小娘坑矿区铁矿水泥用灰岩矿岩溶发育特征

边林浩(福建省第八地质大队，福建 龙岩 364012)

0 引言

小娘坑矿区属亚热带季风气候，多年平均气温20.5 ℃，多年平均降雨量1 718.3 mm，最大降雨量2 495.5 mm，每年3—9月为雨季，降水量占全年79.9%～83.4%，3—5月多细雨绵绵，6月份达到最高峰，并伴有大暴雨；10月—次年2月为旱季，降雨量占全年16.6%～20.1%，其中12月—次年1月最旱。

1 地质概况

矿区内地层总体呈北东～北北东向分布，倾向北西～北西西，地层从老至新主要有早石炭世林地组(C1l)、晚石炭世经畲组(C2j)～中二叠世栖霞组(P2q)、中二叠世文笔山组(P2w)、中二叠世童子岩组(P2t)、晚二叠世翠屏山组(P3cp)及第四系(Q)。

2 构造概况

本区内断裂构造较发育，区内规模较大的断层有北北西向天山凹断层、F15、F13；北西向F11；近东西向F14以及北东向的F1、F2、F3、F4，这四组断裂带破坏了区内地层的正常分布和矿层的完整性、连续性。这些大小断裂的发育，切割了时代不同或富水性强弱 的地层，表现出复杂多样的水文地质特征[1]。

3 水文地质概况

根据岩石的水力学性质，岩性特征及下水赋存状态，矿区地下水类型可分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩类裂隙溶洞水(岩溶水)。

3.1 松散岩类孔隙水

主要分布于溪沟两侧的山坡、坡脚、坡麓及地势低洼处，地下水赋存于第四系松散堆积物的粘质砂土、砂砾石及含碎块的粉质粘土中，属孔隙潜水，水量贫乏，随季节变化显著。第四系堆积物厚度一般小于10 m,最大厚度可达74.56 m。

3.2 层状岩类基岩裂隙水

地下水赋存于翠屏山组、林地组的细粒砂岩、含砾细砂岩和粉砂岩的岩石风化裂隙及构造裂隙中，水量贫乏不均一，局部地段受构造影响较大，构造带附近岩石富水性稍好。

3.3 块状岩类基岩裂隙水

地下水主要赋存于黑云母花岗岩体和辉绿岩脉的岩石风化裂隙及构造裂隙中，该类型水水量贫乏。

3.4 碳酸盐岩类裂隙溶洞水

地下水赋存于经畲组—栖霞组的一套可溶性碳酸盐岩类的岩溶裂隙和溶洞中。该地层中部裸露与地表，形成裸露性岩溶水。西部呈单斜倾伏于童子岩组与文笔山组之下，形成埋藏性岩溶水。矿区可溶岩厚度不均一，一般厚度在100～300 m，个别地段厚度可达390 m，岩石溶蚀强烈，含丰富的岩溶水，该类型水富水性极不均一，溶洞发育地段富水性较好，个别岩溶不发育地段可视为相对隔水层。

4 钻孔可溶岩岩溶发育情况

89线ZK895钻孔：该孔溶洞均在稳定水位之上，属半充填或无充填空溶洞。溶洞发育标高502.76～480.96 m，发育溶洞18个，最大洞高1.67 m，最小洞高0.15 m，岩溶发育最低标高+456.51 m，另外在560.16 m和582.40 m附近发育少量岩溶裂隙及溶溶蚀虫孔等。

89线ZK897钻孔：该孔溶洞多处于稳定水位以下，未见充填物，属充水溶洞，仅个别位于稳定水位之上，且属充填溶洞。溶洞发育标高356.82～128.14 m，发育溶洞9个，最大洞高24.02 m，最小洞高0.50 m，岩溶发育最低标高+127.10 m。

91线ZK916钻孔：该孔溶洞多处于稳定水位以下，未见充填物，属充水溶洞。溶洞发育标高290.49～118.42 m，发育溶洞2个，洞高分别为：1.40 m和2.40 m，岩溶发育最低标高+103.58 m。

91线ZK917钻孔：该孔溶洞均处于稳定水位以下，未见充填物，属充水溶洞。溶洞发育标高59.84～49.08 m，发育溶洞6个，最大洞高2.60 m，最小洞高0.16 m，岩溶发育最低标高+46.31 m。

91线ZK918钻孔：该孔溶洞均处于稳定水位以下，多数未见充填物，属充水溶洞，见一处全充填溶洞。溶洞发育标高232.82～104.43 m，发育溶洞4个，最大洞高3.50 m，最小洞高1.20 m，岩溶发育最低标高+102.32 m。

93线ZK932钻孔：该孔钻探班报表中未记录溶洞位置，溶洞数据为竖井施工中的溶洞位置，该孔具竖井仅10余m，为竖井验证孔。根据竖井施工日志，溶洞多数溶洞为充填溶洞，少数空溶洞位于稳定水位以下，属充水溶洞，发育溶洞4个，溶洞发育标高521.58～401.02 m，该孔岩溶发育最低标高+401.02 m。

93线ZK933钻孔：该孔溶洞大部位于稳定水位之下，仅一处位于稳定水位之上，溶洞发育标高441.42～336.62 m，发育溶洞12个。最大洞高2.30 m，最小洞高0.40 m，岩溶发育最低标高+336.62 m。

93线ZK934钻孔：该孔仅见一处溶洞，洞高6.25 m，未见充填物，属充水溶洞，该溶洞及岩溶发育标高+359.07 m。

93线ZK935钻孔：该孔溶洞多数位于稳定水位之上，部分属充填溶洞，部分属空溶洞。溶洞发育标高556.41～384.65 m，发育溶洞34个，最大洞高16.27 m，最小洞高0.37 m，岩溶发育最低标高+384.65 m。

93线ZK936钻孔：该孔溶洞均在稳定水位以下，未见充填物，属充水溶洞。溶洞发育标高276.55～338.81 m，发育溶洞2个，洞高分别为1.42 m和0.48 m，岩溶发育最低标高+231.32 m。

95线ZK952钻孔：该孔溶洞大部分位于稳定水位以下，仅两个溶洞见充填物，其余均属无充填空溶洞，而位于稳定水位以下的属充水溶洞。溶洞发育标高518.30～348.33 m，发育溶洞25个，最大洞高3.50 m，最小洞高0.30 m，岩溶发育最低标高+346.83 m。

另外SZK01和92线9210钻孔未见发育岩溶。

5 结语

5.1 可溶岩岩性与岩溶发育关系

可溶岩的溶解性是溶洞发育的内在因素，本区可溶岩由晚石炭世经畲组(C2j)—中二叠世栖霞组(P2q)的一套可溶性碳酸盐岩类组成。该可溶性碳酸盐岩类的岩性以灰白色纯灰岩以及含有碎石、硅质、泥质等杂物的灰岩组成，而质纯、层厚的灰岩，溶洞发育较强；而泥质含量较多和含杂质的灰岩岩溶发育程度相对减弱。可溶岩岩性上的差异是岩溶发育不均一和富水性能不同的因素之一[2]。

5.2 构造与岩溶发育关系

地质构造是溶洞发育的主要控制因素，在平面上分布也有其规律，区内断裂控制了岩溶的空间分布、埋藏条件和发育程度。在张性断裂的两侧，尤其是上盘，溶洞发育较强，反之则较弱。根据钻孔资料，矿区内受F4、F14和F15断裂的影响，在该断裂附近施工的钻孔，断裂带附件的可溶岩溶蚀较强烈，特别在断裂带上部及浅地表地段可溶岩溶蚀现象极其强烈，岩溶溶洞多呈串珠状发育。

5.3 岩溶在水平方向上的发育特征

矿区岩溶在水平方向上的分布与地质构造的发育密切相关。根据钻孔资料，岩溶溶洞分布带与区内主要断层构造紧密相随，距断层线越近岩溶约发育，钻孔岩溶发育率越高，其中以F4、F14和F15三条断层上盘尤为集中。根据钻孔岩溶发育率的不同矿区岩溶发育可分为：“岩溶发育区”、“岩溶较发育区”和“岩溶不发育区三个等级区域。

(1)岩溶发育区：在水平方向上大致可圈定三个范围，95线以ZK952钻孔为中心，两侧分别延伸至F4和F15断层的北部岩溶发育区；93线以ZK932钻孔为中心，西侧延伸至ZK935钻孔，东侧延伸至F15断层的中部岩溶发育区；89线以ZK895、ZK897钻孔为中心，西侧延伸至F4断层，东侧延伸至F3断层的南部岩溶发育区。在上述三个范围内其钻孔岩溶发育率大于10%，最高可达55.5%。

(2)岩溶较发育区：在水平方向上大致可圈定两个范围，93线以ZK933钻孔为中心，西侧推测至钻孔ZK933与ZK936之间，东侧推测至钻孔ZK933与ZK935之间的岩溶较发育区；91线以ZK918、ZK917钻孔为中心，西侧至F4断层，东侧推测至钻孔ZK916与ZK917之间的岩溶较发育区。该两个范围内其钻孔岩溶发育率小于10%，但大于3%，大部分岩溶发育率在5%左右。

根据钻孔岩溶发育率，除上述两个区域外，其他地段施工的钻孔其岩溶率小于3%，可视为相对岩溶不发育区。

5.4 岩溶在垂直方向上的发育特征

岩溶的发育一般遵循着由浅至深，岩溶发育由强变弱直至消失的规律。根据矿区施工钻孔岩溶发育率统计，岩溶发育垂直方向深度多在350 m以内，以标高而言，则多发育在+300 m标高以上。在无上覆基岩或半裸露地段，岩溶多发育于地表或近地表部位；而在基岩覆盖地段，岩溶多发育于可溶岩顶部界线部位，特别在上覆基岩厚度较大地段，由为明显。