浙江桐庐县瑶琳镇岩溶发育控制因素探讨

魏志范++史平扬

摘要：为探讨浙江瑶琳镇灰岩受地貌、岩性、地质构造等诸多因素控制，通过对岩溶历史和岩溶水的补径排条件的研究，总结了岩溶发育的主要控制因素，为浙西岩溶发育特征的研究、岩溶水的开发利用提供参考。

关键词：瑶琳； 岩溶； 控制因素

中图分类号：P642

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）12024904

1引言

浙江省桐庐县瑶琳镇以“瑶琳仙境”舉世闻名，是华东沿海中部亚热带湿润区喀斯特洞穴的典型代表，属国家级风景名胜区。瑶琳洞所处溶岩出露主要为石炭系和二叠系灰岩，分布于瑶琳镇新坞畈、麻栗山、沈村一带，岩溶特征发育，形成瑶琳洞、叶板洞、神仙洞等大型溶洞。探索本地区岩溶发育的成因和控制因素，对该地区岩溶洞穴旅游资源的利用和保护，具有一定的指导意义。

2区域地质条件

2.1地形地貌

瑶琳镇地处毕浦盆地南缘，地貌主要为溶蚀剥蚀丘陵，地形差异大，缓坡、陡坡交互，自然坡度多为40°左右，植被较发育，有岩石裸露，地形标高大于50 m，沟谷间有少量坡积裙、洪积扇。

2.2地层

（1）下二叠统栖霞组P1q：上段为灰黑色炭质、泥质灰岩与硅质灰岩互层，厚层状～中厚层状构造，细晶结构，含燧石结核或条带。中段以灰白色透镜体状灰岩和条带状灰岩为主，致密结构，夹白云质灰岩及钙质泥岩。下部为灰色燧石灰岩，薄厚层状构造，细晶结构，局部富集成硅质岩，底部为灰黑泥质粉砂岩薄层，与下伏地层呈整合接触。

（2）石炭系上统船山组C3c：下段为灰黑色厚层状灰岩，细晶结构，夹白云质灰岩、泥灰岩，缝合线发育；中段为灰白、铅灰色厚层状灰岩，质纯，具瘤状构造；上段为灰黑色中厚层灰岩，含燧石结核。

（3）石炭系中统黄龙组C2h：下段为深灰色灰岩，厚层状构造，细晶～微晶结构，质纯性脆。中段为灰白色灰岩，厚层～中厚层状构造，粗晶结构，灰白色与深灰色多呈交互状，缝合线发育。上段为深灰色、灰黑色白云质灰岩，厚层～中厚层状构造，细晶结构，含燧石结核，岩质致密、均匀，风化后表面可见网脉状裂纹。

（4）泥盆系上统珠藏坞组D3z：岩性为灰黄色、青灰色岩屑砂岩，夹砂砾岩和泥岩，厚层状～中厚层状构造，细粒结构，钙质胶结～泥质胶结。

2.3地质构造

桐庐境内地质构造属于扬子准地台钱塘江台褶带（Ⅱ2）中部华埠——新登陷褶带复式向斜（Ⅲ4）的西北翼，构造整体呈北东50°方向展布[2]。本区域隐伏断裂构造受开化—淳安北东向大断裂、淳安—温州北西向大断裂、昌化—普陀近东西向大断裂的影响，区内断裂构造以北东向为主，发育少量北西向断裂。

瑶琳洞至沈村地质构造属毕浦向斜的南东翼，次一级构造为姚村～高墙头向斜近核部南翼，褶皱构造呈北东向展布，自南西向北东下倾，西北翼地层较为齐全，东南翼多被剥蚀，独山～瑶琳洞一带出露主要为船山组和黄龙组的灰岩，地层走向北东，倾角约为25°左右，倾向北西。

船山组裂隙走向主要为NW310～340°，部分NE20～30°，倾角多大于70°，裂隙面较平直，延伸长度大于2m，部分所见大于5m，裂隙面有少量溶蚀迹象，多为方解石充填。走向NNE节理裂隙可见挤压痕迹，裂隙面相对紧密，特征与褶皱和断裂形态相吻合。黄龙组（C2h）节理裂隙走向集中在NE5°、NW280°二个方向，倾角40～80°均有不同程度发育（图1）。

2.4岩溶地下水

大气降水以分水岭为界向地势低洼处汇流，岩溶水因垂向溶隙向下汇聚成暗河，船山组（C3c）、黄龙组（C2h）和栖霞组（P1q）灰岩属同一水文地质单元，形成瑶琳洞→独山→太阳寺一线相对独立的可溶岩水文地质单元。

灰岩表部溶蚀作用强烈，地下水属裸露型岩溶水。浅部岩溶性孔隙潜水受大气降水和地表水补给，水位变化很大，向下汇流渐变为地下暗河，水量较丰富，泉及地下河流量10～160 L/s，如：瑶琳仙境、通天河。据区域钻孔资料，钻孔涌水量可达150～500 m3/d，最大达1110 m3/d。

本区地形主要为槽谷状，有利于地表水与地下水的汇集，灰岩多直接裸露，大气降水和地表水的汇聚及渗流补给是岩溶水的主要补给源。岩溶泉与地下河相伴相生，互相贯通，地下水沿岩溶管道和溶隙运移径流，形成相对独立的管状系统，分布极不均匀，水力联系各向

图例：1泥盆系上统珠藏坞组，2晚盆系上统珠藏坞组，3石炭系中统黄龙组，4石炭系上统船山组，5二叠系下统栖霞组，6晚更新统坡洪积层，7地层界线，8断裂构造，9充水溶洞，10落水洞，11无水溶洞，12地下暗河出口

图1区域地质

异性明显，各洞穴之间水力联系密切，水位埋深变化较大，岩溶水自分水岭向排泄口呈阶梯状下降形式运动，某段被切露可形成明暗流相间出现。

3岩溶发育特征

3.1岩溶的垂直分带特征

据资料，本区地表多见串珠状溶蚀漏斗和落水洞，有不同高程的巷道式溶洞分布，具有明显垂直分带性。

（1）神仙洞长轴方向NE50～60°，洞身平均高程约95 m，长约136 m，宽约38 m，高5～11 m，无地下暗河流水，溶洞属衰老期。洞内滴水甚微，地下水由洞内落水洞和裂隙向叶板洞暗河系统径流。

魏志范，等：浙江桐庐县瑶琳镇岩溶发育控制因素探讨

地质与工程

（2）叶板洞长轴方向NE25～30°，洞身平均高程为60 m，长约200 m，宽3～20 m，高10～30 m，有地下暗河流水，溶洞属壮年期。

（3）瑶琳洞长轴方向NE60°，洞身平均高程为30 m左右，长约1000 m，宽30～40 m，高30 m，有地下暗河流不，溶洞属壮年期。

3.2岩溶水的补径排特征

本区上游无大型地表水体，所见均为季节性山间溪流，枯水期断流普遍。据此，岩溶水接受上游地表水补给微弱，补给源主要是大气降水下渗。相公山有泉水出露，在坡脚汇流至独山南侧两岩层接触带附近形成有地下暗河入口，流量约为200～250 m3/d。

岩溶水的径流具有垂向和水平两个方向，垂向上以溶隙、漏斗、落水洞等下渗形成，最低至地下水侵蚀基准面，表现为小、细、散的特点；水平向表现为溶洞、地下暗河等，分布于不同高度，是不同地质时期地下水径流的历史印记，总体上呈现瑶琳洞→独山→太阳寺流向，水量集中、溶蚀规模宏大、流速快（图2）。

图例： 1石炭系中统黄龙组，2石炭系上统船山组，3灰岩，

4溶洞，5地下暗河出口

图2地质剖面（A-A）

叶板洞与瑶琳洞暗河系统较为复杂，流量较大，沿途地表均无出口，太阳寺位置见一暗河系统出口，丰水期流量达1.37万m3/d，流出地表后排入分水江。瑶琳洞地下暗河规模宏大，估计地下暗河流量17280～43200 m3/d，若考虑沿途补给，总径流量远大于沈村暗河出口流量[3]。由此推测，沈村地下暗河仅为独山附近地下暗河出口，瑶琳洞地下暗河尚有部分流量被潜埋于第四系之下，除沈村太阳寺暗河口之外未在地表有明显出露。

3.3岩溶水的水化学特征

地下水在径流过程中对岩石进行溶解、过滤、沉积，水化学与岩石交互作用明显，据本区水质分析，岩溶水物理指标为无色、无味、无嗅、透明，水质为软水、弱碱性重碳酸水，水化学类型为HCO3—Ca型（表1）。

由水质分析可知，岩溶水自上游向下游径流中Ca、Mg和HCO3离子含量逐渐增高，pH值逐渐增大。

4岩溶发育控制因素分析

4.1岩性控制

平面上从分水岭向河谷方向，溶洞分布由垂向形态为主逐渐被水平形态所代替，垂向岩溶及富水性随深度增加而减弱。本区岩溶地层为船山组（C3c）、黄龙组（C2h），栖霞组（P1q）不甚发育。黄龙组、船山组形成岩溶漏斗、落水洞，溶洞、溶隙垂向连通性好。栖霞组灰岩含燧石及泥质含量较高，岩溶以溶痕、溶隙为主，表部为“刀砍纹”状，垂向不发育。

船山组（C3c）和黄龙组（C2h）均为厚层状，灰岩质纯，可溶性强，两都间无明显隔水层，岩性与水力条件相似。该灰岩溶裂隙较发育，形成溶槽、溶沟及落水洞，并形成大规模溶洞，如神仙洞、瑶琳洞、叶板洞等，地下水的径流沿导水通道呈垂向径流。

瑶琳洞～沈村地处毕浦盆地南缘，地质构造为向斜近核部南翼，地下水沿地层产状向核心下游的层间渗流，独山南侧为黄龙组（C2h）与珠藏坞组（D3z）接触，调查显示为压性断裂接触。珠藏坞组砂岩透水性差，属相对隔水层，所处相公山地势陡峻，自然坡度多大于40°，大气降水径流快，不利于下渗，且珠藏坞组砂岩夹有泥岩薄层，渗透性微弱，故黄龙组（C2h）接受珠藏坞组（D3z）侧向补给量有限。

4.2地壳抬升变化控制

新第三纪末期发育上新世剥蚀夷平面，是本区岩溶作用的旺盛期，形成早期神仙洞。早更新世新构造抬升，侵蚀基准面下降使岩溶洞穴初成，溶蚀高程在50～55 m，即形成叶板洞；中更新世早期，气候湿热，地壳进一步缓慢抬升，岩溶强烈，形成高程45 m以上的岩溶洞穴。中更新世末至晚更新初，大坑洞、叶板洞与瑶琳洞暗河贯通，大量地表水汇入，堆积了洞内砂砾层，地下暗河向沈村洞方向发展。

晚更新世末至全新世初期，地壳又一次的较大抬升，暗河下蚀深切，与地表漏斗进一步贯通，暗河在沈村洞出口，形成完整暗河系统，长约2.5 km。现状瑶琳洞洞底标高在30 m左右，根据沈村地下暗河出口判断，出口处距毕浦盆地侵蚀基准面高6～8 m，说明地下暗河尚有发展，仍将下蚀。

本区溶洞具有垂直分带性，神仙洞、叶板洞和瑶琳洞分列于不同高程，与地壳抬升变化历史相吻合。因此，新构造运动决定了岩溶发育生长、发育和衰亡，对岩溶发育规模有决定性作用。

4.3地质构造控制

瑶琳洞目前已探明洞厅可分为8厅洞[4]，其中1～4厅洞为高度大于8 m的厅洞，规模巨大，形态繁多，第5～8厅洞为管道式，支洞旁杂，以小型碳酸盐沉积物为主。洞身受断裂构造控制，前半部分基本遵循北东延伸，后半部分明显受北东、北西制约，支洞多、拐角大，通道渐窄。

本区岩溶发育总体受NE—SW走向地质构造控制，地表沿断裂带形成巖溶迹象较集中。另一组为NW330走向的张性（张扭性）裂隙，控制了早期的发育规模和范围，如神仙洞形成。由于次生裂隙发育，沿线形成了串珠状溶蚀漏斗和落水洞，在深部相互连通发育成管道状地下暗河。根据对神仙洞的调查，地表以下20～30 m发育的一层管道喀斯特溶洞，洞底标高95～100 m，洞内至少有二个溶蚀落水洞，说明现代暗河已经下切，向深部发展，张性断裂控制了地下暗河的形成和发展，使它具有现代的规模。

综上，地质构造对本区岩溶的影响，表现为断裂构造对垂向落水洞的分布、水平地下暗河的走向起到了控制。

2017年6月绿色科技第12期

4.4地貌控制

本区地貌总体为溶蚀剥蚀丘陵，山势呈北东走向，山丘间形成“U”字形次生谷[5]。大气降水由地势较高地带向低洼地带径流，次生谷是地表水汇流的集中径流渠道，发育季节性山间溪流，沟谷已下切入岩，冲刷明显，而独山南侧田垄里一带侧无明显溪沟发育，地表水自两侧山坡汇流后，以暗河形式汇入地下。因此，丘陵山坡主要起到了汇集地表水的作用。

大气降水多沿降落漏斗或落水洞汇流，径流短，流水作用在微地貌上发育有溶隙、溶槽、溶沟等，表现为小而散的“奇珍异石”特色[6]。因此，地形地貌决定的汇水条件是表部岩溶特征的主要因素。

5结语

本区岩溶主要发育于船山组和黄龙组灰岩，栖霞组相对较弱，瑶琳洞～独山～太阳寺以规模不一的岩溶漏斗、落水洞、溶洞及地下暗河形式形成相对独立的岩溶水文地质单元，具有一定的连通性。

非可溶岩对本区岩溶发育影响小，地形地貌起到了地表水的汇流作用，形成小而散的特点；地质构造对垂向落水洞的分布、水平地下暗河的走向起到了控制；不同地质时期新构造的升降运动，对本区形成岩溶的规模有决定性作用。

多种因素的综合作用使本区岩溶具有垂向分带和水平贯通的规律，这对岩溶洞穴旅游资源的空间开发和岩溶地下水资源的保护利用，提供了规划依据。

参考文献：

[1]

魏志范，雷钢.浙江省桐庐县神仙洞环境地质调查报告[R]. 杭州：浙江省工程勘察院， 2015.

[2]浙江省地质矿产局.浙江省岩石地层[R].北京：中国地质大学出版社，1996.

[3]佚名.浙江省水文地质志[R].杭州：浙江省水文地质工程地质大队，1996.

[4]周宣森.浙江瑶琳洞及其洞穴堆积[J].杭州大学学报，1981（1）：91～99.

[5]欧阳孝忠.岩溶地质[M].北京：中国水利水电出版社，2013.

[6]田永军.水文地质手册（第二版）[M].北京：地质出版社，2012.