湖南怀化盆地岩溶发育特征与分布规律

吴远斌, 刘之葵, 殷仁朝, 杨建兴, 罗伟权, 雷明堂, 戴建玲, 潘宗源. 湖南怀化盆地岩溶发育特征与分布规律[J]. 中国岩溶, 2022, 41(5): 759-772, 807. doi: 10.11932/karst2022y22
引用本文: 吴远斌, 刘之葵, 殷仁朝, 杨建兴, 罗伟权, 雷明堂, 戴建玲, 潘宗源. 湖南怀化盆地岩溶发育特征与分布规律[J]. 中国岩溶, 2022, 41(5): 759-772, 807. doi: 10.11932/karst2022y22
WU Yuanbin, LIU Zhikui, YIN Renchao, YANG Jianxing, LUO Weiquan, LEI Mingtang, DAI Jianling, PAN Zongyuan. Karst development characteristics and distribution law in Huaihua basin, Hunan Province[J]. Carsologica Sinica, 2022, 41(5): 759-772, 807. doi: 10.11932/karst2022y22
Citation: WU Yuanbin, LIU Zhikui, YIN Renchao, YANG Jianxing, LUO Weiquan, LEI Mingtang, DAI Jianling, PAN Zongyuan. Karst development characteristics and distribution law in Huaihua basin, Hunan Province[J]. Carsologica Sinica, 2022, 41(5): 759-772, 807. doi: 10.11932/karst2022y22

湖南怀化盆地岩溶发育特征与分布规律

  • 基金项目: 中国地质调查项目(DD20221637,DD20190266,DD20160254);国家自然科学基金项目(41867039,42077273,41877300);中国地质科学院岩溶地质研究所基本科研业务费项目(2020002,2020016)
详细信息
    作者简介: 吴远斌(1987-),男,博士研究生,助理研究员,主要从事岩溶地质灾害监测预警与风险防控工作。E-mail:wuyb86@qq.com
    通讯作者: 刘之葵(1968-),男,博士,教授,博士研究生导师,主要从事岩土工程方面的研究。E-mail:Liuzhikui@126.com
  • 中图分类号: P642.25

Karst development characteristics and distribution law in Huaihua basin, Hunan Province

More Information
  • 怀化盆地位于沅麻盆地和雪峰山冲断带2个构造单元接触带上,区内地质构造条件复杂,岩溶强烈发育。文章以区内碳酸盐岩为研究对象,通过资料收集、野外调查、钻探以及测试等工作手段分析空间上的地层、岩性组合特征,从岩溶形态、地层与岩性、构造条件、侵蚀基准面、地貌与水动力条件、可溶岩与非可溶岩接触带六个方面,系统总结怀化盆地岩溶发育特征。结果发现:研究区以覆盖型岩溶区为主,区内各类岩溶形态发育;区内自高向低存在三个溶蚀最发育段,其标高分别为500~600 m、210~270 m以及190~210 m,分别受历史侵蚀基准面、泸阳-怀化-中方谷地局部侵蚀基准面与舞水河侵蚀基准面控制;区内各地层钻孔遇洞率一般为57.1%~61.5%,最高为87.5%;谷地内各地层岩溶发育强度依次为厚层灰岩>白云岩>红层灰砾岩>薄层灰岩,但受地貌、水动力条件影响,溶蚀构造峰脊洼区的白云岩岩溶发育明显较谷地内更为强烈;舞水河沿岸、断层带附近、可溶岩与非可溶岩接触带以及山前冲洪积区等地下水交替循环强烈的地带,岩溶发育相对更为剧烈;区内岩溶强发育区主要分布于泸阳-城东新区、白沙-菜门溪一带。

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  • 图 1  研究区地貌及水系图

    Figure 1. 

    图 2  研究区构造纲要及纯碳酸盐岩分布图(据1∶25万怀化市幅区域地质调查报告修改)

    Figure 2. 

    图 3  区内地下水波动情况及舞水河正常水位、最高洪水位示意图

    Figure 3. 

    图 4  溶沟、石牙

    Figure 4. 

    图 5  碳酸盐岩类发育的溶孔

    Figure 5. 

    图 6  碳酸盐岩类发育的溶隙

    Figure 6. 

    图 7  泸阳地区地下河、洼地、岩溶大泉分布示意图

    Figure 7. 

    图 8  生物碎屑灰岩的孔隙结构(CPm

    Figure 8. 

    图 9  白云岩颗粒镶嵌状结构(C2d

    Figure 9. 

    图 10  天仙洞位置示意图

    Figure 10. 

    图 11  洞口破碎带

    Figure 11. 

    图 12  研究区岩溶形态垂向发育特征统计

    Figure 12. 

    图 13  舞水特大桥40#墩剖面图

    Figure 13. 

    图 14  裕鸿电站地下河剖面示意图

    Figure 14. 

    图 15  研究区岩溶发育程度分区图

    Figure 15. 

    表 1  岩溶层组类型划分

    Table 1.  Classification of karst strata group

    岩溶层组类型碳酸盐岩占比/%地层主要岩性连续
    厚度
    分布地区
    均匀状纯碳酸
    盐岩岩组
    灰岩
    层组
    >90CPm、P2q、P2m
    P3w、T1d2
    灰色中厚层状、
    薄层状微晶灰岩
    >200 m泸阳-怀化-中方、岩冲-潭口、庆湾-宝寨、公坪水泥厂一带
    白云岩层组C2d、T1d3浅灰色、肉红色厚层块状白云岩>200 m泸阳-怀化-中方一带的谷地东侧
    不纯碳酸
    盐层组
    均匀状或间层状不纯碳酸盐岩层组40~603-4t灰岩夹炭质板岩、灰岩夹炭质页岩>200 m麻子寨-水田
    碎屑岩夹碳酸盐岩层组<40Z1j、Z2l
    2-3w
    硅质岩、硅质泥岩夹灰岩、泥灰岩<200 m麻子寨-水田
    红层灰砾岩\K1s灰砾岩<100 m沿泸阳-怀化-中方谷地北西侧边缘分布
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    表 2  研究区主要碳酸盐岩地层溶洞发育情况

    Table 2.  Statistical table of the development of underground karst cave in carbonate rock strata

    地层溶洞个数溶洞高度统计/个溶洞充填情况/个
    <1 m1~3 m3~5 m5~10 m>10 m无充填半充填全充填
    C2d 15 7 6 0 2 0 9 1 5
    CPm 34 10 19 1 4 0 21 / 13
    P2m 58 20 25 5 8 0 33 22 3
    P2q 12 5 4 0 3 0 4 4 4
    P3w 44 15 19 6 3 1 7 28 9
    T1d2 0 / / / / / / / /
    K1s 4 0 3 1 0 0 3 1 0
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    表 3  研究区地下河一览表

    Table 3.  List of underground rivers in the study area

    序号野外编号名称洞口高程/m发育层位洞长/m流量/L·s−1水力坡度总体走向洞口位置控制因素
    1SD1659金鸡洞269C2d270137.51.226NW侵蚀基准面控制
    2SD0849-1裕鸿电站325C2d2160595.00.053NW-NE层面控制
    3SD1454-2岩门洞地下河524C2d11257.50.192NW侵蚀基准面控制
    4SD1254-1岩底洞264CPm425095.80.093NE侵蚀基准面控制
    5SD1555祷应洞435CPm900145.50.183NW层面控制
    6SD0952-1旱塘地下河239CPm484020.00.087NW侵蚀基准面控制
    7SD0850老君洞262C2d11206.60.230NW侵蚀基准面控制
    8YR1149王洞492C2d6001.00.038EW层面控制
    91-SD054凤坪地下河211P2q54055.70.035NW侵蚀基准面控制
    10SD9343-1青子坪地下河235CPm8301.50.102NW-NE侵蚀基准面控制
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    表 4  研究区主要碳酸盐岩地层岩石化学成分与岩溶发育情况

    Table 4.  Chemical composition of rock and karst development in the study area

    地层层位岩性特征地层连续
    厚度/m
    地层单层
    厚度/cm
    平均化学成分/%钻孔遇洞
    率/%
    线岩溶率/%塌陷数量
    /个
    CaOMgOCaO/MgO平均最大最小
    C2d厚层块状白云岩、灰质白云岩116~60550~10033.2118.631.840.0(15)10.723.81.734
    CPm厚层块状(生物碎屑)灰岩150~41050~10052.400.33158.857.1(28)9.342.90.627
    P2m厚层块状(生物碎屑)灰岩100~31650~10051.600.26198.561.5(26)22.858.70.720
    P2q厚层块状(生物碎屑)灰岩38~6650~10054.170.39138.960.0(10)13.656.71.725
    P3w厚层块状含硅质条带(团块)灰岩27050~10051.700.35147.787.5(16)8.724.10.40
    T1d2薄层片状灰岩、泥灰岩,
    夹页岩或泥质条带
    2261~1052.230.26200.90.0(3)///2
    K1s厚层块状灰质砾岩20.0~91.350~100///66.7(3)6.68.54.72
    注:白沙—菜门溪村一带的高位溶蚀构造峰脊洼地(C2d)内发育29个岩溶塌陷;化学成分数据来源于文献[24]、[25];表中括号内数字为钻孔统计样本个数。
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    表 5  岩溶发育分区及特征描述

    Table 5.  Karst development zoning and characteristic description

    分区分布范围面积/km2地层代号岩溶发育特征水文地质指标
    泸阳—西牛
    泉一带
    52.83 CPm、P2q
    P2m、P3w
    主要为覆盖型岩溶,水量丰富;岩溶水点密度平均0.73个·km−2,塌陷密度平均0.82个·km−2;区内有23个钻孔,14孔遇洞39个,遇洞率60.9%;最大单孔线岩溶率57.0%,平均线岩溶率13.9% 区内有49处泉点,流量一般为11.5~41.6 L·s−1,最大流量为228.0 L·s−1(SD1159),总流量为1 164.7 L·s−1;区内机民井10处,开采强度较小,装泵量一般为5~10 m3·h−1;本次收集及施工的25处水文地质钻孔资料,14孔单井涌水量>1 000 m3·d−1,占总数的56.0%
    怀化城区—高铁
    南站一带
    15.32 CPm、P2q
    P2m、P3w
    主要为覆盖型岩溶,水量丰富;岩溶水点密度平均0.46个·km−2(由于城区发展,大多数水点已消失),塌陷密度平均0.20个·km−2;区内有11个钻孔,5孔遇洞15个,遇洞率45.5%。最大单孔线岩溶率42.1%,平均线岩溶率3.8% 区内有16处泉点,流量一般为1.0~4.0 L·s−1,最大流量为15.4 L·s−1(1-SD067),总流量为65.3 L·s−1;区内机民井6处,民井开采强度较小,机井装泵量一般为10~25 m3·h−1;本次收集及施工的23处水文地质钻孔资料,4孔单井涌水量>1 000 m3·d−1,占总数的17.4%
    金鸡洞—菜门
    溪村一带
    53.02 C2d 主要为裸露型岩溶,水量丰富;岩溶水点密度平均0.55个·km−2,塌陷密度平均0.55个·km−2;区内有4个钻孔,1孔遇洞1个,遇洞率25.0%,单孔线岩溶率1.4% 区内有19处泉点,6条地下河,泉点流量一般为2.6~5.0L·s−1,最大流量为6.8 L·s−1(SD1353),地下河流量最大为595.0 L·s−1(裕鸿水电站),总流量为906.0 L·s−1;区内主要引用泉点岩溶水,未调查到机民井
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出版历程
收稿日期:  2021-12-15
刊出日期:  2022-10-25

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