辽宁省小窑湾地区岩溶发育特点分析

张唯聪+赵迎磊

摘 要：辽宁省小窑湾地区可溶岩分布广泛，断裂构造复杂，岩溶发育程度强烈。该文以工程实例为依据，围绕岩溶发育这一主要工程地质问题，采用统计分析等方法对场地内的岩溶发育特点进行了分析总结，认为岩性和构造是该地区岩溶发育的主要控制因素，岩溶以竖向构造发育为主，不同岩性、不同地下水运动条件呈现明显差异性。

关键词：岩溶 构造 岩性 特点 地下水

中图分类号：P642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（b）-0070-02

小窑湾位于大连市金州新区黄海之滨，西接大窑湾保税港区，东临金石滩国家旅游度假区，是大连重点发展的国际商务区，这里将建设高密度、大体量的现代化建筑群。搜集以往地质资料，该地区地质构造复杂，石灰岩分布广泛，岩溶发育程度强烈，对场地的稳定和建筑物的安全会产生不利的影响。该文在《小窑湾国际商务区D及E地块专项岩溶勘察》地质资料的基础上，从地层岩性、地质构造、新构造运动及地下水动力等方面对岩溶的发育特点进行分析，以期对该地区以后的勘察、设计和施工工作提供依据和参考。

1 工程地质条件

1.1 地层岩性

区内出露的地层为青白口系桥头组（Qnq）和震旦系甘井子组（Zg）及石炭系太原组（Ct）。桥头组（Qnq）岩性为灰白色石英岩、石英砂岩、砂质板岩及泥质板岩，分布在场地东北角；甘井子组（Zg）岩性为灰白色厚层状白云岩、白云质灰岩、燧石结核白云岩，分布在场地西南角；太原组（Ct）岩性为黄绿色钙质粉砂岩、砂岩、紫色泥岩、页岩夹薄煤层，分布在场地中部，呈条带状展布（如图1）。工作区主要可溶性岩石为甘井子组（Zg）白云质灰岩和太原组（Ct）石灰岩，占全工作区面积约70%。

1.2 地质构造及新构造运动

工作区内断裂构造发育，有煤窑屯北西向断裂带（F1），呈北西320°方向舒缓波状延伸，贯穿整个场地。断裂带倾向南西，倾角67°，破碎带宽10余米，其内充填有构造碎裂岩、构造角砾岩、挤压扁豆体等，断层泥厚2～3 m，赋存于构造带的中部，断裂带东侧（下盘）为桥头组石英砂岩、砂质板岩，挤压片理发育，柔皱发育；西侧（上盘）为太原组砂岩、粉砂岩、页岩，层间柔皱发育，并发育有与构造破碎带主断面平行的小断层。另外，在煤窑屯北西向断裂带（F1）的西侧发育一条与其平行的第二条北西向断裂（F2），赋存于太原组与甘井子组之间，走向320°，倾角30°～60°，其断层性质与F1相同，F1与F2生成于同一时代，为印支期产物，在印支-燕山期运动时活动强度加大，并伴有北北东向的断裂产生（如图1）。

该区新构造运动主要表现在：燕山运动后，地壳一直处于间歇性、差异性的抬升阶段，断裂构造在老断裂的基础上有所继承和发展。工作区内F1构造破碎带在场地北侧有出露，切割Q2地层，上覆Q3与Q4的地层没有被错断，说明该全新活动断裂近10万年以来在该区没有活动过。

2 岩溶水文地质条件

工作区内煤窑屯断裂带（F1）是可溶岩与非可溶岩的分界线，呈北西向展布，与第二条北西向断裂（F2）构成了该区内地下水的集水和导水网络。

岩溶发育受岩性、构造、地下水动力、水化学成分、地形地貌及新构造运动的制约，以及诸因素的相互作用，共同影响区内的岩溶发育。对该工作区而言，地层岩性、地质构造和地下水动力条件是影响岩溶发育的主要因素。岩性在条件确定的前提下，构造是主控因素。

工作区断裂构造发育，F1、F2斷裂带为压性、压扭性断裂，上下盘岩石多为脆性岩，如石英岩、石灰岩、白云质灰岩等，断裂带影响范围内岩石破碎，既是地下水通道，又是地下水富集的有利地段。

甘井子白云质灰岩和太原组石灰岩分布在F2两侧，地势北东高西南低，西侧临海，地下淡水通过断裂破碎带汇入海中，对可溶岩石不断的冲刷、溶蚀，从而具备了地下水的近岸强循环的地下水动力条件。

3 岩溶特点

3.1 岩溶发育情况

工作区内布设的422个勘察钻孔中，其中67个钻孔均遇见溶洞（如图1），共揭露溶洞90个，见洞率为15.8%。在所揭露的溶洞中，大部分溶洞呈单体状发育，少数呈窜串珠状出现，仅有5个溶洞为空洞，其余均被粘土、碎石、含碎石粘土等密实物充填，各钻孔中初见第一个溶洞的顶板最浅埋深为6.1 m（ZK212孔），其标高为3.80 m，最大埋深为30.5 m（ZK166孔），其标高为-12.89 m。

根据场地内溶洞发育特点统计（表1），揭露的90个溶洞多发育在地下6.0～30 m的深度内，其中约13.33%的溶洞埋深为6.0～10 m，约75.56%的溶洞埋深为10～20 m，11.11%的溶洞埋深为20～30 m。据统计，该场地内溶洞高度在0.2～20.5 m之间，平均溶洞高为1.96 m，最大溶洞洞高20.5 m，揭露于ZK166钻孔。根据场地内溶洞的高度，若将溶洞分成大型溶洞（洞高≥4 m）、中偏大型溶洞（2 m≤洞高<4 m）、中型溶洞（0.5 m≤洞高<2 m）和小型溶洞（洞高<0.5 m）4类，那么统计结果表明，场地内溶洞以中型为主，占溶洞总数的53.33%，其次为中偏大型和大型溶洞，分别占总数的22.22%和16.67%，小型溶洞占总数的7.78%。

3.2 岩溶发育特点

3.2.1 岩溶以竖向构造发育为主，横向空间发育小

溶洞多埋深在地下6.0～30 m的深度内，最浅埋深为6.1 m（ZK212孔），最大埋深为30.5 m（ZK166孔），垂向发育区间值大。ZK78、ZK166、ZK267孔均为大型溶洞，为查明溶洞发育规模，采取钻孔周边补孔方法。以ZK166孔为例：溶洞洞高20.5 m，以该钻孔为圆心，2m为半径，在其周围补打了4个钻孔，均未发育溶洞，由此可判断该溶洞横向空间发育小，应为构造性岩溶。

3.2.2 不同的地层岩性岩溶发育程度差异明显

在F2断层西南侧地层岩性为甘井子（Zg）白云质灰岩，岩石质纯、层厚，溶洞呈单体状产出，大部分为中偏大型溶洞。而F1和F2断层之间太原组（Ct）石灰岩分布区，石灰岩多在砂页岩层中以透镜体形式出现，溶洞多发育在与砂页岩接触带上，多为中型溶洞，二者发育程度有明显不同。

3.2.3 溶洞与断裂构造展布和规模有关

岩溶分布主要受F1、F2构造破碎带所控制，在F1断裂西侧溶洞分布呈北西向展布，在F2断裂南侧溶洞分布呈东西向展布（如图1），另外，还表现在断裂带切割深度较大处，溶洞发育深度亦较大，与构造不发育场地相比，“串珠状” 溶洞在构造破碎影响带上分布较多。

3.2.4 在平面分布上，受地下水作用的影响，西侧比东侧岩溶发育。

工作区西侧临海，海水入侵，地下水丰富，加上地下水由东向西运移，在地下水动力作用下，西侧靠海沿岸一侧溶洞数量占总溶洞数量的60%左右。工作区东侧地势相对较高，地下水埋藏较深，接受大气降水补给，受季节影响大，岩溶发育程度相对较弱。

4 结语

通过对小窑湾地区岩溶发育特点的分析，为以后的工程勘察、设计和施工工作提供了参考，对建筑物的安全使用和降低工程投资具有重要意义。

参考文献

[1] 小窑湾国际商务区D及E地块专项岩溶勘察报告[R].大连金州辽南地矿工程勘测院，2012.

[2] 工程地质手册编委会.工程地质手册[M].4版.北京：中国建筑工业出版社，2007.

[3] 大连金州新区地质调查报告[R].辽宁省地质勘查院，2013.