××铀矿床岩溶发育特征及控制因素研究

胡冬华

摘要：本文简述了××铀矿床岩溶发育概况及其特征，着重从地层岩性、构造条件和地形地貌条件三大控制因素入手，对××铀矿床岩溶发育情况进行了较为详细的分析研究，为矿床开采防治水方案提供参考依据。

关键词：岩溶发育；控制因素；特征

一、岩溶发育特征

（一）岩溶发育概况

矿区位于耒临南北向断褶皱带中段，区域构造较为复杂，较大的褶皱有飞仙——瑶冲向斜，山塘背斜等。断裂纵横交错，有南北向、东西向、北东向、北西向四组，形成网格状，并对地层有推移错动现象，较大的断层有南北向的F2、F3、F4等，东西向有F7等，北东向有F19、F21、F20等，北西向有F13、F15、F16等。矿区北东向断层最为发育，而北西向断层仅在西北角局部发育。

矿区构造最早发育在印支期。印支运动时，本区以东西向压力为主，形成南北断褶带的雏形，大气降水、地表水等沿断裂渗透，溶蚀形成岩溶裂隙，逐渐发育形成岩溶漏斗、落水洞，随着地表剥蚀、岩溶崩塌作用的发育，形成岩溶洼地。燕山运动时，在南北向断褶带的基础上发育了北东向、北西向断裂，同时印支期断层再次活动。并对地层产生较大的推移错动，使岩石更加破碎，引起印支期岩溶崩塌和沉积压实胶结形成古岩溶崩塌积体。古岩溶塌陷时，由于拉张作用，在溶洞的边缘产生了规模不等的破碎带。从而形成了坌头断陷向斜。大气降水和地表水汇集在断陷向斜下，沿构造破碎带、岩溶裂隙向下渗透，形成深部地下暗河系统。在燕山晚期，地壳局部下降，发育了第三系古新世（E1）的红色砂岩沉积层。喜山运动又使地壳开始上升，岩溶发育加剧，一方面地下水沿构造破碎带，岩溶裂隙向深部渗透，使深部地下暗河多层化。另一方面，裸露地表的岩溶地貌进一步改观，形成岩溶微地貌。

（二）岩溶发育特征

矿区主要出露有古生代泥盆系上统锡矿山组下段（D3x1）、石炭系下统岩关阶下段（C1y1、）大塘阶石磴子段（C1d1）、梓门桥段（C1d3）、石炭系中上统壶天群（C2+3ht）、二叠系下统栖霞组（P1q）和中生代三叠系下统（T1dy）可溶性碳酸盐岩类岩层，在可溶性碳酸盐岩类岩层中夹有泥盆系上统锡矿山组上段（D3y2），石炭系下统岩关阶上段（C1y2），大塘阶测水段（C1d2），二叠系下统当冲组（P1d）、上统龙潭组（P2l）非可溶性碎屑岩类岩层，矿区内碳酸盐岩其岩层分布较广，约占矿区面积（460平方公里）的85%左右，除了飞仙——瑶冲向斜核部的T1dy薄层灰岩、钙质页岩、粉砂质页岩地层，由于构造不发育，岩层厚度较小，夹层较多，地势较高，切割不强烈，地表剥蚀作用不强烈等原因，致使T1dy灰岩中岩溶地貌不发育外，其它碳酸盐岩地层中岩溶地貌非常发育。

铀矿床区域水文地质图

二、岩溶发育的控制因素

（一）地层岩性

矿区各岩层碳酸盐岩，因岩石性质、结构、构造以及其组合关系等条件的控制，造成岩溶发育程度的不同特征。

1、岩石性质

矿区碳酸盐岩类的类型比较复杂，包括灰岩、白云岩、白云质灰岩等，其中以白云岩及白云质灰岩分布最广泛，灰岩次之。

依据矿区内各地层的化学成分及其组成物质，可分为三种岩溶岩组。即：Ⅰ灰岩类，Ⅱ白云岩类，Ⅲ灰岩——白云岩过渡岩类。表中说明：灰岩类的岩溶以地下河为主体，岩溶漏斗、落水洞、岩溶洼地发育。岩溶大泉分布稀疏。白云岩类则以岩溶大泉分布为主，地下河发育居次要地位。灰岩——白云岩的过渡岩类的岩溶兼前二者的特征。

2、岩性结构

在可溶岩层的岩溶发育过程中，岩石化学成分是影响岩石溶解度和溶解量的主导因素。而岩石的结构特征控制了岩溶的发育情况。石炭系下统岩关阶下段（C1y1）与大塘阶石磴子段（C1d1）的主要岩性为中厚层状隐晶质灰岩，岩石呈致密块状构造，地下水活动主要在岩石的构造裂隙中，溶蚀作用与裂隙发育状况有很大的关系，岩溶发育均受到层面控制，岩溶发育方向与地层走向一致。石炭系中上统壶天群（C2+3ht）的岩性以厚——巨厚层状中粒白云岩为主，岩石风化后结构松散，呈砂粒状，地表水渗入补给条件较好，因此其溶解过程具有与致密块状灰岩相异的特征，溶蚀过程呈多向性，岩溶形态则以网格状发育的小型地下河及岩溶大泉为主，流量大，居其它地层之首。

3、可溶岩分布状况

飞仙——瑶冲向斜北端扬起及两翼地层由于挤压作用强烈，岩层呈条带状展布，岩性较破碎，地层产状较陡，变化大，大气降水及地表水可沿层面裂隙和构造裂隙渗透，溶蚀作用较充分，岩溶发育密度较大。向斜的核部地层与开阔褶皱的两翼地层一般呈片状展布，地层较平缓，挤压作用较弱。岩性较完整，其透水性较差，溶蚀作用不发育，岩溶发育密度明显小于条带状岩层。

（二）构造条件

1、褶皱的控制作用

（1）复式向斜扬起部位，岩溶发育密集。飞仙——瑶冲复式向斜北端扬起，两翼地层呈条带状展布，岩石较破碎，构造裂隙与层面裂隙较发育，岩溶沿裂隙呈线状展布，岩溶漏斗，落水洞发育，地下暗河富水带。在向斜的转折部位，岩层产状变缓，裂隙发育，岩溶地下水以井泉形式出露地表，组成弧形富水带。

（2）背斜核部张裂隙发育，岩溶发育强烈。矿区北部山塘背斜为泥盆系上统锡矿山组下段（D3x2）厚层状白云质灰岩，地层产状平缓，张裂隙发育，溶蚀作用充分。地表剥蚀强烈，岩溶崩塌形成背斜谷地或盆地。地表水体及大气降水汇集形成地下暗河密集带。

2、断层的控制作用

（1）断层活动破坏了岩层的正常层序

矿区中部和北部大规模的走向断层与一些规模较小的横切或斜推断层发育，形成“格式”构造，使可溶岩层连成一片，促进岩溶发育，形成广泛的岩溶孤峰丘陵地貌。同时因断层的密集，构造破碎，更为地下水运动创造了条件，地下河往往追踪断层或裂隙发育，如Ⅰ号地下暗河上端沿F11构造发育。endprint

（2）压扭性断裂影响带岩溶发育。区域性压扭性断裂规模较大，岩带以磨棱岩、压碎岩和角砾岩为主，其结构致密，透水性差，岩溶不发育。而在两盘断裂的影响带内，由于受断裂盘位移的牵引，形成于主干断裂斜交的张裂隙和扭裂隙，岩溶亦沿此发育，断裂旁侧的裂隙岩溶密集。如F3断裂上盘（西盘）岩溶地貌较发育，地下水富集。

（3）张扭性断裂破碎带岩溶发育

张扭性断裂破碎带一般形成碎块状角砾岩及压碎岩，角砾呈棱角状，大小相差悬殊，胶结松散，孔隙率高，大气降水沿破碎带渗透，形成岩溶裂隙，落水洞，岩溶洼地，地下暗河等。构造破碎，岩溶均很发育。

（4）构造交汇部位岩溶发育

断裂交汇部位，应力集中，岩石破碎，影响带宽度大，张裂隙与扭裂隙发育，岩溶亦循此发育，地下岩溶水容易在此富集形成断裂汇带富水构造，如F3与F11断层交汇处。岩溶大泉密集。

（三）地形地貌条件

1、地形对岩溶发育的影响

标高在300米以上的地区，岩溶地貌以岩溶洼地和落水洞为主，为地下水补给区，主要分布在矿区东南部；在250-300米地区，岩溶地貌以溶洞、落水洞、漏斗、洼地为主，在地势切割较大的山谷中，有岩溶泉出露，为浅层水排泄区和第二层岩溶水的补给区，主要分布在矿区南部；标高200-250米地区，岩溶地貌以岩溶洼地、落水洞、漏斗为主，局部有地下暗河，岩溶井泉出露为第二层岩溶水富集带的排泄区，第三层岩溶水富集带的补给区。主要分布在矿区中部和北部。150-200米地区，岩溶地貌以落水洞、岩溶洼地、漏斗、岩溶泉为主，同时岩溶井泉，地下暗河较发育，即为第三层岩溶水的排泄区和第四层岩溶水的补给、逕流区。主要分布在矿区西北部。标高150米以下地区，岩溶地貌以落水洞为主，地下暗河亦发育，为第四层岩溶水的补给、逕流排泄区，主要分布在矿区舂陵水、江西侧地形低洼处。

岩溶在不同标高上的发育特征，即反映了岩溶作用的分期性，反映了地下水循环条件的变化特征。标高250米以上岩溶地貌以印支期岩溶为主体，主要发育在背斜的核部，断裂影响带中，岩溶规模较小，以浅层岩溶为主，地下水均以岩溶泉的形式排泄地表，随着地壳的上升运动，地下水向深部渗透，地表遭受溶蚀与剥蚀作用，产生岩溶塌陷，形成岩溶洼地，岩溶多沿构造裂隙发育，地下水以暗河或岩溶井泉的形式排泄地表，构成燕山期岩溶体系。燕山晚期，地壳局部下降，形成标高200米以下岩溶发育区。喜山运动时，地壳开始上升，地表剥蚀作用加剧，各种岩溶地貌不断演变，形成区域侵蚀基础面以上岩溶地貌最发育的地下岩溶富水带。地下水以暗河和岩溶井泉的形式在河流两侧或溪流的源头排泄地表。

2、地貌对岩溶发育的影响

在岩溶地貌单元中，溶丘洼地与溶丘谷地，由于地形低洼，地表水系较发育，地表溶蚀与剥蚀作用强烈，产生的岩溶风化产物堆积，经地表水的冲刷与搬运，形成第四系沉积物，植被开始发育。第四系沉积物覆盖层的存在，使渗透覆盖层的地下水中侵蚀性CO2含量增加，同时溶解了覆盖层中的腐植酸，大大增强了地下水对碳酸盐岩的侵蚀性，加速了地下岩溶的发育。因此，在碳酸盐岩出露区第四系覆盖层是地下岩溶发育的标志之一。

3、风化层对岩溶发育的影响

碳酸盐岩地层直接出露地表，一般地形切割较大，构造较发育，岩性较破碎，大气降水沿构造裂隙渗透，溶蚀作用强烈，地表风化、剥蚀作用亦强烈，风化层覆盖稀少，植被不发育，地下水沿构造裂隙与岩溶裂隙运移，地下岩溶发育，地下水以地下暗河为主。而地形较平缓，地层产状变化不大的地层，岩性较完整，溶蚀作用不充分，风化作用强烈，风化层覆盖较厚，而地表剥蚀作用差，地下水在风化层中仅在层面裂隙运移，地下岩溶不发育，地下水多以井泉形式出露地表。因此碳酸盐岩中风化层覆盖较厚的地区，地下岩溶不发育。endprint

（2）压扭性断裂影响带岩溶发育。区域性压扭性断裂规模较大，岩带以磨棱岩、压碎岩和角砾岩为主，其结构致密，透水性差，岩溶不发育。而在两盘断裂的影响带内，由于受断裂盘位移的牵引，形成于主干断裂斜交的张裂隙和扭裂隙，岩溶亦沿此发育，断裂旁侧的裂隙岩溶密集。如F3断裂上盘（西盘）岩溶地貌较发育，地下水富集。

（3）张扭性断裂破碎带岩溶发育

张扭性断裂破碎带一般形成碎块状角砾岩及压碎岩，角砾呈棱角状，大小相差悬殊，胶结松散，孔隙率高，大气降水沿破碎带渗透，形成岩溶裂隙，落水洞，岩溶洼地，地下暗河等。构造破碎，岩溶均很发育。

（4）构造交汇部位岩溶发育

断裂交汇部位，应力集中，岩石破碎，影响带宽度大，张裂隙与扭裂隙发育，岩溶亦循此发育，地下岩溶水容易在此富集形成断裂汇带富水构造，如F3与F11断层交汇处。岩溶大泉密集。

（三）地形地貌条件

1、地形对岩溶发育的影响

标高在300米以上的地区，岩溶地貌以岩溶洼地和落水洞为主，为地下水补给区，主要分布在矿区东南部；在250-300米地区，岩溶地貌以溶洞、落水洞、漏斗、洼地为主，在地势切割较大的山谷中，有岩溶泉出露，为浅层水排泄区和第二层岩溶水的补给区，主要分布在矿区南部；标高200-250米地区，岩溶地貌以岩溶洼地、落水洞、漏斗为主，局部有地下暗河，岩溶井泉出露为第二层岩溶水富集带的排泄区，第三层岩溶水富集带的补给区。主要分布在矿区中部和北部。150-200米地区，岩溶地貌以落水洞、岩溶洼地、漏斗、岩溶泉为主，同时岩溶井泉，地下暗河较发育，即为第三层岩溶水的排泄区和第四层岩溶水的补给、逕流区。主要分布在矿区西北部。标高150米以下地区，岩溶地貌以落水洞为主，地下暗河亦发育，为第四层岩溶水的补给、逕流排泄区，主要分布在矿区舂陵水、江西侧地形低洼处。

岩溶在不同标高上的发育特征，即反映了岩溶作用的分期性，反映了地下水循环条件的变化特征。标高250米以上岩溶地貌以印支期岩溶为主体，主要发育在背斜的核部，断裂影响带中，岩溶规模较小，以浅层岩溶为主，地下水均以岩溶泉的形式排泄地表，随着地壳的上升运动，地下水向深部渗透，地表遭受溶蚀与剥蚀作用，产生岩溶塌陷，形成岩溶洼地，岩溶多沿构造裂隙发育，地下水以暗河或岩溶井泉的形式排泄地表，构成燕山期岩溶体系。燕山晚期，地壳局部下降，形成标高200米以下岩溶发育区。喜山运动时，地壳开始上升，地表剥蚀作用加剧，各种岩溶地貌不断演变，形成区域侵蚀基础面以上岩溶地貌最发育的地下岩溶富水带。地下水以暗河和岩溶井泉的形式在河流两侧或溪流的源头排泄地表。

2、地貌对岩溶发育的影响

在岩溶地貌单元中，溶丘洼地与溶丘谷地，由于地形低洼，地表水系较发育，地表溶蚀与剥蚀作用强烈，产生的岩溶风化产物堆积，经地表水的冲刷与搬运，形成第四系沉积物，植被开始发育。第四系沉积物覆盖层的存在，使渗透覆盖层的地下水中侵蚀性CO2含量增加，同时溶解了覆盖层中的腐植酸，大大增强了地下水对碳酸盐岩的侵蚀性，加速了地下岩溶的发育。因此，在碳酸盐岩出露区第四系覆盖层是地下岩溶发育的标志之一。

3、风化层对岩溶发育的影响

碳酸盐岩地层直接出露地表，一般地形切割较大，构造较发育，岩性较破碎，大气降水沿构造裂隙渗透，溶蚀作用强烈，地表风化、剥蚀作用亦强烈，风化层覆盖稀少，植被不发育，地下水沿构造裂隙与岩溶裂隙运移，地下岩溶发育，地下水以地下暗河为主。而地形较平缓，地层产状变化不大的地层，岩性较完整，溶蚀作用不充分，风化作用强烈，风化层覆盖较厚，而地表剥蚀作用差，地下水在风化层中仅在层面裂隙运移，地下岩溶不发育，地下水多以井泉形式出露地表。因此碳酸盐岩中风化层覆盖较厚的地区，地下岩溶不发育。endprint

（2）压扭性断裂影响带岩溶发育。区域性压扭性断裂规模较大，岩带以磨棱岩、压碎岩和角砾岩为主，其结构致密，透水性差，岩溶不发育。而在两盘断裂的影响带内，由于受断裂盘位移的牵引，形成于主干断裂斜交的张裂隙和扭裂隙，岩溶亦沿此发育，断裂旁侧的裂隙岩溶密集。如F3断裂上盘（西盘）岩溶地貌较发育，地下水富集。

（3）张扭性断裂破碎带岩溶发育

张扭性断裂破碎带一般形成碎块状角砾岩及压碎岩，角砾呈棱角状，大小相差悬殊，胶结松散，孔隙率高，大气降水沿破碎带渗透，形成岩溶裂隙，落水洞，岩溶洼地，地下暗河等。构造破碎，岩溶均很发育。

（4）构造交汇部位岩溶发育

断裂交汇部位，应力集中，岩石破碎，影响带宽度大，张裂隙与扭裂隙发育，岩溶亦循此发育，地下岩溶水容易在此富集形成断裂汇带富水构造，如F3与F11断层交汇处。岩溶大泉密集。

（三）地形地貌条件

1、地形对岩溶发育的影响

标高在300米以上的地区，岩溶地貌以岩溶洼地和落水洞为主，为地下水补给区，主要分布在矿区东南部；在250-300米地区，岩溶地貌以溶洞、落水洞、漏斗、洼地为主，在地势切割较大的山谷中，有岩溶泉出露，为浅层水排泄区和第二层岩溶水的补给区，主要分布在矿区南部；标高200-250米地区，岩溶地貌以岩溶洼地、落水洞、漏斗为主，局部有地下暗河，岩溶井泉出露为第二层岩溶水富集带的排泄区，第三层岩溶水富集带的补给区。主要分布在矿区中部和北部。150-200米地区，岩溶地貌以落水洞、岩溶洼地、漏斗、岩溶泉为主，同时岩溶井泉，地下暗河较发育，即为第三层岩溶水的排泄区和第四层岩溶水的补给、逕流区。主要分布在矿区西北部。标高150米以下地区，岩溶地貌以落水洞为主，地下暗河亦发育，为第四层岩溶水的补给、逕流排泄区，主要分布在矿区舂陵水、江西侧地形低洼处。

岩溶在不同标高上的发育特征，即反映了岩溶作用的分期性，反映了地下水循环条件的变化特征。标高250米以上岩溶地貌以印支期岩溶为主体，主要发育在背斜的核部，断裂影响带中，岩溶规模较小，以浅层岩溶为主，地下水均以岩溶泉的形式排泄地表，随着地壳的上升运动，地下水向深部渗透，地表遭受溶蚀与剥蚀作用，产生岩溶塌陷，形成岩溶洼地，岩溶多沿构造裂隙发育，地下水以暗河或岩溶井泉的形式排泄地表，构成燕山期岩溶体系。燕山晚期，地壳局部下降，形成标高200米以下岩溶发育区。喜山运动时，地壳开始上升，地表剥蚀作用加剧，各种岩溶地貌不断演变，形成区域侵蚀基础面以上岩溶地貌最发育的地下岩溶富水带。地下水以暗河和岩溶井泉的形式在河流两侧或溪流的源头排泄地表。

2、地貌对岩溶发育的影响

在岩溶地貌单元中，溶丘洼地与溶丘谷地，由于地形低洼，地表水系较发育，地表溶蚀与剥蚀作用强烈，产生的岩溶风化产物堆积，经地表水的冲刷与搬运，形成第四系沉积物，植被开始发育。第四系沉积物覆盖层的存在，使渗透覆盖层的地下水中侵蚀性CO2含量增加，同时溶解了覆盖层中的腐植酸，大大增强了地下水对碳酸盐岩的侵蚀性，加速了地下岩溶的发育。因此，在碳酸盐岩出露区第四系覆盖层是地下岩溶发育的标志之一。

3、风化层对岩溶发育的影响

碳酸盐岩地层直接出露地表，一般地形切割较大，构造较发育，岩性较破碎，大气降水沿构造裂隙渗透，溶蚀作用强烈，地表风化、剥蚀作用亦强烈，风化层覆盖稀少，植被不发育，地下水沿构造裂隙与岩溶裂隙运移，地下岩溶发育，地下水以地下暗河为主。而地形较平缓，地层产状变化不大的地层，岩性较完整，溶蚀作用不充分，风化作用强烈，风化层覆盖较厚，而地表剥蚀作用差，地下水在风化层中仅在层面裂隙运移，地下岩溶不发育，地下水多以井泉形式出露地表。因此碳酸盐岩中风化层覆盖较厚的地区，地下岩溶不发育。endprint