李雄甫，陳文華，劉智錚

（江西省煤田地質(zhì)局 二二七地質(zhì)隊，江西 吉安343000）

1 概述

吉水縣八都盆地位于吉水縣城27°方向約30 km，盆地面積約63 km2。為以巖溶地面塌陷易發(fā)區(qū)。盆地內(nèi)已發(fā)現(xiàn)巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害點12個，災(zāi)點密度0.20個/km2，已經(jīng)造成經(jīng)濟損失22.15萬元。八都鎮(zhèn)為吉水縣第一大鎮(zhèn)，人口密集，社會經(jīng)濟活動活躍，一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，其產(chǎn)生的危害和造成的經(jīng)濟損失較大，故有必要對盆地內(nèi)巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的成災(zāi)機理進行分析研究，為地方政府在制定地質(zhì)災(zāi)害的防治措施方面起到一定的指導(dǎo)作用，以達到防災(zāi)減災(zāi)的效果。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌條件

八都盆地為溶巖侵蝕丘崗盆地，盆地內(nèi)部標(biāo)高+80 m～+130 m，四周標(biāo)高+200 m～+400 m，相對高差120～270 m。住岐水由南東向北西流逕盆地中心，地勢平坦開闊，略向河谷傾斜。盆地內(nèi)巖溶發(fā)育，多見巖溶洼地，地面塌陷較多。

2.2 地層巖性條件

盆地內(nèi)出露地層主要有第四系全新統(tǒng)、中更新統(tǒng)，三疊系上統(tǒng)安源組，二疊系中統(tǒng)茅口組及石炭系中統(tǒng)黃龍組、下統(tǒng)梓山組等。泥盆系佘田橋組、錫礦山組組成地表分水嶺。

（1）第四系全新統(tǒng)、中更新統(tǒng)

全新統(tǒng)聯(lián)圩組（Qh1-2I）：分布于贛江支流住岐水兩岸。上部為黃～黃褐色亞粘土及亞砂土；下部為黃白色砂礫石層，礫石成份以石英為主。厚度4～16 m。

中更新統(tǒng)進賢組 （QP2j）：盆地內(nèi)大部分有分布。上部為桔紅、橘黃色粘性土，具清晰的蠕蟲狀構(gòu)造；下部為砂礫石層夾粘土，半膠結(jié)狀。厚度3～9 m。

（2）三疊系上統(tǒng)安源組（T3a）

分布于八都鎮(zhèn)太山～南溪一帶。上部為灰黑色薄層狀頁巖，厚層狀石英砂巖、石英礫巖；下部為灰黑色、紫紅色厚層狀頁巖，砂質(zhì)頁巖夾煤；底部為厚層狀礫巖，厚度132～900 m。

（3）二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）

盆地內(nèi)少量出露。上部為薄層硅質(zhì)頁巖或燧石層夾泥砂質(zhì)頁巖；中部為中～厚層狀灰?guī)r；下部為灰黑色鈣質(zhì)頁巖夾中厚層狀灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r、扁豆?fàn)罨規(guī)r，厚度464 m。

（4）石炭系中統(tǒng)黃龍組、下統(tǒng)梓山組

中統(tǒng)黃龍組（C2h）：少量分布于八都鎮(zhèn)太山村及附近。為灰白～肉紅色厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，厚度398 m。

下統(tǒng)梓山組（C1z）：盆地西部及南部局部分布。為薄～中厚狀砂巖、頁巖、泥灰?guī)r夾不穩(wěn)定煤層，厚度276 m。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造條件

盆地屬贛江坳陷帶。主要以東西向構(gòu)造、北西向及北東向構(gòu)造展布，見圖1。

圖1 八都盆地巖土類型與地質(zhì)構(gòu)造略圖

（1） 褶皺構(gòu)造

主要有八都向斜，由晚古生代地層組成的開闊向斜盆地。走向近東西，兩翼形態(tài)不對稱，北翼由上泥盆系佘田橋、錫礦山地層組成，與下覆震旦系地層呈角度不整合接觸，傾角40°～70°；南翼受北東向斷裂破壞，地層支離破碎，產(chǎn)狀不清。在褶皺形成的同時，伴隨一系列壓性～壓扭性斷裂，走向近于東西，傾向向北，規(guī)模較小。

（2） 斷裂構(gòu)造

a、F1壓性斷裂：走向東西，傾向南，傾角70°，東西長約8 km，斷層硅化破碎帶中具片理化現(xiàn)象。

b、F2壓性、壓扭性斷裂：斷層走向東西，傾向北，傾角45°，走向長約8 km，硅化破碎帶中長石石英砂巖更加致密。

2.4 水文地質(zhì)條件

盆地內(nèi)地下水類型劃分為：松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶洞水、基巖裂隙水三種類型：

（1）松散巖類孔隙水：盆地內(nèi)大部分布。上部為粘土或亞粘土，下部為砂礫石層。含水層厚度不大，地下水位埋深較淺。單井涌水量11.7～14.83 t/d，含水量貧乏。地下水補給來源為大氣降水垂直滲入補給，局部得到基巖裂隙水的側(cè)向補給，以片流形式排泄于河溪中。

（2）碳酸鹽類裂隙溶洞水：八都向斜盆地內(nèi)碳酸鹽巖地層零星出露。巖性為灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r。單井涌水量351.25 t/d， 逕流模數(shù)0.437～5.538 L/S·km2，水位埋深一般1～3 m，富水性中等。盆地四周丘陵地形為補給逕流區(qū)，地下溶洞、巖溶裂隙為運移通道，溝谷洼地中的上升泉為排泄點。

（3）基巖裂隙水：分布于盆地的周邊。主要為古-中生代碎屑巖，泉流量0.123 L/S，逕流模數(shù)1.64 L/S·km2，富水性貧乏。地下水主要接受大氣降水補給，流向大體與坡向吻合，在溝谷、洼地、坡麓常以泉或散流就近排泄。

2.5 人類工程活動

盆地內(nèi)，人類工程活動活躍，但影響盆地內(nèi)地面塌陷的人類工程活動主要為礦山開采及開采地下水和農(nóng)業(yè)活動。

3 巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害分布及發(fā)育特征

3.1 巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害分布

根據(jù) 《江西省吉水縣地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃成果報告》地面塌陷規(guī)模級別劃分標(biāo)準(zhǔn)，塌陷面積≥10000 m2為巨型；1000～10000 m2為大型 ；100～1000 m2為中型；＜100 m2為小型。盆地內(nèi)巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害點12個，災(zāi)點密度0.2個/km2，其中龍城村茫湖組農(nóng)田塌陷面積1209 m2，規(guī)模等級為大型；毛家村下屋洲上農(nóng)田塌陷面積155 m2，毛家村巷口姚家農(nóng)田塌陷156 m2，太山村弓下組林地塌陷面積240 m2，三個災(zāi)點規(guī)模等級為中型；其余8個災(zāi)點規(guī)模等級均為小型巖溶地面塌陷（見圖2）。

圖2 八都盆地巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害點分布

3.2 巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育基本特征

（1）巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征

八都盆地巖溶地面塌陷主要分布在農(nóng)田內(nèi)，個別分布在林地。塌陷多具群發(fā)性，一點多坑現(xiàn)象較多，塌陷面積3.14～1209 m2不等，12處巖溶塌陷中陷坑群8處(2個陷坑以上)。單陷坑平面多呈圓形，直徑一般1～6 m，深1～10 m為主，陷坑群多為長列式展布。

（2）巖溶地面塌陷的時間分布特征

從地面塌陷與降雨量關(guān)系分析，二者關(guān)聯(lián)不甚明顯，盆地內(nèi)塌陷多發(fā)時段主要在采煤或坑采石灰?guī)r等礦業(yè)活動較為強烈的時期，受礦山疏排地下水影響較大。2000年以來，隨著礦山地下開采活動逐年增強，礦山抽排地下水現(xiàn)象多見，近年疏干塌陷有加劇趨勢。

（3）巖溶地面塌陷的空間分布特征

巖溶塌陷受地形地貌、構(gòu)造、巖土體類型及含水巖組分布影響較大。八都盆地巖溶塌陷主要分布在農(nóng)田內(nèi)，處于覆蓋型碳酸鹽巖地段，屬巖溶侵蝕丘崗地貌。

4 巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害成災(zāi)機理分析

八都盆地巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害形成的因素主要為自然地質(zhì)環(huán)境條件和人為工程因素兩方面：自然地質(zhì)環(huán)境條件主要有地形地貌、巖溶工程地質(zhì)類型及碳酸鹽巖巖溶發(fā)育強度，大氣降水、地質(zhì)構(gòu)造等。人為工程因素主要為抽排地下水及農(nóng)業(yè)灌溉等。

4.1 巖溶地面塌陷形成的自然因素

（1）地形地貌因素

區(qū)域地貌控制著巖溶地面塌陷的總體分布，微地貌則與該類災(zāi)害發(fā)育密切相關(guān)。從區(qū)域地貌看，八都盆地周邊為丘陵地貌，有利于地表水向盆地匯集及地下水的補給。盆地為溶蝕盆地，在地下水侵蝕作用下碳酸鹽巖緩慢溶解形成溶洞，在地下水發(fā)生較大變化的情況下易誘發(fā)巖溶地面塌陷。

從巖溶地面塌陷形成的微地貌類型分析，河邊階地巖溶塌陷最為發(fā)育，且群發(fā)性高（陷坑群7處）；山坡處分布數(shù)量相對較少（陷坑群1處）。河邊階地中的巖溶塌陷多由水田耕作、灌溉，及機井抽采地下水或江河水位變化等引發(fā)。

（2）巖溶工程地質(zhì)類型及巖溶發(fā)育強度因素a、巖溶工程地質(zhì)類型

盆地內(nèi)碳酸鹽巖地層主要為二疊系下統(tǒng)茅口組和石炭系中統(tǒng)黃龍組，灰?guī)r厚度大，分別為464 m和398 m。其分布按出露形態(tài)分為：

Ⅰ、裸露型：盆地內(nèi)零星出露?；?guī)r巖溶發(fā)育，溶蝕裂隙多見。溶蝕裂隙多呈北西及北東向延伸，其中北西向一組最為發(fā)育，多為開張型，裂隙面平直。

Ⅱ、覆蓋型：盆地內(nèi)大部分布。覆蓋層厚度一般小于20 m。據(jù)鉆孔資料，灰?guī)r溶洞較發(fā)育，溶洞在孔深5～100 m均有見，洞高0.2～6.57 m，一般1～2.5 m。溶洞隱伏于碳酸鹽巖中，黃龍（C2h）、茅口 （P2m）等巖溶發(fā)育較好，鉆孔見洞率分別達76.32%和87.5%；線巖溶率為6.13%～42.3%、6.1%～7.5%和10.6%。

Ⅲ、埋藏型：僅見于盆地東南的南溪至太山水庫一帶。巖溶裂隙較發(fā)育，但多為泥沙及砂礫石充填。

b、巖溶發(fā)育強度因素

八都盆地巖溶塌陷主要發(fā)育在覆蓋型碳酸鹽巖分布區(qū)，僅1個發(fā)育在裸露型碳酸鹽巖區(qū)中。覆蓋型碳酸鹽巖區(qū)基巖巖溶發(fā)育強度高，溶洞以水平展布為主，多呈串珠狀，淺部開口溶洞規(guī)模大；而裸露型碳酸鹽巖區(qū)，巖溶發(fā)育強度相對略低，多垂向擴展發(fā)育，溶洞多呈垂直分布，溶洞高度大，裸露型碳酸鹽巖區(qū)內(nèi)，因夾雜煤系地層，受煤礦抽排地下水影響，地下水位變幅大。

Ⅰ、覆蓋型碳酸鹽巖區(qū)：盆地內(nèi)覆蓋型巖溶塌陷11個，多因地下水位變幅較大而引發(fā)，巖溶塌陷點密度0.18個/km2。碳酸鹽巖淺部溶隙裂隙發(fā)育，開口溶洞較多。鉆孔資料顯示，碳酸鹽巖與松散土體接觸帶往往揭露古溶溝，溶洞等，巖溶工程地質(zhì)條件差。塌陷高發(fā)區(qū)下伏基巖多為二疊系茅口組（P1m）灰?guī)r。

Ⅱ、裸露型碳酸鹽巖區(qū)：僅1個塌陷點，位于盆地東側(cè)山坡林地內(nèi)，碳酸鹽巖區(qū)巖溶較發(fā)育，殘坡積層單層結(jié)構(gòu)，厚度約4 m，下伏基巖為石炭系黃龍組灰?guī)r（C2h），受巖性及構(gòu)造控制。黃龍組灰?guī)r呈零星分布，但巖溶發(fā)育較強，巖溶工程地質(zhì)條件較差，故巖溶塌陷較發(fā)育。

盆地內(nèi)主要為覆蓋型碳酸鹽巖區(qū)，其巖溶發(fā)育強度遠(yuǎn)高于裸露型和埋藏型碳酸鹽巖。

c、地質(zhì)構(gòu)造因素

盆地內(nèi)巖溶塌陷受褶皺構(gòu)造控制，主要集中在八都向斜軸部兩側(cè)，受北西向斷裂影響較大。災(zāi)點密集處呈北西向串珠狀展布。參見圖4-1。

圖3 八都盆地巖溶塌陷分布與北東斷裂相關(guān)

d、第四系覆蓋層特征因素

第四系覆蓋層的巖性、厚度往往控制巖溶塌陷的發(fā)育程度。盆地內(nèi)巖溶塌陷多發(fā)于第四系全新統(tǒng)沖積層中，土體巖性以粉質(zhì)粘土、砂礫卵石居多，土體多屬非均質(zhì)土，具二元或多元結(jié)構(gòu)。土層厚度在15 m以內(nèi)地段，易發(fā)生巖溶塌陷；土層厚度在10 m以內(nèi)的地段，極易發(fā)生巖溶塌陷。

e、地下水因素

巖溶塌陷多發(fā)育于地下水活動強烈地帶，如地下水位劇烈變化的地段，地下水位變化與巖土體接觸帶附近地段，地下水位大幅下降地段等；時間上，巖溶塌陷多發(fā)于地下水動力條件劇烈變化的時候。地下水通過溶蝕、侵蝕等作用，潛蝕運移松散的物質(zhì)，不斷擴大巖土體中的巖洞及土洞。地下水劇烈變化是區(qū)內(nèi)巖溶塌陷發(fā)生的主因之一。

八都盆地內(nèi)存在雙層含水層，上部為松散巖類孔隙水，其富水性弱—中等，與下部巖溶水水力聯(lián)系密切，巖溶塌陷多以陷坑群形式出現(xiàn)。如銀村雞婆窩組的蓮花形農(nóng)田塌陷，由于地下水交替強烈，2004～2005年，先后發(fā)現(xiàn)6個陷坑。盆地內(nèi)巖溶塌陷多發(fā)生于地下水位埋深小于5 m以內(nèi)地段。

4.2 巖溶地面塌陷形成的人為因素

人為活動也是盆地內(nèi)巖溶地面塌陷多發(fā)的重要因素，主要為農(nóng)業(yè)耕作，礦山疏干排水及機井抽排地下水等。

（1） 農(nóng)業(yè)耕作

農(nóng)業(yè)活動中的囤水耕作，不合理墾殖等是巖溶地面塌陷發(fā)生的重要影響因素。盆地內(nèi)主要為覆蓋型碳酸鹽巖區(qū)，農(nóng)田灌溉地表水下滲加劇侵蝕土洞的擴展，從而誘發(fā)巖溶塌陷。盆地內(nèi)12個塌陷點中有11個發(fā)生在農(nóng)田內(nèi)，而且往往在農(nóng)田囤水耕作時發(fā)生，可見水田作業(yè)是促發(fā)塌陷的重要因素之一。

（2）礦山疏干排水及機井抽排地下水

盆地及周邊分布有八都煤礦、水泥用石灰?guī)r礦、建筑用石料及磚瓦用頁巖礦等礦山。由于地下水位淺，開采過程中的礦坑排水及大量抽采地下水，必然對附近可溶巖區(qū)的地下水位造成較大降幅，誘發(fā)疏干巖溶塌陷，盆地內(nèi)12個塌陷點中有5個因灰?guī)r礦疏干誘發(fā)，1個因煤礦疏干誘發(fā)，1個因機井抽采地下水直接誘發(fā)產(chǎn)生。

5 結(jié)論和建議

綜上所述，八都盆地巖溶地面塌陷頻發(fā)于低洼盆地、農(nóng)田，處于第四系直接覆蓋于灰?guī)r溶洞發(fā)育區(qū)，多在農(nóng)田囤水或機井排水或煤礦抽排地下水引發(fā)。通過對盆地內(nèi)巖溶地面塌陷出現(xiàn)在平面、空間和時間上等成災(zāi)機理的分析研究，提出以下防治措施建議：①盆地及周邊禁止新設(shè)各類礦山；②禁止廠礦機井大量抽排地下水，控制各類礦山的數(shù)量和開采強度；③盡可能的減少和控制囤水耕作和不合理的墾殖，并在囤水耕作季節(jié)加強地面沉降觀測，防止地下水位變動誘發(fā)地面塌陷。