廣東省碳酸鹽巖分布特征及其相關的巖溶勘察方法

鄧超文 張修杰 李紅中

摘 要：碳酸鹽巖在廣東省內廣泛發育，尤其粵北地區出露最廣泛且非常集中，其次為粵西的云浮、陽春和肇慶及湛江。受地層產狀及地貌影響，這些碳酸鹽巖地區極易形成巖溶并導致地面塌陷、滑坡和崩塌等。巖溶在我國分布的面積達346萬km2，其區域內地質災害頻發并威脅著各類工程的安全。實際生產中，孔中電視、孔間CT法、管波法、淺層地震法、地質雷達法、高密度電法等地球物理方法可以的探測巖溶的分布，它們各有優劣并適合于公路勘察的不同階段。

關鍵詞：廣東省 碳酸鹽巖 巖溶 地質災害 勘察方法

中圖分類號：P62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（a）-0076-01

巖溶是指可溶性巖石受流水的化學溶蝕為主和輔助性的機械侵蝕、搬運、沉積作用為所形成的地貌，這類特殊的地質現象在碳酸鹽巖地區最為典型。在廣東地區，占總面積4.07%的巖溶呈零散狀分布，而傳統“被動回避”的規劃理念在以公路為主的道路線狀工程已基本不再適用。鑒于此，該研究對廣東省內碳酸鹽巖的分布進行了統計，進而對碳酸鹽地區巖溶勘察問題進行了梳理，旨在為廣東省內巖溶地區公路勘察提供一定的建議。

2 碳酸鹽巖的分布特征

根據《廣東省區域地質志》和《廣東省巖石地層》，廣東省內碳酸鹽巖地層分布面積2.9×104km2約為全省面積的7%[5]。進一步研究結果表明，廣東省內的碳酸鹽巖發育區的巖溶面積共有7239km2，包括巖溶山地3793km2（52.4%），巖溶丘陵1827km2（25.2%），巖溶臺地866km2（11.9%），巖溶平原753km2（10.4%）。在空間上，碳酸鹽巖在粵北地區集中分布，其次為粵西的云浮、陽春和肇慶及湛江，粵東的河源和惠州等地僅有少量分布。

根據巖石組合，廣東省內含有可溶性巖石（碳酸鹽巖為主）的地層大致可分為如下三類地層。

（1）碳酸鹽巖為主的地層，主要有：①泥盆系，包括中泥盆統東崗嶺組、棋梓橋組和巴漆組，晚泥盆統融縣組、天子嶺組、帽子峰組；②石炭系，包括早石炭統長多組、連縣組、石磴子組、梓門橋組，早-中石炭統大埔組，晚石炭統壺天群、黃龍組、船山組；③二疊系，包括早二疊統棲霞組，中二疊統茅口組、晚二疊統水竹塘組和長興組；④三疊系，包括早三疊統大冶組。

（2）含碳酸鹽巖夾（互）層的地層，主要有：①元古界，包括中元古界云開群；②元古界，包括晚元古界的早南華統大紺山組和晚南華統活道坑組；③寒武系，包括寒武紀八村群水石組；④奧陶系，包括早奧陶統羅洪組//晚奧陶統龍頭寨群古亭組；⑤泥盆系，包括晚泥盆統榴江組；⑥石炭系，包括早石炭統大賽壩組；⑦二疊系，包括中二疊統孤峰組。

（3）紅層巖溶地層，主要由泥頁巖、砂礫巖、泥灰巖和石灰巖組成，是白堊紀以來在大陸環境中形成的紫紅色的沉積層。

3 巖溶勘察方法

廣東地區經濟發達，7239km2的巖溶分布區，這些碳酸鹽巖在廣東省范圍內呈零散狀分布。雖然碳酸鹽僅占廣東省土地總面積的4.07%，但它卻成為了公路建設無法避免的地區。在碳酸鹽巖地區，地質災害的種類非常多，最為常見的主要是地面塌陷、滑坡和崩塌。在公路建設中，巖溶是碳酸鹽巖地區最主要的地質災害來源并被作為我國的六大地質災害類型之一，因而保證灰巖區的工程安全成為了工程技術人員的當務之急。目前，人們已經發展了多種針對巖溶的地球物理勘探方法。

3.1 需要樁位配合的方法

（1）孔間CT法，該方法詳細探明樁位、樁側巖溶、基巖面起伏、臨空面等地質情況，可評價基樁持力層的完整性，精度高，但是其工期長、費用高、存在盲區。實踐表明，該方法適合用于橋梁詳勘。

（2）管波法，探明基樁范圍內的溶洞、溶蝕裂隙、軟弱層等地質情況，可評價基樁持力層的完整性，但該方法既不能探明基樁范圍外的不良地質體、臨空面，也不能分析溶洞距探測孔的距離及平面上的方位。實踐表明，該方法適合用于橋梁詳勘。

（3）孔中電視法，該方法直觀、速度快，可評價孔內、樁側巖溶發育情況，但它的探測非常范圍局限。實踐表明，該方法適合用于橋梁詳勘。

3.2 不需要樁位配合的方法

（1）淺層地震法，該方法對于基巖面反應較好，探測深度較深，適用于場地靈活度高，但其工作效率較低而成本相對較高，對于空洞型溶洞只能探測頂部。實踐表明，該方法適合用于橋梁及公路路基的初勘。

（2）地質雷達法，探測精度較高，對于空洞型溶洞可以進行完整探測，但該方法的深度較淺一般在20m左右，且對地形條件要求較高。實踐表明，該方法適合用于公路路基的初勘及詳勘。

（3）高密度電法，有效深度通常最深可到60m，工作效率高且費用經濟，但該方法的測線布置對場地要求高主要是測線布置較長。實踐表明，該方法適合用于橋梁初勘和公路路基的初勘及詳勘。

4 結論

廣東省內巖溶廣泛分布于震旦系至第三系的地層中并以中-上泥盆統和石炭系地層中的碳酸鹽巖地層分布最廣。在空間上，碳酸鹽巖在粵北地區出露最廣泛且非常集中，其次為粵西的云浮、陽春和肇慶及湛江。針對巖溶的特征，人們發展了孔中電視、孔間CT法、管波等需要樁位配合的方法和淺層地震法、地質雷達法、高密度電法等不需要樁位配合的方法。這些方法對廣東省內巖溶的勘察工作具有重要的借鑒價值。

參考文獻

[1] 袁道先.中國巖溶學[M].北京：地質出版社，1993：1-207.

[2] 鄧家喜.廣西典型巖溶發育區路基基底勘察及處治技術的研究[D].南寧：廣西大學，2006.

[3] 肖先俊.某鐵路巖溶段塌陷機理與工程措施研究[D].成都：西南交通大學，2014.

[4] 魏興琥，雷俐，徐喜珍.廣東巖溶丘陵的分布及土地利用模式探討[J].中國巖溶，2011，30（3）：302-307.

[5] 蘇瑞俠，孫東懷，馮翠容.廣東碳酸鹽溶洞發育的控制因子[J].熱帶地理，2002，22（1）：80-84.

[6] 廣東省地質礦產局.廣東省巖石地層[M].北京：中國地質大學出版社，1996：1-264.

[7] 廣東省地質礦產局.廣東省區域地質志[M].北京：地質出版社，1988：1-941.

[8] 茍聯盟，徐春明，燕軻.公路工程巖溶探測常用物探方法淺析[C]//全國公路工程地質科技情報網2014年技術交流會論文.廣州，2014.