■黃明光

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六三大隊(duì)　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(zhì)局二六三大隊(duì)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(shí)間等幾個(gè)方面進(jìn)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(lái)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(kāi)采，也有許多地質(zhì)考察隊(duì)伍進(jìn)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(dǎo)致整個(gè)礦床的水平線較低，處在基準(zhǔn)線之下，當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)也相對(duì)較為復(fù)雜，不但富含礦石和其他基礎(chǔ)巖石，含水層中的水分中也含有溶銅雜質(zhì)。武山地區(qū)三面環(huán)水，除開(kāi)西方以外基本都被當(dāng)?shù)氐某嗪鼑苓叺牡刭|(zhì)環(huán)境還要加上水文條件，給礦產(chǎn)的開(kāi)采和山體的研究帶來(lái)了一定的困難。近年來(lái)，隨著資源的需求不斷擴(kuò)大，武山地區(qū)的銅礦開(kāi)采工程不斷加深，導(dǎo)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(shuō)，如果巖溶塌陷現(xiàn)象繼續(xù)出現(xiàn)，赤湖湖水本身也會(huì)對(duì)武山的礦產(chǎn)業(yè)帶來(lái)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(jì)損失和人員傷亡。

1　武山地區(qū)地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)分析

對(duì)江西武山地區(qū)開(kāi)展地質(zhì)探查和野外勘查，根據(jù)收集到的資料對(duì)其進(jìn)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(jiàn)，而棲霞組和黃龍組的灰?guī)r地表巖溶則將對(duì)較少。當(dāng)?shù)氐碾[伏溶蝕現(xiàn)象一直處在發(fā)育過(guò)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(jì)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(zhì)結(jié)構(gòu)原因，也包含周邊水文環(huán)境和降水對(duì)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(duì)其進(jìn)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(zhǎng)興茅口灰?guī)r。這種基層巖石質(zhì)地較為純正，其中的方解石含量達(dá)到了98%以上，整體質(zhì)地較脆，呈現(xiàn)出亮晶粒屑結(jié)構(gòu)，巖石中出現(xiàn)的縫隙和孔洞較少，整體結(jié)構(gòu)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(shí)也會(huì)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(qiáng)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(dāng)?shù)氐膸r石發(fā)育狀況、氣候和地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及地下水的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，所以當(dāng)?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(guān)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(zhì)場(chǎng)所，提供了較大的侵蝕和導(dǎo)致塌陷的物理空間。

2.2上覆第四系土層

覆蓋層土壤結(jié)構(gòu)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(diào)查結(jié)果顯示，一般來(lái)說(shuō)，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(shuō)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(lái)說(shuō)應(yīng)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(dāng)中，那么反而不會(huì)出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象；而B(niǎo)地區(qū)雖然土層仍有一定厚度，但土層下地下水運(yùn)動(dòng)較為活躍，導(dǎo)致出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象的幾率也相對(duì)更大。但這一數(shù)據(jù)的收集對(duì)于總結(jié)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(jì)出已經(jīng)出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象的規(guī)律，對(duì)于土層厚度小于10m的地區(qū)沒(méi)有計(jì)入到塌陷的數(shù)據(jù)當(dāng)中。

表2　塌陷點(diǎn)和第四系土層厚度統(tǒng)計(jì)表

2.3地下水的動(dòng)力作用

地下水的運(yùn)動(dòng)對(duì)于巖溶塌陷的出現(xiàn)要付主要責(zé)任。在江西武山地區(qū)，由于受到當(dāng)?shù)亟邓凸喔鹊挠绊?，地下水的流?dòng)和波動(dòng)幅度都相對(duì)較大且難以掌控規(guī)律，地下水運(yùn)動(dòng)的頻率較高，容易在一個(gè)特定的時(shí)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(huì)給當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的侵蝕和破壞，改變土層和巖石結(jié)構(gòu)，對(duì)其中的力學(xué)性質(zhì)造成影響，進(jìn)而誘發(fā)巖溶塌陷現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.4地下水對(duì)武山地區(qū)的巖層和土層侵蝕作用

主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：其一是機(jī)械侵蝕，由于地下水在不斷的運(yùn)動(dòng)和徑流中，總會(huì)在水流運(yùn)動(dòng)中將還在發(fā)育的巖溶巖石和土層進(jìn)行剝離和分解，將其緩慢帶走一部分，地下水的運(yùn)動(dòng)在這種機(jī)械的侵蝕過(guò)程中會(huì)造成巖層和土層中的孔洞；其二是搬運(yùn)作用，在機(jī)械侵蝕的過(guò)程中，大量物質(zhì)和巖石結(jié)構(gòu)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(dāng)?shù)叵滤怀霈F(xiàn)變動(dòng)時(shí)，也就是在一定時(shí)間出現(xiàn)忽高和忽低的現(xiàn)象，這種短時(shí)間內(nèi)形成的較大沖擊力和吸附壓力會(huì)對(duì)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(dòng)力，不斷造成坍塌現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3　結(jié)論

江西武山地區(qū)處于巖溶覆蓋發(fā)育區(qū)，其地質(zhì)結(jié)構(gòu)和巖石發(fā)育節(jié)理都相對(duì)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(kāi)采事業(yè)導(dǎo)致武山地區(qū)頻繁出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象，給當(dāng)?shù)氐木用窈烷_(kāi)采銅礦的工作人員帶來(lái)了巨大的生命財(cái)產(chǎn)威脅。因此，開(kāi)展對(duì)江西武山地區(qū)的巖石結(jié)構(gòu)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(dāng)?shù)厣襟w最嚴(yán)重的原因是什么，找出其中的規(guī)律和重點(diǎn)，針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)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(dāng)?shù)厝藗兊纳?cái)產(chǎn)安全。

[1]羅小杰.也論覆蓋型巖溶地面塌陷機(jī)理 [J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2015,05:886-895.

[2]張世杰,王孝勤.萊蕪鵬山地區(qū)巖溶塌陷的成因分析及防治對(duì)策 [J].探礦工程 (巖土鉆掘工程),2003,S1:323.

[3]王建秀,楊立中,劉丹,何靜.阻水蓋層分布區(qū)巖溶塌陷的物質(zhì)基礎(chǔ)及成因研究 [J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2000,04:25-29.

[4]陳國(guó)棟,汪玉松,周文生.江西武山銅礦區(qū)巖溶塌陷成因研究 [J].中國(guó)水運(yùn) (學(xué)術(shù)版),2007,10:95-97.

P694[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-90-1