云贵高原岩溶含水系统

作者&投稿:臾瑾 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
研究意义~

岩溶水(karst water)是赋存于岩溶化岩体中的地下水的总称[1]。本项目的研究仅限于赋存在碳酸盐岩层的溶蚀洞穴、管道和裂隙中的地下水。在西南岩溶石山区,岩溶含水层一般储水、导水空间规模巨大,赋存着丰富的地下水。因此,岩溶水是最具开发价值的地下水类型。
岩溶地区地表、地下两种岩溶空间的同时存在,是造成岩溶特殊环境的基本原因[2]。由于岩溶环境的双层结构空间特征,加上岩溶发育的不均匀性及岩溶地区自然环境条件的多样性,决定了岩溶水系统的复杂多变特征,由此也造成了岩溶地区水资源的时空分布不均匀性,地表水严重缺乏,形成了“地下水滚滚流,地表水贵如油”的水资源特征。
我国是世界上岩溶分布面积最广的国家,岩溶面积达346×104km2,占全球岩溶面积2200×104km2的15.73%,碳酸盐岩层主要为中生代及其以前形成的坚硬的碳酸盐岩,容易发育形成不均匀的地下溶洞系统,加之岩溶区人口分布密度很大。因此,干旱缺水问题非常严重。西南岩溶石山地区涵盖以云贵高原为中心的中国南方八省(市、区)范围,包括广西(简称桂,下同)、贵州(黔)、云南(滇)、四川(川)、重庆(渝)、湖北(鄂)、湖南(湘)、广东(粤)八省(市、区)的岩溶连片分布的主要部分,面积约76×104km2[3]。
西南岩溶石山地区聚居着46个民族,少数民族大多聚居在石漠化山区。全区人口约8000×104,以传统分散的农业经济为主,“老少边贫”落后现状仍未完全改变,是我国西部大开发和扶贫攻坚的重点地区。该地区气候湿润,年平均降雨量超过1000mm,但降雨量的80%左右集中于雨季,且裸露岩溶区的入渗系数一般在0.3~0.4,高的可达0.5~0.6,降水大部分转化为地下径流。加之可溶岩造壤能力低,土壤薄而分散,植被稀疏,保水性差;风大气温高,地面蒸发强烈。所以,雨后不久,这些地区即可出现旱象,进入旱季(1~5月)降雨极少,此时干旱严重[4]。而地下水资源虽然总量上很丰富,但埋藏分布不均匀,许多地方主要赋存于地下岩溶洞穴管道之中,由于岩溶水赋存空间十分复杂,找水难度很大,总体上呈现出工程性缺水的特点。上述原因造成约1700×104人生活用水十分困难,仅滇、黔、桂三省区就有2531×104亩耕地严重干旱。
在云贵岩溶高原地区,一方面各级岩溶高原面或夷平面(海拔1500~3500m)上,地形一般较为平缓、开阔,许多大小不一的山间盆地分布其中;另一方面乌江(海拔400~1000m)、金沙江(海拔700~1500m)、元江(海拔100~200m)、西江(海拔200~1500m)等江河及其支流所构成的地表水文网,随着上新世以来地壳的强烈抬升而深深地切入各级岩溶高原面或夷平面之下,形成陡峻的河谷,其谷底与各级高原面或夷平面的高差达500~2500m。在这些水资源集中的河谷内,耕地和人口分布较少,重要城镇和厂矿也不多。以乌江为例,从乌江渡以下到沿河县城,长约400km的干流沿岸,基本上是悬岩陡壁,仅在比较开阔的地段,如思南、沿河等城镇附近,在一些数十米至百余米宽的台地上有耕地,一般高于江面15~30m,由小片出露的碎屑岩风化形成。南盘江与元江沿岸,也基本上是峡谷地形,仅有一些坡地分布。但在它们的谷坡转折点之上,海拔约1300m、1600m、1900m或更高的各级岩溶高原面或夷平面上,却分布着数十个耕地面积达数千到上万公顷、居住人口数万至上百万的岩溶断陷盆地和岩溶盆地。主要江河水面大大低于主要耕地分布区、人口聚居区、经济活动区,形成了“水土不配套”的问题。面对这样的客观问题及其背景,随着对岩溶水资源勘查开发的深入,越来越多的人已经认识到,众多岩溶储水构造犹如江河上游天然的一座座调蓄水库,对其进行科学的调查规划、勘查、开发和调度,对解决“水土不配套”的问题,缓解日益紧张的水资源供需矛盾,将发挥非常重要的作用。
岩溶水资源的合理开发利用,提高对地下水资源的调控能力,不仅仅只是解决干旱缺水问题的需要,也是整治石漠化,改善生态环境的基础工作。西南岩溶石山地区,已经查明石漠化面积为11.15×104km2。严重的石漠化导致可耕地面积减少,土壤肥力下降,涵养水源能力减弱,旱涝灾害频繁,引起小环境气候的恶化,毁坏了自然景观,破坏了生物多样性,这严重制约着西南岩溶石山地区的社会经济发展和脱贫致富奔小康的步伐,成了岩溶石山地区危害最大的缓变地质灾害。滇、黔、桂三省区共有109个贫困县,其中73个分布在石漠化地区,农民年均收入仅为全国平均水平的55%。由于石漠化,他们无法维持基本口粮,生活用水困难。这一地区近几十年来人口增长过快、森林乱砍滥伐、不合理开发和利用土地及其他自然资源,导致大面积水土流失和生态环境破坏,成为石漠化加剧的主要动力[5][6]。干旱缺水是形成石漠化最主要的自然因素。石漠化使地表植被失去了协调水分的功能,干旱使植被的再生能力减退,生物链(植物链)中断,植被覆盖率降低,导致生态环境脆弱,结果是石漠化极易发生并导致人类生存环境的退化乃至丧失。岩溶石山地区石漠化演变过程主要反映为:地表植被的强烈破坏→地表冲刷加剧、水土流失、表土层破坏→残余植被和土壤种子库丧失恢复和自然更新能力、良性生态循环受阻、大面积石漠化→赋水植被和地质结构遭受破坏,水文、水循环系统特征的改变→水资源系统失衡、变态、变质。这种失衡与变态,既包括了岩溶石山地区内降水的转化形式、径流途径、赋存空间、具体特征数量及其在时间序列上的分配,还包括了水资源质量、功能上的变化[7]。从而加重了干旱缺水的程度,形成了新的恶性循环。因此,按照德国化学家J.V.李比希于1840年提出,20世纪初英国科学家布莱克曼发展完善的环境最小限制律,即:整个环境的质量,不能由环境诸要素的平均状况去决定,而是受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制[8]。地表严重干旱缺水问题是石漠化地区生态系统重建的主要限制性因子[9],石漠化治理必须优先搞好水资源规划和管理,打破双层径流单层调度的不利局面,加快研究和实施先进适用的岩溶水开发技术及方案,合理有效地开发利用岩溶水资源,配合地表水利工程建设,实现岩溶区地表、地下双层径流联合调度,提高对水资源的调控能力。只有充分发挥岩溶水的生态功能,解决了干旱缺水问题,保证了生态需水,才能有效地进行生态建设[10~14],正所谓“山川秀美,关键在水”。
岩溶地区地下具有巨大的储水空间,形成了对径流的天然调蓄功能,起到了对降水在年内和年际尺度上的调节作用。且地下水水质好,水量保证程度高,输水距离短,开发工程占地极少,对解决严重缺水的岩溶地区分散的农村生产生活用水和林草、耕地抗旱保苗用水,具有得天独厚的优势和不可替代的作用。要有效地发挥岩溶水资源优势,改善岩溶区干旱缺水的面貌,取决于水文地质调查研究程度和对岩溶水赋存规律认识的提高,以及岩溶水勘查开发技术的进步。近年来,有关部门积极探索各种方法来缓解西部地区人畜饮用水短缺状况,如:“水窖工程”、“移民工程”、“引水工程”等。水窖集水简单易行,在正常年份可发挥储水作用,但遇到干旱年份时难以发挥作用。而且水质很差,长期饮用将对人的健康带来危害。移民工程可从根本上解决人畜饮用水问题,但需要巨大的财力、物力,且岩溶地区有限的可耕地、居住地及环境条件,对移民搬迁形成了严重的制约。引水工程适宜解决城镇、工矿等集中供水,但西南岩溶石山地区地形复杂,严重缺水地区村镇居民居住分散,在许多地区,长距离引水既不经济,旱季水源也难以为继;况且很多地区地表水开发利用率已很高,有些流域已引发生态环境问题,地表水体污染严重,水质性缺水问题日益突出,加之岩溶石山地区地表渗漏严重,建库条件差,基础处理费用昂贵,同我国北方平原和南方丘陵区相比,一座亿量级的大型水库造价,在西南岩溶石山地区只能建一座(2000~3000)×104m3的中型水库[15],地表水进一步开发的难度越来越大,潜力有限。因此,开展岩溶找水与开发技术的研究,为岩溶水的有效开发利用提供可靠的技术支持,使岩溶找水和开发的成功率和效益大幅度提高,是非常必要和迫切的。
岩溶地区各种地表、地下岩溶空间成为水资源的赋存场所,但由于岩溶发育的不均匀性,给岩溶水的勘查和开发带来了极大的困难[16]。由岩溶发育的不均匀性所决定,岩溶水的埋藏分布也具有不均匀性,表现为富水性的空间差异和水力联系的各向异性。在岩溶地区的工程实践中,常会碰到下面一些问题:相邻很近的供水水文地质勘探孔,单井出水量相差很大,有的可达每小时几十至上百立方米,有的还不到一立方米;水利工程的帷幕灌浆孔,有的数十米孔段基本上不透水,当揭露到溶洞时,透水性可几十倍以上地增加,有的渗漏通道会分布在相距不到几米的两个钻孔之间;有的矿井,本来涌水量极小,而一旦揭露到暗河通道,巨大水流会即刻突入矿井……。这些现象都是岩溶水分布不均匀性的表现。岩溶水的不均匀性往往给岩溶水勘查和开发工作带来了巨大的困难,以至裸露型岩溶区的供水勘探孔平均成井率仍徘徊在30%左右。但事物都是一分为二的,只要弄清了它的性质,确定了不均匀性的程度,掌握了它们的分布规律,就可以加以利用。例如:在开采利用岩溶水时,只要确定了它是呈管道状分布的,并查明了管道的位置,即可用少量的工程堵塞地下河通道,形成调蓄水库,壅高水位,减少提水扬程,甚或自流引水。这对于均匀孔隙、裂隙含水层来说是难于实现的。由于岩溶水的资源潜力、经济社会发展需求和开发效益都是最大的,因此,岩溶水赋存规律及岩溶水有效勘查开发技术的研究,始终是岩溶地区水文地质、工程地质和环境地质研究的主要工作。随着岩溶地质调查研究的深入和探测技术的进步,岩溶水勘查开发的成功率将不断地在各地得到不同程度的提高[17]。此外,按照可持续发展的要求,在岩溶水开发的同时,必须进行岩溶水的保护。因此,在岩溶找水与开发技术研究中,同时进行岩溶水的脆弱性研究和评价,既为岩溶水资源的合理利用和保护提供科学的依据,也必然推进了环境地质学研究的进步,满足可持续发展的要求。

岩溶地层以泥盆系、二叠系及中下三叠系碳酸盐岩为主,总厚度可达(3 000~10000)m。由于气候湿热、降水丰沛,岩溶作用强烈,溶孔、溶隙、溶洞及暗河水系十分发育,岩溶地区地表水常漏失为岩溶地下水,地表水则主要分布在深切的河谷地区,而居民地和土地分布在岩溶高原面,形成水土资源不相配套的现象,尤其是云贵高原,岩溶水也就自然而然地成为了西南地区生产、生活的主要用水水源之一。
岩溶水按岩溶发育特点可以划分为溶洞管道水、裂隙溶洞水和裂隙孔洞水。溶洞管道水以树枝状或单枝状的地下河系为代表,广泛地分布在滇东、黔南、黔西、桂中和桂西等地区;裂隙溶洞水多以岩溶大泉、岩溶潭(湖)等形式为表征;裂隙孔洞水又是以小规模泉、泉群为主要排泄方式,少见地下河。
岩溶水按地貌形态可以划分为峰林平原型、河谷深切型和溶蚀高原型三种。峰林平原型主要分布在广西盆地和云贵高原向广西低山丘陵过渡地带,是我国岩溶发育最强烈、岩溶水最丰富的地区,地 貌以峰丛洼地、峰林谷地、峰林平原为主;河谷深切型岩溶水主要分布在贵州的高山峡谷地区,是我国岩溶强烈发育地区之一, 地貌上以山垄脊槽谷、丘陵洼地、峰丛洼地和季节性河流与短途伏流发育;溶蚀高原型主要分布在云南东部和贵州西部地区,地貌以峰丛洼地和断陷盆地、石林和石芽等为主要特征。
除以上三种外,云贵高原上还分布着裸露型岩溶水。这种类型的岩溶水基本分布在侵蚀基准面以上,并以泉和暗河的形式向外排
泄,又可划分为两个亚类:①表层岩溶水系统,一般表现为局部的、分散的表层泉,汇水面积小,但数量多,不少是季节性泉。对严重缺水的广大石山地区而言,开发利用表层泉,对解决广大农村的用水和改善人民生活水平,具有重要意义,表层岩溶泉大部分属风化裂隙带下降泉,风化带的厚度一般为(2~30) m,其中(2~10 )m 最为发育。②浅层岩溶水系统,主要由溶隙、溶洞及管道等多介质构成的暗河系统。在石山地区一般埋藏深度在(50~300) m 不等,汇水面积大,流量也比较大,大部分在河谷排出,是西南岩溶地区生产和生活用水的主要水源。覆盖型浅层岩溶水系统一般在岩溶含水层之上,覆盖在(10~30)m厚和第四系潜水含水层之间,两者存在密切的水力联系。岩溶含水层一般岩溶化程度高,常构成网状溶隙系统,补给条件好,富水性强,具有较高的开发价值,是城镇供水的重要供水水源,主要分布在广西地区。埋藏型深层岩溶水系统常分布在中新生界断陷盆地内,岩溶含水层埋藏在相对隔水的第三系或白垩系之下,其厚度一般为(100~500)m,地区差异

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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