古巖溶發(fā)育規(guī)律與控制因素簡析

摘要：碳酸鹽巖類熱儲(chǔ)水量大、易回灌，是地?zé)衢_發(fā)中的重點(diǎn)目標(biāo)，但其非均質(zhì)性顯著，有利熱儲(chǔ)發(fā)育受古巖溶作用影響顯著。而古巖溶發(fā)育具有不均勻性、系統(tǒng)性、分帶性等特點(diǎn)，且古巖溶發(fā)育會(huì)受到巖石成分、地質(zhì)構(gòu)造、古地貌、水動(dòng)力條件、氣候條件等多種因素的控制，為了更好的實(shí)現(xiàn)對優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖熱儲(chǔ)發(fā)育區(qū)帶的預(yù)測，就需要綜合分析古巖溶發(fā)育規(guī)律與控制因素。

關(guān)鍵詞：古巖溶;發(fā)育規(guī)律;控制因素

前言：

碳酸鹽巖類熱儲(chǔ)因其水量大、易回灌的優(yōu)勢在地?zé)衢_發(fā)利用中受到了高度的重視。但該類熱儲(chǔ)的具有顯著的非均質(zhì)性，儲(chǔ)集空間類型主要為溶蝕孔洞，其發(fā)育主要受到古巖溶作用的影響，為了加強(qiáng)對碳酸鹽巖類熱儲(chǔ)的勘探，更好的預(yù)測巖溶熱儲(chǔ)發(fā)育區(qū)帶，就必須弄清古巖溶發(fā)育的條件及影響因素，分析影響古巖溶型儲(chǔ)層分布的控制因素。本文歸納了古巖溶的發(fā)育規(guī)律，并從控制古巖溶發(fā)育的內(nèi)外因素出發(fā)，分析了巖石成分、地質(zhì)構(gòu)造、古地貌、水動(dòng)力條件、氣候條件、造等因素對古巖溶的影響。

1.古巖溶概述

巖溶，是水對可溶性巖石（碳酸鹽巖、石膏、巖鹽等）進(jìn)行以化學(xué)溶蝕作用為主，流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機(jī)械作用為輔的地質(zhì)作用。而古巖溶屬于巖溶地質(zhì)學(xué)的內(nèi)容，指的是非現(xiàn)代營力環(huán)境下形成的巖溶。我國云南東區(qū)高遠(yuǎn)上殘留的峰林就屬于古巖溶、我國南方二疊系茅口灰?guī)r與樂平煤系之間存在古巖溶、北方中奧陶統(tǒng)與中石炭統(tǒng)之間也存在古巖溶【1】。

2.古巖溶發(fā)育規(guī)律

2.1古巖溶發(fā)育呈現(xiàn)不均勻性

古巖溶的發(fā)育是以巖性為物質(zhì)基礎(chǔ)的，在巖性不同的情況下，古巖溶的發(fā)育程度也不同。例如，如果地層巖性以鈣質(zhì)灰?guī)r為主，且?guī)r性純、連續(xù)厚度較大的話，巖溶就更易于發(fā)育，古巖溶分布范圍也就更加廣泛【2】。如果地層巖體中的鎂質(zhì)成分含量較高的話，古巖溶的發(fā)育就會(huì)慢一些，古巖溶分布范圍也相對較小。此外，如果古巖溶的巖性不純的話，就不太會(huì)出現(xiàn)地表巖溶現(xiàn)象，地下的古巖溶發(fā)育也比較緩慢。

2.2古巖溶發(fā)育呈現(xiàn)系統(tǒng)性

古巖溶的發(fā)育與地下水的運(yùn)動(dòng)情況有較大的關(guān)系，地下水流動(dòng)過程中，尤其是從補(bǔ)給區(qū)流到排泄帶時(shí)會(huì)溶蝕侵蝕周圍的巖體，這就會(huì)促進(jìn)古巖溶的發(fā)育，并形成溶洞以及溶隙。因此，補(bǔ)給區(qū)、徑流區(qū)以及排泄區(qū)的古巖溶發(fā)育會(huì)呈現(xiàn)連續(xù)性。如果地下形成溶洞、暗河的話，地下水就會(huì)匯集到其中，此時(shí)地下水系就會(huì)像地表水系一樣呈現(xiàn)出干流與支流。

2.3古巖溶發(fā)育呈現(xiàn)分帶性

從野外實(shí)地測量的結(jié)果來看，我國古巖溶洼地以及古巖溶漏斗群的長軸方向主要集中在0-20°、45-65°以及295°-315°等范圍當(dāng)中，呈現(xiàn)明顯的分帶性。

2.4古巖溶發(fā)育位置較河流排泄基準(zhǔn)面低

廣西省桂平市發(fā)育一些古巖溶，區(qū)域當(dāng)中的郁江水位與地表約有7-25米的距離，但是該區(qū)域當(dāng)中的古巖溶發(fā)育深度多為80米以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于河流的最低水位。這是因?yàn)榈叵滤\(yùn)動(dòng)情況屬于三維流動(dòng)，在補(bǔ)給區(qū)當(dāng)中屬于垂直向下運(yùn)動(dòng)，之后會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾毕蛄鳌⑸仙鳎詈髤R聚排泄到河流當(dāng)中，所以古巖溶的發(fā)育位置比河流排泄的基準(zhǔn)面要高。

3.古巖溶發(fā)育的控制因素

3.1巖石成分

巖溶作用的過程，本質(zhì)上是酸性地層流體對碳酸鹽巖巖石的溶解過程，也就是組成這類巖石的碳酸鹽巖礦物如方解石、白云石等與酸類之間的化學(xué)反應(yīng)。簡單來說，巖性是古巖溶發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，而地層流體是古巖溶發(fā)育的關(guān)鍵條件。大多數(shù)地層的巖性較為復(fù)雜，且?guī)r層當(dāng)中夾雜了很多物質(zhì)，這些物質(zhì)的可溶性也在一定程度上影響著古巖溶的發(fā)育強(qiáng)度。所以，巖性越純，古巖溶的發(fā)育強(qiáng)度越高。從實(shí)際情況來看，灰?guī)r的發(fā)育強(qiáng)度高于白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖。其次，巖石的構(gòu)造以及結(jié)構(gòu)也會(huì)對古巖溶的發(fā)育造成影響，一般情況下都是晶粒越粗、巖層就越厚、溶解度也就越大，古巖溶發(fā)育的強(qiáng)度就越高。

3.2地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造與古巖溶的發(fā)育有較大的關(guān)系。根據(jù)目前研究成果來看，地質(zhì)構(gòu)造不僅對古巖溶的發(fā)育位置有重要影響，也對古巖溶的發(fā)育規(guī)模有控制效果，不同的構(gòu)造類型對古巖溶發(fā)育的影響不同。第一，褶皺構(gòu)造對古巖溶發(fā)育的影響。褶皺構(gòu)造的轉(zhuǎn)折部位以及核部是古巖溶發(fā)育的有利區(qū)帶，尤其是核部的寬度與長度相對較大，會(huì)形成較大的張裂隙，雨水以及地表水都會(huì)沿著這些裂隙發(fā)生垂向運(yùn)動(dòng)，從而形成地表水集中地帶，進(jìn)而發(fā)育洼地、漏斗或落水洞等地貌【3】。第二，斷層對古巖溶發(fā)育的影響。斷層附近普遍發(fā)育破碎帶，可為雨水以及地表水的滲入提供條件。但是，斷層結(jié)構(gòu)的性質(zhì)不同，對古巖溶發(fā)育的影響也不同。一般情況下，張性斷裂帶會(huì)受到張拉應(yīng)力的作用，張裂程度相對較大，斷裂表面也會(huì)出現(xiàn)較多的裂隙，可以為巖溶水的流動(dòng)提供滲流通道，增加反應(yīng)接觸面積，繼而促進(jìn)古巖溶的發(fā)育。而壓扭性斷裂帶一般都是由斷層泥、斷層角礫等構(gòu)成，局部膠結(jié)作用較為發(fā)育，孔隙較少，不利于地層流體運(yùn)移，所以古巖溶普遍欠發(fā)育。

3.3古地貌

古地貌控制著地表和地下巖溶水流的流向，進(jìn)而控制著碳酸鹽巖表生期巖溶作用帶內(nèi)的溶蝕孔洞發(fā)育。古地貌因素包括地形起伏、地表水分布和物源補(bǔ)給區(qū)位置。

3.4水動(dòng)力條件

不整合面之下的半風(fēng)化巖石層在垂向上可劃分出垂直滲流帶，水平潛流帶和深部緩流帶等3個(gè)部分。其中，深部緩流帶中充滿承壓巖溶水，但是水流速度相對較慢;垂直滲流帶位于潛水面之上，其中的水文環(huán)境受降水量影響較大，地層水垂向運(yùn)動(dòng)，流量比較小，呈現(xiàn)間接性流動(dòng)的特征;而水平潛流帶位于潛水面之下，水量豐富，地層水橫向流動(dòng)，流動(dòng)速度較快，流量也比較大。巖溶地區(qū)的水動(dòng)力分帶是決定地表巖溶分布特征的關(guān)鍵因素，水平潛流帶的流量大、流速快，所以有利于古巖溶的發(fā)育。

3.5氣候條件

降水量較大的時(shí)期地層流體補(bǔ)給來源較為豐富，地下水的溶蝕能力更強(qiáng)，利于古巖溶的發(fā)育。

結(jié)語：

總而言之，古巖溶在發(fā)育過程中會(huì)呈現(xiàn)非均質(zhì)性、系統(tǒng)性以及分帶性等顯著特征，且古巖溶的發(fā)育位置普遍較比河流排泄基準(zhǔn)面低一些。同時(shí)，無論是巖性、構(gòu)造、古地貌、水動(dòng)力條件，還是氣候等因素都會(huì)影響古巖溶的發(fā)育范圍與程度。

參考文獻(xiàn)：

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[3]熊良. 塔中西部奧陶系鷹山組古巖溶特征及主控因素[J]. 新疆地質(zhì)， 2019， 037（002）：219-225.

作者簡介：房子琪（1993- ），女，漢族，北京，碩士，2018年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）地質(zhì)學(xué)專業(yè)，主要從事地?zé)豳Y源評價(jià)、地?zé)衢_發(fā)方面的研究工作

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