胡 伟吕玉香，熊开治，邓 飞，刘 杨

(1.重庆市地质矿产勘查开发局208水文地质工程地质队，重庆 400700;2.西藏自治区昌都地区国土资源局，西藏854000)

中国岩溶面积346.3万 km2，占我国国土面积的1/3以上。重庆市渝东北渝东南岩溶石山地区面积约27 617 km2，初步统计该区域缺水人口约200万[1]。渝东南渝东北地区干旱缺水问题已成为制约区域经济发展的主要因素，引起了重庆市人民政府的高度重视。近年来，重庆市政府也安排了专项资金，实施岩溶缺水区供水示范项目，以期逐步解决渝东南、渝东北地区的缺水问题，根据前期工作[1]，在重庆渝东南渝东北岩溶区共实施了77口供水井，其中出水量大于50 m3/d的钻井44口，成井率仅为57%，如何提高岩溶地下水成井率是急需解决的问题。

目前，国内对地下岩溶水富集的研究还处于初级阶段。曹炳媛等人通过地层岩性、地质构造以及岩石风化深度与岩溶水的关系分析了北山岩溶水的赋层规律[2]。张贵通过对水文地质条件的分析，提出了珠琳地区岩溶水的分布规律[3]。宁显林等结合交口县实际的地质构造、地层岩性、水动力条件，以抽水井的实验数据为依据，提出了该区域岩溶地下水的富集规律[4]。沈洪谊对淮北地区北部的灰岩含水岩系的构造、岩溶地下水的补给、径流、排泄条件的分析，提出了该区岩溶水的运移及富集规律[5]。目前，对重庆地区岩溶地下水的分析较少，主要集中在上个世纪80年代的1/20万区域水文地质普查报告[1]。

岩溶水的赋存与岩溶发育特征基本上是一致的。只有在岩溶发育强烈的地块内，才有可能形成岩溶水富水块段或集中径流带。而岩溶发育程度主要受地层岩性——碳酸盐岩岩性及其组合的影响，不仅仅影响了岩溶发育特征，同时还控制着岩溶水的补给、径流、排泄条件。地层岩性是岩溶地下水形成与富集的必要条件，对其开展深入研究，利于准确掌握渝东南渝东北岩溶地下水的富集规律，建立岩溶找水的水文地质标志，找到可利用的岩溶水源地，从而为渝东南渝东北地区岩溶地下水的有效开发利用提供一定的技术支撑。

1 碳酸盐岩岩性对岩溶发育的影响

重庆渝东南渝东北大面积出露碳酸盐地层，以寒武系、奥陶系、三叠系、二叠系的碳酸盐岩为主。寒武系、奥陶系地层多分布在渝东南地区秀山北东部、酉阳县城及北东部地区、彭水县城及南部、武隆县北东部、南川区的东南部，以及渝东北地城口县的北西部及南西部等地区;三叠系、二叠系的碳酸盐岩主要分布在渝东北奉节南部、巫山、巫溪、云阳北部、开县北部、城口西南部等地区。渝东南三叠系、二叠系地层分布较少，主要集中在彭水县桑柘一带的向斜区域、武隆县城区及彭水西北部普子、葡萄一带和黔江区东南部。

图1 重庆渝东北渝东南岩溶区分布图

碳酸盐岩是岩溶发育的基本条件，其中岩石的化学成分和矿物成分对岩石可溶性起着重要作用。碳酸盐岩类岩石通过以其组成的成分进行分类，碳酸盐岩中方解石含量超过50%的属于灰岩类，碳酸盐岩中白云石含量超过50%的属白云岩类，二者按方解石和白云石含量的重量百分比，可以划分出一系列的过度类型。如:白云质灰岩、灰质白云岩等。自然界中碳酸盐岩常含有一定的不溶物成分，形成了不纯的碳酸盐岩类，不纯的灰岩或不纯的白云岩中皆含有诸如硅质、泥质等不溶物组分。如:泥灰岩、硅质灰岩、泥质白云岩、硅质白云岩等。根据研究区岩石矿物成分及岩溶发育程度将岩石划分为灰岩类、白云岩类、含泥质和硅质岩类三大类。

1.1 灰岩类

灰岩类包括纯灰岩、白云质灰岩。含水岩组包括三叠系下统嘉陵江组(T1j)、二叠系(P)。纯灰岩往往二氧化硅及其酸性不容物含量极少，地层厚度大，岩石质地坚硬。灰岩的溶蚀作用集中沿构造裂隙、断层发育的并逐渐扩大裂隙通道，形成溶洞或管道系统，岩溶差异作用强烈，普遍不均匀。灰岩及白云质灰岩地层分布区，地表各种岩溶形态均得到较好的发育，地表常见大型溶蚀洼地、漏斗、落水洞、竖井等、石峰、溶丘、石芽和石林。地下大型溶洞管道系统的发育暗河水系规模巨大，一般都构成了完整而独立的水文地质单元。以灰岩为主的含水岩组中发育的岩溶大泉和暗河数量大于白云岩类和泥质类。据统计[1]，研究区以灰岩为主要含水岩组的区域，发育特大型暗河29条(＞500L/s)，大型暗河78条(100～500 L/s)，中型暗河 20条(50～100 L/s)，发育小型暗河42条(＜50 L/s)，共计169条。发育特大型岩溶泉5个(＞100 L/s)，大型岩溶泉20个(10～100 L/s)，中型岩溶泉20个(1～10 L/s)，发育小型岩溶泉88个(＜1 L/s)，共计133个，详见图 2、图 3。

近年来，在岩溶区共实施了77口供水井，其中含水岩组以灰岩、白云质灰岩的钻井49口，其中多数钻孔以三叠系下统嘉陵江组一、三(T1j1、T1j3)为含水层，出水量大于50 m3/d的钻井26口，成井率为51.6%(详见表1)。由于灰岩类地区岩溶发育极不均匀，地质条件极其复杂，在该类区域实施的钻井成井率不高。

1.2 白云岩类

以白云岩为主的地层主要为寒武系上统、中统(∈3+2)及寒武系下统清虚洞组(∈1q)。白云岩的成分为碳酸钙镁，溶蚀性比灰岩差，岩溶发育程度弱于灰岩，暗河系统发育少，地下水埋藏相对较浅，旱情相对较低。白云岩体一般通过密集的裂隙网络扩散为溶蚀，使整个岩体逐渐变得疏松，与灰岩相比分异作用减弱，一般为规模较少的溶管、溶孔等岩溶空隙密集发育。白云岩分布区地表主要岩溶形态为谷地、洼地、峰林、溶丘、石芽。地下溶洞一般顺层发育，但规模较小，中小型溶洞较多，暗河及大泉数量相对灰岩类较少。据统计，研究区以白云岩为主要含水岩组的区域，发育特大型暗河 18条(＞500 L/s)，大型暗河17条(100～500 L/s)，中型暗河 15条(50～100 L/s)，发育小型暗河17条(＜50 L/s)，共计67条。发育特大型岩溶泉 2个(＞100 L/s)，大型岩溶泉 15个(10～100 L/s)，中型岩溶泉15个(1～10 L/s)，发育小型岩溶泉92个(＜1 L/s)，共计121个，详见图 2、图 3。

近年来，实施以白云岩为含水岩组的钻井共计15口，出水量大于50 m3/d的钻井13口，成井率为86.67%，成井率较高(详见表1)，其含水层主要为寒武系上统耿家店组(∈3g)、毛田组(∈3m)、中统高台组(∈2p)、平井组(∈2g)。

1.3 含泥质、硅质岩类

含泥质、硅质岩碳酸盐岩类主要分布在三叠系中统巴东组/雷口坡组(T2b/T2l)、三叠系下统大冶组/飞仙关组(T1d/T1f)、二叠系上统吴家坪组(P3w)和中统栖霞组(P2q)，其次为奥陶系中、上统(O3+2)及奥陶系下统大湾组(O1d)。主要岩性为泥灰岩、灰岩夹页岩、硅质灰岩、泥质白云岩、硅质白云岩等。泥质灰岩、泥质白云岩地区属于不纯的碳酸盐岩，由于残余的黏土会阻碍溶蚀作用的进行，仅在断裂带上形成岩溶管道或溶隙强发育带。因而很难形成暗河系统，岩溶发育程度低，干旱的程度相对较低。据统计，研究区发育特大型暗河 5条(500 L/s)，大型暗河 13条(100～500 L/s)，中型暗河6条(50～100 L/s)，发育小型暗河6条(＜50 L/s)，共计30条。大型岩溶泉15个(10～100 L/s)中型岩溶泉10个(1～10 L/s)，发育小型岩溶泉 72个(＜1 L/s)，共计97个，详见图 2、图 3。

近年来，在以泥质灰岩、泥岩与灰岩互层为主的地层中实施钻井共计13口，出水量大于50 m3/d的钻井5口，成井率为38.46%，由于该类碳酸盐岩含水岩组赋水条件较差，成井率较低，详见表1。

图2 不同碳酸盐岩含水岩组中岩溶泉点分布对比图

图3 不同碳酸盐岩含水岩组中暗河分布对比图

表1 渝东南渝东北地区近年来在不同地层中实施的供水井统计表

2 碳酸盐岩与非碳酸盐岩的组合关系对岩溶发育的影响

碳酸盐岩与非碳酸盐岩的组合关系对岩溶发育的影响，主要表现在岩溶管道的发育方向、岩溶发育的深度及程度上。在灰岩有上覆隔水性岩层时，因受隔水层的阻隔，灰岩不能从垂直方向上得到降水的直接补给，只能从水平方向或顺层得到地下水的补给，因而岩溶一般不发育。如酉阳龙潭河流域寒武系下统清虚洞组地层灰岩较纯，但受寒武系中统高台组砂页岩的隔水作用其岩溶发育程度较低;在灰岩有下伏隔水层且接触面高于邻近河水面时，由于岩溶水受隔水层的阻隔，灰岩与隔水层的接触面上常有岩溶泉以悬挂的形式出露在河谷斜坡之上。

在渝东南渝东北各大背斜两翼三叠系下统嘉陵江组(T1j)与飞仙关组/大冶组(T1f/T1d)分界处、三叠系下统大冶组二段(T1d2)与一段(T1d1)分界处、二叠系(P)与志留系(S)分界处、寒武系中统(∈2)与下统(∈1)分界处等，出露水点较多，且往往沿构造线呈串珠状分布。

3 综合分析与结论

综上所述，研究区各类碳酸盐岩含水岩组的岩溶发育程度以灰岩类最发育，白云岩类次之，泥质灰岩类发育最弱;再从形态上看:灰岩类以密集的岩溶洼地、落水洞、溶洞发育为其主要特征，白云岩以密集的溶孔、溶隙为主，泥质灰岩以溶隙为主，其它岩溶现象少见。因此，灰岩中的岩溶大泉、暗河数量多于白云岩类，白云岩中的岩溶大泉和暗河数量远远大于泥质、硅质岩类;而钻井成井率大小并不遵循此规律，这三类含水岩组中的钻井成井率为白云岩类 ＞灰岩类＞泥质、硅质类。在碳酸盐与非碳酸盐的接触带是岩溶水动力现象最活跃的场所，岩溶作用强烈，常在这些接触带附近形成以系列的落水洞、漏斗及岩溶泉，甚至地下暗河。

在岩溶找水工作中，不同地区应因地制宜，选择不同的找水方式，其中:

(1)在渝东南渝东北灰岩类分布区，岩溶发育强烈，地下水以管道型为主，暗河、大泉数量多且水量大，但极不均匀，可采用引、提、堵的方式开发利用暗河水;若构造、地形条件适宜，地下水埋藏浅，也可在适当部位布井，以这些地层为目的层钻井取水。

(2)在渝东南渝东北白云岩类分布区，岩溶发育较强烈，岩溶地下水富水性好但不均匀，若构造、地形条件适宜，地下水埋藏浅，可以这些地层为目的层钻井取水;也可通过引、提、堵的方式开发利用泉、暗河出口等天然出露的岩溶水。

(3)在渝东南渝东北含泥质、硅质岩类分布区，岩溶发育相对较弱，在部分缓坡、平原地带形成表层岩溶带，可通过引泉、打浅井等方式开发利用表层岩溶水。

(4)在含水层、隔水层的接触地带，泉点分布较多，可通过引、蓄等方式开发利用地下水。

[1]刘安云，吕玉香，郭传道，等.重庆市渝东南渝东北岩溶地下水富集规律研究报告[R].重庆市地质调查院.2014.3.

[2]曹炳媛，赫明林.甘肃省金塔北山岩溶水赋层规律[J].甘肃农业.2007，3:43-47.

[3]张贵.珠琳地区岩溶水分布规律及找水经验[J].水文地质工程地质.2003，1:73-76.

[4]宁显林，等.交口县岩溶水富集规律研究[J].地下水.2010，32(3):30-32.

[5]沈洪谊.淮北地区北部岩溶地下水富集带的推测分析[J].西部探矿工程.2008，8:108-110.