深圳市盐田区盐田谷地岩溶发育特征分析

王贤能

(深圳市工勘岩土集团有限公司，深圳 518057)

1 引言

在深圳市东部的龙岗区、坪山区及大鹏新区，分布有下石炭统石磴子组灰岩(多已变质为大理岩)，分布范围约100 km2，主要隐伏在第四系松散堆积层之下，仅少部分埋藏在下石炭统测水组砂岩泥岩之下。石磴子组可溶岩的展布、岩溶带的发育和岩溶地面塌陷的分布，均受北东向的深圳断裂组控制[1-3]。据调查，1986～1998年区内发生了25处岩溶地面塌陷[1]；1998年以来随着城镇持续开发建设，引发了更多的岩溶地面塌陷[4,5]。

目前在坪山、坪地、坑梓、龙岗、龙城、横岗及葵涌[6,7]等各街道(镇)辖区内开展了系统的岩溶地质勘查工作，圈定了可溶岩的分布范围，查明了岩溶发育特征。

近年来，在盐田区盐田街道辖区内也陆续揭露到有灰岩(或大理岩)分布，也发育有溶洞、土洞。盐田街道位于盐田谷地内，随着盐田谷地内大规模的城市开发建设，在越来越多的建设项目中将遇到岩溶问题。

本文作者承担了“盐田区1∶5万地质灾害详细调查”项目，根据野外调查结果，结合多个项目的钻探资料，首次系统的对盐田谷地内灰岩分布范围及岩溶发育特征进行了总结，以期为后续专项岩溶地质调查、岩溶塌陷地质灾害防治以及国土空间规划布局提供科学依据。

2 盐田谷地的地形地貌及地层分布特征

盐田区位于深圳市东部，距离市中心12 km，海岸线长19.5 km，西接罗湖区、东连大鹏新区、北邻龙岗区和坪山区、南临大鹏湾。辖区面积约74.99 km2，下辖沙头角、海山、盐田、梅沙等4个街道，其中盐田街道位于盐田区中部的盐田谷地内。

盐田谷地位于大鹏湾北侧海湾内，见图1所示，是盐田区内面积最大的一块山间沟谷平原，三面环山、一面开口向海。谷地外就是盐田港，是全球知名的深水港、全国最大的集装箱港。盐田谷地西南部为梧桐山，梧桐山是深圳最高的山峰，山峰顶高程943.7 m；东北部为梅沙尖，是深圳第三高峰，山峰顶高程753.0 m；西北部为盐田坳丘陵。

盐田谷地呈北西向展布，东北侧以平盐铁路为界,西北侧以盐田坳丘陵南坡山麓为界,西南侧以武深高速公路为界(包含高速公路以西望基湖水库,中青路一带),东南侧以海边为界，总面积约7.8 km2。盐田谷地的微地貌主要为盐田河谷平原、坳背洪积扇，地面高程一般为4.0～25.0 m。在坳背洪积扇以南的原大岭顶丘陵区，在20世纪90年代至21世纪初已移山填海，现为平地，面积约1.6 km2。

(图中粉红色区域为岩溶发育区域)图1 盐田谷地地形图(数字高程模型图)

盐田河是盐田谷地内的一条集水面积最大的河道，全长约6.4 km，流域集水面积20.85 km2，从西北流向东南，最后注入大鹏湾。盐田河最大的支流是右岸的望基湖水，发源于梧桐山，在该支流下游修建了望基湖水库。

在深圳市区域地质图[8]中，盐田谷地及周边地区的地层岩石比较单一。盐田谷地西南部地层为中上侏罗统梧桐山组火山岩(J2-3w)，上部为流纹岩、凝灰熔岩、流纹质凝灰岩、角砾熔岩、火山角砾岩，下部为流纹质英安质凝灰岩、流纹岩、火山角砾岩、火山集块岩等。盐田谷地东北部地层为中侏罗世晚期二长花岗岩(盐田坳岩体ηγJ2)、晚侏罗世末期黑云母花岗岩(土洋岩体γβJ3)。盐田谷地西北部地层为上泥盆统双头群(Dsh)，在惠盐公路盐田坳隧道至小坳一带小面积岀露，厚层状-巨厚状石英砂砾岩、石英砂岩、长石石英砂岩。

盐田谷地内岀露的地层为第四系，主要为冲洪积物(Qh)含碎石黏性土、漂石、卵石、砾砂等组成。在第四系覆盖层之下，中上侏罗统梧桐山组火山岩与中晚侏罗世花岗岩的交界面难以准确界定。

3 永庋断裂与下石炭统地层的分布特征

根据目前的工程钻探资料，在盐田谷地第四系覆盖层之下分布有下石炭统测水组、石磴子组地层。

下石炭统测水组(C1c)，岩性分为上下两段，下段(C1c1)为灰色-深灰色砂泥质页岩、粉砂岩夹炭质粉砂岩及含砾砂岩或薄煤层，底部夹灰岩透镜体；上段(C1c2)以石英砂岩为主，夹少量泥质页岩。测水组覆盖在石磴子组之上。

下石炭统石磴子组(C1s)，由深灰色白云质灰岩、含生物碎屑白云岩、厚层状灰岩夹薄层状灰质白云岩组成，受热液变质或动热变质作用，常形成结晶灰岩、大理岩化灰岩、大理岩。

在盐田谷地内揭露的灰岩(或变质为大理岩)主要有两种分布形式，一是埋藏在下石炭统测水组砂岩泥岩或中晚侏罗世花岗岩之下，二是夹在火山岩中的大理岩捕虏体。对于前者，让人疑惑的是，在盐田谷地及周边山区地表未见下石炭统地层岀露，为什么却在谷地内揭露到？究其原因，应与永庋断裂有关，见图2所示。

永庋断裂[8](编号F3613)，是一条规模较大的断裂，走向北西290°～310°，倾向北东,倾角55°，呈舒缓波状延伸，岀露长度约6 km，宽5～15 m。该断裂成生于晚侏罗世，可分为北西段、中段、南东段。北西段从横岗正坑水库到西坑均全围，主要表现为上泥盆统双头群与下石炭统测水组呈断裂接触；中段从均全围到永庋，主要表现为中上侏罗统火山岩与上泥盆统双头群呈断裂接触；南东段从永庋到盐田圩(盐田河入海口处，现盐田海鲜街)，被第四系掩盖。

“永庋”这个地名现已不再使用，在旧地图中也未查寻到其准确位置。在本次野外调查时，找到了永庋断裂的准确位置。该断裂在地表呈负地形，沿均全围、西坑水库、小坳垭口、盐田看守所一线穿行。在盐田看守所北侧原二线巡逻道边坡坡面上，能清晰观察到永庋断裂的地质剖面。坡面上糜棱岩、片理化泥质粉砂岩，断裂带宽约15 m。从盐田看守所向东南延伸进入盐田谷地内，永庋断裂隐伏在第四系地层之下了。因此，盐田看守所所在的位置可以定为地名“永庋”所在的位置。

在小坳垭口附近的巡逻道野外调查时，找到了下石炭统测水组地层下段的标志层，深灰-灰黑色炭质粉砂岩、砂泥质页岩，这表明永庋断裂中段以东与上泥盆统双头群夹持的地层不是地质图中标注的梧桐山组火山岩，而是下石炭统测水组地层，在图2中已更正。这说明，西坑谷地的下石炭统地层与盐田谷地内的下石炭统地层原来是一体的，被永庋断裂切割了。

梳理现有的钻探资料和桩基资料，盐田谷地内的灰岩(或已变质为大理岩)主要分布在3个区块，见图1、图2所示，现揭露范围总计约0.81 km2。图中的①区名为永安路片区、②区名为洪安围片区、③区名为望基湖片区。

永安路片区和洪安围片区分别位于明珠大道的西北段和东南段，灰岩分布总体上呈北西走向。永安路片区原始地貌为盐田河谷和坳背洪积扇，已揭露灰岩分布范围约0.42 km2。洪安围片区原始地貌为低丘陵，已揭露灰岩分布范围约0.13 km2。望基湖片区位于梧桐山东南坡麓的中晚侏罗世火山岩区，火山岩体中夹有大理岩捕虏体，零星分布，已揭露灰岩捕虏体分布范围约0.26 km2。

Qh.第四系；J2-3w.中上株罗统梧桐山组；C1c1.下石炭统测水组第一段；Dsh.上泥盆统双头群；γβj3.晚侏罗纪土洋岩体中粒斑状黑云母花岗岩；ηγJ2.中侏罗世盐田坳岩体细粒斑状黑云母二长花岗岩图2 盐田谷地内灰岩分布范围

4 永安路片区岩溶发育特征

永安路片区指永安路与明珠大道交汇处附近片区，主要包括伯公村、盐田四村、龙眼园村、朝阳围村等老旧村落，正在逐渐旧城改造中。在明珠大道高架道路段(永安路以北)、永安里大厦、盐田人才住房项目、乐群幼儿园改建项目、花样年花港大厦、鸿泰大厦等工程中，均揭露到灰岩(或变质为大理岩)，见图3所示。

图3 永安路片区钻孔平面图(局部)

明珠大道高架段新建道路长约1.45 km ，根据钻孔揭露，建设场地的地层岩性比较复杂，永安北一街以北为晚侏罗世花岗岩，永安北一街以南主要为下石炭统测水组砂岩、石磴子组大理岩，局部为中上侏罗统梧桐山组凝灰岩。在永安北一街路口、永安四街路口附近的各钻孔中见到晚侏罗世花岗岩侵入到下石炭统测水组砂岩中，在永安三街路口附近的各钻孔中见到梧桐山组凝灰岩；在明珠大道与永安路路口附近的MZD86、MZD88、MZD90、MZD91相邻4个钻孔岩芯中，可以见到上部为下石炭统测水组砂岩和石磴子组大理岩、下部为中上侏罗统梧桐山组凝灰岩，见图4所示，老地层逆冲到新地层之上，可以推测该处是永庋断裂通过该区域。该段道路共施工161个钻孔，其中有30个钻孔钻遇大理岩，有9个钻孔见溶洞，洞高0.4～8.5 m，表1中列出了高度大于3.0 m的溶洞的发育特征，以字母“MZD”开头的孔号是明珠大道高架段项目的钻孔；在断层附近的MZD89、MZD90、MZD91三个钻孔中的岩溶发育强烈，发育2～3层溶洞，如在MZD90钻孔中溶洞高度分别为4.7 m、4.0 m、8.5 m，充填软塑-可塑状粉质黏土。

图4 永安路片区溶洞发育地质剖面图

盐田人才住房项目及东侧的乐群幼儿园改建项目，位于明珠大道与永安路路口东北侧，总面积约3.5×104m2，地面高程19.19～24.23 m，共施工113个钻孔，均揭露到大理岩，层顶埋深22.5～71.7 m，高程介于-1.62～-48.92 m之间，其中48个钻孔中揭露了75个溶洞，钻孔见洞率为42.4%，线岩溶率为14.8%，根据现行国家标准[9]，综合判定岩溶发育强度为强烈发育。

永安里大厦位于永安路与明珠大道交汇处西北侧，布设23个钻孔，钻孔揭露到的基岩为下石炭统测水组砂岩和石磴子组大理岩，其中4个钻孔揭露到大理岩，未见溶(土)洞发育。花样年花港大厦项目，布设23个钻孔，其中6个钻孔揭露到大理岩，未见溶(土)洞发育。大理岩埋深29.5～40.6 m，高程介于-0.1～-11.5 m之间。

根据永安路片区收集到的各项目钻探资料统计，本片区共揭露溶洞88个、土洞4个。溶洞发育高程介于-44.86～1.09 m之间，洞高0.3～11.3 m，平均洞高2.61 m。土洞发育高程介于-18.43～-1.28 m之间，洞高1.5～6.0 m，平均洞高4.60 m。限于篇幅，表1中列出了洞高大于3.0 m的溶(土)洞发育特征，表中以字母“Xk”开头的孔号是盐田人才住房项目的钻孔，以字母“Zk”开头的孔号是乐群幼儿园项目的钻孔。从表1中得知，乐群幼儿园项目场地内的岩溶发育程度强于盐田人才住宅项目场地岩溶发育程度。

表1 永安路片区岩溶发育情况

5 洪安围片区岩溶发育特征

洪安围片区大理岩分布范围位于南方明珠花园以南，大致以明珠大道、洪安路、东海道以及小布村、社排村围合的区域。该片区原始地貌为低丘陵区，现已夷为平地，规划为居住建设用地，地块编号为5#～10#地块，其中5#、6#地块在西部，7#、8#地块居中，9#、10#地块在东部，如图5所示。

图5 洪安围片区钻孔平面图(局部)

查阅老地形图，本片区原始地面高程10～100 m，现地面高程12～15 m。在区域地质图中[8]，本片区地表岀露的地层为中晚侏罗统梧桐山组火山岩，岩性以凝灰熔岩、凝灰岩、英安质集块角砾岩为主。但是，在现状地面起的钻探深度范围内，却揭露到了不同的地层岩性，5#、6#地块揭露到晚侏罗世花岗岩，其中5#地块局部区域揭露到大理岩；7#、8#地块揭露到下石炭统测水组变质粉砂岩、石磴子组大理岩；9#、10#地块揭露到晚侏罗世花岗岩。

5#地块东部，在靠近7#地块的小区域，有7个钻孔在强风化花岗岩或者中风化花岗岩下钻遇大理岩，揭露厚度0.75～5.91 m，大理岩顶面高程介于-12.65～-26.00 m之间，未见溶(土)洞，大理岩裂隙不发育，顶部见溶蚀现象。

7#、8#地块及邻近区域揭露到下石炭统地层的区域约5.8×104m2，不包含南方明珠花园，共施工117个钻孔，其中74个钻孔钻遇大理岩。有的钻孔，一开孔即揭露到中风化-微风化变质粉砂岩、大理岩，这表明在开山平地时已经揭露下石炭统地层了。根据风化程度，可将大理岩分为全风化、强风化、中风化和微风化4个风化层。全风化大理岩层厚1.7～14.0 m，平均厚度5.4 m；强风化大理岩层厚2.2～13.5 m，平均厚度7.0 m；中风化大理岩层厚1.0～4.9 m，平均厚度2.3 m；微风化大理岩层厚1.4～10.2 m，平均厚度5.9 m，高程介于10.04～-22.5 m之间。

在洪安围片区的5#、7#、8#地块中，共计有81个钻孔中遇到大理岩，其中23个钻孔中揭露了25个溶(土)洞，其中溶洞19个、土洞6个，钻孔见洞率28.4%，线岩溶率14.2%，岩溶发育程度属中等。

溶洞发育高程介于-14.98～9.89 m之间，洞高0.3～6.1 m，平均洞高2.52 m，主要发育在中风化-微风化大理岩中。土洞发育高程介于-2.87～8.76 m之间，洞高0.2～3.7 m，平均洞高1.87 m，主要发育在粉质黏土、全风化-强风化大理岩中，土洞底板一般是微风化大理岩。溶洞、土洞一般呈半充填状态，溶洞主要充填物有黏性土混角砾，土洞主要充填物为黏土。

表2列出了洞高大于3.0 m的各钻孔岩溶发育情况。从表2中得知，在中风化-微风化变质粉砂岩中也发育有溶洞，如7-Zk4、7-Zk32钻孔中溶洞高度分别为5.9 m、3.0 m。根据区域地质资料，下石炭统测水组下段以粉砂岩为主，底部夹灰岩透镜体，粉砂岩以钙质胶结为主，因此本地块在中风化、微风化砂岩中有溶洞发育，应该是灰岩透镜体全部溶蚀后形成的孔洞。另外，在变质粉砂岩岩芯表面，也能见到溶蚀孔洞发育。

表2 洪安围片区7#、8#地块岩溶发育情况

6 望基湖片区岩溶发育特征

望基湖片区地处梧桐山东北坡麓，属于火山岩分布地区，主要包括武深高速公路以西的望基湖水库、中青路海桐社区等。望基湖水库库区地面高程约50.0 m，海桐社区地面高程一般为100.0～130.0 m。近年来，该片区的工程建设项目较多，如在望基湖水库库区建设地铁8号线停车场，在海桐社区建设住宅小区、学校、社区公园等，在这些工程建设中，时常在火山岩中揭露到大理岩捕虏体，也发育溶洞、土洞等溶蚀现象。这里提到的大理岩捕虏体，实际上是火山岩中的集块，呈透镜状分布。

望基湖片区的大理岩捕虏体，与永安路片区、洪安围片区的大理岩分布特征不同。在区域地质调查报告中[1]，测制了梧桐山南部沙头角-长岭地质剖面，该剖面的第17层描述为“浅灰色流纹质火山角砾异源集块岩，集块成分为结晶灰岩、变质粉砂质泥岩、变质细砂岩等”。在梧桐山东南山坡和山麓，及盐田-沙头角海边，分布有爆发相火山岩，岩石为各种粒级的火山碎屑岩，角砾含量较多、粒径直径大，部分为集块；有异源和同源岩块，异源岩块有砂岩、粉砂岩、灰岩和微片岩等。从以上的描述得知，在中晚侏罗世火山喷发前，现梧桐山所在地区已有上泥盆统双头群、下石炭统大塘阶测水组及石磴子组地层存在，火山喷发时将围岩岩块携带、捕虏，形成了透镜体状的大理岩、砂岩及泥岩等。

望基湖水库库尾滑坡治理工程，勘查期间在钻探孔中揭露到大理岩夹层、也揭露到溶洞，在抗滑桩桩孔开挖时，桩孔内也见到溶洞分布，见图6、图7所示。本勘查区面积约2.4×104m2，在62个钻孔中，有15个钻孔揭露到大理岩夹层。大理岩夹层主要夹在微风化凝灰熔岩中，少量夹在中风化凝灰熔岩中。大理岩厚度一般为1.1～3.4 m，在CRX22钻孔中揭露到大理岩厚度达17.3 m，埋深80.3～97.6 m；在CRX24、CRX25钻孔中均揭露了4层大理岩夹层，其中CRX24钻孔中大理岩夹层厚度分别为3.3 m、3.0 m、0.6 m、11.3 m。在平面上、竖向上，大理岩夹层的分布均无明显规律可循。

图6 望基湖片区钻孔平面图(局部)

图7 抗滑桩挖孔期间桩孔内揭露的溶洞

收集望基湖片区其它钻探资料，共计有溶洞16个、土洞24个。溶洞发育高程介于17.09～97.12 m之间，溶洞高度0.7～9.2 m，平均高度3.08 m。主要发育在中风化、微风化凝灰熔岩中，具体发育情况见表3所示。在溶洞发育部位，大理岩夹层几近全部溶蚀只留下空腔，大部分溶洞内有充填物，仅个别溶洞无充填物。充填物主要是软塑-可塑状黏性土，个别溶洞中夹杂卵石、圆砾或砂等。

表3 望基湖水库库尾滑坡岩溶发育情况

(①区：永安路片区；②区：洪安围片区；③区：望基湖片区)图8 盐田谷地内溶洞土洞发育的高程

土洞发育高程介于12.6～80.4 m之间，土洞高度为0.5～12.0 m，平均高度4.64 m。

7 岩溶分布高程特征

本文收集了盐田谷地永安路片区、洪安围片区及望基湖片区的部分勘察报告中的溶(土)洞发育资料，总计发育有溶洞、土洞共157个，其发育深度见图8所示。图中粗实线长短表示溶洞或土洞的高度。其中有溶洞123个，溶洞发育高程-44.86～97.12 m，溶洞高度为0.3～11.3 m，平均高度2.66 m。有土洞34个，土洞发育高程-18.43～80.4 m，土洞高度0.2～12.0 m，平均高度4.14 m。

从图8得知，①区永安路片区的溶洞土洞发育高程基本上都在海拔零米以下；③区望基湖片区的溶洞土洞发育高程均在海拔零米以上；②区洪安围片区的溶洞土洞发育高程在海拔零米上下。

溶洞土洞发育高程以海拔零米为界可分为上、下两层，上层高程介于0.00～97.12 m之间，下层高程介于-44.86～0.00 m之间。两层溶洞土洞代表两个不同的发育时期。这与深圳地区海面的历史演变相关。

深圳地区晚冰期(指晚玉木冰期即最终冰期)时，当时的海面下降到-135～-155 m，是世界最低海面时期，区内龙岗河、坪山河等河谷内存在的埋藏溶洞发育高程在-55～-80 m上下，就是在这个阶段的生成的。晚冰期结束后，海面逐渐回升，这种回升具有间歇性，有多个停顿时间，距今1.1×104a前回升到-60 m，0.9×104a前回升到-30 m，0.8×104a前回升到-15 m，0.6×104a前回升到与现海面接近[10]；在区内河谷内存在多层低于海面的溶洞，就是海面回升过程中暂时停顿的反映。

盐田谷地内的上层溶洞处于侵蚀基面之上，应是晚冰期结束后海面回升到现海面之后，在现代垂直地下水溶蚀条件下形成的。下层溶洞处于侵蚀基面之下，应是晚冰期低海面条件下的产物[10]。

望基湖片区地势较高，大理岩被包裹在火山岩体中，呈随机分布状态，在现代岩溶条件下发育溶洞、土洞。永安路片区地势较低，大理岩埋藏在石炭系测水组地层之下，且位于永庋断裂上盘一侧，在晚冰期低海面条件下发育溶洞、土洞。洪安围片区原地势较高现已夷平，灰岩(或大理岩)被花岗岩、或凝灰岩包裹或覆盖，溶洞土洞发育高程在现代海平面上下，可以判断主要是在现代岩溶条件下发育的溶土洞。

8 结语

在20世纪80年代前进行的地质调查工作中，在梧桐山火山地层中发现有大理岩捕虏体，但在盐田谷地及周边未见灰岩(或大理岩)出露。近20多年来，工程钻探、桩基工程的实践表明，在盐田谷地内揭露到下石炭统石磴子组的灰岩(或已变质为大理岩)分布，也揭露到溶洞、土洞、溶隙等岩溶现象，分布范围约0.81 km2。

盐田谷地内的灰岩(或大理岩)分布形式可划分为两类：第一类是埋藏型，埋藏在下石炭统测水组地层之下；第二类是包裹型，被包裹在火山岩体中的大理岩捕虏体，这种赋存形式是一种特殊的埋藏型。

埋藏型灰岩主要分布在盐田谷地内的永安路片区、洪安围片区，其分布范围受永庋断裂控制，分布在永庋断裂的北东盘，并受到后期花岗岩侵入的影响。永安路片区的溶洞、土洞主要发育在现海面以下，在晚冰期低海面条件下形成的，岩溶发育程度为强烈发育；洪安围片区的灰岩受火山岩压覆、也受花岗岩侵入的影响，溶洞、土洞发育高程在海拔零米上下，岩溶发育程度为中等发育。

包裹型灰岩零星分布在盐田谷地西部的望基湖片区，大理岩捕虏体随机分布，捕虏体大小也无规律可循。但总体上，溶洞、土洞埋深一般在30 m以浅，发育高程在海拔零米以上，属于现代岩溶条件下形成的，岩溶发育程度总体上属于中等发育。

在盐田谷地内，暂未有岩溶地面塌陷现象报道。但在桩基工程施工及质量检测中遇到不少的溶洞、土洞，对工程建设已造成了不利影响，今后应积极开展盐田谷地隐伏断裂特征研究、灰岩分布范围及岩溶发育特征等基础地质研究。