南方的岩溶和岩溶水
南方可溶岩主要包括震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系和三叠系的碳酸盐岩，主要分布在扬子地块和华南准地块，地处广西、广东、湖南、贵州、云南、四川、重庆、湖北、江西、江苏等省(区)。碳酸盐岩在广西、湖南、贵州、云南等省(区)有大面积裸露，在碳酸盐岩分布区存在小型褶皱和断层错动(图8.16)，有些地方碳酸盐岩被非可溶岩分隔，在一些坳陷盆地(如四川盆地)和断陷盆地(如昆明盆地)深处也分布有碳酸盐岩。
图8.16 广西抚绥县东门岩溶储水构造剖面图(据梁礼革，2006)
南方地处热带亚热带湿润气候区，年降水量多大于1200mm，碳酸盐岩裸露区各种各样的岩溶形态极为发育，地表多见峰丛山区、峰林平原，有大量塔状山峰和岩溶洼地，并有红壤土和洞外钙华沉积，地下多发育各种规模的溶洞和地下河，位于地下水面以上的溶洞内有钟乳石等大量洞穴沉积物。在广西桂林-阳朔间漓江两侧以峰丛山区(洼地)和峰林平原为特征，在桂林市区附近150km2范围有220个塔状岩溶孤峰，平均高度74m，底部平均直径208m。在广西西部与云贵高原边缘接壤的斜坡地带，发育有绵延千里的峰丛山区和峰丛洼地，峰林平原零星分布其间。部分分布在盆地内和非可溶岩以下的埋藏型岩溶则以溶孔、溶隙和小型溶洞为主。
在南方大面积碳酸盐岩裸露区以溶洞型岩溶介质为主，埋藏型岩溶区则存在溶隙型岩溶介质。溶洞型岩溶介质多呈单层或多层非连续的溶隙-管道双重结构，其富水性极不均匀，揭露地下溶洞的钻孔和没有揭露溶洞的钻孔涌水量相差巨大。在岩溶平原区地下溶洞发育较多，地下水分布的均匀性和水力联系程度都好于峰丛山区。地下水的补给主要在碳酸盐岩裸露区通过垂向岩溶形态接受大气降水的入渗补给，补给集中而迅速，当地表河流转入地下后，也可以看成是地表水对地下水的补给。地下水的排泄方式通过地下河出口和泉排泄出地面后再汇入河流中，或者直接泄流到流经可溶岩的河流中。地下水的径流方向是自补给区向泉和地下河出口，其特点是水流比较集中而迅速。在洪水期还能见到部分岩溶水系统内存在多级泄洪或溢洪现象。在碳酸盐岩裸露区岩溶水系统以地下河流域和泉域为基本单元，在褶皱发育地区往往一个背斜或一个向斜构成一个岩溶水系统，而在被非可溶岩分隔的碳酸盐岩分布区常构成单独的岩溶水系统，非可溶岩分布区的部分区域有可能成为岩溶水系统的间接补给区。以表层岩溶泉排泄的表层岩溶带也以泉域构成岩溶水系统。
我国南方岩溶水分布区有众多泉水和地下河。由于泉域岩溶水系统范围不大，所以泉流量一般不大，平均流量多数为每秒数十升至数百升，少数达数千升。泉域岩溶水系统进一步演化成为地下河岩溶水系统。南方地下暗河发育，据统计，仅在广西、贵州、云南、四川、湖南五省(区)，枯季流量大于50L/s的地下河或伏流有2836条，又以云贵高原向广西峰林平原过渡的斜坡地带地下河数量多、流量也大(杨立铮，1985)。分布在广西中西部都安县的地苏地下河系(图8.17)，汇水面积1004km2，有12条支流，总长度241.1km，其中主河道长57.2km。地下河系发育于强岩溶化的泥盆系中统东岗岭组、泥盆系上统及二叠系纯质灰岩中，受多期构造运动及挽近期间歇性上升的影响，岩层发生褶皱和断裂;长期季节性短时间集中的降水通过峰丛洼地和落水洞注入地下(有效降水入渗系数0.5～0.8，区内年均降水量1739mm、年内平均气温21.3℃)，沿断裂带和向斜轴部裂隙带逐渐溶蚀发育形成岩溶管道，并导致多层状和纵剖面阶梯状复杂地下河系的形成。地下河系在上游埋深近100m，为较简单的裂隙状岩溶管道，一般宽数米至20～30m，高十余米至数十米，中游多为脉状水系，河道宽度和高度为十余米至数十米，下游河道宽度数十米，高度为十余米至数十米。地下河系剖面上为多层结构，最多为4层，常见为2层，支流常以跌水或瀑布形式汇入主流地下河道中。地苏地下河出口流量动态与降水关系密切，最大流量为544.9m3/s，枯季最小流量为4.03m3/s(袁道先，1994)。
南方岩溶水、大气降水、地表水“三水”之间转化迅速，地下水动态变幅大、变化迅速，滞后时间短，岩溶水系统的调节性能差。由于地下水获得大气降水的集中迅速补给，使地下水位迅速抬高，通过迅速径流以泉或地下河排泄，使地下水位又迅速下降。岩溶水流速每天数百米，在洪水期可达每天数千米。无论是泉排泄还是地下河排泄，流量都极不稳定，不稳定系数大。特别是在峰丛山区，每当较大的降水发生后，地下水位、泉流量及地下河出口流量迅速升高，降水结束后不久，地下水位、泉流量及地下河出口流量迅速下降，滞后时间最短只有几小时，最长仅数天。例如，广西乐业县百郎地下河系由主流和11条支流组成，流域面积835.5km2，主流长64.1km，地下河出口总流量总体上随降水量变化而具有季节性变化，变幅大且变化迅速(图8.18)，最小流量为2.04m3/s，最大流量为121m3/s，最长滞后时间为4d(易求芳，1983)。
图8.17 广西地苏地下河系略图(据陈文俊，1988，转引自袁道先，1994)
此外，在四川盆地中西部埋深1000～3500m处的碳酸盐岩中分布有热卤水，成为储卤层，并与石油、天然气的分布有密切关系，埋深200～1000m处的碳酸盐岩中分布有地下热水(刘俊贤等，2003)。在云南省昆明盆地的碳酸盐岩中也分布有地下热水。只有分布在盆地内的埋藏型岩溶水系统中的地下水动态才是比较稳定的。
北方可溶岩主要有中上元古界和下古生界碳酸盐岩，以及石炭系煤系地层中的薄层灰岩，又以寒武-奥陶系碳酸盐岩和蓟县系雾迷山组白云岩最为重要，它们分布在华北地块中，主要位于山西、陕西、河北、河南、山东、北京、天津、内蒙古、辽宁等省(市、区)。北方自古生代以来，地壳运动相对缓和，地层褶皱平缓，主要是较大块体的整体隆起或沉降，碳酸盐岩因此被分割，在隆起区和坳陷区又被不同级别的断层切割以及侵入岩体分隔，因此多呈不同规模的块状分布。在隆起山区碳酸盐岩有较大裸露面积，并被上覆非可溶岩埋藏，在山西高原附近局部被黄土覆盖，而在断陷或坳陷盆地则被上覆厚层松散沉积物覆盖或被非可溶岩埋藏。
图8.18 广西乐业县百郎地下河流量过程线与降水量关系(据易求芳，1983)
北方岩溶区地处温带半干旱气候区，年降水量多在400～800mm之间，可溶岩中主要沿构造裂隙及层间裂隙溶蚀形成溶隙网络，在局部构造裂隙密集带和断层破碎带可以形成强岩溶发育带，地下岩溶形态以溶隙为主，也有溶孔，在现代排泄基准面之上有不少大型溶洞，地表岩溶形态多见常态山、干谷、溶痕、岩溶大泉等，以及较少的洞穴沉积和洞外沉积。
北方碳酸盐岩分布区以溶隙型含水介质为主，局部为溶孔型含水介质或溶洞型含水介质。相对于南方以溶洞型含水介质为主的岩溶区，北方岩溶地下水分布比较均匀，含水介质一般为溶隙网络构成的连续介质。但是北方岩溶含水层的富水性仍然存在差异，在断裂带及地下水主径流带钻孔涌水量往往较大。
在碳酸盐岩的块体状分布基础上，我国北方半干旱岩溶区常形成岩溶大泉，以岩溶泉域构成一个个完整的岩溶水系统。泉域岩溶含水层呈单斜、向斜、背斜及断块等储水构造展布，有明确的地表分水岭和地下分水岭以及隔水边界。泉域面积小者数十平方千米，大者可达数千平方千米。岩溶泉的流量在每秒数十升到数千升，其中流量在1m3/s以上的大泉有50多处，成为北方岩溶水的重要特征。岩溶大泉主要分布在山西高原、太行山东麓、山东中北部和西南部、燕山南麓和辽东半岛等地区。
岩溶泉一般出露在泉域边界最低点的深切河谷或山前地带，多以泉群的方式出露，在泉口附近常存在阻水构造，例如阻水地层或岩体，或者渗透性差的沉积物，因而北方岩溶泉多是溢流泉，而且多数是全排型泉，有少数为非全排型泉。泉域地下水的补给主要是在碳酸盐岩裸露区的大气降水入渗补给，降水入渗系数达到0.15～0.3，来自非可溶岩地区的河流流经碳酸盐岩裸露区及被第四系覆盖的河床的渗漏补给也是重要的补给来源。地下水自补给区向着泉口径流，流速较慢，常存在若干个强径流带，在强径流带内地下水面水力梯度小、地下水流速比非主径流带快。
由于岩溶泉域规模大，岩溶水径流途径长、流速慢，致使岩溶水系统的动态相对比较稳定，具有巨大的储存和多年调节地下水的能力。北方大多数岩溶泉的流量动态比较稳定，其不稳定系数多为1～2，少部分为2～5。泉流量过程线在一年内多为一峰一谷，峰值比当年降水峰值滞后2～6个月(图5.21、图5.22、图5.26)，少数泉出现两个峰值，第二个峰值常是由远距离的补给形成的。泉域岩溶水系统的多年调节能力与泉域的规模、岩溶发育程度、补给区的大小及远近等有关。调节期为1～2年的岩溶泉有山东济南泉、河南辉县百泉、山西郭庄泉和坪上泉等，调节期为3～5年的岩溶泉有河北黑龙洞泉、山西广胜寺泉和神头泉等，调节期大于5年的有山西娘子关泉、辛安泉和龙子祠泉等(袁道先，1994)。
位于山西省平定县的娘子关泉是我国北方最大的岩溶泉，地处太行山东麓，泉域面积4667km2(图8.19)，其中碳酸盐岩裸露区面积2188km2，隐伏岩溶区面积2549km2(韩行瑞等，1993)。泉域内地形自西向东降低，而地层则向西倾斜。岩溶水系统内主要地层东部为奥陶系中、下统灰岩，西部为石炭-二叠系砂岩、页岩、泥灰岩及煤层。灰岩裸露区地表、地下岩溶广泛发育，常见有垂直溶隙、层面溶隙，包气带保留有一些古溶洞，地表有很多干谷和干沟，在泉口附近局部发育岩溶管道，在奥陶系中统与石炭系接触带发育溶隙密集带，在奥陶系中统的含石膏层发育似层状溶隙、溶孔、溶洞及蜂窝状溶蚀混合体。奥陶系下统白云岩岩溶发育微弱，为相对隔水层。泉域内发育有两条溶蚀裂隙密集形成的岩溶水强径流带，一条自南部的昔阳向北经阳泉后向东至娘子关，长约50km，另一条由西向东经由阳泉至娘子关，长约70km。泉域内岩溶水的主要补给方式为大气降水入渗和河流渗漏补给。娘子关泉出露在桃河和温河汇流地段，由11个泉组组成，包括五龙泉、水帘洞泉、城西泉、坡底泉等泉组，其成因是地下水在向东径流的过程中，受到娘子关附近南北向的娘子关背斜的奥陶系下统白云岩相对隔水层的阻水而在河谷中溢出，属于侵蚀接触溢出泉，也是全排型泉。
图8.19 山西省娘子关泉泉域水动力条件图(据韩行瑞等，1993)
除了泉域岩溶水系统外，埋藏在北方沉陷区或沉积盆地深处的碳酸盐岩也构成岩溶含水层，例如黄淮海平原(包括华北盆地)、下辽河盆地、汾渭盆地以及鄂尔多斯盆地等。华北盆地数百米至数千米深处的碳酸盐岩及其上覆非可溶岩，常被北东向深大断裂及其他方向次级断裂切割形成一系列隆起和坳陷及凸起和凹陷，其上部被古近系、新近系和第四系沉积物覆盖(图8.20)。在碳酸盐岩分布区特别是被称为古潜山的隆起及凸起区的碳酸盐岩中岩溶发育，常分布有地下热水，成为热储层。这种岩溶含水层规模大，但由于地下水补给区极远，开采后导致地下水位持续下降。沉陷区岩溶含水层还与石油、天然气的分布有关系。在盆地边缘开采埋藏较浅的石炭-二叠系中的煤矿时，常受到下伏奥陶系灰岩岩溶水突水的威胁。
图8.20 华北平原深部碳酸盐岩剖面图(据刘鸿麟，1978，转引自王钧等，1989，有改动)
南方可溶岩主要包括震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系和三叠系的碳酸盐岩，主要分布在扬子地块和华南准地块，地处广西、广东、湖南、贵州、云南、四川、重庆、湖北、江西、江苏等省（区）。碳酸盐岩在广西、湖南、贵州、云南等省（区）有大面积裸露，在碳酸盐岩分布区存在小型褶皱和断层错动（图8.18），有些地方碳酸盐岩被非可溶岩分隔，在一些坳陷盆地（如四川盆地）和断陷盆地（如昆明盆地）深处也分布有碳酸盐岩。
图8.18 广西扶绥县东门岩溶储水构造剖面图
（据梁礼革，2006）
1—纯质碳酸盐岩；2—不纯碳酸盐岩；3—断层；4—储水构造界线。Q—第四系；P2，P2c，P2h—中二叠统；P1m—下二叠统；C3—上石炭统
南方地处热带亚热带湿润气候区，年降水量多大于1200mm，碳酸盐岩裸露区各种各样的岩溶形态极为发育，地表多见峰丛山区、峰林平原，有大量塔状山峰和岩溶洼地，并有红壤士和洞外钙华沉积，地下多发育各种规模的溶洞和地下河，位于地下水面以上的溶洞内有钟乳石、石笋等大量洞穴沉积物。在广西桂林-阳朔间漓江两侧以峰丛山区（洼地）和峰林平原为特征，在桂林市区附近150km2范围有220个塔状岩溶孤峰，平均高度74m，底部平均直径208m。在广西西部与云贵高原边缘接壤的斜坡地带，发育有绵延千里的峰丛山区和峰丛洼地，峰林平原零星分布其间。部分分布在盆地内和非可溶岩以下的埋藏型岩溶则以溶孔、溶隙和小型溶洞为主。
在南方大面积碳酸盐岩裸露区以溶洞型岩溶介质为主，埋藏型岩溶区则存在溶隙型岩溶介质。溶洞型岩溶介质多呈单层或多层非连续的溶隙-管道双重结构，其富水性极不均匀，揭露地下溶洞的钻孔和没有揭露溶洞的钻孔涌水量相差巨大。在岩溶平原区地下溶洞发育较多，地下水分布的均匀性和水力联系程度都好于峰丛山区。地下水的补给主要在碳酸盐岩裸露区通过垂向岩溶形态接受大气降水的入渗补给，补给集中而迅速，当地表河流转入地下后，也可以看成是地表水对地下水的补给。地下水的排泄方式通过地下河出口和泉排泄出地面后再汇入河流中，或者直接泄流到流经可溶岩的河流中。地下水的径流方向是自补给区向泉和地下河出口，其特点是水流比较集中而迅速。在洪水期还能见到部分岩溶水系统内存在多级泄洪或溢洪现象。在碳酸盐岩裸露区岩溶水系统以地下河流域和泉域为基本单元，在褶皱发育地区往往一个背斜或一个向斜构成一个岩溶水系统，而在被非可溶岩分隔的碳酸盐岩分布区常构成单独的岩溶水系统，非可溶岩分布区的部分区域有可能成为岩溶水系统的间接补给区。以表层岩溶泉排泄的表层岩溶带也以泉域构成岩溶水系统。
图8.19 广西地苏地下河系略图（平面图）
（据陈文俊，1988，转引自袁道先，1994）
1—地下河出口；2—地下河；3—地下河编号；4—地下河汇水区界线
我国南方岩溶水分布区有众多泉水和地下河。由于泉域岩溶水系统范围不大，所以泉流量一般不大，平均流量多数为每秒数十升至数百升，少数达数千升。泉域岩溶水系统进一步演化成为地下河岩溶水系统。南方地下暗河发育，据统计，仅在广西、贵州、云南、四川、湖南五省（区），枯季流量大于50L/s的地下河或伏流有2836条，又以云贵高原向广西峰林平原过渡的斜坡地带地下河数量多、流量也大（杨立铮，1985）。分布在广西中西部都安县的地苏地下河系（图8.19），汇水面积1004km2，有12 条支流，总长度241.1km，其中主河道长57.2km。地下河系发育于强岩溶化的中泥盆统东岗岭组、上泥盆统及二叠系纯质灰岩中，受多期构造运动及挽近期间歇性上升的影响，岩层发生褶皱和断裂；长期季节性短时间集中的降水通过峰丛洼地和落水洞注入地下（有效降水入渗系数0.5～0.8，区内年均降水量1739mm、年内平均气温21.3℃），沿断裂带和向斜轴部裂隙带逐渐溶蚀发育形成岩溶管道，并导致多层状和纵剖面阶梯状复杂地下河系的形成。地下河系在上游埋深近100m，为较简单的裂隙状岩溶管道，一般宽数米至20～30m，高十余米至数十米，中游多为脉状水系，河道宽度和高度为十余米至数十米，下游河道宽度数十米，高度为十余米至数十米。地下河系剖面上为多层结构，最多为4 层，常见为2层，支流常以跌水或瀑布形式汇入主流地下河道中。地苏地下河出口流量动态与降水关系密切，最大流量为544.9m3/s，枯季最小流量为4.03m3/s（袁道先，1994）。
南方岩溶水、大气降水、地表水“三水”之间转化迅速，地下水动态变幅大、变化迅速，滞后时间短，岩溶水系统的调节性能差。由于地下水获得大气降水的集中迅速补给，使地下水位迅速抬高，通过迅速径流以泉或地下河排泄，使地下水位又迅速下降。岩溶水流速每天数百米，在洪水期可达每天数千米。无论是泉排泄还是地下河排泄，流量都极不稳定，不稳定系数大。特别是在峰丛山区，每当较大的降水发生后，地下水位、泉流量及地下河出口流量迅速升高，降水结束后不久，地下水位、泉流量及地下河出口流量迅速下降，滞后时间最短只有几小时，最长仅数天。例如，广西乐业县百郎地下河系由主流和11条支流组成，流域面积835.5km2，主流长64.1km，地下河出口总流量总体上随降水量变化而具有季节性变化，也受每场较大的降雨影响，变幅大且变化迅速（图8.20），最小流量为2.04m3/s，最大流量为121m3/s，最长滞后时间为4 d（易求芳，1983）。
图8.20 广西乐业县百郎地下河流量过程线与降水量关系
（据易求芳，1983）
此外，在四川盆地中西部埋深1000～3500m处的碳酸盐岩中分布有热卤水，成为储卤层，并与石油、天然气的分布有密切关系，埋深200～1000m处的碳酸盐岩中分布有地下热水（刘俊贤等，2003）。在云南省昆明盆地的碳酸盐岩中也分布有地下热水。只有分布在盆地内的埋藏型岩溶水系统中的地下水动态才是比较稳定的。
南方的岩溶和岩溶水
答：南方地处热带亚热带湿润气候区，年降水量多大于1200mm，碳酸盐岩裸露区各种各样的岩溶形态极为发育，地表多见峰丛山区、峰林平原，有大量塔状山峰和岩溶洼地，并有红壤士和洞外钙华沉积，地下多发育各种规模的溶洞和地下河，位于地下水面以上的溶洞内有钟乳石、石笋等大量洞穴沉积物。在广西桂林-阳朔间漓江...
自然背景及岩溶水文地质条件概述
答：系统内由大气降水、地表水、松散岩类孔隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水、碎屑岩夹碳酸盐岩岩溶裂隙水和侵入岩裂隙水多种水资源要素构成。根据地层岩性、地下水赋存条件，地下水类型有：（1）松散岩类孔隙水 分布于枣庄盆地腹部，第四系厚度多小于10m，多数地段无砂层分布，受长期大量开采地下裂隙岩溶水及矿坑排水...
岩溶及其发育条件
答：地下水的透水条件,又与可溶性岩体内的岩溶发育程度有关,岩溶孔洞越多,地下水的流通条件就越好,结果又促使岩溶作用更强烈地进行。 ② 地下水的流动形式 a.隙流 隙流是渗流于可溶性岩石的孔隙和小裂隙内的地下水。其特点是水流细小,不集中,流动较缓慢。 b.管流 管流是汇集在岩溶孔洞和较大裂隙内的地下水。其水...
白垩纪岩溶的分布
答：这些都是古地理环境和古岩溶水复杂流态的反映。 综上所述,古岩溶建造分布极广泛,但多呈零散、小面积展布,其中钙砾岩型建造为主,胶结物局部有复杂层面构造,反映南方的古岩溶环境复杂,构造布局明显。古岩溶建造的这些特征既反映我国南方古岩溶特别是古岩溶形态的主要特征,也说明岩溶化极不均一。 7.2.1.3 桂林岩溶区...
岩溶水的化学特征
答：在沉降盆地深部的岩溶含水层中，如冀中拗陷碳酸盐岩深埋于3000m以下，其矿化度可达几十克每升，水温亦达85～120℃。从大的区域来说，气候对岩溶水的化学成分也有一定影响。在我国东北，岩溶水中Ca2+含量一般为40～50mg/L，北方70～100m/L，南方100～150mg/L。这主要是由于空气中CO2分压的不同...
岩溶水的补给、排泄及动态特征
答：南方地表岩溶发育地区，降水入渗量可达降水量80%以上（一般为40%～50%），岩溶发育较差的北方地区，降水入渗量一般为降水量20%～40%。因此，在裸露的岩溶发育地区往往是雨过不见水，地表水也很缺乏。2. 岩溶水的排泄 岩溶水排泄的最大特点是排泄集中，排泄量大。如广西地苏暗河系由一条主流、十一...
岩溶山区表层岩溶水引蓄开发技术
答：表层岩溶水的特点及意义。表层岩溶带在中国南方岩溶地区广泛发育,深度大多在10m以内,其水文地质主要有以下三个特点:一是由溶沟、溶槽、浅部溶隙、溶孔、溶穴、溶痕等个体形态构成其含水、蓄水空间;二是表层岩溶带底界无明显的隔水层,而由相对完整的可溶岩带构成局部隔(阻)水底界;三是表层岩溶带的水可在有利...
岩溶水的补给、排泄及动态特征
答：南方地表岩溶发育地区，降水入渗量可达降水量的80%以上(一般为40%～50%)，岩溶发育较差的北方地区，降水入渗量一般为降水量的20%～40%。因此，在裸露的岩溶发育地区往往是雨过不见水，地表水也很缺乏。2.岩溶水的排泄 岩溶水排泄的最大特点是排泄集中、排泄量大。如广西地苏暗河系由1条主流、11条...
我国云南、贵州和广西一带的熔岩是怎么形成的?
答：这些岩溶物质—石灰质碳酸盐(石灰岩)，是2亿多年前(古生代二叠纪)的海底沉积物，厚3000－6000米。随着造陆运动的兴起，巨厚的沉积物变为石灰岩陆壳。石灰岩是一种可溶性岩石，在含有二氧化碳的水中最易溶解。我国西南地区地处热带和亚热带，气候温暖湿润，植物茂密，极易生成二氧化。有数以千计的奇岩...
岩溶水系统资源环境特征
答：（一）岩溶水系统与主要岩溶含水层 调查表明，小平阳示范区位于红水河流域一级支流清水河与黔江支流达开河的分水岭地带，为桂中岩溶平原中岛状峰丛-峰林区与岩溶平原的过渡带，是小平阳地下水系统的补给区。补给区地下水由峰林、峰丛山区向平原区径流运移，在平原边缘，由于水力梯度变化，雨季部分地下水...
