楊 旭劉志臣

貴州省地礦局102地質(zhì)大隊(duì)，貴州遵義，563003

應(yīng)用地質(zhì)

貴州桐梓新橋渾水河的成因再探討

楊 旭*劉志臣

貴州省地礦局102地質(zhì)大隊(duì)，貴州遵義，563003

提 要 通過(guò)對(duì)新橋渾水河上游明流段、中部伏流段、下游渾水河段實(shí)地調(diào)查，并結(jié)合該區(qū)1：20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)資料、區(qū)域水文地質(zhì)資料及煤礦勘查資料，在分析渾水河區(qū)域構(gòu)造背景及水文地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，研究了渾水河的水動(dòng)力條件，包括縱向水動(dòng)力條件和橫向水動(dòng)力條件，認(rèn)為渾水河是特殊構(gòu)造通道、水土流失帶來(lái)的粘土顆粒物源、攜帶粘土顆粒的水體進(jìn)入地下伏流，粘土顆粒在河床中沉積后又被流水帶出的一個(gè)過(guò)程，即“流失→帶進(jìn)→沉積→帶出”過(guò)程。渾水河的成因：①渾水河的特殊構(gòu)造，具備了通道條件；②上游水土流失帶來(lái)的大量細(xì)小粘土顆粒提供了物源；③洞灣水體“盲谷”是渾水的物源載體；④地下伏流的水動(dòng)力條件，包括縱向水動(dòng)力條件和橫向水動(dòng)力條件，四者共同作用的結(jié)果。

渾水河 地下伏流 縱向水動(dòng)力條件 橫向水動(dòng)條件 桐梓

我國(guó)的喀斯特地區(qū)面積約為344萬(wàn)km2， 占總國(guó)土面積的l/3【1】。其中，西南喀斯特地區(qū)作為全球三大塊喀斯特集中分布區(qū)面積最大、巖溶作用發(fā)育最強(qiáng)烈的典型地區(qū)，其分布面積約為54萬(wàn)km2，是我國(guó)碳酸鹽巖層分布最集中的地區(qū)。而貴州是西南喀斯特發(fā)育完善的典型區(qū)域之一，景觀奇特豐富，有數(shù)不盡的溶洞和地下河流系統(tǒng)。渾水河是巖溶類(lèi)地下河流的一個(gè)代表類(lèi)型。以往研究中，主要對(duì)水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、巖溶地下水、石漠化和巖溶瀑布等方面研究較多【2～10】，成果頗豐。但幾乎沒(méi)有對(duì)該區(qū)渾水河開(kāi)展過(guò)成因研究，本文針對(duì)貴州桐梓茅石新橋渾水河的成因進(jìn)行探討，以期對(duì)今后此類(lèi)地下河流的認(rèn)識(shí)研究起到一定的借鑒作用。

1　渾水河形成的區(qū)域構(gòu)造背景

桐梓縣茅石鄉(xiāng)新橋渾水河位于桐梓縣城北東13km，區(qū)內(nèi)出露地層全為沉積巖組，除缺失志留系中上統(tǒng)和泥盆-石碳系外，從古生界寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群（?2-3Ls）到中生界侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組一段（J3p1）均有不同程度的發(fā)育，渾水河（地下伏流段）地層為三疊系下統(tǒng)茅草鋪組（T1m）。

區(qū)域構(gòu)造位于楊子準(zhǔn)地臺(tái)黔北臺(tái)隆遵義斷拱鳳岡北北東向構(gòu)造變形區(qū)西緣，西面與畢節(jié)北東向構(gòu)造變形區(qū)接壤， 區(qū)域構(gòu)造主要表現(xiàn)為北北東、北東向的褶皺構(gòu)造為主和與之相伴的張性及壓扭性斷裂構(gòu)造【11～14】。自西向東，主要有桑木場(chǎng)背斜，官店向斜，容光背斜，高橋向斜，婁山關(guān)背斜，茅石向斜，聯(lián)盟向斜，綏陽(yáng)背斜（見(jiàn)圖1）。

渾水河（地下伏流段）形成于茅石向斜北段核部，茅石向斜近南北向展布，延伸27km。核部地層傾角，南段一般20～35°，北段漸變?yōu)?5～70°。兩翼地層傾角迥異，東翼一般為60～70°，西翼南段一般40°左右，北段一般為65°左右。茅石向斜北段為軸面近于直立基本對(duì)稱的閉合向斜。

渾水河，河水四季渾濁。發(fā)源于洞灣（水體）之上游，為一南北向狹長(zhǎng)盆地，地勢(shì)相對(duì)海拔高差350m左右【15】，匯水面積近100 km2。渾水河下游（明流段）自觀音橋開(kāi)始約3km 流程流入天門(mén)河，經(jīng)桐梓河匯入較大的赤水河而進(jìn)入長(zhǎng)江。流量為60～80m3/h， 流量及渾濁程度與降水（雨季）呈正相關(guān)系。

2　渾水河的水文地質(zhì)概況

2.1地下伏流段水文特征

茅石向斜核部地層為三疊系下統(tǒng)茅草鋪組石灰?guī)r，向斜核部往往是張性節(jié)理及裂隙十分發(fā)育的部位，尤其是緊閉或閉合向斜，地下水往往易沿節(jié)理裂隙溶蝕形成較大的溶蝕空間，渾水河伏流段位于茅石向斜近核部洞灣—新橋之間。洞灣水體通過(guò)伏流的入口進(jìn)入地下形成伏流，伏流流程直距約5km，進(jìn)水點(diǎn)與出水點(diǎn)高差近200m，平均水力坡度40×10-3，根據(jù)出口處200m內(nèi)的洞穴分析，地下伏流河道呈多級(jí)“跌水”，其中分布“灘”和“潭”【15】（圖2）

圖1　區(qū)域構(gòu)造略圖Fig.1 Regional construction Table

圖2　暗灘階梯狀分布縱向示意圖（據(jù)楊旭，熊敏）Fig.2 Vertical sketch map of ladder-like distribution for hidden shoal

2.2渾水河（地下伏流段）上游特征

形成洞灣水體——“盲谷”的匯水面積內(nèi)，主要是洞灣水體以南，為一南北向狹長(zhǎng)盆地。山地起伏，屬構(gòu)造剝蝕為主的中山地區(qū)，地勢(shì)海拔標(biāo)高1214～1591.3m，相對(duì)海拔差350m左右。山脈走向?yàn)槟媳毕?，山體坡度25～35°，局部達(dá)45°左右。匯水面積近100km2， 發(fā)育東西向泉水、沖溝，并由兩側(cè)向中部匯流。山體中部、上部出露三疊系夜郎組九級(jí)灘段紫紅色泥巖地層，且多為耕地，植被稀少，在豐水期，地表水?dāng)y帶大量泥沙進(jìn)入洞灣水體（圖3），并懸浮其中。

3　渾水河的成因探討

地表水對(duì)碎屑顆的搬運(yùn)作用，帶入細(xì)小粘土顆粒，在洞灣水體中緩漫沉降，攜帶粘土顆粒的水體進(jìn)入地下伏流，因而在伏流段河床中堆積較厚的泥沙，提供了渾水河的物質(zhì)來(lái)源【15】，在此不再贅述。本文想進(jìn)一步分析地下伏流的水動(dòng)力條件。在地下伏流中，除主要為縱向水動(dòng)力條件外，地下水自兩翼向核部匯流【5】，形成了較強(qiáng)的水動(dòng)力條件。

圖3　地質(zhì)略圖（據(jù)楊旭，熊敏）Fig.3 Geological scheme

3.1地下伏流縱向水動(dòng)力條件

渾水河地下伏流段徑流過(guò)程中，懸浮于水體中的細(xì)小粘土顆粒，在重力作用及巖石吸附作用下，一部分沉積于暗灘底部或河床兩側(cè)裂隙中，一部分被徑流帶走。在漫長(zhǎng)的歲月中，粘土質(zhì)顆粒沉積越來(lái)越多，并由于地下伏流段河床坡降大，且呈多級(jí)“跌水”，水動(dòng)力條件較好，而當(dāng)水流從一個(gè)階梯流向另一個(gè)階梯，特別是水量大的時(shí)候，對(duì)灘中水體形成的沖力較大。在這個(gè)水動(dòng)力條件下，灘中底部及河床兩側(cè)的部分顆粒物質(zhì)又重新懸浮于水體中，這樣經(jīng)過(guò)多個(gè)階梯狀暗灘后，水體中懸浮的顆粒濃度增加，到了伏流出水點(diǎn)時(shí)，已是所含大量粘土物質(zhì)的渾水【15】。豐水期水量越大，沖力亦越大，河水越渾。所以，地下伏流在徑流過(guò)程中，由于河床坡降大，且呈多級(jí)“跌水”分布，水流形成了一個(gè)自身較大的縱向水動(dòng)力條件，是形成渾水的一個(gè)重要原因。

3.2地下伏流的橫和向水動(dòng)力條件

地下伏流在5km流程中，由于地下河流的溶蝕作用形成了一定的地下溶蝕空間【16】，在伏流的出口段，溶洞空間寬5～20m，高10～30m，河床兩側(cè)可見(jiàn)大量堆積的泥沙，目測(cè)泥沙的堆積量，100m河段可達(dá)500m3左右，并在相距50～100m左右的位置有兩側(cè)向中心流動(dòng)的支流，從此推之，在約5km流程的伏流段，有多達(dá)幾萬(wàn)方的泥沙堆積。

河道兩側(cè)的地下水總是要向河道中心匯流，形成了無(wú)數(shù)條大大小小由兩側(cè)向河道匯流的地下水（如圖4）。這無(wú)數(shù)條地下水，對(duì)河道兩側(cè)沉積顆粒物質(zhì)形成了一定的橫向沖力，水量越大，沖擊越大，河水越渾，反之則清。

由于這個(gè)縱向和橫向水的水動(dòng)力條件形成了對(duì)伏流河床底部及兩側(cè)的粘土顆粒交叉沖刷、切割（如圖4中的b），粘土質(zhì)顆粒受到縱向和橫向這兩個(gè)方向的疊加作用力后，水動(dòng)力條件點(diǎn)上加強(qiáng)，面上增多，隨著水動(dòng)力條件的不斷增強(qiáng)，伏流中的粘土顆粒濃度就不斷增加。

3.3渾水河的成因初探

地表河流在徑流過(guò)程中，對(duì)顆粒物質(zhì)的搬運(yùn)分選極差，大小顆?；祀s，當(dāng)洪水減小到一定程度時(shí)，顆粒逐漸沉積下來(lái) ，細(xì)小顆?？偸嵌嗵顩_于較大顆?？p隙之間，易于懸浮的細(xì)小顆粒處于相對(duì)固定，不易被帶走，所以洪水期后，河流很快變?yōu)榍逅皇菧喫?。在巖溶分布地區(qū)，地表河流轉(zhuǎn)入地下形成伏流的情況較為常見(jiàn)，但是它們有一些共同點(diǎn)：入口處沒(méi)有相對(duì)封閉的靜止水體——“盲谷”，流經(jīng)伏流的水，流進(jìn)去時(shí)是什么樣子，流出來(lái)就是什么樣子。然而渾水河就在于它的伏流段上游為一“盲谷”，水體中懸浮著經(jīng)搬運(yùn)分異作用帶來(lái)的細(xì)小粘土顆粒，被帶入伏流，加之伏流段水力坡度較大，產(chǎn)生了較強(qiáng)的水動(dòng)力條件，由于渾水河的這個(gè)特殊條件（靜止水體，水力坡度較大）形成了渾水河。

圖4　地下水匯流示意圖Fig.4 Sketch map of ground water accordant junction

假設(shè)渾水河的入口不是“盲谷”，洞灣沒(méi)有蘊(yùn)涵粘土顆粒的水體，渾水河就不可能形成。根據(jù)分析認(rèn)為，渾水河的成因：是上游明流段水土流失帶來(lái)的粘土物質(zhì)進(jìn)入洞灣水體，攜帶粘土顆粒的水體進(jìn)入地下伏流，粘土顆粒在河床中沉積后又被流水帶出的一個(gè)過(guò)程，即“流失→帶進(jìn)→沉積→帶出”過(guò)程。

4　結(jié)論

綜上所述，筆者認(rèn)為渾水河的形成原因：一是渾水河的特殊構(gòu)造，即茅石向斜核部，因張力作用形成的構(gòu)造溶蝕通道，這個(gè)通道長(zhǎng)，坡降大，具備了構(gòu)造條件；二是上游水土流失帶來(lái)的大量細(xì)小粘土顆粒提供了物質(zhì)來(lái)源；三是洞灣水體“盲谷”是渾水的物源載體；四是地下伏流的水動(dòng)力條件，包括縱向水動(dòng)力條件和橫向水動(dòng)力條件。

由于這些因素的共同作用，水體中的懸浮物質(zhì)不斷被帶進(jìn)去，不斷地沉積，又不斷被帶出伏流出口，從而形成渾水河。

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The paper introduces the Hunshui river formation cause by surveying the upstream free flow section， central subterranean stream section and downstream section combined with the 1：200000 regional geological，hydrogeological and coal mine exploration information. They also research on the lengthways and lateral hydrodynamic condition of the Hunshui river. All the above shows that the formation of Hunshui river is a process of entrance for special gallery， clay PM and the wave with PM as well as carry out for PM deposit. They are as a process of run off-bring into-deposition-carry out. Some conditions promote the Hunshui river formation，they are their special construction and the matter source from a large number of wee clay particle caused by upstream water and soil loss as well as the blind valley for carrying matter source and also the lengthways and lateral hydrodynamic condition of underground river.

2015年全球硫產(chǎn)量

2015年，全球硫磺產(chǎn)量比2014年略有增加，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)產(chǎn)量可能會(huì)穩(wěn)步增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)產(chǎn)量增加主要來(lái)自中東地區(qū)天然氣液化過(guò)程中的回收硫，另外非洲、東亞和南亞以及拉丁美洲從石油和天然氣回收硫也將有一定的增加。只有在世界經(jīng)濟(jì)下滑，限制了在相關(guān)回收硫領(lǐng)域的投資，或者如果全球?qū)κ秃吞烊粴獾男枨笙陆?，硫磺產(chǎn)量才可能減少。

全球主要國(guó)家所有形式硫產(chǎn)量

（慕騫 摘譯自USGS：Mineral Commodity Summaries—SULFUR，2015）

RE-DISCUSSION ON THE HUNSHUI RIVER FORMATION CAUSE OF XINQIAO VILLAGE，TONGZI COUNTY，GUIZHOU PROVINCE

Yang Xu Liu Zhichen
No.102 team of Guizhou Geological Minerals Bureau，Zunyi city， Guizhou，563003

Hunshui river；undergroud water；lengthways hydrodynamic condition；lateral hydrodynamic condition；Tongzi

P343.1

A

1006-5296（2016）01-0048-05

* 第一作者簡(jiǎn)介：楊旭（1965～），男，長(zhǎng)期從事地質(zhì)調(diào)查及找礦工作，地質(zhì)高級(jí)工程師，注冊(cè)安全工程師

2015-11-16；改回日期：2015-12-07；2015-12-09