范文一：古岩溶的形成条件及其特征

古岩溶的形成条件及其特征

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形成条件及其特征

TheFormationConditionsandCharacteristicsofPaleaokarst

王宝清张金亮

西安石油学院石油天然气地质研究所.西安,710061;第一作者:男,j2岁,副教授 ^

摘要岩溶是大气淡水溶解作用形成的自然构造.古岩溶是地质历史时问产生的岩溶.岩

'溶的形成需要两个基本条件:(1)相对于围岩来说.流体是未饱和的;(2)不饱和碳酸盐的流体能有

效地将溶解产物搬运至远离反应的地方.在岩溶地区以潜水面为标准,把岩溶作用带分为渗流带

和潜流带.岩溶的物质基础.碳酸盐岩建造主要成于南北纬4O.之问的温暖的,清洁的,浅水海洋

环境.不整合面.溶蚀孔洞缝.岩溶砾岩和岩溶角砾岩,岩溶地挽是古岩溶的宏观特征.岩溶地区

增加.HCO.浓度降低,流体平衡CO:分压力下降;当

十,f流体中的浓度达到饱和时,碳酸盐的溶解作用就会中

引言},刈断.在淡水渗流带和潜流带具备-上述两个基本条件,

在这时未饱和的水由重力驱动而溶解和般运走大量的

岩溶是大气淡水溶解作用形成的自然构造,这种碳酸盐.

篓妻鐾酸警曼星:1.2岩溶作用带的划分生的宏观和微观特征为鉴别标志.岩溶作用可以发生………………

在地表,也可以发生在地下.古岩溶是地质历史时期在碳酸盐岩溶地区以潜水面为标准.把岩溶作用

产生的岩溶.研究古岩溶的形成条件及其特征可以准带分为渗流带和潜流带.渗流带位于地下水面之上.

确地预测储层的分布规律.从而有效地,经济地勘探和岩溶水在渗流带受重力作用,向下流动.溶蚀作用最

开发油气田.强的地方在渗流带的上部,这里的水溶有大量的CO:. .

明显地不饱和碳碳酸盐,因而有较高的侵蚀性.潜水

1古岩溶的形成条件面之下为潜流带.在这里岩溶水作水平运动.受压力 梯度和水流交替控制.在潜水面附近.地下水不饱和.

1,1古岩溶形成的物理化学条件鲁笙

岩溶的形成需要具备两个基本条件:(1)相对于围带可以在地层中有很大的厚度. 曼;篡.盐竺-.3古岩溶形成的地质条件地将溶解产物搬运至远离反应的地方.大气淡水对于'………一…"

碳酸盐来说是不饱和的,因此岩溶的形成需要淡水对岩溶的物质基础是碳酸盐岩.岩溶发育之前必须

碳酸盐岩的淋滤;淋滤强度越大,淋滤作用持续的时间先形成碳酸盐岩建造.根据现代沉积的研究,碳酸盐

越久.岩溶作用对碳酸盐岩改造越彻底.在开启的况积物主要形成于海洋环境.海洋碳酸盐主要发育在

COz体系中,由于有机质氧化和生物呼吸产生的CO:温暖的,清洁的,浅水环境中;主要发育在南北纬40.

不断地补充.流体中的HzCO总量保持不变,岩溶作之间的热带,亚热带和温带地区.这些地区没有或很

用能持续地进行下去.在封闭的CO:体系中.CO:不少有来自陆地的,含有大量陆源物质的,混浊的河水的

可能进一步被吸收,由于碳酸盐的溶解.流体的pH值注入和干扰.沉积于潮汐环境的碳酸盐.在沉积之后

8西安石油学院?1996年7月?第11卷?第4期(J.ofXPanPetro.InstJul1996.v01.11N04)

的

一容

石

古

不久即有机会暴露于大气环境中,接受淡水的淋滤,被 溶蚀而形成层间岩溶.在干燥气候条件下的浅水环境 中,沉淀出了石盐,石膏等易溶矿物,分散于碳酸盐沉 积物中,或呈夹层产出.当沉积物暴露于大气环境中 时.首先被溶蚀的就是这些矿物.盐类矿物的出现特 别有利于层间岩溶的形成.岩溶期由于石膏的溶解可 形成富含so一的地下水,这种地下水对碳酸盐岩有 更大的溶蚀性.潮汐环境,特别是干燥气候下的潮汐 环境的碳酸盐沉积物的孔隙水具有高的Mg离子浓 度,这些碳酸盐沉积物叉很溶易接受淡水淋滤.淡水 与富镁海水混合,使得CaC0白云石化.白云石化的 结果形成了大量的晶间孔.晶间孔的形成使大气淡水 能更容易地渗透入碳酸盐沉积物(岩),对其进行溶蚀; 同时也使不饱不碳酸盐的流体能有效地将溶解产物搬 运至远离反应的地方.鄂尔多斯盆地东缘的山西省兴 县和柳林奥陶系马家沟组顶部碳酸盐岩经历了相似的 暴露和埋藏历史.兴县马家沟组顶部以灰岩占绝对优 势,柳林马家沟组顶部以白云岩为主;后者的孔隙度是 前者的两倍多.根据X射线衍射分析结果,白云石化 仅增加了l2%多一点的孔隙.柳林马家沟组顶部自 云岩的孔隙主要是由于溶蚀作用对白云石化形成的晶 间孔改造而成的.白云石化作用为溶蚀作用和岩溶的 发育提供了有利条件.

沉积物(岩)在不同时期的暴露均有利于淡水的淋

滤.上述的沉积物形成后不久,短的周期性暴露有利 于层间岩溶的形成.由于区域性的地壳上升造成的长 期的沉积间断和风化剥蚀可形成分布广泛的风化壳岩 培.如果在这一时期沉积岩处于潮湿,炎热的低纬度 地带,岩溶作用的速度和强度都会大大增加. 大地构造稳定的地带有利于岩溶作用.构造稳定 的克拉通地区才会发育浅水碳酸盐台地,形成厚的碳 酸盐岩建造.地壳上升,暴露之后,构造稳定的地区才 会保持长期暴露,经受岩溶作用的长期改造.在地壳 上升的过程中形成了_些断裂带和褶皱带.断裂带附 近,褶曲的转折端,特别是紧密折曲的转折端有利于产 生构造裂缝,淡水容易沿这些裂缝渗透,溶蚀碳酸盐围 岩.

鄂尔多斯盆地在早奥陶世为碳酸盐台地,是一个 曲型的浅水,局限的,低能,基底起伏小,蒸发作用强的 克拉通内陆表海;沉积了厚的碳酸盐岩建造.下奥陶 统碳酸盐厚约500m以上.加里东运动使地壳上升, 从奥陶纪末的加里东上升至中炭世的华北地台下降的 漫长时期中,鄂尔多斯地区经历了长期的风化剥蚀作 主宝清.张盒亮:言岩涛的形成条件及其特征 用.这样的沉积和构造历史使奥陶纪岩溶遍布鄂尔多 斯地区,乃至华北地台.

2古岩溶的特征

2.1不整合面

古岩溶之上往往存在着一个不整合面,如上文所 述,沉积物(岩)不同时间的暴露有利于淡水的淋滤和 古岩溶的形成.暴露的时间越长,岩溶作用对沉积物 (岩)的改造越彻底.长期的暴露往往形成地层的不整 合接触.稳定的大地构造背景下的不整合接触一般为

平行不整合,因此确切地说,古岩溶之上往往存在着一 个平行不整面.华北地台奥陶系和石岩系之间的平 行不整合代表了长达148百万年的沉积间断,这是造 成奥陶纪古岩溶的必要条件.

2.2溶蚀孔洞缝

不饱和碳酸盐和大气淡水对碳酸盐的溶解,必然 会形成溶蚀L洞缝.溶蚀L洞缝的规模变化很大,小 的孔缝在电子显徽镜下才能见到.大的嗣穴可达数平 方公里;长达数十米的裂缝并不少见.溶蚀孔洞缝往 往在原生的粒间孔,白云石化形成的晶间孔和晶间缝, 小型构造缝和沉积物早期暴露时盐类矿物溶解形成的 铸模孔的基础上发展.溶蚀孔洞缝的出现大大提高了 岩石的孔隙度,鄂尔多斯盆地东缘固结的泥晶碳酸盐 岩的孔隙度不大于2%,而经过岩溶作用改造的泥晶 碳酸盐岩的孔隙度高达15以上.从外貌看,岩溶作 用改造过的碳酸盐岩特别疏松.溶蚀孔洞缝在后来的 地质事件中可能被机械沉积物或化学沉淀物完全或部 分充填.

2.3岩溶角砾岩和岩溶砾岩

在岩溶作用过程中,不饱和碳酸盐的大气淡水和 地下水对化学性质括泼的碳酸盐矿物,易溶的盐类矿 物淋滤,渗透,造成了这些矿物的溶解,形成了上述的 溶蚀孔洞缝.溶蚀作用继续发展到一定程度岩石会发 生崩落,崩落的结果产生了角砾岩.当碳酸盐岩的溶 蚀裂缝非常发育时,可出现不规则的网状裂缝,把岩石 切割为角砾岩;砾石之间为镶嵌状接触,无明显的位 移,这类角砾岩的砾石含量常大于9o.

由于岩溶作用会出现一些地下河或地面河流.这 些河流流经嗣穴时,会使洞穴中形成堆积.经过地下 9

河和地面河搬运的角砾会被磨园,而形成砾岩.除搬 运作用外,溶蚀作用也可以使角砾变囤.无论是搬运 作用还是溶蚀作用所改造的砾石.一旦堆积起来,即形 成岩溶砾岩.

O的作用要大得多.当大气淡水渗透通过具有机质氧 化形成的CO:的沉积干壤带时.大气淡水的8"c值会 大大降低,这种淡水与沉积物反应,使其8"c值明显 降低.

?

古岩溶地貌3结论

不整合面大致可代表古岩溶的地貌形态.这些 地貌单元是岩溶高地,岩溶斜坡和岩溶盆地.岩溶高 地一般分布于古陆或中央隆起周缘,其外带为负向地 貌单元,岩溶盆地.岩溶盆地是岩溶准平原化不断扩 大形成的负地形地貌,有残丘和孤峰存在.岩溶斜坡 位于岩溶高地与岩溶盆地之间,处于古地形斜坡位置, 在斜坡上有许多相间排列的正地形溶丘和负地形浅 洼,溶洼.岩溶斜坡带容易形成优质储层.

2.5地球化学特征

淋滤,溶蚀作用使得碳酸盐岩中含有较低的表生 条件下不稳定的P和u等元素,含有较高的在表生条 件下稳定的Co,Zn,Th,La,Ce,Cu,Li等元素,含有明 显高的,在表生条件下很稳定的A1等元素.粘土充 填孔桐缝也可以改变碳酸盐岩的化学成分,作为粘土 矿物的主要成分或容易被粘土吸附的si,K,Ba,zr,

VThTi,Nj,LaCe,Cr,Se,U,BLi等元素往往随着 充填作用增强,而含量增加.岩石中各种元素的含量 还受沉积环境和成岩环境的控制.-而各种元素含量的

区域背景值对岩石中元素的含量有着更重要的影响. 利用元素含量研究古岩溶时要综合考虑各种因素才能 达出正确的结论.

岩藩作用过程中由于淡水的淋滤还可以改变沉积 物(岩)中的碳氧稳定同位素成分.古岩溶低的8"C 和.O值为特征.淡水的淋滤作用和埋藏成岩作用 均能使碳酸盐沉积物(岩)的8"O降低.但后者降低8" 10

在厚的碳酸盐岩建造形成后,大气淡水的淋滤是 形成岩溶的必要条件.长期的有利于大气淡水淋滤的 物理化学条件和地质条件使岩溶得到充分发育.不整 合面,溶蚀孔洞艟,岩溶角砾岩和岩溶砾岩,岩溶地貌 是古岩溶的宏观特征.低的在地表条件下不稳定的P 和u含量,较高的在表生条件下稳定的Co,Zn,Th, La,Ce,Cu,Li含量.明显高的在表生条件下很稳定的 Al含量.粘土充填孔洞缝也可以改变碳酸盐岩的化 学成分,作为粘土矿物的主要成分或容易被粘土吸附 的Si,K,Ba,Zr,V,Th,,Ni,La,Ce,Cr,Se,U,B,Li

可随着充填作用强度的增加而增加.溶岩作用的结 果使碳酸盐沉积物(岩)的8"C和0值.特别是C 值降低.

参考文献

1詹姆斯NP,肖凯Pw主编.古岩溶(中译本),北京:石油 工业出版杜.1991

2扬俊杰,谢庆邦,宋国初.鄂尔多斯盆地奥陶系风化壳古岩 溶地貌成藏模式及气藏序列.天然气工业.199Z,(4) 3王宝清,山西省梆林奥陶系古岩溶顶部方解石充填物.地 质论评,1995(5)

4王宝清.山西省兴县奥陶系古岩溶地球化学特征.地质论

评,1996(增刊)

收稿B期1996—03—1s编辑权艳梅

西安石油学院(JxAPI)?l996年

范文二：岩溶地貌的形成条件

岩溶地貌的形成条件

学号:09440230xx

(四川大学 工商管理学院 )

摘要:再演溶地区，水与岩石是构成岩溶作用的一对矛盾。就岩石而言，首先，必须是可溶的，否则水就不可能进行溶蚀，岩溶作用也就无从发生。其次，岩石必须是透水的，当岩溶具有透水性时，地表水才能渗透入地下并转化为地下水，这样，地下水才能起主导作用，形成作为岩溶标志的地下溶洞。就水而言，首先水具有溶蚀力，如果水没有溶蚀力，熔岩作用就很难进行，熔岩地貌也就无法形成。净水的溶蚀力是微弱的，担当水中含有CO2时，其溶蚀力就会增大，对碳酸盐类的可溶性岩石(石灰岩、白云岩等)才能才生溶蚀作用。其次，水必须是流动的，因为停滞的水很快就会变成饱和溶液，因而失去溶蚀力，岩溶作用就会停止，岩溶地貌也就得不到发育。因此，岩溶的可溶性、透水性，水的溶蚀性、流动性，就成为岩溶作用的基本条件。

关键词:岩溶作用 透水性 可溶性 流动性 溶蚀力

1 前言

岩溶，原称喀斯特。喀斯特原是南斯拉夫西北部沿海一带碳酸盐岩高原的地名。那里发育着各种碳酸盐岩地形。十九世纪末，南斯拉夫学者斯威治研究了喀斯特高原的奇特地貌，并把这种地貌叫做喀斯特。以后，就借用喀斯特这个地名来称呼碳酸盐岩地区一系列特殊的地貌过程和水文现象。这样，喀斯特一词便一直成为世界各国所通用的专有术语。

岩溶地区的许多特征，不仅在碳酸盐岩地区存在，而且在其他可溶性岩石地区，如白云岩、石膏、岩盐等分布的地区也可见到。不过由于石灰岩的分布广泛，所以岩溶地貌主要还是分布在石灰岩地区。

凡是以地下水为主、地表水为辅，以化学过程(溶解于沉淀)为主、机械过程(流水侵蚀和沉积、重力崩塌和堆积)为辅的对可溶性岩石的破坏和改造作用都叫岩溶作用。这种作用所造成的地表形态和地下形态就叫岩溶地貌岩溶作用及其所产生的水文现象和地貌现象统称岩溶。

发生在石灰岩、白云岩、石膏、岩盐等可溶性岩石中的岩溶叫真岩溶。另外，在碎屑岩(角砾岩、砂岩等)冻土和黄土地区，也存在着类似岩溶的现象。但这些发生在非可溶性岩中的类似岩溶的现象，都成为假岩溶。

岩溶地貌在我国分布非常广泛。广西的桂林山水、云南的路南石林，接闻名于世。这些奇异的景观都是法语在碳酸盐岩地区的。由此可见，岩溶的研究在我国具有十分重要的意义(参考文献《自然地理学》 杨达源编)。2 岩溶作用的基本条件

(一)岩石的可溶性

岩石的可溶性主要取决于岩石成分和岩石结构。岩石成分指岩石的矿物成分和化学成分。岩石结构指组成岩石的颗粒(或晶粒)的大小、形状和排列，以及岩石的胶结物性质等。从岩石的成分来看，可溶性岩石基本可分为三类:碳酸盐类岩石:硫酸盐类岩石;卤盐类岩石。就溶解度而言，卤盐,硫酸盐,碳酸盐。例如，在20?的纯水中，各种可溶盐的溶解量为:NaCL为360克每升;CaSO4为0.2克每升;CaCO3为0.015克每升(参考文献《化学与地理》)。

但是，卤盐类岩石和硫酸盐类岩石分布不广，岩体较小，而碳酸盐类岩石分布很广，岩体一般都很大。所以发育在碳酸盐类岩石中的岩溶

较之卤盐类和硫酸盐类岩石中的岩溶要普遍得多。

碳酸盐类岩石的矿物质成分主要是方解石CaCO3或白云石Ca，Mg(NO3)2,其次是SiO2、FeO3、AL2O3,以及粘土物质。石灰石的成分以方解石为主。白云岩的成分以白云石为主。硅质灰岩是含又燧石结核或条带的石灰岩。泥灰岩则为粘土物质与CaCO3的混合物。一般说来石灰岩比白云岩易溶蚀，白云岩比硅质灰岩易溶蚀，硅质灰岩有比泥灰岩易溶蚀(参考文献《化学与地理》)。

就碳酸盐的结构而言，它在一定程度上反映了岩石的成因。它的沉积模式与碎屑岩有相似之处。其结构特征与沉积环境密切相关。主要受沉积地区的水流和波浪作用的控制。不同成因类型的碳酸盐类，具有不同的结构类型，不同结构类型又不同程度地影想到岩溶发育。

碳酸盐岩结构对岩溶发育的影响，主要是原生孔隙性的影想，一般来说盆地或大陆架深水区沉积生成的碳酸盐岩孔隙小而少，不利于岩溶发育，而过渡性沉积区生成的碳酸盐岩多孔隙，有利于岩溶发育。

(二)岩石的透水性

岩石的透水性取决于岩石的裂隙度和孔隙度。对可溶岩的透水性来说，裂隙度较之孔隙度更为重要。

纯灰岩，刚性强，节理虽然稀疏，但裂隙开扩，长而且深，透水性好，所以能发育长大的溶洞。泥质灰岩，刚性弱，节理虽然较密，但裂隙紧闭，而且泥质灰岩经溶蚀后残留很多粘土，常阻塞裂隙，所以透水性较差，。石膏与岩盐具有可塑性，节理细微，透水性更差。

可溶性岩石，一般都有一定的孔隙度，但如果不存在许多开扩裂隙，其透水性是比较差的，但是贝壳灰岩的孔隙大而多，孔隙度很高，因此透水性很强很。

通常，厚层可溶岩，其中隔水层较少，岩石的裂隙也比较开扩，透水性较好。薄层可溶岩，所夹隔水层较多，裂隙也比较紧闭，透水性较差。

褶皱或断裂，使岩石透水性加强，对岩石发育具有一定的控制作用。岩石在褶皱弯曲的过程中，往往产生裂隙，尤其是在褶皱轴部裂隙更加密集和开扩，使透水性更加增强，有利于碳酸盐岩的溶蚀和岩溶发育。背斜顶部有张裂隙，宽度较大，分布深，岩溶以漏斗及竖井等垂直形态为主。相对低洼的向斜轴部、

下部也有张裂隙，且易积水，多发于地下河，由于洞顶坍塌，又产生漏斗和落水洞，所以向斜轴部垂直和水平通道都易发育。因此，在褶皱区，地表岩溶具有沿褶皱走向呈带状分布特征。

断裂构造常为较大的地表水和地下水汇集的地方，往往发育成管状水道和地下河。

此外，可溶岩的岩溶化程度本身也影响岩石的透水性。随着岩溶作用的不断发展，空洞和管道越来越大，越来越多，彼此之间的联系也越来越好，因而岩石的透水性就愈益提高，岩溶作用的条件就愈来愈好。

(三)水的溶蚀力

纯水的溶解能力是极其弱微的，只有当有CO2加入时，水的溶解能力有很重要的岩溶意义。所以水的溶蚀力的大小取决于水中CO2含量的多少。水中CO2的来源主要有三个方面: 大气中的CO2 、有机成因的CO2 、无机成因的CO2 。

水中CO2含量的多少与水温和大气CO2的分压力有关。水温高，CO2含量少。水温低，CO2含量高。大气中CO2的分压力越大，水中的CO2越高。反之则水中含量就低。

据研究CO2含量: PCO2=0.0003大气压 PCO2=1个大气压

0? 1.02 mg/kg 3347 mg/kg

10? 0.7 mg/kg 2319 mg/kg

20? 0.52 mg/kg 1689 mg/kg

30? 0.39 mg/kg 1250 mg/kg

温度的影响: 有两种作用,影响水中CO2的含量，影响化学反映的速度 。

压力的影响:在土壤中PCO2的压力高，CO2含量高，岩溶能力强(参考文献《中国地貌》)。

水的溶蚀力随深度增大而降低

(四)水的流动性

在自然界不流动的水质很容易达到饱和状态。但是由于流动性使不同浓度的饱和水溶液相混合产生混合溶蚀作用。故自然界的水才具有较强的溶蚀能力。

沿途温度升高或压力降低时，也会使水中CO2含量减少，故造成碳酸钙的重新沉积，这就是洞穴中宽广的地方沉积景观丰富、而狭窄地方沉积少的缘故。

范文三：枣庄岩溶塌陷形成条件及主要影响因素

枣庄岩溶塌陷形成条件及主要影响因素

武 吴海燕 雄 , 高明显, 张顺峰, 孙燕冬, 管清花,

中国地质大学 ( 北京) 水资源与环境工程 北京市重点实验室 ,北京 100083

Wu Xio ng , Gao Mi ngxia n , Zha ng Sh unf e ng , Sun Ya ndo ng , Gua n Qi ngh ua , Wu Haiya n

( ) B ei j i n g Ke y L aborat or y o f W ate r Resou rces an d Env i ron ment En g i nee ri n g , Chi na U ni ve rsi t y o f Geosciences B ei j i n g, B ei j i n g 100083 , Chi na

Wu Xiong , Gao Mingxian , Zhang Shunf eng , et al1 Analysis on f orming conditions and ma in inf luential factors of karst colla pse in the area of Zaozhuang1 Ea r t h Scie nce F r ont ie rs , 2007 , 14( 6) :2272233

Abstract : In recent year s , ka r st collap se s have f requently occur red in Zaozhua ng Cit y. Wit h geolo gical i nve sti2

gatio n , i n2si t u sa mpling and la bo rato r y experiment s , we have systematically collected , te sted and a nalyzed

sample s of t he co ver material s t hat o verlay zo ne s of kar st collap ses. We di scuss t he inf l uence of t he character2

i stic f eat ures of t he se o verlayi ng co ver s in Zaozhua ng. By applying t he met ho ds of macro scopic survey , detailed

mea surement s and microa nalysi s , we have inve stigated i n detail t he inf l uence of geolo gical st r uct ures o n ka r st

collap se . Ba sed o n hydrolo gical co nditio ns , gro undwater exploitatio n , etc . , we di scuss t he inf l uence of

gro undwater activit y o n t he kar st collap se in Zaozhua ng. We co ncl ude t hat t he rock t ype s , t he cha racteri stic s

of o verlayi ng co ver s a nd geolo gical st r uct ures a re t he inter nal f acto r s ca using t he ka r st collap se , w hile exce s2

sive exploitatio n of gro undwater i s a n i mpo rtant exter nal f acto r involved in kar st collap se.

Key words : Zaozhuang ; ka r st collap se ; fo r matio n co nditio ns ; infl uential f acto r s

摘 要 :近年来枣庄市岩溶塌陷频繁发生 。通过野外地质调查 、现场采样和室内试验相结合的综合手段 ,对该

区的岩溶塌陷覆盖层进行系统地取样并进行深入细致的实验及分析 ,论述了覆盖层特征对该区岩溶塌陷的

影响 ;运用宏观调查 、细观测量和微观分析相结合的研究方法详细论述了地质构造对岩溶塌陷的影响 ;结合历

年水文动态资料 、地下水开采量等论述了地下水活动对岩溶塌陷影响 。综合认为 ,地层岩性 、覆盖层性质 、构

造因素是枣庄岩溶塌陷频繁发生的内因 ,而超量开采地下水则是外部诱发因素 。

关键词 :枣庄 ;岩溶塌陷 ;形成条件 ;影响因素

() 中图分类号 : P6421 25 文献标识码 : A 文章编号 :1005 - 2321 200706 0227 - 07

枣庄市位于山东省南部 ,碳酸盐岩溶地下水是 范围内共产生塌陷 200 余次 ,形成塌陷坑 67 个 。岩

城市和工矿企业的重要供水水源 。随着全市工业的 溶塌陷给人类生命财产带来巨大威胁和损失 ,已严

重影响了当地资源环境的可持续发展 ,大量重复的 ,大 迅速发展 、城市规模扩大及人类经济活动的增加

治理工作不仅造成大量人力物力的浪费 ,还造成巨 量的岩溶水被超量开采 ,引起水源地地下水动力条

大经济损失 。据统计 ,岩溶塌陷累计造成直接经济 件改变 ,特别是当地下水位波动于碳酸盐岩与第四

损失 3 920 余万元 ,威胁人口 5 242 人 。 系接触界面附近时 ,致使岩溶塌陷频繁发生 。现场

2 形成条件及主要影响因素研究是进行岩溶塌陷 调查结果显示 ,自 1981 年 4 月至今 ,该地区 50 k m

收稿日期 :2007 - 09 - 10 ;修回日期 :2007 - 10 - 18

作者简介 :武 雄 ( 1973 —) ,男 ,副教授 ,主要从事地质灾害与防治的研究和教学工作 。E2mail : wuxio ng @cugb1 edu1 cn

( ) ()228 武 雄 ,高明显 ,张顺峰 ,等/ 地学前缘 Ea rt h Science Fro ntier s2007 , 14 6

() 防治的重要基础工作 。本文在已有研究成果的基础 2颗分试验表明 , 十里泉岩溶塌陷上覆盖层 [ 125 ] 上,采用现场调研 、取样 、室内试验 、节理统计 、偏 土体不均匀系数极小 ,土体颗粒非常均匀 ,且塌陷区

光显微镜等综合研究手段对枣庄岩溶塌陷的形成条 和非塌陷区覆盖层土体级配极为类似 ,说明地下水

件及主要影响因素进行了详尽分析 。 对覆盖层土体的潜蚀作用很小 。

() 3渗透试验表明 ,十里泉岩溶塌陷上覆盖层

土体渗透 系 数 极 小 , 降 水 通 过 盖 层 向 下 渗 透 量 较 1 覆盖层特征对岩溶塌陷的影响

小 。

11 2 覆盖层厚度对岩溶塌陷的影响 11 1 覆盖层岩土性状对岩溶塌陷的影响

岩土性状泛指覆盖层土体的各种物理力学性质 枣庄市中区岩溶塌陷分布位置表明 ,所有塌陷

及状态等 。枣庄市十里泉地区是枣庄市塌陷点数量 均发生在第四系浅覆盖区 ,盖层厚度均小于 10 m 。

最多 、最密集 、塌陷次数最多的地区 。本次研究于结合第四系盖层的厚度可以看出 ,本区第四系盖层

2005 年 12 月对该地区的 3 个塌陷区和紧密相邻的受基岩等高线的控制 ,在十里泉地段第四系盖层长

3 个非塌陷区分别进行了覆盖层的钻孔取样工作 ,轴呈 N W 向方向 ,厚度由边部向中心从 2 m 逐渐增

加到 10 m ;在丁庄 —东王庄地段第四系盖层长轴呈 并进行了物理力学指标测试 ,具体结果见表 1 。从

N E 向方向 ,厚度由边部向中心从 2 m 逐渐增加到 8 试验结果可以看出 :

() 1枣庄十里泉岩溶塌陷上覆盖层土体名称为m 。岩溶塌陷主要分布于分布在第四系盖层厚度大

粘土 、重粉质粘土或粉质粘土 。于 5 m 的地段 ,见图 1 。

表 1 塌陷区和非塌陷区样品物理力学指标( 帄均值)

Ta ble 1 The avera ge p hysical a nd mec ha nical i ndex of sa mp le s i n t he a rea of collap se s a nd uncollap se s

颗粒百分比/ % 土样 渗透系数 土类型 液限/ % 塑限/ % 塑性指数 取样位置 - 1编号 定名 / (cm s? ) 0. 05,0. 01 0. 01,0. 005 0. 005,0. 002 < 0.="" 002="">

粘土 T1 23 . 4 11 . 4 8 . 1 52 . 6 64 . 2 40 . 5 23 . 7 4 . 18 ×1 1 号塌陷区 9 . 26 ×1 粘土 粘土 1 号非塌陷区 F1 21 . 9 12 . 2 10 . 6 50 . 7 55 . 3 34 . 7 19 . 3 2 . 19 ×1 2 号塌陷区 粉质粘土 重T2 31 . 9 12 . 4 11 . 1 36 . 5 47 . 5 29 . 0 18 . 5 7 . 53 ×1 粉质粘土 2 号非塌陷区 F2 31 . 9 12 . 7 9 . 0 29 . 8 40 . 3 26 . 9 13 . 1 3 号塌陷区 1 . 38 ×1 T3 37 . 0 12 . 3 11 . 0 29 . 9 41 . 7 25 . 5 16 . 2 3 号非塌陷区 F3 33 . 5 13 . 0 9 . 3 29 . 7 40 . 4 25 . 2 16 . 2 4 . 52 ×1 重粉质粘土

图 1 枣庄市中区第四系盖层等 厚图

Fig1 1 Thicknesso f t he Quar ter nary co ver in t he cent ral part of Zaozhuang C yi t

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( ) ()229 武 雄 ,高明显 ,张顺峰 ,等/ 地学前缘 Ea rt h Science Fro ntier s2007 , 14 6

区内的塌陷坑长轴方向不一样 ,十里泉塌陷坑长轴

走向主要为近 EW 向和近 SN 向 ,塌陷群基本呈线 2 地质构造对岩溶塌陷的影响

状分布 ,发育方向为近 SN 向 ;而丁庄 —东王庄塌陷 21 1 宏观特征研究 坑长轴走向主要为 N W 和 N E 向 ,塌陷群基本呈线

枣庄地区岩溶塌陷位置与区域构造的空间关系 状分布 ,发育方向为近 N W 向 , 说明枣庄地区区域 见图 2 。可以看出 ,岩溶塌陷点显示出成群分布的 构造对岩溶发育方向有着极强的控制作用 。

21 2 细观特征研究 特征 ,且这些岩溶塌陷群大多发育在断层的附近或

交汇部位 。枣庄地区岩溶塌陷共分为 4 个群 ,其中 在野外地质调查过程中 ,对基岩露头进行了节 十里泉岩溶塌陷群分布在田屯 —苗庄断裂 、1 号和 2 理裂隙统计 。十里泉地区发现 1 个基岩露头 ,而在

号断层交汇部位 ,发育岩溶塌陷点 38 个 ; 丁庄岩溶付刘耀和良辛庄附近找到 4 个露头 ,其位置见图 2 ,塌陷群分布在 4 号断裂两侧 ,发育岩溶塌陷点 8 个 。 其中丁庄 、东王庄露头节理裂隙发育情况见图 3 、4 。

以上 2 个群共发育岩溶塌陷点个数占枣庄市岩溶塌 由于露头面积较小 ,节理数量少且发育方向基本相陷总数的 75 %以上 。 同 ,本次研究将东王庄和丁庄露头的节理裂隙合在

枣庄地区断裂主要有 N E2SW 向 、N W2S E 向 、 一起来进行统计分析 ,其走向玫瑰花图见图 5 。从 近 SN 向和近 EW 向 4 组 ,通过实地调研发现 ,枣庄 ,丁庄 —东王庄塌陷区岩溶裂隙主要 图中可以看出

市岩溶塌陷坑多呈椭圆形或近似圆形 ,塌陷坑具有 发育方向为 N W 向和 N E 向 ,这和宏观研究结果相 明显的方向性 ,但十里泉和丁庄 —东王庄两个塌陷 吻合 。

图 2 枣庄市中区岩溶塌陷空间位置分 布图

Fig1 2 The di st ri butio n of kar st collap ses in cent ral part of Zaozhuang C yi t1 —塌陷点 ;2 —土颗分采样点 ;3 —压性断层 ; 4 —张性断层 ; 5 —推测断层 ; 6 —裂隙统计点 ; 7 —等水位线 ; 8 —地层分界线 ; 9 —地下水流向 ; 10 —河流 ;11 —石炭 —二叠系砂岩 、粉砂岩泥岩 ;12 —奥陶系马家沟组灰岩 ;13 —九龙群炒米店组微晶灰岩 ; 14 —九龙群崮山组灰岩 ; 15 —太 古宇泰山群山草峪组变粒岩 ; 16 —三山子组白云岩

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( ) ()230 武 雄 ,高明显 ,张顺峰 ,等/ 地学前缘 Ea rt h Science Fro ntier s2007 , 14 6

况 ,部分具体观测结果见图 6 和图 7 。

研究结果表明 ,奥陶系马家沟组五阳山段微晶

灰岩和九龙群三山子组白云岩中的节理裂隙最为发

育 ,裂隙多为张性断裂 ,后期被方解石充填 ,多数已

经固结 ,并呈多期发育 ,走向主要有 90、?180和? 135?

3 组 ,这与宏观和微观的研究也相吻合 。

地下水活动对岩溶塌陷的影响 3

21 3 微观特征研究

微观研究是指运用偏光显微镜 ,对岩体在受到地下水对岩溶塌陷的影响主要表现在以下几个 构造运动作用下微观地质迹象 发生 的变 化进 行 研 方面 :

,首先要按地层分布进行野 究 。在本次研究过程中 () 1地下水的长期活动 ,可以对岩体不断进行溶 外定向标本的采集 ,需在样品上用罗盘标出上 、下层 蚀和侵蚀 ,使其原有裂隙不断扩大 ,形成溶洞 、溶隙 面及 N 、E 方位 ; 然后在室内进行切片 ,每件样品选 和溶蚀沟槽等 ,为上覆土层土洞及塌陷的形成提供择水帄和垂直方向切片 ,水帄方向标出 N 、E 方位 ,

了必需的物质运营和储藏空间 。垂直方向标出上 、下两个方位 ; 最后进行切片观测 ,

主要内容包括样品岩性定名和 显微 裂隙 的发 育 状 () 2地下水的运动会使覆盖层土体的物理力学

性质发生改变 。地下水位上升或地表水的渗入 ,可

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( ) ()231 武 雄 ,高明显 ,张顺峰 ,等/ 地学前缘 Ea rt h Science Fro ntier s2007 , 14 6

使土体含水量增大 、抗剪强度降低 ,对洞顶土体则增 ,外界气体补给及时 ,则不易形成暂时性低气压 大时

状态 。大了致塌力 ,降低了抗塌力 ; 当地下水位下降时 ,原

地下水对土洞洞顶土体的浮托力减小或消失 ,洞顶

土体的有效重力大大增加 ,从而增强了洞顶土体的 枣庄市中区岩溶塌陷的形成条件 4

塌陷力 ,使其可能失稳而导致塌陷 。

() 对于枣庄市中区岩溶塌陷来讲 ,物理性质试验 3地下水位大起大落是产生枣庄岩溶塌陷的

主要动力来源 ,主要表现在潜蚀和真空吸蚀 。潜蚀 : 结果表明 ,覆盖层土体为粘性土 ,不可能发生潜蚀作 地下水在高水头差的作用下 ,会对覆盖层土体产生 用 ,塌陷区和非塌陷区土样颗分曲线极为相似就是 潜蚀作用 ,使土体中的某些可溶性矿物和胶结物被 一个很好的证明 。

溶解 ,细小颗粒或团块被冲刷并随地下水的流动而 该地区覆盖层土体为粘性土 ,渗透系数极小 ,且 逐渐迁移 ,从而导致土洞的产生 。这种作用的反复 地下水位经常发生大起大落 ,符合发生真空吸蚀作 进行 ,可使土洞逐渐扩大 ,最终可导致塌陷的发生 。 用的条件 。已有研究成果表明 ,含水量与真空负压

[ 6 ] 当然 ,潜蚀作用发生的一个重要的前提条件就是覆 的关系曲线见图 8。本次研究取样时间正值枯水 盖层土体的物理 性质 , 对 于 粉土 、粉 砂等 易产 生 潜

蚀 ,而粘性土则不然 。真空吸蚀 :对于以粘性土为主

的封闭性较好的土洞来说 ,地下水位的上升会使土

体的饱和度增加 ,使得土体孔隙中气水含量比降低 ,

透气性变差 。当地下水位下降时 ,会将空腔内气体

带走 ,由于土体封闭好 ,外界空气补给不及时 ,而造

成空腔内气压降低 ; 同时地下水水位的下降使空腔

体积变大 ,气体变稀薄 ,也同样引起腔内气压下降 ,

腔内低气压与外界大气压的差为负压 ,形成作用于

腔体顶板土体上 向下 的 均布 荷载 , 即 增 大致 塌力 。 [ 6 ]图 8 含水量与真空负压关系图 负压的产生以盖层土体的封闭性为前提 ,如盖层土 Fig1 8 Relatio n bet ween mo sit ure co nt ent and [ 6 ] 体透气性好 ,在空腔内的气体被带走或腔内体积变negative vacuum r epssure

图 9 十里泉地段岩溶塌陷与大气 、降水水位 、开采量相关图

Fig1 9 Relatio n bet ween hte kar st collap se and p recipi attio n , wat er t able and yiel d of wat er

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( ) ()232 武 雄 ,高明显 ,张顺峰 ,等/ 地学前缘 Ea rt h Science Fro ntier s2007 , 14 6

,又降低了抗塌力 ;其水位下降可以产生较大的 塌力 期 ,土样天然含水量为 241 3 %, 421 8 % , 饱和度为

80 %以上 ,根据图 8 ,在地下水大幅下降时可形成 30真空负压 ,形成作用于腔体顶板土体上向下的均布

,50 k Pa 的 真 空 负 压 , 而 其 力 学 指 标 也 不 过 如荷载 ,增大致塌力 。

[ 729 ] () 此。4地质构造 、覆盖层土体物理力学性质是枣庄

市中区岩溶塌陷发生的内在因素 ,而超量开采地下 综上所述 ,地质构造的发育和地下水的长期活

水这种人类工程活动是岩溶塌陷发生的外在因素 , 动造成枣庄市中区发育有大量的地下溶洞 ; 覆盖层

土体的物理力学性质和地下水位的大起大落造成了 也是主要因素 ,但该因素是可以控制的 ,枣庄市中区

岩溶塌陷的防治也应从合理开采地下水开始 。 岩溶塌陷的发生 。这主 要 表 现 在 枣 庄 市 中 区 岩 溶

塌陷产生的时间与大量开采岩溶地下水 的 时间 明

显对应 。十里泉水源 地 1982 年 和 1996 —1998 年 Ref erences :

塌陷高峰的出现就与地下水位强烈振荡 有 直接 的

Wa ng B . St udy o n fo r mi ng mecha ni sm of Zaozhua ng ka r st [ 1 ] 关系 。

collap se a nd collap se seep age mo del [ D ] . Qi ngdao : Qi ngdao 十里 泉水 源 地从 1975 年 开 始开 采 利 用 , 1976() Technolo gical U niver sit y , 2002 : 26282 i n Chi ne se. 年枯水期群首次出现断流 ,1980 年后总开采量又有 [ 2 ] Wu A M , Wan J T , Li G Y. Fo r mi ng regulatio n of kar st col2 4 3 所增加 ,到 1981 年达到 71 8 ×10m/ d ,超过允许开 lap se a nd it s ma nage ment i n Zaozhua ng cit y [ J ] . L a nd a nd 4 3 采量 01 9 ×10m/ d 。十里泉电厂从 1982 年开始使 ( ) ( Re so urce s i n Sha ngdo ng Pro vi nce , 1997 , 13 2 : 78283 i n

) Chi ne se. 用东王庄水源地 ,使十里泉水源地的开采量减少到

4 3 # # Wa ng B , He K Q . Inve stigatio n a nd gene si s of ka r st collap se [ 3 ] 3 ×10m/ d ,但此时期 ,自来水公司 5 、6 井启用 ,i n cent er a rea of Zaozhua ng cit y [ J ] . J o ur nal of Geolo gical 4 十里 泉 水 源 地 总 的 开 采 量 仍 然 保 持 在 71 8 ×10( ) Haza r ds a nd Envi ro nment Pre ser vatio n , 2004 , 15 4 : 26 2 3 m/ d 。1981 年是枯水年 ,使 1982 年在枯水期出现低 () 29 i n Chi ne se.

水位 ,最大水位年变幅达 231 5 m ,同时十里泉水源 Li G Y , Zho u S Z , Wa n J T , et al . Di scu ssio n o n fo r matio n [ 4 ]

co nditio n a nd met ho d of zo ni ng suscep ti ble regio ns of ka r st 地也于 1982 年出现第一个岩溶塌陷高峰 ,全年共塌

collap se i n Zaozhuang Ba si n , Sha ndo ng Pro vi nce [J ] . The Chi2 陷 24 处 。1995 、1996 和 1997 年连续三年降水量偏 ( ) ne se J o ur nal of Geolo gical Haza r d a nd Co nt rol , 2003 ,14 4: 少 ,少于多年帄均降水量 100 mm 以上 ,三年内岩溶 () 49253 i n Chi ne se. 水位持续下降 ,是该水源地开采历史上第二个最低 Wu C Y , Cao F , Ni u S Z , et al . Fo r mi ng a nd p reventio n [ 5 ]

水位时 期 , 水 位最 大年 变 幅达 25 m , 致使 1996 到 co unt er mea sure s agai n st ka r st collap se of Shiliqua n a nd Di ng2

wa ngzhua ng i n Zaozhua ng cit y [ J ] . Hydro geolo gy a nd Engi2 1998 年上半年成为岩溶塌陷的第二个高峰期 ,三年

( ) () neeri ng Geolo gy , 1998 ,25 5:27229 i n Chi ne se. 累计产生塌陷 36 处 。十里泉地区多年岩溶塌陷数

Chen G L . Fo r mi ng a nd p reventio n co unt er mea sure s agai n st [ 6 ] 量与大气降水 、地下水位和开采量的关系 ,见图 9 。 ka r st collap se [ M ] . Beiji ng : Chi na Rail way Publi shi ng

() Ho use , 1994 : 25230 i n Chi ne se.

结论 5 Wa n Z B . St udy o n t he cha ract eri stics and mecha ni sm of [ 7 ]

ka r st collap se s i n Zaozhua ng cit y [ D ] . Beiji ng : Chi na U niver2

() sit y of Geo science s , 2006 : 40252 i n Chi nese. () 1地质构造主要为岩溶发育及地下水活动提

Wa n Z B , Wu X , Xu S , et al . Mechani sm of ka r st collap se i n [ 8 ] 供必要条件 ,并通过对岩溶及地下水活动的控制作 Shiliqua n a rea i n Zaozhua ng cit y [J ] . Hydro geolo gy a nd Engi2 用而对土洞及塌陷产生影响 。枣庄的地质构造使该 ( ) () neeri ng Geolo gy , 2006 ,26 3:1092111 i n Chi ne se. 区形成了开口向上的岩溶洞隙 ,为覆盖层的塌落提Wa n Z B , Wu X , Xu S , et al . A nal ysi s o n t he cha ract eri stics [ 9 ]

供了空间 。a nd cau se s of t he kar st collap se i n Zaozhua ng [J ] . Ca r solo gica

( ) () Si nica , 2006 , 25 2: 1462151 i n Chi nese. () 2覆盖层的岩土性状和其厚度大小对岩溶塌

陷的形成有着重要影响 。枣庄岩溶塌陷覆盖层厚度

参考文献 : 大于 5 m ,为粘性土 ,土体颗粒均匀 、密实 ,渗透系数

极小 ,有利于真空负压的形成 。 [ 1 ] 王滨. 枣庄市岩溶塌陷的形成机理及其渗压致塌模型的研究

[ D ] . 青岛 : 青岛理工大学 , 2002 : 26282 . () 3地下水活动对岩溶塌陷有着重要影响 ,其

[ 2 ] 吴爱民 , 万继涛 , 李公岩. 枣庄市岩溶塌陷形成规律及防治 上升可使土体含水量增大 、抗剪强度降低 ,增大了致

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( ) ()233 武 雄 ,高明显 ,张顺峰 ,等/ 地学前缘 Ea rt h Science Fro ntier s2007 , 14 6

( ) [J ] . 山东地质 , 1997 , 13 2: 78283 . 陈国亮. 岩溶地面塌陷的成因与防治 [ M ] . 北京 : 中国铁道 [ 6 ] 出版社 , 1994 : 25230 . [ 3 ] 王滨 ,贺可强. 山东省枣庄市市中区岩溶塌陷调查与成因分析

( ) [J ] . 地质灾害与环境保护 , 2004 , 15 4: 26 2 29 . 万志博. 枣庄地区岩溶塌陷特征及其机理研究 [ D ] . 北京 : 中 [ 7 ] 国地质大学 , 2006 : 40252 . [ 4 ] 李公岩 ,周绍智 ,万继涛 ,等. 山东省枣庄盆地岩溶塌陷形成条

件及易发区划分方法探讨 [ J ] . 中国地质灾害与防治学报 , 万志博 ,武雄 ,徐晟 ,等. 枣庄市十里泉岩溶塌陷机理分析 [ J ] . [ 8 ] ( ) 水文地质工程地质 , 2006 , 26 3:1092111 . ( ) 2003 , 14 4: 49253 . 万志博 ,武雄 ,徐晟 ,等. 枣庄市中区岩溶塌陷特征与成因分 [ 5 ] 吴春寅 ,曹锋 ,牛嗣昭 ,等. 山东省枣庄市十里泉 、丁王庄一带 ( ) 析[ J ] . 中国岩溶 , 2006 , 25 2: 1462151 . 地面塌陷的成因及防治对策 [ J ] . 水文地质工程地质 , 1998 , [ 9 ]

( ) 25 5:27229 .

投 稿 预 告

欢迎主题专辑投稿 也欢迎非主题投稿 《地学前缘》为双月主题性期刊 ,欢迎按主题专辑投稿 ,也欢迎非主题投稿 ,因本刊设有“非主题来稿选

登”。

() 12008 年第 3 ,4 期“地球结构 、构造与动力学”主题 :

具体专辑名为“岩石圈结构与流变学”。

() 22008 年第 5 ,6 期“地球表层科学”主题 :

() 具体专辑名为“全国多目标区域地球化学调查与评价”2008 年第 5 期;

() “环境与生命矿物学”2008 年第 6 期。

() 32009 年第 1 ,2 期“地球物质科学”主题 :

() 具体专辑名为“高温高压实验地球化学”2009 年第 1 期;

() “岩石地球化学”2009 年第 2 期。

() 42009 年第 3 ,4 期“地球结构 、构造与动力学”主题 :

具体专辑名为“造山带与盆地构造及其动力学”。

3 3 3 3 3 3

( )《地学前缘》国际版已由爱思唯尔公司出版 ,在其全文在线帄台上 ht tp : ?ww w . scie ncedi rect . co m

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范文四：广西岩溶石漠化的分布及其形成条件

?责任编辑 李欣松?

广西岩溶石漠化的分布及其形成条件

? 钱小鄂 曾华烟 莫日生

2广西是我国乃至世界著名的岩溶区，桂林的峰林平原及 贫困县多分布于该区。石漠化面积为15875.58km,占广西全 都安、大化的峰丛洼地都是世界闻名的热带喀斯特典型地貌， 区石漠化总面积的58.16,，其中，石漠化占国土面积达40, 其山水风光巍巍壮观，绚丽多姿，可谓世界之最。但与这种 以上的有 5 个县，大化瑶族自治县石漠化占国土面积高达 独特地质环境相伴的是十分脆弱的生态环境。其中，岩溶石 60.2,

漠化是人们最为关注的问题之一。 二 岩溶石漠化的形成条件

所谓石漠化，是指碳酸盐岩地区由于自然或人为因素而 一般认为，岩溶生态脆弱性是一个全球性的问题。广西 引起的地表森林植被蜕化，从而导致土壤侵蚀及水土流失并 乃至西南岩溶区，是全球中低纬度岩溶生态脆弱带的一部分， 土地荒漠化的现象及其过程。因此，岩溶石漠化是岩溶区生 岩溶环境被认为是与沙漠边缘一样的脆弱环境区。但是我们 态脆弱性的一个重要标志。 不能因此认为，岩溶地区就是生态脆弱区。国际岩溶对比

一 广西岩溶石漠化分布特征 (IGCP299，IGCP379)表明，在世界上具有不同地质背景的 岩

据广西地调院与国土资源部遥感中心的遥感综合调查， 溶区，岩溶生态系统与人类活动的相互作用是极不相同的。 在

2 东南亚、美国东南部及中美洲广泛分布的第三系大孔隙碳广西岩溶石漠化面积达 27294.57km ，其中，重度石漠化 酸2226878.41km，中度 11504.1km，轻度 8912.06km, 石漠化面积 盐岩，岩溶区植被常常是涵养水份改善水文生态环境的重 要占岩溶区面积约 50%。 因素，而我国西南岩溶区，生态环境问题则十分突出。

从广西岩溶石漠化的分布规律看，石漠化的形成，有自 1 主要分布于桂西、桂西南地区

然的因素，更多的则是人为作用。 桂西、桂西南地区地处云贵高原向广西盆地的过渡地带，

山高谷深，地形陡峭，植被对土壤的保持能力差，水土易于 1 自然因素

流失。石漠化呈大面积连片状分布，且相对集中。如桂西都 (1)成土条件差。广西碳酸盐岩坚硬致密可溶性组分高， 安、马山、大化、东兰、南丹、隆林、武鸣、平果及桂西南 抗风化抗冲刷能力强，溶蚀是其主要的侵蚀方式。由于碳酸 的天等、德保、靖西、田东、大新、崇左等县(市)均有较 盐岩主要由碳酸钙镁组成，易溶物易于溶蚀被水带走，不溶 大面积分布。桂中平原石漠化分布较为分散，以点状为主，局 性的残留物少，成土条件极差。据学者 D.Ncargo等对美国中 部连成一片，如忻城的古篷、宜州市南端。 部石灰岩的分析，约风化 30 英尺石灰岩才能形成 1 英尺的土

另外，桂北的全州、阳朔等地也有较大面积的石漠化出 壤，即成土与溶蚀的比值为1/30。广西气候温和，雨量充沛， 现，其余地方则多呈零星状分布，面积小。桂东南以碎屑岩 溶蚀作用比较强烈。碳酸盐岩的岩溶速率约为0.12,0.3mm/a，

323 为主，基本无石漠化。 即 120,300m/km.a，按岩石比重 2.6t/m计，则为 312,

22 峰丛洼地、谷地分布最广 780t/km.a。若按 Cargo 的成土速率值计算，则广西碳酸盐

2都安县地苏、大化县城及江南、马山县勉圩及周鹿、武 岩区的成土速率为10.4,26t/km.a，考虑到其它加速风化的

2 鸣县灵马、平果县的果化及耶圩、天等县把荷及宁干、德保 因素，大致推测碳酸盐的成土速率不会大于 50t/km.a。因 县隆桑、田东县江城及作登、全州县南及南丹县北等地，均 此，岩溶区的成土速度多小于侵蚀速率，这就为石漠化的形 属于峰丛洼地、谷地，是连片状的岩溶石漠化主要分布区。据 成提供了有利条件。

初步统计，从峰丛谷地、峰丛洼地、峰林谷地、孤峰平原到 (2)水土保持能力弱。广西岩溶山区山高坡陡，雨量充 岩溶垄岗，石漠化发育呈逐渐减弱的趋势。 沛且降水集中，冲刷能力强，水土易流失。石漠化主要发育

区的桂西、桂西南的峰丛洼地、谷地，地形条件十分类似，保 3 主要分布于经济贫困区

水保土的条件很差。据前人统计，浔江、柳江、黔江流域碳 桂西、桂西南是广西有名的边远山区，广西27个国家级

南方国土资源 2003.11

2酸盐岩区侵蚀模数为 100,200t/km.a 左右，远大于成土速 干涸，导致旱季更加缺水。

度。因此，随着侵蚀的发生，土层变薄甚至消失殆尽，最终 3 洪、涝灾害加剧，土地生产力降低。石漠化地区原本导致基岩大面积裸露。 就存在承灾阈值弹性小，喀斯特旱涝灾害频繁的特点，地表

(3)植被生长的自然条件差且恢复慢。由于岩溶区岩石 裸岩的增加和森林植被的减少，用来调节缓冲地表迳流的能 裸露，土被薄而不连续，土壤相对贫瘠，持水能力也较差。因 力也将降低。一遇中到大雨，易形成洪涝灾害。 此岩溶区森林植被覆盖率较低，通常低于非岩区，并有岩生 4 土壤肥力下降。由于土壤瘠薄，土壤颗粒及其所吸附 性、旱生性及喜钙性的生态特征，植被一旦遭受破坏，逆向 的营养元素和农药易转移到水中，既污染了水质，又造成土壤 演替快，而顺向演替慢。 肥力下降及粮食产量降低，使贫困面积扩大，脱贫难度增加。

2 人为因素 5 引起小气候环境恶化，年降雨量减少。

6 造成岩溶生态系统内植物种群数量下降，植被结构简 (1)人口增长因素。岩溶区的生态破坏由来已久。大体

上从清朝开始，广西人口就开始呈现快速增长的势头，到 单化，破坏了生物种群多样化。

1944 年，广西人口已达1575 万人。解放以后，人口增速加快， 7 毁坏生态自然景观，造成旅游价值降低以致丧失，影 迅速增长的人口及其对土地、能源等的需求，使原有的森林 响岩溶区这一优势资源的开发利用。 资源快速消耗，植被覆盖率也随之下降。唐代以前古木参天 四 依靠科技开展岩溶区的石漠化防治工作 的景观不复存在。人口的骤增使脆弱的岩溶生态不堪负重。 石漠化不仅造成岩溶区水土流失，也造成区内水资源量 据扬汉奎先生的研究，岩溶山区人口容量不宜大于 100 人 / 减少甚至枯竭。因此，遏制石漠化的发展和改善岩溶区的生 态2km，而根据 1998 年广西人口统计，上述岩溶石漠化严重的 环境，对岩溶山区的经济发展具有深远意义。要治理石漠 化，都安、大化、马山、武鸣、平果、天等、德保、田东及南丹 就必须依靠科学技术，因地制宜。首先，选择典型的石 漠化区，等县，除南丹外，县境内人口密度均大于 150，有的高达 200 进行封山育林，水土保持，涵养水源等多功能生态 治理，建设人，严重超过了岩溶石山地区的环境容量。 具有生态效益、社会效益和经济效益的综合治理 示范基地，然(2)不适当的耕作方式等人为因素。主要是高边坡种植 后以点带面逐步推广。如广西马山县古零乡弄 拉屯就是较好的0 (>25的高陡边坡)，过度的放牧，甚至原始的刀耕火种，以 示例。该屯有472.7公顷石山，利用石山下部 坡种植枇杷、柑及近来发展较快的小矿山、修路等富民、便民工程等等。尽 桔、柠檬、柚子、龙眼、黄皮、桃、李等果 树，人均种果树 管以矿业开发为代表的新兴经济取得了一定的经济与社会效 340 棵。石山上部实行封山育林并结合人工 造林，营造水源林 益，但由于规模小、管理差，大多以牺牲环境为代价，加速 14公顷，用材林 50.7公顷，经济林 6公顷， 人工竹林7.6公顷，了本已脆弱的岩溶区的森林植被的破坏及水土流失，并形成 现在全屯靠石山林业等多种经营已逐步富 裕起来。 生态破坏的恶性循环链。 采用生态技术与措施，减少对薪柴的依赖，改善岩溶石

此外，影响比较大的是矿山、冶炼厂等的有毒有害废弃 山地区的生态环境。对生态环境恶劣，不具备人类基本生存 物的排放，特别是 SO 等酸性气体，造成企业周围较大范围 条件的，要充分考虑土地、资源、环境的承载能力，结合扶 2 高强度酸雨，严重影响区内业已脆弱的林木、灌丛、藻类、苔 贫工程，采取“生态移民”的方式，及时将贫困农民迁移到 藓等植物的生长。 条件相对优越的地区，以避免生态环境系统遭到进一步破坏;

值得庆幸的是，国家和广西近年来大力实施的退耕还林 对暂不具备移民的，大力推广沼气和种养结合的生态农业， 及其它生态工程，使岩溶山区生态恶化得到一定程度的遏制。 切实解决农村能源短缺的矛盾，避免因过度垦荒、放牧与生 但从总体看，岩溶区生态环境仍表现出恶化的趋势。 活用柴，造成石山地区更大的水土流失和石漠化。如柳城县

大力推广“养殖、沼气、种植”三位一体的生态农业，既解 三 石漠化的危害

决了用柴困难，又为农民增加了收入。目前，该县已建沼气 石漠化不仅影响农、林、牧多种经济，更为严重的是影 3池 12581 座，年产沼气 500 多m，年节柴草 2.5 万吨，农民户 响社会经济的可持续发展。石漠化地区大部分都是贫困县，

均年增加收入 500 多元。 岩溶石漠化，是岩溶区生态脆弱性的使脱贫的难度加大:

表现，它的产生与 1 可耕地面积减少。据一些地方调查，2000年与 1975年

发展，有自然因素，更多的是受人为因素影响。既然它的产 对比，石灰岩分布区耕地面积约减少 10%。

生非一朝一夕所为，它的治理也同样需要时间，需要人们在 2 水源涵养能力下降，地下迳流变化幅度增大，表层带

认识其客观规律的基础上采取科学的方法去解决，任何急功 岩溶泉枯竭。由于松散土和植被的减少，地面迳流的调节能

近利、一蹴而就的方法是不可能成功的。石漠化的治理，任 力减弱，流失的土壤一部分充填了地下水道与蓄水空间，淤

重而道远。 积了地表水库及塘堰，使得可调蓄利用的水资源减少，年迳

流动态变幅加大，部分泉和暗河枯季流量大幅度减少，甚至

南方国土资源 2003.11

范文五：枣庄岩溶塌陷形成条件及主要影响因素

地 质新 疆第 30 卷 第 1 期 2012 年 3 月 Vol.30 No.1 XINJIANG GEOLOGY Mar.2012 文章编号:1000-8845(2012)01-090-05 中图分类号:P612;P618.23 文献标识码:A

枣子沟金矿地质特征及成矿模式探讨

陈耀宇,代文军

(甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院,甘肃 兰州 730050)

摘 要:枣子沟金矿位于新堡-力士山复背斜南翼之合作-岷县区域断裂带上,是西秦岭西段近年来勘查的特大型金矿 床之一.在研究矿区地质特征基础上,通过对矿体特征、矿石成分、成矿流体主要来源及成矿作用过程等分析研究, 提出该矿床成矿模式.

关键词:枣子沟;金矿;矿床地质特征;成矿模式

特大型金矿床之一.研究表明,该矿床为中-低温热液 枣子沟金矿大地构造位置处于西秦岭褶皱带北

[1,3,5,6]部断褶带与中部裂陷槽间过渡部位,位于合作-岷县 蚀变型金矿床.笔者在前人研究基础上,通过对

[1,2]区域断裂带上(图 矿区地质特征、矿体特征、矿石成分、成矿流体主 1),是西秦岭西段近年来探明的

图 1 枣子沟金矿矿区地质略图

Fig.1 Geological sketch map of The Zaozigou gold mine 1.第四纪;2.三叠纪古浪堤组下段;3.闪长玢岩;4.黑云母闪长玢岩;5.石英闪长玢岩;6.细晶闪长岩;7.斜长花岗斑岩;8.花岗闪长斑岩; 9.金矿体;10.断层破碎带;11.断层;12.岩相界线;13.地质界线 QLA——祁连构造带;NOL——北秦岭构造带;WQL——西秦岭构造带;SG——松潘-甘孜构造带;YZ——扬子板块; SF1——武山天水商丹缝合带;SF2——玛曲-南坪-略阳缝合带

收稿日期:2011-04-15;修订日期:2011-08-26作者; E-mail:daiwj1974@126.com 第一作者简介:陈耀宇(1964-),男,甘肃定西人,高级工程师,1987 年毕业于中国地质大学(武汉),主要从事矿产地质和技术管理工作

岩石产生交代所形成的变质作用.后二者变质作用对 1 矿区地质 金活化迁移富集起促进作用. 1.5 围岩蚀变1.1 地层

区内由于岩脉的多期次贯入及断裂多期次活动, 矿区内地层单一,为中三叠世古浪堤组下段陆棚斜

使围岩发育不同程度、不同类型蚀变,各类型蚀变常 坡相陆源碎屑岩沉积(图 1),主要岩性为硅质板岩、岩

叠加出现,往往相互混杂.按形成时间可分为早、中、 屑长石细砂岩夹粉砂质板岩、泥质板岩等.岩石普遍

晚 3 期,其中早期蚀变类型有硅化、黄铁矿化、辉锑矿 发育条纹、条带状构造,条纹或条带由粉砂质和钙质

化、碳酸盐化、绿泥石化和绢云母化等;中期蚀变类 相对聚集形成,呈断续状平行分布.条带状硅质板岩、

型有硅化、黄铁矿化、毒砂化、辉锑矿化、褐铁矿化、泥质板岩及粉砂质板岩,是矿区主要赋矿岩石.

赤铁矿化和碳酸盐化等;晚期蚀变类型有硅化、黄铁 1.2 构造

矿化和碳酸盐化等.金矿化强度与中期硅化、黄铁矿 区内总体为一单斜构造,呈 NS 向展布,略具反

化、毒砂化、辉锑矿化等蚀变类型叠加的程度和蚀变 “S”型扰动现象.局部受断层影响,层间褶曲发育.断裂

强度呈正相关,一般硅化、毒砂化、黄铁矿化和褐铁矿 构造极发育,大致由 NE 向、NW 向和 NS 向 3 组断裂

化等最强烈地段是金矿化最富集部位. 组成,规模以 NE 向、NS 向最大,NW 向次之,形成时

间以 NW 向最早, NS 向居中,NE 向最晚,具张剪性、 2 矿床地质延伸大特点,分别控制并构成 3 组金矿带,是主要导矿 矿体特征 及容矿构造. 2.1

金矿体分布于合作市枣子沟一号沟、四号沟和 1.3 岩浆岩

矿区岩浆活动频繁,以燕山期中酸性岩为主,以 夏河县格娄昂一带,按矿体空间展布特点将其分为 小岩脉、小岩枝产出,为浅成侵入体.具多次脉动充填 NE 向、NW 向和 SN 向 3 个矿带,前二者产于枣子沟, 特点,明显受构造控制,沿断裂带冷侵入,对围岩烘烤 后者主要位于格娄昂.目前矿区共圈定金矿体 144 个, 蚀变现象较弱.主要岩性有闪长玢岩、黑云闪长玢 其中主矿体 20 个,以 Au1、Au9、M6 和 Au30 为代表. 岩、石英闪长玢岩、花岗闪长斑岩、斜长花岗斑岩 NE 向矿带 为矿区最主要矿带.带内分布 9 条 和辉绿玢岩等.岩石具斑状、似斑状结构,展布方向主 赋矿断层,矿带长 800~1 000 m,宽 740~1 000 m,控制 要为 NE 向,西部偏转到 NS 向,少数为 NW 向.岩石地 垂深 300~830 m,产有金矿体 69 个,其中主矿体 6 个. [5]球化学研究表明,闪长玢岩属壳源型岩浆,与金矿 主矿体走向55?,倾向 SE 向,上部受缓倾斜逆断层的错 化关系密切的主要是闪长玢岩、石英闪长玢岩和黑 移而倾向 NW 向,矿体陡倾,局部近直立,为 82?~87?, 云闪长玢岩.金矿化一般赋存在岩脉内,或产于岩脉 呈似层状、脉状, 具左行斜列、尖灭侧现特点. 厚

-6-6与地层接触带,或切穿岩脉,或赋存在断裂破碎带内, 2.67~7.08 m,品位 1.63×10~10.73×10.部分岩脉本身就是金矿石.经统计,岩脉矿化强度仅 NW 向矿带 为矿区最小矿带.带内分布 3 条赋 次于板岩.伴随中酸性岩浆活动,构造-岩浆热液在运 矿断层,矿带长 600 m,宽 40~80 m,垂深 145~295 m,产 移过程中不断萃取地层内成矿物质,使地层中金活 有金矿体 25 个 , 其中主矿体 2 个. 主矿 体走 向 化迁移,在断裂破碎带、岩体内外接触带及蚀变带等 300?~320?,倾向 50?~70?,平均倾角 43?,呈似层状断续

-6-6有利部位富集成矿.岩浆活动提供热源及部分成矿 产出,厚 2.66~2.79 m,品位 2.18×10~3.04×10. 物质来源. NS 向矿带 带内分布 5 条赋矿断层,长大于

1.4 变质作用 1 260 m,宽 320~600 m,垂深 250~310 m,产有金矿体

主要表现为区域变质作用、动力变质作用及接 50 个,其中主矿体 12 个.主矿体走向 350?~10?,倾向触变质作用.区内广泛出露的三叠系经历了区域变质 245?~80?,倾角 58?~70?,呈似层状、脉状,厚 1.65~

-6-6作用,形成低温低压区域变质岩,属低绿片岩相.主要 7.28 m,品位 1.58×10~3.34×10.该带相对于 NE 向和区域变质岩包括钙泥质、粉砂质板岩、硅质板岩和 NW 向矿带,其矿化较弱,品位较低.变砂岩;动力变质作用较局限,为断裂构造作用形成 2.2 矿石类型与矿物成分

的构造角砾岩、碎裂岩及断层泥;接触变质作用主要 枣子沟金矿区矿石按氧化程度可分为氧化矿和

2012 年 92 新 疆地 质

原生矿两种.氧化矿石产于地表及以下 5~20 m,呈褐 构、它形粒状结构、包含结构等;有交代、充填作用

-6-6红色,金品位 2.00×10~12.00×10,以褐铁矿化、赤铁 形成的交代残余结构、乳浊状结构和假象结构等;有 矿化为主.原生矿多位于地表 20 m 以下,局部地段较 应力作用形成的碎裂结构和碎斑结构等.矿石构造主

-6-6浅.金品位 1.00×10~25.00×10,矿化以黄铁矿化、辉 要有星散浸染状、细脉浸染状、脉状、条带状、网 锑矿化、毒砂矿化为主.矿区以原生矿为主,约占矿区 脉状和块状构造等.

2.4 金的赋存状态矿石量的 95%以上.据蚀变类型,可将氧化矿划分为

(赤)褐铁矿化硅化碎裂砂板岩型、(赤)褐铁矿化硅化 据矿石光、薄片及人工重砂鉴定,矿石中金矿物 角砾岩型和褐铁矿化脉岩型;原生矿可划分为毒砂化 粒度细小, 以微细粒为主, 为次显微金, 最大粒径约 辉锑矿化黄铁矿化碎裂砂板岩型、毒砂化辉锑矿化 0.25 mm×0.3 mm,明金少见.自然金呈不规则粒状、树 黄铁矿化碎裂脉岩型和方解石石英脉型.据矿石有益 枝状,主要以包裹体形式赋存于黄铁矿、毒砂、辉锑 有害组分,矿石工艺类型定为低硫高砷高炭金矿石. 矿、磁黄铁矿等硫化物中,少量赋存于硅酸盐矿物中.

金矿石中矿石矿物成分复杂,金属矿物较多,主 赋存状态有 3 种形式:?金以胶体颗粒状态分散在其 要有黄铁矿、毒砂、辉锑矿、赤铁矿、褐铁矿、闪锌矿、 它介质中(吸附金);?以原子形式作为其它矿物晶格 自然金等,还含少量磁铁矿、磁黄铁矿,其中以黄铁矿、 的类质同象(置换金或晶格金);?以独立自然金形式

生长在其它矿物晶体间的缝隙中(裂隙金或粒间金). 毒砂、辉锑矿为主;脉石矿物为绢云母-水云母、高岭

土、长石、石英、方解石、黑云母、角闪石等,此外还含

3 包裹体及同位素地球化学有少量锆石、金红石等.主要矿物特征如下: 黄铁矿 亮黄白色,均质体,多为半自形-它形粒 枣子沟金矿目前尚缺乏矿床形成温度、压力等 状,不均匀浸染状分布,在矿石中有早、晚两期.早期黄 各类测试数据,对矿床形成温度、压力条件根据岩浆 铁矿晶体细小, 晶体为 0 .00 5~0 .02 m m , 个别达 岩包裹体、显微构造等特征提出初步看法.对矿区岩 0.05 mm 以上,星散状分布,部分与毒砂矿物共生.晚期 浆岩包裹体研究表明,成岩温度为 680?~810?,包裹 黄铁矿晶体粗 大 , 为 自形多边 形粒状 , 晶体大小 体形态为椭圆形、圆形、负晶形,分布状态为小群状、 0.1~0.3 mm,个别达 0.5 mm 以上.晚期黄铁矿往往沿 自由状或孤立状.主要相态为硅酸盐子矿物、硅酸盐 后期裂隙分布,是矿区主要载金矿物. 玻璃相、气相,单相盐水溶液包裹体占 55%~70%,单相 毒砂 亮白色,弱非均性,具红棕-蓝偏光色,自形- 气体包裹体 5%?,两相盐水溶液包裹体占 25%~30%, 半自形粒状、柱状、棱柱状晶形,切面多边菱形,不均 两相 CO 包裹体少量.次生包裹体均一温度在 120? 2 匀浸染状分布,晶体大小 0.01~0.03 mm,与微粒黄铁 ,~270 ?, 属中低温热液型. 结合矿区构造破碎带发 矿共生,毒砂晶体与黄铁矿晶体呈共边连晶状或嵌布 育、侵入岩体岩脉规模不大及围岩蚀变类型、矿石 在黄铁矿晶体中,生成时间早于黄铁矿,是矿区主要 矿物组合等,证明成矿温度属中低温热液型.通过显 载金矿物. 微镜下观察鉴定,矿石中可见黄铁矿非均质效应、石 辉锑矿 灰白色,非均性,呈半自形-它形柱状、粒 英的波状消光及辉锑矿压力双晶等;在碎裂岩中可见 状晶形,多以集合体形式出现,单晶颗粒大小 0.03~ 石英波状消光,说明成矿过程中存在断裂构造压应力. 0.2 mm,解理明显,磨光性好,生成时间较晚,常与后期 岩体为浅成侵入岩,以岩枝、岩脉产出,说明矿区静压 石英共生,并沿石英晶体间或裂隙间富集. 力较小,成矿压力为 85~140 MPa.矿石矿物组成以金 赤铁矿 具灰带微蓝反射色,均质性,胶状结构, 属硫化物为主,次为方解石和石英.测定其组成物的 集合体粒径 0.01~0.25 mm,在岩石中分布不均一,为 硫、氧、氢等稳定同位素组成含量,可推断其成矿物 不连续网脉状分布,脉体长 2~4 mm.颜色为钢灰色,呈 质来源.分析结果表明,枣子沟金矿的硫同位素组成 不规则粒状,条痕赭红色,弱金属光泽,断口不平坦,硬 34基本接近,δS(‰)为-7.47~-9.26,变化甚小,表明矿石 度中,性脆. [1]硫主要来源于沉积地层还原硫.石英中流体包裹体 褐铁矿 灰色,胶状,沿岩石裂隙间呈网状展布 的氢、氧同位素分析 结果表明 , 氧同位素组成 或交代早期矿物.褐铁矿为胶状集合体,集合体粒径 18 为-7.29‰~-7.96‰,氢同位素组成 δD δO为SMOW SMOW 0.03~0.1 mm,具灰白反射色,均一分布.

2.3 矿石结构与构造

, 甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院.甘肃省合作市枣子沟金矿东、西矿 矿石结构有结晶作用形成的自形- 半自形晶结 段普查报告,2009

[1]从矿体形态分布及与围岩接触关系判断,枣子沟金矿 响微弱,主要是来自大气降水.另外,岩矿石稀土元

[5] 成矿作用受 NE 向、NW 向和 NS 向 3 组断裂带控制. 素地球化学研究表明,矿区矿石样品稀土元素分布

曲线与中性岩脉稀土元素分布曲线极相似,具 LREE 它们是构成成矿流体浅部就位和矿质沉淀的主要场 富集、Eu 负异常的 REE 分布模式,反映出它们具相 所,是成矿流体从深部进一步上升进入矿化空间的主 似的形成环境和深源性,暗示二者物源具某种成因 要运移通道,是控制矿体形成和空间定位的主导控制 联系,说明成矿作用与岩浆作用存在一定联系.以上 因素.该断裂构造为含金热液运移、沉淀和定位提供 研究成果表明,成矿物质主要来源于地层和大气降 了重要条件.

4.4 岩浆作用水,有少量成矿物质来源于岩浆岩,但不排除有深源

物质参与. 矿区内侵入岩为燕山期浅成中酸性侵入体,以小

岩脉、小岩枝产出,具多次脉动充填特点.岩脉展布方 4 成矿模式探讨 向与断裂分布方向基本一致,与金矿化关系密切的主 要是闪长玢岩、石英闪长玢岩和黑云闪长玢岩.岩脉 4.1 金的初始矿源层

形成早于断裂,断裂追踪或切割岩脉分布,一些地段 矿床内矿体主要分布在中三叠世古浪堤组浅变

矿体与岩脉处于同一断裂中,且岩脉构成容矿岩石, 质岩系中,部分矿体产于地层与岩脉内外接触带的破

部分地段岩脉即为矿体,岩脉的矿化空间分布,表现 碎带和岩脉中.矿体顶、底板围岩以硅质、泥质及粉

出与成矿的联系.从矿体分布来看,矿体受叠加在岩 砂质板岩为主,次为岩脉.从地层主要组成岩石的大

[7],体内外接触带的断裂裂隙与构造破碎带控制,矿体主 量光谱定量分析结果可看出(表 1),金丰度值均高

[2]要产于岩体接触带及附近围岩中,赋存于有金属硫化 于中国大陆地壳及整个地壳均值.研究表明,矿区赋

物所表征的受热液作用的各种岩石中.金矿体与岩体 矿沉积岩中毒砂和辉锑矿显示地层中存在金的预富

空间分布总体表现为宏观同域、形影相伴的依存关 集,反映了成矿物质来源于地层,表明该套地层为金

系,说明岩浆活动与金矿化有密切联系. 矿床形成的初始矿源层. 4.5 金矿成矿模式 通过分析初步总结成矿模式及成表 1 枣子沟金矿各类岩石含金量一览表

矿阶段如下: 印支期 西秦岭地区处于陆内Table 1 Gold contents in different rocks of the Zaozigou

gold mine 演化阶段.在夏河 -9 岩石名称资料来源数量/个 含金量/10 -合作地区的碰撞造山,导致夏河-合作断裂构造带强 69 23.08 硅质板岩7 34.63 泥质板岩 粉烈活动,同时碰撞造成岩石圈开始减薄,形成多期岩 4 11.89 刘东晓等,2009 砂质板岩 蚀浆活动.随后地壳下沉,温度、压力改变,产生低绿片岩 60 370.10 变闪长玢岩 9 8.02 闪长玢岩相区域变质作用.这些事件使初始矿源层或矿胚中金 4.10 中国大陆地壳郭俊华等,2009 活化、迁移,并沿断裂形成的通道上升,逐步在有利构 整个地壳3.00

造空间及岩石中富集、沉淀,形成金初步富集. 4.2 区域变质作用 燕山期 发育强走滑- 伸展构造运动并伴随大 中生代印支运动使本区遭受区域低温动力变质 规模岩浆活动.强烈构造运动使早期断裂构造再活 作用,使岩石泥质及部分粉砂重新结晶,定向排列,发 化,在旁侧形成一系列次级断裂构造.之后多期次岩 育绢云母及少量绿泥石、晶质石英,发育鳞片变晶结 浆热液沿这些构造薄弱部位不断上侵, 在侵位上升 构,沿原层理方向发育板状及千板状构造,同时产生 和冷凝成岩过程中促进地下水对流循环,形成大量 变质热液.在压力、浓度差及构造应力作用下,变质热 热水溶液.一方面热水溶液从地壳深处携带部分金 液从围岩和初始矿源层部分地段萃取金及伴生组分, 源,并使再生矿源层中金再度活化、迁移并以络合物 形成含矿热液,并沿构造裂隙运移上升,逐步在有利 形式进入热液,经过重熔、交代、同化混染作用形成 的赋矿岩石中富集、沉淀,形成含金高背景区(再生矿 富金侵入体, 同时交代松散的围岩和断层角砾使之 源层),为后期金矿形成奠定了物质基础. 成为矿体一部分;另一方面是成岩期后含金热水溶

, 甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院,甘肃省合作市枣子沟金矿东、西矿 段普查报告,2009

2012 年 94 新疆地 质

液与沿裂隙下渗的大气降水相遇发生了混溶、结晶

作用,通过溶淋、渗滤大量摄取衍生矿源层中的金而

形成含矿热水溶液,使围岩发生蚀变,同时使矿质产

生沉淀富集,随温度、压力等条件改变,最终在周边有

利地段富集成矿.之后随造山运动发生,矿体被抬升

至地表遭受氧化,形成氧化矿石.

综上所述,枣子沟金矿具多期成矿特点.成矿模

式可分为 4 个阶段:第一阶段为初始矿源层形成阶段

形成三叠纪古浪堤组初始矿源层;第二阶段为区域断

裂、区域变质作用阶段,使矿化热液活化、迁移,形成

再生矿源层;第三阶段为再次活化(次级断裂构造系

统形成)、多期次岩浆热液充填、交代、大气降水下

渗阶段,此阶段为金主矿化期;第四阶段为表生期富

集阶段,形成氧化矿石.矿床成矿模式见图 2.

参 考 文 献

[1] 吕新彪,曹晓峰,Mohamed Lam ine Salifou Sanogo,等.枣子沟金矿地 质特征,控矿构造及物质来源探讨[J].矿物学报,2009,(1):447-448. [2] 赵彦庆,叶得金,李永琴,等.西秦岭大水金矿的花岗岩成矿作用特征[J].现代地质,2003,17(2):151-156. 梁志录,赵志成.甘肃枣子沟金矿床原生矿选矿工艺研究及效益分析 [J].甘肃冶金,2007,29(1):30-32. [3] 刘晓林.甘肃枣子沟金矿床地质特征及成因分析[J].甘肃地质,2011, [4] (1):52-56. 姜琪,王荣超.甘肃枣子沟金矿床形成环境及矿床成因 [J].黄金科学 技术,2010,18(4):37-40. 张旗,殷先明,殷勇,等.西秦岭 与埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩有关 的金铜成矿及找矿问题[J].[5] 图 2 枣子沟金矿成矿模式示意图 岩石学报,2009,25(12):3103-3122. 郭俊华,毛世东,陈衍景,等.甘肃文县阳山金矿田地质特征及控矿地 质因素分析[J].大地构造与成矿Fig.2 Metallogenic model [6] 学,2009,33(2):243-252. For the Zaozigou gold mine 1.沉积碎屑岩层;2.花岗岩类;3.金矿体;4.地热运动方向;5.气液运移方向; [7] 6.次生氧化富集循环体系;7.硅化、黄铁矿化、毒砂化等多种蚀变

Geological Characteristics and Metallogenic Model

Of the Zaozigou Gold Mine

CHEN Yao-yu,DAI Wen-jun

(NO.3 Geology and Mineral Exploration Team,Gansu Provincial Bureau of Geology and Mineral

Exploration and Development,Lanzhou,Gansu,730050,China)

Abstract: The Zaozigou gold mine is located in Hezuo-Minxian Regional fault zone which is situated in the South Wing of Xinbao-Lisishan anticlinorium，it is a super large gold deposit discovered in the western part of the west Qinling in recent years.On the basis of the research in geological characteristics and the analysis of orebody characteristics、ore composition、the major source of ore-forming fluid and mineralization process,put forward the Metallogenic model.

Key word:Zaozigou;Gold deposit;Geological characteristics of deposit;Metallogenic model

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