留系、下泥盆统、中泥盆统下部碎屑岩,上二叠统底部的煤系地层,三叠系地层中的泥、页岩层。

2.构造

本区受红河深大断裂影响,断裂构造较为发育,主要发育NW向、NEE向和NE向3组相互切割断裂构造。

区内以短轴背斜、向斜及穹窿状褶皱为主,规模大小不一,背斜核部常以下古生界或泥盆系为核心,向斜核部则为石炭系—三叠系。个旧穹窿规模较大,由三叠系组成,直径约35km。屏边、马关一带主要为NE向倾伏背斜,砚山—八宝多为单斜构造。开远—中和营地区为紧密褶皱分布区,主要有开远及大马者长轴背斜。这些褶皱构造大多被断裂切割,形态不完整。

3.岩溶含水系统

个旧—蒙自地区,剥蚀面平坦开阔,保存良好,地形起伏50~100m,剥蚀面上保留有古近纪、新近纪形成的丘峰、埋藏石芽、溶斗、溶洼落水洞等新生代岩溶地貌。中和营、文山和平远街一带峰林地形发育。

滇东南地区,古近纪以后,红河大断裂活动频繁,形成一系列的正断裂,将古剥蚀面断落,形成一系列的断陷盆地,盆地边缘多悬崖陡壁,高差达400~800m。如个旧、文山草坝等断陷盆地,盆地外围剥蚀面上孤峰、峰林和溶洼发育,而盆地内侧边缘则有暗河、涌泉出露,断陷盆地成为周围剥蚀区岩溶水的局部排泄基准面。草坝断陷盆地,与东缘地形高差达700~800m,盆地内缘出露的大、小黑水洞泉水,流量为13.7m3/s。蒙自盆地北缘的南洞暗河流量为4.67~35.913.7m3/s,泉水汇成南盘江支流。

蒙自、文山和个旧以南为第二、第三剥蚀阶面的过渡带,绿水河流经第二剥蚀阶面时,河面开阔,溶盆中多良田;当绿水河在蛮耗进入第二、第三剥蚀阶面交界处以后,河流下切剧烈,水流湍急,多瀑布,谷深600m,沿岸伏流多;地表多竖井式落水洞,深达百米以上,汇集地表径流,补给与之连通的暗河系统。

中和营—平远街地区,属断裂褶皱区,位于南盘江、盘龙江和元江分水岭北侧,剥蚀面(海拔1450~1500m)上孤峰、溶洞、岩溶湖及泉发育,地下水埋深50~100m,地下发育六郎洞岩溶暗河系统,汇水面积约800km2,向南盘江排泄,流量为10.56~74.6m3/s。

总的来说,该地区北部古岩溶剥蚀面保存良好,溶原上古近纪峰林、掩埋石芽、溶洼等岩溶地貌发育,地下水位埋深较浅;由于地处红河山大断裂活动构造带影响范围内,次级正断裂将古剥蚀面断陷形成断陷盆地,盆地内、外高差400~800m,断陷盆地构成局部侵蚀基准面,盆地内缘常有暗河和泉水出露;中南部位于第二、第三古剥蚀面交界处,南盘江和元江水系深切,形成地域性的地下水排泄基准面,地下水位埋深大,地表竖井状落水洞发育,深达百米以上,地下暗河水系沿断裂构造发育,形成巨大的暗河水系,向南盘江和元江水系排泄,暗河埋深达200~500m。

四、黔中溶洼、丘峰与峰林山原区

本区北以乌江、鸭嘴河为界,南到独山、望谟一线,西起纳雍、水城、晴隆、兴仁,东至凯里余庆,主要为黔中高原,海拔1000~1300m,是长江与珠江水系的分水岭。

发源于区内的河流,上游,支流呈树枝状,河谷开阔,多为U形谷;中游,流经丘峰和溶蚀洼地,河谷开阔,支流减少;下游,进入第二与第三剥蚀阶面的交界处,河流侵蚀作用增强,河谷侵蚀深度达200~300m,两岸形成悬崖陡壁,河谷呈V字形。如北盘江支流打邦河,河谷地形裂点在黄果树,形成落差达66m的大瀑布,瀑布以上河谷开阔,以下就进入峡谷区。

1.岩溶地层

区内主要出露古生代碳酸盐岩,下寒武统清虚洞组为厚层灰岩,下部夹页岩,厚140m;中、上寒武统的厚层夹薄层白云岩、白云质灰岩、泥灰岩,厚545~1035m;中泥盆统为灰岩、泥质灰岩夹砂页岩,厚400~500m;上泥盆统为灰岩、白云岩,下部为页岩,厚350~600m;上石炭统为厚层灰岩、白云岩、泥质白云岩;下三叠统大冶组为厚层白云岩、泥质白云岩、中厚层灰岩,厚500~900m;中、上三叠统关岭组为白云岩和白云质灰岩。

主要隔水层为震旦系—三叠系的泥岩、页岩、煤系地层以及峨眉山玄武岩。

2.构造

本区发育不同走向的3个褶皱区。

NE向褶皱区:息烽、贵阳、安顺地区发育长轴和短轴褶皱,贵定和余庆地区发育箱状褶皱,褶皱轴向呈NNE向和NE向,以宽平向斜和陡窄短轴背斜居多,褶皱一般保存完整。断裂多呈NE走向。

NW向褶皱区:主要发育在六枝、关岭、紫云和望谟地区,主要为梳状褶皱,轴向走向NW,背斜狭窄,西南翼陡,东北翼缓,核部由泥盆系、石炭系和二叠系组成;向斜轴部宽平。断裂呈NW走向和近EW走向。

SN向褶皱区:主要分布在黔南地区,背斜轴向近于SN向,自西向东,有增谷-雅水背斜、平伐-通州背斜、黄丝背斜、贵阳-惠水向斜、贵定向斜和都匀向斜。

3.岩溶含水系统

黔中高原面上丘峰、孤峰、溶洼和溶洞发育,山盆期剥蚀溶原特征保存较为完好,尤其是在分水岭地区。第四纪以来,高原不断抬升,乌江和北盘江水系深切,形成深切峡谷,在峡谷陡壁上可见到多层溶洞。

第二与第三剥蚀阶面控制着岩溶地下水位的埋深,在远离河谷的第二级阶面上,地形平缓,地下水位埋深较浅,如安顺一棵树一带,褶皱平缓,地下水位埋深4~5m。在第二级阶面与第三级阶面交接地带,地下水位变化剧烈,水力坡度大,边缘地带溶洞发育,有泉水出露。如下司、麻尾地区,第二剥蚀面上,地下水埋深10~20m;在第三级阶面上,地下水埋深达40~60m;在两个阶面过渡带上,水力坡度从4增至25,溶洞、暗河十分发育。

由泥盆系、石炭系、二叠系和三叠系纯碳酸盐岩组成的褶皱普遍发育,背斜为正地形,成为补给区;而向斜则为负地形,往往构成完整的岩溶含水盆地,成为区内重要的岩溶含水系统。如六枝向斜,核部为中三叠统关岭组灰岩和白云岩,两翼为下三叠统大冶组纯灰岩,地表岩溶发育,地下形成管道型的岩溶含水层,向六枝河排泄;向斜深部为岩溶承压含水层,揭穿后水头高于地表。

黔南的惠水向斜,宽2km,长30km,补给区为东西两侧的雅水背斜和长顺-王佑背斜;核部为大冶组薄层灰岩和泥质灰岩,蒙江穿过核部,浅切上部潜水含水层,排泄地下水,潜水位埋深5~10m;向斜构造盆地中,承压含水层分别为阳新组灰岩和长兴组灰岩,上升泉流量为5~1L/s,最大可达130L/s,钻孔揭露水头高出地表1m左右。

下司、麻尾地区在地貌上处于第二、第三剥蚀阶面交界区,在构造上位于背斜倾伏端,断裂构造发育,形成规模较大的暗河水系,麻尾东的暗河长49km,暗河出口枯水期流量为1.2m3/s。

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