6.1.1.1 地形地貌
保靖县位于湖南省西北部，湘西土家族苗族自治州中部，地处云贵高原向湘中丘陵过渡的斜坡地带、武陵山山脉中段。研究区位于保靖县城南东，以塘口湾水库灌区为主体，横跨梅花（包括迁陵镇）、复兴、水银和阳朝等4个乡镇，近185.25km2，属河间岩溶峰丛洼（谷）地的岩溶中、低山区，为典型的岩溶旱涝区。地理坐标为北纬28°37′～28°42′、东经109°37′～109°40′。总的地势是南高北低的山川格局。山峰主要呈NE向展布，地形海拔高程，一般为500～650m，岩溶洼地标高一般为390～450m。综合分析研究表明，研究区内的岩溶地貌形态组合类型，主要有峰丛洼地（谷地）、峰丛盆（洼）地、峰丛槽谷、溶丘槽谷（洼地）等。
（1）峰丛洼地（谷地）
是区内分布最广的岩溶地貌类型，如车家坪峰丛洼地、马岩山峰丛洼地、那丘峰丛洼地、老宅峰丛洼地、洞湾峰丛洼地和敖溪峰丛洼（谷）地。峰体多呈圆锥状，山坡坡度一般30°～40°。峰顶高程一般为540～650m，锥峰相对高度一般为40～80m。洼地为封闭式负地形，其分布高程为420～540m，洼地深一般为30～60m。洼地底部普遍有落水洞发育，起消水作用，为季节性地表水流的排泄口。
（2）峰丛槽谷
岩溶槽谷形态多样，局部地段仍保留有叠置型的残留洼地，谷底平坦，负地形发育率在20%左右，呈长条串珠状或线状分布，残坡积粘土层较发育，厚2～10m不等，为主要农业耕作区。槽谷的发育明显受NNE与NWW向两组断裂、裂隙构造控制，如白岩洞NNE向槽谷、沙河NE向槽谷、雷打岩-大湾NWW向槽谷、长坪-小河寨NNE向槽谷和长坡NWW向槽谷等。
（3）峰丛盆（洼）地
由基座相连的簇状山峰和盆地或大型洼地组成，集雨面积达5km2以上，盆（洼）地面积达2～5km2，盆（洼）地底部平坦，土层较发育，厚2～10m不等，为主要农业耕作区。如敖溪、梭多坪、孟科坪、官庄、车夫、迫逼洞等盆（洼）地，是主要的粮仓。
（4）溶丘槽谷（洼地）
由地表起伏约50m高的溶蚀丘峰和宽槽谷组成，负地形发育率在50%左右，呈宽缓的长条型分布，残坡积粘土层较发育，厚2～10m不等，为主要农业耕作区。主要分布在甘棠坪、格则湖、桐木棋、梅花和马虎冲等地，槽谷的发育主要受控于NNE与NWW向两组断裂、裂隙构造。
地表落水洞与地下通道
落水洞往往出现在岩溶洼地的底部或一侧，并通过竖井或斜井与地下洞穴或地下河沟通，构成复杂的地貌组合类型，如铁匠村洼地底部一侧的铁匠洞落水洞通过斜井与深部地下河相连接，构成白岩洞地下河系统的一个分支。
表6-1 白岩洞—金塘湾地区洞穴统计
续表
岩溶洞穴及洞穴系统
依据洞穴形态和沉（堆）积物的时空组成以及所处的水文地质单元，将区内30多个洞穴归属为既4个彼此独立又互相联系的洞穴系统（表6-1）。
6.1.1.2 地层
研究区主要出露寒武系和第四系，其主要岩性为：
（1）下寒武统
1）杷榔组（1p）：深灰—灰黄色页岩夹泥灰岩及灰岩、钙质页岩，厚196m。
2）清虚洞组（1q）：上段为灰白—灰黑色厚层白云岩及豹皮状白云质灰岩；中段是薄层状泥质灰岩与中厚层状纯灰岩互层；下段以薄层状泥质条带灰岩夹厚层状、巨厚层状纯灰岩为主。厚396～911m。
（2）中寒武统
1）敖溪组（2a）：下段为黑色、深灰—灰黄色钙质泥岩、页岩，局部夹泥灰岩，厚40～70m；上段为深～灰色薄层泥质灰岩、白云岩，夹少量中厚层泥质白云岩，厚253～283m。
2）花桥组（2h）：青灰色至暗灰色泥质微层灰岩、薄层灰岩、薄层泥质条带灰岩、夹厚层角砾状和竹叶状灰岩，厚318m。
（3）上寒武统
1）车夫组（3c）：薄层泥质条带灰岩夹厚层角砾状灰岩、竹叶状灰岩及白云岩，厚266m。
2）比条组（3b）：青灰色厚层至块状灰岩及结晶灰岩。下部灰岩呈瘌痢状或条带状夹假鲕状构造；上部灰岩夹数层中-粗晶白云岩，厚799m。
3）追屯组（3z）：白云岩、白云质灰岩夹少量灰岩，厚448m。
中上寒武统：
娄山关群（2-3ls）：灰白—深灰色厚层状细晶白云岩，粗晶白云岩，厚816m。
6.1.1.3 地质构造
研究区在构造上处于新华夏系武陵山二级隆起带的中段，主要构造线呈NNE-NE向展布，由一系列断裂和不完整的保靖背斜组成。
（1）保靖背斜
研究区位于保靖背斜中段的轴部。保靖背斜为一拱状背斜，走向NE40°，轴部由寒武系下统牛蹄塘组、杷榔组和清虚洞组地层组成。东南翼为中上寒武统的敖溪组、花桥组、车夫组、比条组和追屯组地层组成；西北翼为中上寒武统的类山关群，且地层倒转，倾向南东。由于背斜轴部受NNE向压扭性断裂组所破坏，地层倒转，构成一倒转的和不完整的单斜构造，岩层倾向东南，倾角10°～30°。
图6-1 湖南保靖县区域构造地质图
（2）断裂
研究区断裂发育，主要由保靖NNE向压扭性断裂带（组）和NWW向的扭压性断裂组成。其中保靖断裂带，由5条NNE向的压性及压扭性断裂组成，规模较大，长20～100km，宽一般10～15m，最宽达40m，破碎强烈（图6-1）。
1）北北东向压扭性断裂
研究区北北东向断裂为保靖断裂带的一部分，主要由平头司-长潭-敖溪-信坪、岩山脚-尖堡山、盐叉河-吉库-金塘湾、西北部的所拉西-敖溪-岔家坡、曾家-张家坪和新桥-梅花等6条断裂组成，其延伸与背斜轴向大体一致。
2）北西西向断裂
研究区的北北西向断裂主要有那丘、盐叉河、吉库、洞湾-铁匠洞、中寨-金塘湾、铁灯坡和梅花等断裂，横切或斜切地层走向，主要表现为先扭后压的特征。
6.1.1.4 水文地质
研究区属沅水流域酉水河水系。酉水河由西向东经保靖县城从研究区北侧通过，是当地岩溶地下水的排泄基准面。酉水河汇水面积18530km2，多年平均流量453.6m3/s。
研究区的地表径流属雨洪型，即有暴雨产生洪水而形成地表径流，地表径流的分配与大气降水基本一致，径流量的大小主要取决于降水量和降水强度以及下垫面的条件。因研究区为碳酸盐岩地区，岩溶发育，洼地、漏斗、消水洞等负地形遍及全区，所以地表径流小，而地下径流大，且以地下岩溶管道径流为特征。根据观测，区内的岩溶水主有3种类型：①裂隙-溶隙型岩溶水；②溶洞型岩溶水和③断裂-溶裂型岩溶水，其富集受岩性、构造和地貌因素等制约。
区内岩溶水的富集性与含水层岩性、厚度、岩溶发育程度和岩溶类型有关，而其岩溶地下河水主要受构造、岩性控制，背斜轴部主要为寒武系碳酸盐岩，向斜轴部为奥陶系，地下水主要集中在背、向斜核部。构造及地貌对地下水的运动和局部富集起到控制作用，地下河多沿断裂发育，主要呈NNE-SSW或SSW-NNE向展布，排泄于酉水河。
区内的岩溶含水岩组类型，按其岩溶层组类型及含水性，可分为连续式碳酸盐岩类含水岩组和间互式碳酸盐岩夹不纯碳酸盐岩类两个含水岩组。再据其含水性及富水程度又划分出强岩溶、中等岩溶、弱岩溶含水层（组）。
（1）连续式碳酸盐岩类含水岩组
1）连续式间互型溶洞-地下河强烈发育的清虚洞组碳酸盐岩类含水岩组
为区内主要含水层，属强岩溶化层组，岩性为上部厚层白云岩及豹皮状灰岩；下部厚至薄层灰岩、泥质灰岩及白云质灰岩。该含水层（组）岩溶最发育，主要岩溶形态有大型洼地、岩溶槽谷、落水洞、洞穴及规模巨大的岩溶地下河。如白岩洞—金塘湾地下河系统和塘口湾那洞地下河系统，主要沿断裂构造线展布，其发育明显受NNE向背斜和断裂构造控制。此外，除发育岩溶地下河外，该含水层还普遍出露表生岩溶泉，据30个泉水（点）统计（表6-2），占总泉水数的25%～30%，其流量较小，一般为0.1～2L/s，主要以裂隙下降泉形式出露。
2）连续式全层型溶洞裂隙中等发育的娄山关群碳酸盐岩类含水岩组
含水岩组的岩性主要为灰-灰白色厚层白云岩夹少量白云质灰岩，分布于研究区的西部。该层岩溶发育，主要岩溶形态为溶沟、落水洞及洞穴，地下水主要以岩溶泉的形式排泄，属深层断裂岩溶泉。据泉水调查资料，其流量一般为0.5～2 L/s，最大梅花泉，为14.12L/s；其次是马虎冲泉，为7.83 L/s；这是本区岩溶水最富集的含水层，岩溶泉主要（80%）以上升泉的形式出露，如梅花上升群泉、桐木棋上升群泉、麻阳上升群泉等，泉水流量相对稳定，属深部断裂、裂隙岩溶水。
表6-2 保靖白岩洞—金塘湾岩溶区泉水点统计
3）连续式全层型与间互型中等发育的敖溪组上段、花桥组和车夫组碳酸盐岩类含水岩组
含水层岩性主要为灰色薄层灰岩、泥质条带灰岩夹厚层角砾状、竹叶状灰岩和白云岩，该层岩溶中等发育，主要岩溶形态为溶沟、落水洞、洼地、槽谷及规模较小的洞穴，地下水主要以岩溶泉的形式排泄，据泉水调查资料，其流量较小，一般为0.1～1L/s，主要以裂隙下降泉形式出露，如滴水洞泉、花桥泉和小河寨泉群等，泉水流量不稳定，属岩溶裂隙水。
（2）间互式碳酸盐岩夹不纯碳酸盐岩类含水岩组
1）间互式全层型溶洞裂隙强发育的追屯组和比条组碳酸盐岩类含水岩组
含水岩组的岩性主要为灰色、浅灰色厚层白云岩、白云质灰岩、厚层至块状灰岩，分布于研究区的东北部。该含水岩组岩溶较发育，主要岩溶形态有溶沟、落水洞、洼地、槽谷、洞穴及规模较大的地下河。如车夫洞、树儿洞—白溪关地下河，主要沿NE40°及NW275°～290°两组断裂方向发育。此外，岩溶泉主要以岩溶裂隙下降泉的形式出露，其流量较小，一般为0.1～1 L/s。
2）间互式夹层型岩溶裂隙弱发育的敖溪组下段和杷榔组含水岩组
含水岩组的岩性主要为深灰—灰色页岩夹中薄层泥灰岩及灰岩、钙质页岩、钙质泥岩。该层岩溶发育极弱，主要岩溶形态有溶裂和溶孔（穴），沿断裂裂隙破碎带有泉水出露，如吉库沿断裂带出露的泉群等。