宜万铁路工程区广泛分布碳酸盐岩,占整个分布区的70%~75%,为岩溶、岩溶水发育提供了场所。不同地层的碳酸盐岩岩性及其岩组组合的溶蚀特性的差异,控制岩溶发育的程度。

一、岩溶层组的类型控制岩溶发育程度

不同类型的岩溶层组反映不同的沉积相、不同的岩石矿物组成、不同的岩石结构构造等的特性差异。因而不同特性差异的岩溶层组的组合,其岩溶发育程度亦不同。划分岩溶层组类型,便于对地层单位的碳酸盐岩岩溶发育程度进行评价。结合工程区出露的寒武系-三叠系地层的碳酸盐岩岩性、厚度、组合特征,对岩溶层组的类型划分如下:

(1)非碳酸盐岩岩组类型。碎屑岩类,为阻水层。

(2)不纯碳酸盐岩岩组类型。由泥质灰岩、灰质泥岩、硅质灰岩等组成,溶蚀性差,岩溶发育微弱或不发育。

(3)纯碳酸盐岩岩组类型。由灰岩、白云岩组成。据其岩性特征可划分如下亚类:

1)均匀灰岩型。单一灰岩连续厚度较大,溶蚀性强,有利于岩溶发育,具备断层面、构造破裂面等发育规模较大的岩溶、岩溶水系统的条件,属岩溶、岩溶水发育层。

2)均匀白云岩型。单一白云岩厚度较大,溶蚀性欠强,但长期溶蚀作用往往使白云岩整体解体,整个岩体变得疏松,甚至呈白云石砂状,但岩溶规模较小,往往具类似均匀含水特征。

(4)不纯碳酸盐岩与纯碳酸盐岩产出相间的间互类型。据间互层的特征划分如下亚类:

1)纯碳酸盐岩层占10%~40%时,纯碳酸盐岩层可溶性强,但受非碳酸盐岩(泥灰岩、页岩)相间控制,岩溶、岩溶水的发育受控于该纯碳酸盐岩层中,因纯碳酸盐岩夹层厚度较小,该类型总体岩溶发育偏弱。

2)以纯碳酸盐岩为主,其厚度大于整个层组厚度的60%,其岩溶、岩溶水发育程度与纯碳酸盐岩岩组均匀型差异较小,但岩溶、岩溶水发育受非碳酸盐岩夹层限制。倾角较缓时,垂直向受限制;倾角较陡时,侧向受限制。

3)纯碳酸盐岩与非碳酸盐岩所占比例相当,其岩溶、岩溶水发育受纯碳酸盐岩连续层厚度、补给环境、构造切割环境(包括地层产状)、岩溶水流场环境等控制。岩溶层组类型的划分如表2-2所示。

表2-2岩溶层组分类特征表

岩溶层组类型特征
非碳酸盐岩组均匀型不发育岩溶,为阻水层
不纯碳酸盐岩组均匀型岩溶发育弱或不发育
纯碳酸盐岩组均匀型具备发育强岩溶、岩溶水系统的条件;白云岩均匀类型的强岩溶化使岩体呈松散砂状,但岩溶规模较小
不纯碳酸盐岩与

纯碳酸盐岩间互

间互型岩溶发育程度受纯碳酸盐岩的厚度、切割程度、水文地质环境等控制

二、各时代地层不同岩层层组、岩溶层组类型的岩溶发育程度

1. 寒武系

水井沱组(∈1s)和石牌组(∈1sh)。泥质粉砂岩、页岩等,属非碳酸盐岩岩组类型,为阻水层,不发育岩溶。

石龙洞组(∈1sl)。厚度64~1 168m。上部为厚层—巨厚层灰岩,中、下部为灰岩与白云岩间互,为均匀型—纯碳酸盐岩岩组类型,总体属强溶蚀、强岩溶和岩溶水发育层。

高台组(∈2g)、茅坪组(∈2m)。主要为不纯碳酸盐岩与非碳酸盐岩或碎屑岩间互型,不利岩溶发育,属弱透水层、相对阻水层。

光竹岭组(∈2gn)。厚度503m,主要为灰岩、白云岩,属均匀型—纯碳酸盐岩岩组类型,单层厚度、连续厚度、总体厚度均较大,为强溶蚀层,有利于岩溶、岩溶水的发育。

三游洞群(∈3S)。中厚层白云岩、白云质灰岩,属纯碳酸盐岩组—均匀型类型,整个厚度大,有利于岩溶、岩溶水的发育,属岩溶、岩溶水发育层。

2. 奥陶系

南津关组(O1n)。厚度130~180m。除底部有页岩夹泥质条带灰岩属不纯碳酸盐岩外,其余为均匀型—纯碳酸盐岩岩组类型,溶蚀强,为岩溶、岩溶水发育层。

分乡组(O1f)。岩层厚22~60m,为厚层灰岩与页岩互层,属纯碳酸盐岩与非碳酸盐岩间互类型,由于灰岩单层厚度、连续厚度不大,碳酸盐岩虽具岩溶、岩溶水发育条件,但受页岩阻限,岩溶、岩溶水发育的规模、空间受限制,多循顺层方向发育。

红花园组(O1h)。层厚41~82m,厚层灰岩,属纯碳酸盐岩岩组类型,岩溶、岩溶水发育。

大湾组—五峰组(O1d—O3w)。总厚50~157m,为页岩、泥质灰岩、泥灰岩等,含泥质高,限制了岩溶、岩溶水的发育,属不纯碳酸盐岩岩组类型,为相对阻水层。

3. 志留系

为碎屑岩,属非碳酸盐岩类型,是很好的阻水层。

4. 石炭系

灰岩,厚度小,常划归于栖霞组。

5. 二叠系

栖霞组(P1q)。厚度139~245m。含生物屑亮晶、微晶灰岩,属纯碳酸盐岩夹不纯碳酸盐岩岩组类型,中等—强岩溶发育层。

茅口组(P1m)。厚度97~153m。 含燧石结核的微晶灰岩、局部夹硅质岩等,为纯碳酸盐岩为主相对视为纯碳酸盐岩间互类型,岩溶、岩溶水强—中等发育。

吴家坪组(P2w)。厚度56~150m。炭质页岩、含煤层等,为非碳酸盐岩岩组类型,为阻水层。

长兴组(P2c)。厚度300m。中—厚层微晶灰岩,夹硅质灰。属纯碳酸盐岩与不纯碳酸盐岩间互型,因该层夹于P2w(吴家坪组含煤层)、T11d(大冶组下部页岩)两阻水层之间,补给源和水流活动受到限制,岩溶发育受到侧向阻限明显。

6. 三叠系

大冶组(T1d)。 总厚度259~8 000m。底部有厚约50~100m的页岩,构成阻水层;下部为灰岩夹页岩间互型;其余基本为均匀型—纯碳酸盐岩岩组类型,岩溶、岩溶水主要发育于上部。

嘉陵江组(T