岩溶发育规律
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发布时间：2022-04-20 15:42
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时间：2023-09-03 06:08
东山岩溶水系统是相对的岩溶水系统，地质构造控制地下水流场，控制着地下水含水介质岩溶发育规律。同时岩溶发育程度还取决于岩石矿物成分，岩性组合等特点。
1.垂直剖面上的岩溶发育情况
东山地区无论在钻孔中还是在地表观察，均发现上马家沟组含水层岩溶发育程度最好。在野外常见到该层位上较大的溶洞悬挂在地质剖面上，几乎相连成层。如棋子山、官帽山见有溶洞，最长者达30m左右，往往成为野外识别上马家沟组地层的标志。在钻孔中钻进至该层时，常见有掉钻现象发生，地层岩芯鉴定发现该层岩溶裂隙发育，连通性好。如枣沟G2孔，该孔地下水位799.63m，埋深59.99m，该孔169～196m岩芯鉴定表明，岩溶发育，裂隙宽达8mm。又如观孟前TS-17号孔，水位埋深132.76m，标高7.63m，在394.39～440.69m和5～605m处发现两层共62.30m的溶孔层，直径 0.5～5cm，说明其岩溶发育程度好。上马家沟组含水层岩溶发育，主要是由于它的岩性决定的。上马家沟组中、上部都以方解石为主，以泥晶或细晶结构为主，都具有溶蚀特征，但总的来说，上马家沟组中、上部是良好的合水层。是东山区岩溶最为发育的层段，该层含水性最好，单位涌水量一般在10～90L／s·m，最大达335L／s·m（TS-19号孔）。
下马家沟组石灰岩岩溶发育程度次于上马家沟组。下马家沟组白云质和白云岩增多，结构上薄层状的岩层增多。矿物成分和层间组合使下马家沟组含水层岩溶发育次于上马家沟组。
峰峰组的岩溶发育不如上马家沟组好。这是由于峰峰组地层沉积以后地壳上升，峰峰组处在奥陶系顶面，长期遭受剥蚀的结果。由于严重的剥蚀，使峰峰组顶面凹凸不平，厚薄不一，分布不连续，地下水径流条件较差，而且峰峰组地层多数又分布在地下水水面以上，决定了峰峰组古岩溶保留较少，现代岩溶不甚发育。因而总体上峰峰组岩溶不如下马家沟组岩溶发育状况好。
寒武系上统凤山组和中统张夏组石灰岩岩溶发育较差，由于寒武系地层大多数地段都处在深埋藏的条件下，一般情况受深度的影响，岩溶不甚发育，只在一些深大构造如古裂隙达到该层地层时，岩溶才比较发育，因此在东山区，寒武系的岩溶发育程度较差。
2.平面空间展布上岩溶发育情况
观孟前、观家峪东西向断裂带为强岩溶发育带。这一带位于杨家峪以南，马庄以北地区，发育有东西向断层5～7 条，断裂长短不一。这里奥陶系埋深在200 m以下。由北向南石炭二叠系呈断阶式下降跌落。这一带含水性良好，钻孔岩芯上见岩溶裂隙十分发育，厚达80～90 m以上，1986年10月TS-9、TS-17 号孔同时抽水，连续观测周围观测孔，未见水位降低。1993 年12 月观家峪铁-1 号孔抽水，出水量达3600m3/d，降深仅为3.58 m，影响半径226.41 m，渗透系数K=40 m/d。东山煤矿一采区六斜坡断层突水（甜家沟），1982年10月突水量12500m3/d，突水点标高699m，静水位810～800m，至今突水量稳定在6000 m3/d 左右，且水质良好。东山地温资料显示，其地温梯度属强烈异常带，TS-10号孔为过渡型，其孔深650 m处，存在径流条件好的地下水。TS-6号孔属对流型，反映浅层水与深层奥陶系灰岩地下水产生对流混合，水温不随深度变化。
枣沟、后沟南北弧形断裂东侧富水带为岩溶强发育区。这一带1984年以来，山西第一水文地质队经过多年的勘探抽水，已建成太原市自来水公司枣沟水源地。1993年12月该水源地产水量已达61000m3/d。这一带的富水性是显而易见的。据水文一队钻孔揭露，该地区灰岩含水层从143m到500m左右都有岩溶发育。虽然溶洞不是太大，但其厚度大、连续性好、平面展布范围大，构成了东山地区网络状岩溶特征。
青龙镇、阳曲镇、新城岩溶强发育区。这一带从地下水流场来说，新城凹陷是地下水汇流区，来自棋子山东边大盂阳曲盆地及东北地区的岩溶地下水和来自棋子山西边泥屯盆地的地下水在新城汇流后流向兰村泉排泄。阳曲青龙镇S1号孔位于青龙镇北西约1km，单位涌水量为1.048L／s·m。阳曲镇岗底村S9号孔，孔深600.14m，单位涌水量6.02L／s·m。北郊张村北S4号孔，含水层位O2s，单位涌水量2.32L／s·m。上述几个钻孔岩溶统计发现O2s段溶孔比较发育。青龙镇S1号孔333.11～362.06m、369.0～457.53m溶孔发育，阳曲岗底村S9号孔从292.80～524.25m溶隙分9层分布，其中最厚一层达56.59m，张村北S4号孔386.20～432.70m溶洞发育。以上资料证明，青龙镇、阳曲镇新城一带地下岩溶丰富，岩溶发育程度较高，特别是兰村一带，岩溶更为发育，在兰村泉附近的钻孔中，下马家沟地层中遇到大量直径为1m左右的溶洞。
研究区北东部裸露区岩溶发育特征。东山区北部、东北部大部分为灰岩裸露区。这一带顶面灰岩古岩溶极为发育，在区域面积上，峰峰组乃至上马家沟组被剥蚀殆尽。棋子山、杨兴、西烟、东凌井等地出露地层为上马家沟组地层，峰峰组多被剥蚀，个别地区有残留。剥蚀现象本身就是强烈岩溶发育的结果。
3.岩溶发育规律
（1）垂向岩溶发育成层，这与地层岩性和矿物成分有关。矿物成分相同、沉积环境一致，在一段时期、一定范围内沉积，这就造成了岩溶发育层和岩溶不发育层成层分布的可能性。
（2）岩溶沿构造发育，北方岩溶的溶蚀作用除其岩层自身岩性特征外，很大程度上是由岩层的各种裂隙（包括构造裂隙和风化裂隙）扩溶而成，裂隙的发育程度直接影响着溶蚀作用的强度，这种强度对于现代岩溶来讲，在裸露区构造裂隙、风化裂隙起着重要作用，在埋藏区，尤其是深埋区。构造起唯一的作用。这种现象在野外及钻孔中屡见不鲜。
（3）不论张性、张扭性断裂，还是压性、压扭性断裂，其岩溶发育程度都好。这是因为断层裂隙本身影响，使断层两侧的岩石裂隙比较发育。无论何种性质的裂隙，都有张性裂隙与之伴随。因此凡断层带，裂隙、溶隙都十分发育，富水性也好。
（4）岩溶发育与含水层埋深有一定的联系。从东山区钻孔统计资料知，岩溶多发育在200m以下，500m以内的深度范围内，200m以上为高出地下水位，虽有大气降雨入渗，但其溶蚀速度比水位以下小的多。因而200m以下岩溶发育。500m以下岩溶显著减弱，这里讲的是一般规律，古岩溶除外。由于上述原因，同一钻孔中往往上马家沟组岩溶发育优于下马家沟组。因为上马家沟组的厚度在500m以内。如TS-19号孔上马家沟组单位涌水量335L/s·m，下马家沟组仅为1.035L/s·m。
