江西武山地區(qū)巖溶塌陷的成因分析

■黃明光

（江西省核工業(yè)地質局二六三大隊　江西　南昌　330096）

江西武山地區(qū)巖溶塌陷的成因分析

■黃明光

（江西省核工業(yè)地質局二六三大隊江西南昌330096）

本文主要分析了江西武山地區(qū)的巖溶塌陷情況，從該地區(qū)的巖溶塌陷發(fā)育特征和空間分布以及爆發(fā)時間等幾個方面進行了論述了。探索了該地區(qū)出現(xiàn)巖溶塌陷的原因，指出江西地區(qū)出現(xiàn)巖溶坍塌的突發(fā)性和破壞性，力求找出其中的規(guī)律，并在最終提出了如何整改江西武山地區(qū)的巖溶塌陷的策略和建議。

巖溶塌陷江西地區(qū)成因

0　引言

武山的位置處在江西省九江市的西面，距離市區(qū)33km，從地理位置上來看，武山屬于瑞昌市白楊鎮(zhèn)，該地區(qū)由于存在豐富的銅礦在近年被大量開采，也有許多地質考察隊伍進駐到其中。武山地區(qū)的礦床屬于近湖巖溶充水礦床，由于受到湖水的侵蝕，導致整個礦床的水平線較低，處在基準線之下，當?shù)氐牡刭|結構也相對較為復雜，不但富含礦石和其他基礎巖石，含水層中的水分中也含有溶銅雜質。武山地區(qū)三面環(huán)水，除開西方以外基本都被當?shù)氐某嗪鼑苓叺牡刭|環(huán)境還要加上水文條件，給礦產(chǎn)的開采和山體的研究帶來了一定的困難。近年來，隨著資源的需求不斷擴大，武山地區(qū)的銅礦開采工程不斷加深，導致排水疏水工作遺漏，造成了巖溶塌陷現(xiàn)象，并且武山地區(qū)的巖溶塌陷現(xiàn)象還持續(xù)到了赤湖邊緣。也就是說，如果巖溶塌陷現(xiàn)象繼續(xù)出現(xiàn)，赤湖湖水本身也會對武山的礦產(chǎn)業(yè)帶來巨大的威脅，因此，需要深入研究江西武山地區(qū)的巖溶塌陷成因，找出積極防治巖溶塌陷的策略，避免造成更大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。

1　武山地區(qū)地質環(huán)境特點分析

對江西武山地區(qū)開展地質探查和野外勘查，根據(jù)收集到的資料對其進行分析：其中，武山地區(qū)的巖石較多為碳酸鹽巖，其中嘉陵江巖石組和大冶灰?guī)r石組較為看見，而棲霞組和黃龍組的灰?guī)r地表巖溶則將對較少。當?shù)氐碾[伏溶蝕現(xiàn)象一直處在發(fā)育過程中。出現(xiàn)的巖溶塌陷現(xiàn)象和大小比例如下圖圖1所示。

表1　塌陷直徑大小比例統(tǒng)計表

2　武山地區(qū)巖溶塌陷成因分析

武山地區(qū)出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象的因素有很多，不僅是武山地區(qū)本身的地質結構原因，也包含周邊水文環(huán)境和降水對山體的侵蝕。干旱和地震也是引發(fā)武山地區(qū)巖溶塌陷現(xiàn)象的因素之一，需要額外對其進行注意。

2.1下伏巖溶化底層

江西武山地區(qū)隱伏基巖主要是三疊系嘉臨江大冶灰?guī)r和二疊系長興茅口灰?guī)r。這種基層巖石質地較為純正，其中的方解石含量達到了98%以上，整體質地較脆，呈現(xiàn)出亮晶粒屑結構，巖石中出現(xiàn)的縫隙和孔洞較少，整體結構較為緊密，大部分呈中厚或者厚層狀。

在該地區(qū)中，隱伏基巖位置更加容易發(fā)育出溶蝕裂隙，同時也會出現(xiàn)孔洞較大的溶洞。加上該地區(qū)不斷流經(jīng)的地下水強徑流排泄帶，造成鉆孔的幾率在四成以上。由此我們可以看出，下伏巖溶化底層的發(fā)育狀況本身就和當?shù)氐膸r石發(fā)育狀況、氣候和地質結構以及地下水的運動有關，所以當?shù)爻霈F(xiàn)巖溶塌陷的現(xiàn)象也和這些因素有著直接的關系。武山地區(qū)由于下伏巖溶化底層受到侵蝕影響，造成了許多孔洞和溶蝕裂隙，為巖溶塌陷的出現(xiàn)奠定了地質場所，提供了較大的侵蝕和導致塌陷的物理空間。

2.2上覆第四系土層

覆蓋層土壤結構和厚度與巖溶塌陷的出現(xiàn)也有著密不可分的聯(lián)系。武山地區(qū)出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象和上覆第四系土層厚度的分布情況如下圖圖2所示。根據(jù)調查結果顯示，一般來說，出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象的區(qū)域上覆第四系土層的厚度基本處在10m-20m的區(qū)間。這從理論上說并不是正常的現(xiàn)象，出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象的地區(qū)照理來說應該是土層較為淺薄的地區(qū)，但塌陷事故的發(fā)生因素還受到其他原因的影響。假如A地區(qū)的上覆第四系土層厚度較薄，但地理位置卻處在較高的山體當中，那么反而不會出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象；而B地區(qū)雖然土層仍有一定厚度，但土層下地下水運動較為活躍，導致出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象的幾率也相對更大。但這一數(shù)據(jù)的收集對于總結巖溶塌陷發(fā)生的規(guī)律有一定的局限性，僅僅依靠該數(shù)據(jù)只能統(tǒng)計出已經(jīng)出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象的規(guī)律，對于土層厚度小于10m的地區(qū)沒有計入到塌陷的數(shù)據(jù)當中。

表2　塌陷點和第四系土層厚度統(tǒng)計表

2.3地下水的動力作用

地下水的運動對于巖溶塌陷的出現(xiàn)要付主要責任。在江西武山地區(qū)，由于受到當?shù)亟邓凸喔鹊挠绊懀叵滤牧鲃雍筒▌臃榷枷鄬^大且難以掌控規(guī)律，地下水運動的頻率較高，容易在一個特定的時間段中出現(xiàn)水位急漲和驟降的情況，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)都會給當?shù)氐牡刭|結構造成嚴重的侵蝕和破壞，改變土層和巖石結構，對其中的力學性質造成影響，進而誘發(fā)巖溶塌陷現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.4地下水對武山地區(qū)的巖層和土層侵蝕作用

主要體現(xiàn)在三個方面：其一是機械侵蝕，由于地下水在不斷的運動和徑流中，總會在水流運動中將還在發(fā)育的巖溶巖石和土層進行剝離和分解，將其緩慢帶走一部分，地下水的運動在這種機械的侵蝕過程中會造成巖層和土層中的孔洞；其二是搬運作用，在機械侵蝕的過程中，大量物質和巖石結構隨著水流徑流到其他區(qū)域，為坍塌現(xiàn)象的出現(xiàn)奠定了條件；其三是吸蝕作用，當?shù)叵滤怀霈F(xiàn)變動時，也就是在一定時間出現(xiàn)忽高和忽低的現(xiàn)象，這種短時間內(nèi)形成的較大沖擊力和吸附壓力會對巖層和土層造成巨大的沖擊，并且直接作用于上覆第四系土層，成為武山地區(qū)巖溶坍塌現(xiàn)象出現(xiàn)的動力，不斷造成坍塌現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3　結論

江西武山地區(qū)處于巖溶覆蓋發(fā)育區(qū)，其地質結構和巖石發(fā)育節(jié)理都相對比較脆弱，容易受到外界因素的侵蝕影響。而武山地區(qū)的銅礦開采事業(yè)導致武山地區(qū)頻繁出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象，給當?shù)氐木用窈烷_采銅礦的工作人員帶來了巨大的生命財產(chǎn)威脅。因此，開展對江西武山地區(qū)的巖石結構探究，分析其中出現(xiàn)巖溶塌陷的成因能夠幫助我們明白侵蝕當?shù)厣襟w最嚴重的原因是什么，找出其中的規(guī)律和重點，針對這些問題進行針對性的整改，才能讓江西武山地區(qū)較少或者不再出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象，保證當?shù)厝藗兊纳敭a(chǎn)安全。

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P694[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-90-1