何樹倫，王子紅，邱運鑫，徐卓立，張 威

(1.河北天璞基礎(chǔ)工程有限公司貴州分公司，貴州 貴陽 550081；2.貴州省建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550081)

0 引言

潛水是指分布在地面以下第一個隔水層以上的具有自由水面的地下水，其形成和保存條件都有比較嚴(yán)格的要求[1]，因此經(jīng)常是分布在地形平坦或低洼的地段，在山體斜坡部位則很難具備潛水的形成條件和保存條件。

高位潛水則是專指高懸于上升地塊上的一種特殊潛水，賦存于巖溶管道之中，高懸于谷地之上的獨立含水體，其形成和保存條件有別于一般潛水[2]。貴州由于屬于上升型褶皺山區(qū)，碳酸鹽巖層分布廣，出露面積占全省總面積的53.01%，巖溶非常發(fā)育，多巖溶管道分布，巖溶水文地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，高位潛水是貴州巖溶山區(qū)常見的一種水文地質(zhì)現(xiàn)象。目前在貴州省內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的具有代表性的高位潛水超過30處，主要分布于高位向斜形成的臺地前緣及深切河谷的谷坡地段，高出當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面50～100 m[1]，猶如一把懸掛于谷坡之上的水壺，筆者將其稱為“懸掛水流”。

貴州的高位潛水主要分布于黔北和黔西南地區(qū)。《貴州省水文地質(zhì)志》[2]認(rèn)為高位潛水一般具有四大特征：①含水體高懸于谷地之上，形成獨立的水文地質(zhì)單元；②多以暗河為排泄通道，管道底界具有相對的隔水介質(zhì)；③高懸?guī)r溶水系統(tǒng)主要為潛水，與大氣降水的關(guān)系十分密切，動態(tài)變化大；④發(fā)育于石灰?guī)r地層中。

貴州的碳酸鹽巖分布很廣，巖溶非常發(fā)育，巖溶水文地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，為高位潛水的形成提供了有利條件。一般潛水都是出現(xiàn)在地勢比較低洼平緩的地形區(qū)，但是貴州山區(qū)的地形地貌條件比較復(fù)雜，潛水不但可以出現(xiàn)在山頂，還常常出現(xiàn)在山體斜坡的部位。

遵義白云巖巖溶區(qū)高位潛水具備了上述高位潛水的某些特征，但又有所不同。本例的高位潛水未發(fā)育于石灰?guī)r地層中，而是發(fā)育在鈣鎂比值低的白云巖地層中；排泄通道不是暗河，相反其供水水源卻是暗河巖溶管道；并由于具有干濕交替的風(fēng)化環(huán)境，完整地發(fā)育了白云巖溶蝕發(fā)展的全部三個階段。這些特點即使是在奇特地質(zhì)景觀眾多的貴州也是前所未見的。

本文所述高位潛水是在一個建筑群的巖土工程勘察中發(fā)現(xiàn)的。該建筑場地位于貴州省遵義市紅花崗區(qū)海龍鎮(zhèn)南西側(cè)約1 km處的301縣道南側(cè)核桃樹村。建筑物由16棟 -1+6F 移民異地搬遷安置房組成，用地面積約48 928.8 m2。建筑物長軸沿345°方位排列，共布置勘察鉆孔806個。在工程勘察及地基基礎(chǔ)施工過程中出現(xiàn)一些少見的特點，例如場地地下水雨季潛水水位接近地表，旱季潛水消失；在地面找不到潛水的供水水源；基礎(chǔ)開挖施工挖出的強(qiáng)風(fēng)化白云巖未見完整巖石，基本為砂礫狀結(jié)構(gòu)的破碎巖體等等反常現(xiàn)象和工程問題。經(jīng)過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這是一處獨具特色的高位潛水，為此總結(jié)成文以供研究者參考[4]。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域背景

研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造形跡大部分為華夏系和新華夏系，構(gòu)造單元處于揚子準(zhǔn)地臺—黔北臺隆區(qū)—遵義斷拱—畢節(jié)NE向構(gòu)造變形區(qū)的東側(cè)，華夏系寬緩的松林背斜的南東翼近軸部[3]。

1.2 地層

據(jù)前人資料[2]，研究區(qū)出露的巖土地層從上至下：第四系耕土(Qpd)和紅黏土(Qel+dl)、上中寒武統(tǒng)婁山關(guān)群中段(∈2-3Ls2)白云巖夾泥質(zhì)白云巖，其中白云巖根據(jù)風(fēng)化程度可以劃分為強(qiáng)風(fēng)化白云巖、中風(fēng)化白云巖夾泥質(zhì)白云巖、微風(fēng)化白云巖三個巖體亞單元。

強(qiáng)風(fēng)化白云巖呈灰—灰黃色，已完全溶蝕風(fēng)化呈砂礫狀，并有碳酸鈣二次膠結(jié)，局部可見褐色強(qiáng)風(fēng)化白云巖碎石 (圖1)。巖體破碎，碎裂狀結(jié)構(gòu)。巖心呈碎塊、角礫狀，砂狀。厚0.3～8.4 m。屬于白云巖溶蝕發(fā)展的第三階段——砂礫狀堆積物階段產(chǎn)物，已經(jīng)失去巖石地層的基本性狀，這在強(qiáng)風(fēng)化白云巖中極為少見。

中風(fēng)化白云巖夾泥質(zhì)白云巖呈薄—中厚層狀，根據(jù)巖性差異由上至下又可劃分為A、B兩個亞單元：①A亞單元白云巖，深灰色間夾褐灰色，泥晶結(jié)構(gòu)，薄—中層狀。含泥質(zhì)層紋。常見鐵質(zhì)重礦物顆粒，可富集呈斑點狀。具縫合線構(gòu)造。節(jié)理裂隙發(fā)育，局部集中發(fā)育，層、節(jié)理面常見褐黃色鐵染。含方解石脈、斑塊，可呈網(wǎng)狀富集。巖溶發(fā)育，常見豆?fàn)钊芸准把貙庸?jié)理面和縫合線形成的溶縫，局部呈蜂窩狀富集。并常有溶洞溶隙分布(圖2)。巖心以柱狀為主。巖體較破碎。厚4.5～16.0 m。屬于白云巖溶蝕發(fā)展的第二階段——溶洞溶隙發(fā)育階段。②B亞單元泥質(zhì)白云巖，淺灰—灰色，極薄—薄層狀。泥質(zhì)含量極不均勻。性脆。厚度變化大(0.4～5.0 m)，呈似層狀產(chǎn)出。巖心破碎程度高，呈沙礫狀。

微風(fēng)化白云巖呈淺灰色，微晶結(jié)構(gòu)，中夾薄層狀。結(jié)構(gòu)致密。節(jié)理裂隙稍發(fā)育，多呈閉合狀。在巖石中幾乎見不到方解石脈和鐵質(zhì)浸染。白色方解石脈是成巖作用后生期包氣帶的產(chǎn)物，充填于巖石的孔裂隙中；鐵質(zhì)浸染是地下水活動的蹤跡。這些都間接證明微風(fēng)化白云巖中節(jié)理裂隙不發(fā)育，地下水活動微弱。巖溶微發(fā)育，偶見溶孔。巖體較完整—完整。巖心以柱狀為主。屬于白云巖溶蝕發(fā)展的第一階段——彌散性溶蝕階段[3](圖3)。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)未發(fā)現(xiàn)大的斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造。分布的地層為上中寒武統(tǒng)婁山關(guān)群白云巖夾泥質(zhì)白云巖，呈單斜產(chǎn)出，地層產(chǎn)狀145°∠28°。NW向大型節(jié)理發(fā)育，巖層節(jié)理裂隙發(fā)育[4]。

1.4 地形地貌

研究區(qū)地貌單元為巖溶地貌中的緩丘谷地地貌區(qū)。受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造線控制，區(qū)域地貌線沿北東方向排列。在場地東側(cè)為一排沿北東方向排列、由下奧陶統(tǒng)和婁山關(guān)群白云巖地層組成的低中山體厚大的山區(qū)，區(qū)域最高點高程為1102.5 m。場區(qū)位于低中山區(qū)北西側(cè)斜坡中部臺地，斜坡腳海龍壩最低處高程約874.0 m。場地地面高程893.61～904.81 m；場地北西側(cè)為一NE向低丘，低丘頂部高程929.0 m，場地處于一個山體斜坡臺地上的碟形淺洼地中，該淺洼地整體呈倒“L”形沿北東方向展布。地貌發(fā)展階段屬于山盆期第二亞期剝夷面[3-4]。

1.5 氣候

研究區(qū)地處亞熱帶半干燥夏季濕潤氣候地帶，年平均氣溫25.1℃，最高氣溫38.7℃。雨量充沛，日照充足。大氣降水豐富，多年年平均降水量1116.2 mm，最大日降水量118.8 mm，有利于巖溶發(fā)育。

1.6 水文地質(zhì)

研究區(qū)屬于巖溶地貌過渡區(qū)中的CF2碳酸鹽建造，為中等巖溶化層組，富水性中等。地下水主要為第四系土體內(nèi)的上層滯水和基巖內(nèi)的巖溶潛水。婁山關(guān)群白云巖為含水巖組，其中的地下水屬于巖溶裂隙水分區(qū)[4]。該潛水盆地含水最大面積為37 200 m2。

1.7 巖溶

基巖面呈溶溝、溶槽狀起伏，相鄰柱基之間的基巖面起伏最大高差為13.49 m。時見懸臂巖體。在A亞單元白云巖中常見豆?fàn)钊芸缀腿芸p，且?guī)r體內(nèi)溶蝕洞隙發(fā)育，局部呈串珠狀。鉆孔中溶蝕洞隙最大垂直高度12.8 m。根據(jù)《貴州巖溶場地巖土工程勘察技術(shù)規(guī)程》(DB52T/1336-2018)中表2之規(guī)定，屬巖溶強(qiáng)發(fā)育場地，但在B亞單元含泥質(zhì)白云巖和微風(fēng)化白云巖中未見溶蝕洞隙，僅局部見溶蝕小孔或溶縫。

2 研究區(qū)高位潛水特征

研究區(qū)高位潛水具備了上述一般高位潛水的某些特征，但又有所不同。本例的高位潛水不是發(fā)育于石灰?guī)r地層中，而是發(fā)育在鈣鎂比值低的白云巖地層中；排泄通道不是暗河，相反其供水水源卻是暗河巖溶管道，具有干濕交替的風(fēng)化特點，具備了白云巖溶蝕發(fā)展完整的三個階段形成條件等等特色(圖4)。

研究區(qū)高位潛水的供水水源不是地面水體，而是巖溶管道，完全受氣候控制，季節(jié)性特征非常明顯。潛水水位不穩(wěn)定，隨氣候變化升降，雨季富水水位高，潛水面接近地表；旱季缺水，潛水消失，地下水變?yōu)閹r溶裂隙水。

根據(jù)806個鉆孔的水位觀測和分析，雨季場地的靜止水位大約在894.0 m，接近地面；旱季場地內(nèi)的潛水則消失不見。雨季時場地內(nèi)的靜止水位沒有明顯的水位差和流向，說明場地的地下潛水供水水量有限和缺乏排泄通道，是一個基本靜止的局部潛水盆地。場地呈現(xiàn)隨季節(jié)變化的干濕交替風(fēng)化環(huán)境。

3 高位潛水的成因分析

巖溶水文系統(tǒng)的形成，有比較嚴(yán)格的條件要求，如氣象、地形地貌、區(qū)域地質(zhì)背景、水文、巖溶等，缺一不可[2]，場地處于低山斜坡的中部，地勢較高，且不存在常規(guī)的隔水層巖性和供水水體，按一般規(guī)律不應(yīng)該有含水盆地出現(xiàn)，但本場地卻存在一個高位潛水洼地，而且其供水水源主要來自于沖溝上游的溶洞。對其成因剖析如下。

3.1 氣候條件

一個地區(qū)的氣候條件不但與降水量直接相關(guān)，同時與巖溶的發(fā)育程度及特征直接相關(guān)，氣候是影響巖溶發(fā)育的重要因素之一。

1)降雨量不僅影響水的滲透條件和交替運動，降水通過吸收空氣、土壤、植被中的CO2后，增強(qiáng)了對碳酸鹽巖石的溶解能力。

2)氣溫的高低不但決定巖石的風(fēng)化方式、風(fēng)化速度、風(fēng)化產(chǎn)物，同時決定了巖溶的發(fā)育速度、部位和特征。例如我國湖南、貴州、廣西等南方省(區(qū))氣溫較高，巖溶易發(fā)育，而我國北方地區(qū)由于氣溫低，巖溶發(fā)育緩慢，碳酸鹽巖的風(fēng)化不是以化學(xué)溶蝕為主，而是以物理風(fēng)化為主。筆者發(fā)現(xiàn)氣候(包括小氣候)對巖石的風(fēng)化成土作用影響十分明顯，例如湖南和貴州由于氣候的差別，碳酸鹽巖的風(fēng)化成土作用過程和產(chǎn)物均存在明顯差異。即使是貴州省內(nèi)的不同地區(qū)、甚至是在同一地區(qū)的不同地點，由于小氣候差異，巖石風(fēng)化成土作用的過程和產(chǎn)物也都存在一定的差異。巖溶是風(fēng)化作用的一種作用方式[5]。

3)降水量及其季節(jié)性變化、降水的性質(zhì)、蒸發(fā)量、地面徑流與滲透量的比例關(guān)系等均與巖溶有關(guān)。

4)不同的氣候分帶區(qū)分布有不同的土壤和植被，巖溶水流中的CO2主要來自于土壤，因此氣候的垂直分帶性亦決定了巖溶發(fā)育的垂直分帶性[2，4，6]

3）水環(huán)境和水生態(tài)方面，高校水文與水資源工程專業(yè)培養(yǎng)方案中包括環(huán)境水力學(xué)、環(huán)境水利學(xué)、水環(huán)境監(jiān)測與分析、水生態(tài)等課程。當(dāng)前水污染和水環(huán)境問題日趨突出，可以依托河段、湖泊、水庫等水體開展水環(huán)境監(jiān)測與分析、污染物遷移與轉(zhuǎn)化、水生態(tài)修復(fù)等主題研究。

研究區(qū)地處亞熱帶半干燥夏季濕潤氣候帶，植被發(fā)育，潛水分布區(qū)地形較平坦，區(qū)內(nèi)大氣降水豐富，雨量充沛，干濕交替的氣候環(huán)境、可溶性碳酸鹽地層發(fā)育等，為巖溶發(fā)育和潛水盆地的形成提供了有利的氣候條件。

3.2 地質(zhì)構(gòu)造條件

地形地貌的形成和分布主要受地質(zhì)構(gòu)造和地層巖性的控制，地質(zhì)構(gòu)造、巖性和具有溶蝕性的水流是巖溶發(fā)育必不可少的三大條件。

研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較簡單，場地出露主要地層為上中寒武統(tǒng)婁山關(guān)群，在5億多年中經(jīng)歷多期次地質(zhì)事件，造成場區(qū)巖石地層節(jié)理裂隙非常發(fā)育，并發(fā)育有NW向大型節(jié)理，為地下水的滲透和循環(huán)運移以及巖溶發(fā)育提供了有利條件[7-8]。

3.3 地形地貌條件

由于巖溶發(fā)育在很大程度上受到地表水和滲透程度的影響，所以在不同的地貌條件中巖溶的發(fā)育過程和階段亦不同，不同的地貌部位巖溶的發(fā)育程度差異很大。地形地貌是控制地下水形成及其水動力場的重要因素，對巖溶的發(fā)育程度和發(fā)育特征有著重要的意義[2]。

研究區(qū)處于黔北山原、低中山地貌區(qū)，在寬緩的背斜軸部常形成溶蝕谷地和盆地，并發(fā)育有懸掛地下河。場地屬于巖溶地貌中的緩丘谷地斜坡中部臺地上的一個碟形洼地，場地微地形是四面高、中間低，這是形成該處高位潛水不可或缺的地形地貌條件。場地區(qū)域的緩坡谷地地層以婁山關(guān)群白云巖、茅草鋪組石灰?guī)r為主。高程900～1200 m。通常是地下河出露點[2-3]。

研究區(qū)地面高程高出區(qū)域侵蝕基準(zhǔn)面約50 m，是一個高聳于谷地之上的獨立水文系統(tǒng)[4]。

3.4 水文地質(zhì)

場地處于巖溶碟形洼地內(nèi)，有一條沖溝從場地內(nèi)通過，是場地地下水的主要補給源。在場地與沖溝上游相鄰的山體坡腳有下降泉分布，為滲出式基巖裂隙水露頭。場地四周地形均高于場地，因此四周的大氣降水均向場地內(nèi)排流，但匯水面積不大，不是場地地下水的主要補給源。

場地地下水的補給主要來源并不是沖溝上游的坡體匯水和環(huán)境坡體匯流，而是來自沖溝上游婁山關(guān)群白云巖溶洞中的地下暗河巖溶管道水流，所以季節(jié)性特征十分突出，雨季水量豐富，場地潛水水位接近地表；旱季時，地下暗河巖溶管道水流斷流，潛水消失。場地長期處于干濕交替的環(huán)境中。

經(jīng)考察在場地上游約200 m的沖溝南東側(cè)側(cè)壁婁山關(guān)群白云巖中有兩個溶洞(圖5)，兩個溶洞處于相同的層位，其中2號溶洞處于該層位的傾斜下方，出水量不大，而1號溶洞為地下暗河(巖溶管道)的出口，是場地主要的供水水源(圖6)。1號溶洞洞高4～8 m，寬5～8 m；2號溶洞距離1號溶洞大約10 m平距，高程約低5 m，洞口高度1.0 m，寬約0.6 m(圖7)。據(jù)調(diào)查，該地下暗河的另一個出口在山脊背后一側(cè)的雞公山，在雨季時同樣有巖溶管道水涌出。溶洞內(nèi)有石筍、石鐘乳等碳酸鈣化學(xué)沉積物[4]。

3.5 巖溶

巖溶發(fā)育是巖溶潛水形成的重要條件[2]。在場地的806個勘察鉆孔中鉆遇巖溶洞隙的鉆孔有130個，鉆孔見洞率為16.13%。場地巖溶洞隙全部發(fā)育于A亞單元白云巖中，發(fā)育底板高程在870.0 m以上，主要集中發(fā)育于中風(fēng)化A亞單元白云巖頂部的880.0～890.0 m高程段，占溶蝕洞隙總數(shù)的78%。底板高程發(fā)育在880.0 m以下的占溶蝕洞隙總數(shù)的9%，巖溶洞隙底板高程發(fā)育在890.0 m以上的占溶蝕洞隙總數(shù)的13%。這與場地的地層分布、產(chǎn)狀有關(guān)[4]。

研究區(qū)的巖溶發(fā)育特征和地層、巖性、氣候、水文、地史條件的關(guān)系十分明顯。

1)場區(qū)婁山關(guān)群由白云巖夾泥質(zhì)白云巖組成，由于沉積相和成巖作用的原因，地層中的白云巖和泥質(zhì)白云巖的巖性和厚度有差異，又因地層巖性組合不同，其間的巖溶發(fā)育程度、特征、水文地質(zhì)條件的差異十分明顯。

碳酸鹽巖中的鈣鎂比值是決定巖石比溶蝕度的重要因素，巖石中的CaO對溶蝕有促進(jìn)作用，巖石中的MgO對溶蝕起阻礙作用。當(dāng)鈣鎂比值大于4時(石灰?guī)r)，比溶蝕度較高；鈣鎂比值小于4時(白云巖)，比溶蝕度顯著降低，巖石比溶蝕度與巖石中的鈣鎂比值成正比。巖石中的白云石含量與比溶蝕度的降低呈直線相關(guān)。場區(qū)白云巖的鈣鎂比值小于1.4，正處于相對溶蝕度變化的最大區(qū)間[3，9]，屬于純度較高的白云巖，理論上場地不具備巖溶發(fā)育的巖性條件。但是由于白云巖的溶蝕特點和場地所經(jīng)歷的地史期在5億年以上，巖溶的繼承性發(fā)展構(gòu)成了巖溶疊加發(fā)育的格局。

巖石在白云石化的成巖作用過程中，由于白云石晶體小于方解石晶體，成巖白云化形成的白云巖其孔隙度將增加10%～15%，有利于白云巖的溶蝕；巖石地層時代古老，經(jīng)歷的構(gòu)造運動多，巖層中各種節(jié)理裂隙發(fā)育，所以巖石的透水能力增加，表生成巖作用經(jīng)歷的巖溶化時間長，導(dǎo)致貴州婁山關(guān)群白云巖的巖溶普遍發(fā)育，規(guī)模大。地史條件是研究區(qū)巖溶發(fā)育和巖體溶蝕風(fēng)化發(fā)育的一個不可或缺因素。

巖石中的孔裂隙有晶間孔、粒間孔、縫合線、微裂隙、層間裂隙等，形成了地下水的循環(huán)通道。他們在地下水循環(huán)的同時也在沿孔、裂隙四周進(jìn)行溶蝕，使地下水通道不斷擴(kuò)大，又進(jìn)一步的加大、加速了地下水的循環(huán)，促進(jìn)了巖溶作用的發(fā)展。場區(qū)婁山關(guān)群白云巖分布區(qū)地下水以裂隙流為主，富水性較均勻[8]。

2)碳酸鹽巖石的結(jié)構(gòu)基本上是由異化顆粒、膠結(jié)物和基質(zhì)(灰泥)三部分組成，有時混有陸源碎屑或生物骨架。

3)研究表明：當(dāng)?shù)叵滤ㄟ^孔裂隙進(jìn)入白云巖中以后，對巖石中的膠結(jié)物和灰泥進(jìn)行溶蝕并不斷擴(kuò)大，如此反復(fù)。白云石晶體周圍的膠結(jié)物和灰泥溶蝕殆盡以后，白云石殘晶顆粒由于失去支撐而機(jī)械崩落，使溶蝕空間加大，促進(jìn)溶蝕的發(fā)展。由于白云石晶體的比溶蝕度低，難于溶蝕，白云石殘晶就在地層中形成砂狀堆積物——白云石砂。白云石砂是辨別區(qū)分石灰?guī)r和白云巖的重要標(biāo)志。最初地下水在白云巖的孔裂隙中是以擴(kuò)散滲透的方式運動，進(jìn)行彌散性溶蝕形成溶蝕小孔洞，隨著溶蝕的發(fā)展和機(jī)械掉落，使溶蝕空間不斷擴(kuò)大，這是白云巖巖溶發(fā)育的重要特征[9]。關(guān)于石灰?guī)r與白云巖的巖溶發(fā)育問題，一直是爭論的焦點[5]。

按前面的巖石分層，對場地四個巖體單元的溶蝕發(fā)育特征和階段作如下討論。

強(qiáng)風(fēng)化白云巖：強(qiáng)風(fēng)化白云巖與A亞單元白云巖本屬于同一層位巖性，但是由于其所處的層位位置不同，水文地質(zhì)條件、風(fēng)化條件不同造成其巖溶發(fā)育特征截然不同。

強(qiáng)風(fēng)化白云巖處于巖石地層的表層，是接觸地下水最多、地下水循環(huán)條件最好、地下水溶蝕性最強(qiáng)、溶蝕時間最長的部位，所以是溶蝕最為發(fā)育、溶蝕風(fēng)化最徹底的層段。但是為什么在這個層段中卻見不到溶洞溶隙呢？研究發(fā)現(xiàn)這個層段在巖溶的發(fā)展前期是有溶蝕洞隙的，但是由于巖溶發(fā)育的繼承性和疊加性，在巖溶后期這些溶蝕洞隙在不斷加深的溶蝕作用中崩潰了，崩潰后的巖塊在后繼的溶蝕作用中其中的可溶成分和微粒也被徹底溶蝕并被地下水帶走了，最后剩下的只是白云石沙的堆積物。在后期樁基礎(chǔ)施工中挖出來的幾乎全部是白云石砂(白云石殘晶)，還出現(xiàn)了程度不同的碳酸鈣二次膠結(jié)，偶爾可以見到小于拳頭的強(qiáng)風(fēng)化巖石殘塊。場地長期處于干濕交替的環(huán)境中，形成化學(xué)溶蝕和物理風(fēng)化交替作用的溶蝕風(fēng)化環(huán)境，這是形成大量白云砂化風(fēng)化堆積物的原因。

強(qiáng)風(fēng)化A亞單元白云巖：由于處于強(qiáng)風(fēng)化白云巖之下，巖石中的縫合線構(gòu)造有利于溶蝕。地下水活動比較強(qiáng)烈，地下水的溶蝕能力較強(qiáng)，巖溶發(fā)育，見到的溶蝕洞隙占總數(shù)的91%，處于溶蝕洞隙發(fā)育階段，是溶蝕洞隙發(fā)育的主要層段。巖石中的泥質(zhì)紋層又使碳酸鹽巖石抵抗水動力的能力降低，在白云化重結(jié)晶的時候排除的泥質(zhì)，包裹在白云石晶體周圍降低了晶粒之間的連接強(qiáng)度，導(dǎo)致巖石的機(jī)械破壞作用加強(qiáng)，促進(jìn)了巖石的溶蝕破壞和向砂化作用發(fā)展[9]。

中風(fēng)化B亞單元泥質(zhì)白云巖：場區(qū)婁山關(guān)群的沉積相為局限臺地相，場區(qū)處于陸源碎屑物供給區(qū)的末端，不時有黏土物質(zhì)混入，因此在婁山關(guān)群的沉積巖石中，夾有泥質(zhì)白云巖夾層。又由于沉積相區(qū)處于陸源碎屑物供給的遠(yuǎn)端，陸源碎屑物的供給不穩(wěn)定，因此沉積形成的泥質(zhì)白云巖夾層厚度很不穩(wěn)定，呈似層狀，為弱透水層。這種泥質(zhì)白云巖形成了相對隔水層，對潛水盆地的形成具有至關(guān)重要的作用。諸多地質(zhì)資料都證明了這類相對隔水層的存在和隔水作用[3]。

在白云化重結(jié)晶的時候?qū)懦龓r石礦物中的泥質(zhì)，使其包裹在白云石晶體周圍或形成巖石基質(zhì)，阻止地下水的循環(huán)和溶蝕作用。巖石中的泥質(zhì)含量越高，巖石的比溶蝕度越低[9]。

微風(fēng)化白云巖：由于其上有泥質(zhì)白云巖相對隔水層的阻隔，本層幾乎不與地下水接觸，即使有少量裂隙水滲入地層內(nèi)，但是這些地下水由于經(jīng)過上部地層的溶蝕作用，其中的 CO2已經(jīng)消耗的所剩無幾，其溶蝕能力很弱，所以在本層內(nèi)的溶蝕作用微弱，巖溶形態(tài)以小溶孔為主，處于彌散性溶蝕階段。

研究表明巖溶水中的 Ca2+與流量呈直線負(fù)相關(guān)，由于潛水盆地的水源供水有限，為靜水盆地，地下水的活動和溶蝕能力由上向下減弱，形成了巖溶發(fā)育的不同階段。

據(jù)此可以得出白云巖溶蝕的三個完整發(fā)展階段：彌散性溶蝕階段—溶蝕洞隙發(fā)育階段—白云石砂堆積階段。本例是筆者發(fā)現(xiàn)的唯一具備全部三個溶蝕發(fā)展階段的白云巖巖溶完整發(fā)育場地。而大多數(shù)的白云巖溶蝕都缺乏第三階段——白云石砂堆積階段，這是由于在自然界很難形成這種長期的干濕交替溶蝕風(fēng)化環(huán)境。

場地的溶蝕發(fā)展階段是由下而上加深和有序排列的，這種現(xiàn)象是由一系列特殊地質(zhì)環(huán)境條件所造成的，很難見到。

4 結(jié)論

本文所述的高位潛水與一般的高位潛水特征既有相同之處，也有很大的不同：

1)該高位潛水在高懸于谷地斜坡之上的一個碟形洼地中，成為一個獨立的潛水水文地質(zhì)系統(tǒng)。

2)由于區(qū)域地質(zhì)背景特殊，該潛水系統(tǒng)沒有排水通道，且潛水盆地的主要水源不是地表水體而是來自于上游的巖溶管道，是一個基本靜止的巖溶水體。

3)潛水水體完全受氣候條件控制，動態(tài)變化很大，形成了長期干濕交替的特殊巖溶風(fēng)化環(huán)境，使白云巖地層具備了完整的溶蝕風(fēng)化階段。

4)高位潛水不是形成于鈣鎂比值高、比溶蝕度高的石灰?guī)r地層中，相反形成于鈣鎂比值低、比溶蝕度低的純白云巖地層中。

研究區(qū)發(fā)育獨特的白云巖溶蝕，是形成研究區(qū)特殊條件下高位潛水的重要巖溶條件，是經(jīng)歷五億多年的繼承性溶蝕和疊加溶蝕的結(jié)果，而久遠(yuǎn)的地史期和特殊的地質(zhì)地理環(huán)境條件是導(dǎo)致研究區(qū)發(fā)育獨特的白云巖溶蝕的原因。研究區(qū)白云巖溶蝕經(jīng)歷三個發(fā)展階段：彌散性溶蝕階段—溶蝕洞隙發(fā)育階段—白云石砂堆積階段。其中最后的白云石砂堆積階段，由于其形成條件更為復(fù)雜，極其少見。本研究區(qū)由于具有長期的干濕交替氣候環(huán)境，所以才具備了白云石砂堆積階段形成的特殊條件。