六盘水市岩溶发育特征和规律研究

肖昌林 粟梅 苏双凤 周瑜 田金燕 张小艳

摘 要：水是自然界不可缺少的一部分，许多反应过程都少不了水。水拥有多种形式，其中，地表水和地下水对岩溶地貌的形成都产生作用。当地下水与岩石发生作用、溶蚀部分岩石后，随着时间的推移，岩溶洞穴会逐渐形成，因而洞穴是一种非常重要的地下岩溶现象。本文从水文条件、地质条件等方面对六盘水市岩溶发育特征和规律进行了分析。结果表明，六盘水独特的条件适宜岩溶发育，各种条件下有各种规律。

关键词：岩溶;发育特征;规律

中图分类号：P642.25文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）23-0156-03

Abstract： Water is an indispensable part of nature， and water is indispensable for many reaction processes. Water has many forms， among which surface water and groundwater have an effect on the formation of karst landforms. When groundwater interacts with rocks and dissolves some rocks， karst caves will gradually form over time， so caves are a very important underground karst phenomenon. This paper analyzed the characteristics and laws of karst development in Liupanshui City from the aspects of hydrological and geological conditions. The results show that the unique conditions of Liupanshui are suitable for karst development， and there are various laws under various conditions.

Keywords： karst;developmental characteristics;law

喀斯特地貌在我國又称为岩溶，是指可溶性岩层（石灰岩、白云岩、硫酸盐类岩石、卤化物类岩石）分布地区[1]。岩溶地貌的形成必不可少的就是可溶岩。我国碳酸盐岩分布面积有91万km2，其主要分布于中国西南地区，而贵州大部分地区都属于岩溶地区。经过水的地质作用，这些区域形成壮观的岩溶景观，如洞隙、溶洞、石林等。随着经济的快速发展，我国西南地区迅速崛起，面临相当多的工程建设，也有更高的工程要求。因发展需要，工程建设规模很大，巨大的工程坐落于岩溶地区，因此了解岩溶发育特征和规律有着实际的工程意义，对以后岩溶地区的工程建设有着借鉴意义。

1 岩溶的发育条件

1.1 水文条件

六盘水市地处于长江流域和珠江流域。六盘水有三条重要河流：乌江、北盘江、南盘江。六盘水的北方是乌江流域，乌江流域面积广，包括六盘水大部分地区;北盘江大致位于六盘水中部，自西向东贯穿六盘水腹地;南盘江位于六盘水南部。六盘水境内总长度超过10 km或汇水面积超过20 km2的河流有71条，其中乌江水系有14条，珠江水系有57条，河网密度达到0.167 km/km2[2]。六盘水河流众多，流域面积广阔，为岩溶发育提供了良好的水文条件。六盘水境内除了有多条干流，还存在季节性河流，源流较短，旱季常断流。岩溶发育离不开水，水具备必然的侵蚀性，地质构造断层、裂隙和节理为水的活动供给了通道。同时，岩溶发育应具有一定的气候、地形、土壤等自然地理条件。

根据岩溶动力系统理论，水是岩溶形成的物质基础[3]。水对岩溶发育的重要性体现在两个方面：一是水的溶蚀性;二是水的流动性。溶蚀性是水对岩石溶解的多少，而流动性是指水的流动强度和速度，包括水的流量大小、流速等。水在岩溶发育过程中的两个作用分别是水作为CO2载体的化学作用和水本身的机械能作用。水作为CO2载体的化学作用主要体现在CO2的三相变化上。空气中的CO2参与水岩反应，溶蚀碳酸盐岩，转化为水中的HCO3-，形成各种各样的岩溶形态;而当水中HCO3-达到饱和，CO2脱气作用使其以碳酸钙沉淀，形成各种不同的岩溶形态。水在岩溶发育过程中的第二个作用是岩溶水在运动过程中本身的机械能作用。岩溶水运动过程中，各种作用力在复杂的水（洞）道影响下彼此相互转化。例如，冲蚀力的变化不仅取决于岩溶水的流速，还取决于水所携带的机械能、势能和热能。六盘水属于亚热带季风气候，降水丰富，植被发育较好，而且光照条件好，土壤中植被呼吸作用强烈，也会产生更多的CO2气体，CO2溶解在水中会形成碳酸，那么水就具有溶解碳酸盐的能力，有利于岩溶的发育。六盘水夏季降水较多，这时水的流动性和流量明显提升，加速了岩溶发育。

1.2 地质条件

1.2.1 岩性。岩石是在各种地质作用下，按一定方式结合而成的矿物或岩石碎屑集合体，是构成地壳及岩石圈的物质单元[4]。在自然环境下，有些特殊岩石主要由一种矿物构成，但自然环境下常见的岩石由多种矿物构成。岩溶能否能形成和发育，与所在区域有无可溶性岩石密切联系，其含量也有所影响。可溶岩主要有碳酸盐岩和蒸发岩（包括各类硫酸盐岩和卤化物岩类）[5]，这些岩石能够与CO2、水结合发生溶蚀，进而发育成各种岩溶形态。在水溶液和温度一定的情况下，影响岩石溶解量的主要因素为岩石组分，影响岩石物理破坏的主要因素是岩石结构，它决定了岩石的力学性质，因此岩石的物理破坏量与岩石的力学性质有很好的对应关系[6]。

岩溶发育过程中存在化学溶解和物理破坏，它们作用的时期存在差异。初期以化学作用为主，早期两者兼有，中、晚期则以物理破坏作用为主。化学溶解往往是渐变过程，而物理破坏往往是突变过程。一次瞬间的崩塌就可胜过数千年化学作用的结果，由此看来，岩石的结构和物理力学性质是影响岩溶发育的重要因素。

六盘水存在的碳酸盐岩类型有纯碳酸盐灰岩、白云质灰岩、白云质灰岩和不纯碳酸盐岩，它们各具特色。不同的碳酸盐岩岩性组合及碳酸盐岩与非碳酸盐岩的组合对岩溶发育有重要影响。不同岩性的岩石组合在一起，岩溶发育程度也是不同的。例如，东岗岭组和桂林组是以白云岩为主与灰岩的组合，岩溶发育强度中等;桂林组和东村组为纯灰岩的组合，岩溶发育程度强烈;英塘组和尧云岭组，灰岩中常含燧石条带或结核，且在中段夹有硅质岩、泥岩，岩溶发育较弱[7]。六盘水主要分布的是白云石和石灰岩，其岩溶发育强度较为强烈，岩溶发育就表现得非常明显。六盘水及周边地区巖溶主要类型如图1所示。

岩溶形成时会发生化学反应，如式（1）所示，此反应式为可逆反应，当反应物足够多时，反应向正向移动特别明显。六盘水存在大量含有CaCO3的岩石，这为六盘水岩溶发育提供了根本保障。六盘水大多属于碳酸盐岩地区，其CaCO3含量非常高，能加速岩溶的形成。碳酸盐岩直接暴露在外表，能够直接进行反应，岩溶现象更为明显。六盘水河流流经碳酸盐岩时，岩溶发育非常明显。

1.2.2 构造因素。断层、裂隙及褶皱轴部破碎带改变了地下水的径流条件，使岩溶水流形成后就受到一定边界条件的约束，水动力作用加强[8]。如图2所示，六盘水断层较多，威宁-六盘水一线断裂明显，走向基本与威宁-六盘水线平行。资料显示，岩溶发育于断层附近，断层集中于交叉地段，其原因是受拉断层及影响区岩体裂隙发育，且多为张开裂隙，有利于溶蚀发育。褶皱对岩溶发育影响较大，在褶皱轴部、转折端变形大，构造应力集中，节理裂隙发育，岩体变形破碎，易于形成集中的地下水径流通道，岩溶发育较强[7]。六盘水处于亚欧板块与印度洋板块交接处附近，其褶皱发育相当强烈，为当地岩溶发育提供了充足褶皱条件。六盘水地貌具有褶皱宽缓、垂向节理发育、层裂与垂向节理相结合的特点，易受大气降水的渗透，同时使水具有足够的层裂溶解时间，所以层状溶洞非常发育。

2 岩溶发育规律

在碳酸盐岩中，灰岩的岩溶发育比白云石等过渡类型强[9]。叠系以厚层状灰岩为主;奥陶系以白云质灰岩、生物碎屑灰岩、龟裂灰岩等过渡类型为主，包括页岩、粉砂岩等。寒武系以中厚层白云岩为主，含泥质白云岩和硅质白云岩。研究发现，六盘水岩溶地貌分布密度以二叠纪最大，奥陶系和寒武系最低。

构造带岩溶发育规模大，深度大，断层中发育强烈。岩溶形态沿着优势裂隙方向及地层、岩性分界线发育[9]。岩溶凹陷和漏斗长轴的走向有规律，与六盘水主要断裂方向和地层走向大概一致。

3 结论

本文通过分析六盘水水文条件、地质条件等，得出如下结论。纯灰岩地域岩溶发育强烈，白云岩等多种成分组成的灰岩相对较弱。在岩溶发育区，其机制和岩性控制主要沿机制方向、优势断层标志和岩性界线发育。河流流经碳酸盐岩地区时岩溶发育强烈，主要与河流的流量、流速和碳酸盐岩暴露程度有关。地层以灰岩为主，岩溶中～强等发育，部分区域发育溶洞。因为岩体破裂，溶洞顶板稳定性相对较差。由于基岩裂隙发育，溶洞有运输和储存细颗粒的通道和空间，当土方开挖和地表水渗透增加时，溶洞可能发育，甚至造成坍塌。

参考文献：

[1]代万品.贵州岩溶地区工程勘察要点研究[J].工程技术研究，2019（16）：107-108.

[2]六盘水市水利局.六盘水市水利发展“十二五”规划[Z].2012.

[3]袁道先.现代岩溶学[M].北京：科学出版社，2016.

[4]宜东平，田永清，赵连庆.地质科普知识名称介绍[J].华北国土资源，2012（1）：27-29.

[5]黄志华.岩溶地区的岩土工程勘察问题研究[J].门窗，2013（11）：307-308.

[6]田述军.荔波世界自然遗产地锥状喀斯特地貌形成与演化研究[D].贵阳：贵州师范大学，2008.

[7]江思义，石覃剑，袁范洋，等.广西贺州市平桂区岩溶发育特征与分布规律[J].中国地质灾害与防治学报，2019（2）：106-113.

[8]江思义，吴福，刘庆超，等.广西桂林市规划中心城区岩溶发育特征及分布规律[J].中国地质灾害与防治学报，2019（3）：120-128.

[9]刘沛，吴勇，王鸿.贵州仁怀某地岩溶发育特征和规律研究[J].甘肃水利水电技术，2013（10）：21-25.