岩溶发育的分带与分层

如题所述

受多种因素的影响,在可溶岩地区岩溶发育呈现某种分带特点。

8.2.3.1 岩溶水动力垂直分带

在厚层可溶岩分布区,在不同的岩溶发育和岩溶水系统演化时期,特别是在早期,依据岩溶水的运动特征可以在垂向上大体上分为4个带(图8.8)。

(1)垂直入渗带

此带位于地表以下,丰水期的潜水面以上。这里平时没有多少水,只是在阵雨的时候,大量的水才从地表渗漏到岩溶地块中,所以,又称充气带。水流主要是沿着岩层中的垂直裂隙和管道向下渗透。如果在向下运动过程中,遇到局部的近似水平的阻水岩层或水平孔洞,也会局部作水平流动,在岩体中形成含水透镜体,在谷坡上可以形成悬挂泉。大部分的入渗水一直渗漏到潜水面为止。充气带的厚度取决于潜水面的高低,而潜水面的高低又受控于主干河流河床的位置。在被大河深切的岩溶高原中,垂直入渗带的厚度很大,在河谷宽大、潜水面埋藏不深的岩溶平原中,其厚度就较小。

(2)季节变动带

由于潜水面是随季节而升降的,因此存在一个水位变动带,称为季节变动带。在该带中,雨季潜水面上升,地下水以水平运动为主,在旱季潜水面下降,地下水以垂直向下运动为主。也就是说,当潜水面升高时,此带并入水平径流带,当潜水面下降时,此带并入垂直渗透带,因此出现了水平流动与垂直渗透的周期性交替。在不同的岩溶地区和同一岩溶地区的不同年份,季节变动带的厚度是变化不定的,降水的季节分配越不均匀,其厚度就越大。同时,可溶岩地块的岩溶化程度越强,该带的厚度也就越小。

(3)水平径流带

此带的上限是枯水期的潜水面,下界位于河床下某一定深度,因水动力条件而异。水平径流带常年处于饱水状态,岩溶水以近似水平运动为主。在接近主河谷的地方,径流量增大。可溶岩中多数溶洞都是在水平径流带形成。

(4)深部缓流带

水平径流带下部的岩溶化岩层仍然是饱水的,但在深部岩层中的地下水运动极为缓慢,岩溶作用也因此变得非常微弱,故称深部缓流带。此带中的地下水具有承压性,运动方向也不受当地排泄基准面控制,而是极缓慢地流向远处,参与到更大尺度的区域地下水循环中。如果地下深处有较大的构造裂隙或古岩溶或硫化矿床的氧化带,深层地下水也可以在这些局部地段有较大的流速,形成深部岩溶。

8.2.3.2 岩溶发育的水平分带

在同一个可溶岩地区的岩溶水系统中,经过较长时期的岩溶作用后,在岩溶发育和岩溶水系统演化的晚期,常是在靠近排泄基准河流地带形成岩溶平原,地表有孤峰、残丘。典型的例子是广西桂林市区附近地下多处有水平的岩溶形态,在远离排泄基准河流靠近分水岭地带形成峰丛山区,多有垂向岩溶形态。

在接近相同的气候条件下,受控于区域地形和水文条件,可溶岩的岩溶发育程度和岩溶形态在区域上存在一定的差异。例如,我国西南部以贵州高原为中心的地区地势高,多发育峰丛山区的岩溶形态,而地形地势较低的广西和广东,则多有岩溶平原分布。

大区域气候条件的差异,对岩溶发育有着明显的影响,形成大区域的岩溶分带。例如,在我国南方和北方,分别处于热带亚热带湿润气候和温带半干旱气候区,无论是在岩溶发育程度和岩溶形态,还是在岩溶水系统的特点方面,都存在巨大的差异。西部青藏高原等高山高寒地区的岩溶也不同于南方和北方的岩溶。

8.2.3.3 岩溶发育的多层性

由于岩溶作用和岩溶水系统演化的特点以及地壳的间歇性抬升,在可溶岩分布区常存在多层岩溶现象。不同高程的夷平面是不同时期岩溶作用的产物,即使是同一时期的岩溶作用也会形成高度不同的洞穴。结果,在一些地区可以见到不同高程的数层溶洞(图8.9),通过钻孔揭露发现在地下也在不同的几个深度处溶洞明显发育。例如,在湖南省洛塔岩溶盆地面积约119km2内二叠系和三叠系下统岩溶化碳酸盐岩共有大小溶洞340个,大体上呈4层分布,标高分别为1300m,1100m,900m,640m,其中位于中间的两层溶洞占全区溶洞的84.11%,各溶洞层之间又常为落水洞、岩溶竖井、垂向溶隙等垂向岩溶形态所沟通,构成层楼式溶洞系统(梁彬等,2006)。

图8.9 湖南省保靖白岩洞多层溶洞洞穴系统(据袁道先等,2003)

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