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奔流在贵州地下的河

原文作者:熊康宁

  龙宫——“中国最美的水溶洞”——其实就是一条长达15公里的地下河。地下河、地下瀑布、溶洞、峡谷、峰林、绝壁、石林等多种喀斯特地貌景观,使它成为“地下的漓江”、“人间的仙境”。
   贵州有大量像龙宫这样的地下河。实际上,贵州是世界上地下河最多、最集中的地方之一。常年有水、长度在2公里以上的地下河,在贵州省有1130条,总长度6246公里。各条地下河通道中一般都有溶洞、溶潭、跌水、瀑布、湖泊,而神奇的大洞穴里往往也发育有地下河等,构成千姿百态的喀斯特景观。
   地下河可分为单管型、树枝型、网络型、“入”字型等多种类型。
  单管型地下河,形态单一,多呈单一的管道,在平面上一般呈条带状分布,像蛇一样蜿蜒曲折,只有主流,没有分支,常发育在高原分水岭的河谷斜坡地带及各主干流斜坡地带、碳酸盐岩带状分布区和线状复式褶皱区。在条形槽谷中常发育此类地下河,一般补给面积小,径流不大,稳定性也比较差。在线状复式褶皱区,各条地下河各有单独的汇水区。
   在大面积厚层石灰岩含水层组分布区,在褶皱平缓的构造条件下,地下河常呈树枝状,共同特点是主干流上游支流发育而密集,支流在径流中辗转曲折,然而向下游以不同锐角汇合于主干流通道,同时主干流由此变短,所组成的地下河系多呈树枝状。
   当大气降水顺着石灰岩体表面的各种裂缝渗入地下后,在岩体内部形成许多争夺空间的地下水流。它们沿着大型节理和裂隙漫无定向地交错流动,最后向那些导水能力表现优越的地带和有利的构造部位集中,进而形成两种大小径流管道,大管道称为主干流,小管道为支流。wWW.11665.cOm
   大气降水渗入地下通道中将会产生水量的短期突然骤增现象,尤其洪水期最为明显。水量增加对溶洞及管道都有一定淹没作用。但因管道发育规模和程度都不均一,如在管道狭窄部位一般只能使平水期和枯水期水量通过,雨季或暴雨期则就无法排泄洪峰流量,以致因流水不畅把地下水滞积在管道缩小段断面内,造成壅水。因此,在狭窄段的上游,每年常被洪水淹没数次,如此往复循环,最终产生网络状地下河系。普定一棵树和独山里腊一带地下河就属这一类型。
   在地壳相对稳定地区,喀斯特演化进入以水平作用为主的阶段,给侧向溶蚀提供了足够的发展空间,不仅与主通道相垂直的次要结构面逐渐遭受溶蚀,就是原来岩体结构也得到改造,由树枝状过渡到网络状管道系统。这种网络状地下河系只有在整个可溶岩体长期处于缓排水或汇水的条件下才能产生,除了喀斯特山原外,在一些分水岭地带、高原断陷小盆地及受隔水层约束的地区也会产生,如长顺地下河、独山尧花地下河、平塘卡络地下河系等较为典型。
   “入”字形地下河,除主干流外,一般支流短小而单调,常集中平行分布在主干流的一侧,主支流相交成锐角而指向下游,常发育在一些较宽缓的向斜、背斜翼部断裂一侧和碳酸盐岩、碎屑岩接触面上。碳酸盐岩分布面积较大,而且构造断裂和大型较发育地区也常分布。支流多发育于主干流斜坡地带,各支流间有自己的汇水区,水力联系少,沿断裂或大型节理汇入主流,如黔南水源、洞口、甲茶地下河都是典型代表。
   地下河纵剖面展布特征主要有均衡剖面、反均衡剖面、阶梯状剖面、“层楼状”剖面等几种。
  在地壳相对稳定时期,侵蚀基准面也基本处于稳定状态,水流作用的河道纵剖面是一条呈凹形的曲线,形成均衡剖面,多见于黔中、黔南、黔西南一些宽缓分水岭地带,如普定后寨地下河、独山尧花地下河、漂洞地下河系、罗甸乌泥地下河、播东地下河及独山里腊、普定一棵树、长顺、猫营、兴仁、安龙一带地下河纵剖面就属于这种类型。
   在贵州高原中部和南部、北斜坡及主干支流分水岭到斜坡地带,及其在这些斜坡地带发育的地下河,其纵剖面从上游到下游水力坡降多是由小到大,由缓到陡,甚至以跌水状态急剧汇入近代最低侵蚀基准——地表河,呈以反常态形状的反均衡剖面。产生这种剖面的根本原因是由于近期构造运动的强烈活动,地壳处于上升阶段,原地下水面的下切赶不上地表河谷的下切速度,从而产生较大坡降的流动,甚至产生悬谷和跌水,来适应临时排水基准。如独山纪律洞地下河系、贞丰那郎电站地下河系、阴河地下河系、下天星地下河系纵剖面图均属此类型。 [论文网]
   贵州喀斯特地区具有阶梯状剖面的地下河较为多见,剖面上是由多级反均衡性剖面组成,并在各级反均衡剖面的波折处发生突然变化,这种变化的突变点常称为“裂点”。裂点主要受新构造运动的影响。新构造运动强烈活动,加剧地壳抬升和河流的侵蚀切割强度,地下河的侵蚀、溶蚀速度远不及邻近河谷的下切速度。地下河为适应这一速度,被迫进行强烈溯源侵蚀,凡溯源侵蚀所及之处,地下纵剖面上就形成一个裂点,在河道上就会出现一次陡坎或地下瀑布。如普定高羊地下河,在纵剖面上可见到两处裂点,它的形成与三岔河切割有关。高羊地下河发育的早期,新构造运动处于宁静阶段,喀斯特地下水运动一般以水平运动为主,垂直运动带的厚度较小,后来地壳曾发生一次较大幅度的抬升,三岔河水面随之抬升而下切,此时也影响到高羊地下河下降,在地下河的纵剖面上也就留下了裂点,即北支流鸽子岩到洞口,南支流犀牛潭到狗场坝。另外,在其他地区所查明的数条地下河中,还有的出现过三级裂点,如王屯地下河,三级裂点分别发育在950米~1000米、880米~900米、680米~800米三个高程上。与架桥、尧花地下河和大小井地下河的三级裂点的发育高程都大致相当。
   此外,剖面突变点还受岩性、断层的影响。地层岩石性质有差异,对抗溶蚀,抗风化能力也就有所不同,例如白云岩与灰岩的溶蚀程度相比较,则灰岩强于白云岩。因此,在白云岩地段成陡坎,然而由白云岩、灰岩中发育的地下河当流经到泥页岩层时,由于抗溶蚀能力较强,不易形成地下河,而变为明流或从泥页岩地段潜入可溶性岩石变为伏流,也会形成裂点或跌水,如甲茶地下河主干纵剖面。断层产生时,完整地层发生错动和位移,地下河不能连续顺延发育,会在断层部位出现裂点。织金三塘地下河,在黄泥坡被一压扭性断裂错断后,碳酸盐岩与碎屑岩发生相对位移,在断层处发生了明显的裂点,断层上盘灰岩中地下河水流跌落高差达45米。

  贵州喀斯特地貌对地下河发育的影响程度,主要归于自第三纪以来贵州地面开始隆升至第四纪更大强度的间歇性掀斜上升的结果。最为明显的特征是在地貌发育上形成了多级剥夷面或喀斯特台面,使贵州高原亚热带喀斯特化原野发生层状地貌的变态。另一方面,古水文网受到近期地壳抬升运动的影响发生强烈改造,而下切300米~500米成峡谷。因而,大面积的喀斯特含水地块割裂成不同面积、不同形状的喀斯特赋水地段,每一块段又都自形成一个补给、径流和排泄完整的水文地质单元,以喀斯特地下河的形式排泄于最低排泄基准面——深切河谷。间歇性的抬升不仅导致层状地貌发育,而且形成喀斯特地下河多层次分布。
   地下

河的发育除受地质构造控制外,还受岩性、水文网、地貌等因素控制,往往在地下水力坡度较陡的地下河,在其下游或临近出口段常出现反虹吸管现象。地下河袭夺现象相当普遍,在两个流域的分水岭地段,地下分水岭与地表分水岭不吻合,在小流域之间的地下河袭夺现象更是常见,产生了地下河流路的改道、归并、废弃等现象。
   作为现代地下溶洞发育的基准,地下河均受各级喀斯特剥夷面和侵蚀基准面的控制,其出露标高与侵蚀基准面基本一致。在黔西地区威宁、水城、盘县一带,出露标高一般为1750米~2100米、1500米~1650米、1300米~1400米、1000米~1100米。黔西南兴仁、安龙、兴义一带,标高为1350米~1450米、1000米~1200米、700米~850米。黔中地区为1200米~1350米、1000米~1100米、800米~930米,黔南地区为900米~1050米、730米~850米、500米~600米、400米~450米,黔北地区为1000米~1100米、750米~1000米、500米~650米,黔东地区为700米~800米、440米~600米、350米~400米。这都与喀斯特地貌发育阶段相一致,当形成喀斯特台面或剥夷面时,地壳处于相对稳定,地下水得以在较长时间内进行喀斯特化作用和水平循环,使地下河有充足时间进行发育和发展,直到接近于当地侵蚀基准面。
   喀斯特地下河的发育与地下水补给、径流、排泄条件有着密切关系,不同的径流循环模式系统,发育着不同形态类型的地下河。而地貌及水文网对地下水的循环系统影响程度,又直接影响着地下水运动方式,导致喀斯特地下河沿着不同的作用方式发育和发展。
   长江流域和珠江流域及所属各主干支流分水岭带,是贵州喀斯特地下河的重要分布地带。这里地形切割微弱,垂直循环带较薄,负地形连成一片平坦的谷地。近期地壳上升运动所引起的各水系下切的程度,基本未波及这些地区。地表水系发育,地形相对高差一般在数十米。大气降水主要以地表径流方式排泄,部分沿节理渗入地下,顺断裂及裂隙径流,常形成垂直与水平两类地下管道。地表水和地下水交替频繁,多形成水力联系较好的网络状地下河系,并多以大泉或溶潭的形式排出地表。地下水位埋深浅,纵剖面为小比降型,流量变幅为1倍~15倍,水位2米~6米,动态稳定,属平稳型。安顺普定一带、黔北绥阳—蒲老场、湄潭复兴场、黔西城关一带、黔南长顺芦山一带、都匀牛场、独山基长至下司一带、黔西南兴仁至安龙等地发育的地下河均属这种情况。
   在高原中部向南、北斜坡及主干支流的斜坡地带,即裂点以上至分水岭地区,也常出现地下河。大面积间歇抬升形成的河谷裂点带向源侵蚀加强,但河流发育仍受“宽谷”和早期地貌影响,流水作用以微弱下切及侧蚀为主。二级支流的干流以宽谷峰顶面计算,地形切割中等,一般200米~300米。河谷坡降剧变,局部地区受岩性控制,偶有跌水存在,但大体又保持一定坡降。此地带地表水系较发育,密度多为每平方公里200米~350米。此类地区因水系切割较浅,地下水垂直循环带厚达40米~200米。喀斯特垂向作用增强,但水平作用仍较强烈,地貌组合形态多为峰丛浅洼、峰丛谷地及峰林谷地。溶洼及谷地底较为平坦,洼地与相邻谷地标高大体在一个水位面上。地下水接受大气降水补给后,沿断裂及节理径流,形成树枝状和网络状地下水系。主支流发育明显,但水力坡度较缓,喀斯特地下河多在当地侵蚀基准面排泄,纵剖面多形成上缓下陡的折线型。
   地下河的另一个重要分布地带是深切河谷区,主要为河谷至裂点带。主干支流切割深度多大于500米,地表水系不发育,但河谷下切强烈,平均坡降较大。喀斯特作用以垂向为主,正地形多为峰丛,负地形多为漏斗状深溶洼或溶槽深谷。地下水埋深100米,地下河较发育,平面形态多为树枝状及“入”字型,在纵剖面上分为两种情况。一种是在纯的厚层碳酸盐岩地带,地下水为适应裂点以下排泄基准,形成大比降纵剖面,呈地下河或涌泉形式出露。另一种在多层结构或间层结构层组地区,地下河多顺喀斯特化岩层层组的层面裂隙发育。当横穿不同岩性层组时,地下河以明、暗相同形式发育,其中以黔南、黔西南紧密褶皱山地较为典型。若是向斜成山,背斜成谷区,当地下河横切于褶皱构造,并由于下伏隔水层的阻隔,地下水以悬瀑形式排泄于深切河谷中,形成以树枝状地下河系的地下管道,其管道多与地表深洼、漏斗发育方向是一致的。但在另一方面地下水为适应侵蚀基准面而再次向深部继承性发展,使部分早期地下河失去水流,变成干洞,晚期地下河就在干洞之下继续发育,形成多层河道。有的河流在裂点附近也形成地表、地下双层河道。这显然是地下河为适应纵大比降变化开拓新水道,与新的侵蚀基准面保持平衡导致的。
   从河流补给状态看,贵州喀斯特地下河可分为3类。一类是伏流性地下河,地表水从洞穴消入地下,成为伏流性地下河,流经一段距离后,又从洞穴流至地表。水流多数是由河流变成伏流,有明暗流变化,汇合其他地下岩溶水流后水量比源头伏流水量增大。一类是渗流性地下河,没有地表河流入,只有许多洼地、溶蚀裂隙汇集地表水流而渗入地下,成为地下河,而后又排至地表而流入大江河流中,或成为小河流的上游源头。大气降水有各种岩溶通道渗入地下,主要经落水洞、溶蚀裂隙等汇入大管道中,聚集成具有大流量的地下河。还有一类是混流性地下河,河的源头有地表河水消入,成为地下河水源之一,又汇聚由地表渗入地下的许多管道和溶蚀裂隙的岩溶水,形成出口地带具有大流量的地下河。
   地下河的河道与地表河道一样自由流动,有缓慢、蜿蜒的河曲,有湍急奔流的地下峡谷,有直泻而下的地下瀑布,有水波潋滟的地下湖。河曲地带枯水期的水流运动较缓慢,汛期流量急剧增大时也出现急流,具有显著的冲蚀作用。
   贵州喀斯特地下河发育比较完善,但规模不一,长度几百米至数十千米,流域面积在数平方公里至1000平方公里以上,但总体来说较为短小。贵州长度在30公里以上、汇水面积大于300平方公里的特大型地下河有6条,这些地下河流量大,水力坡度陡,地下水资源都很丰富。
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  •  作者:佚名 [标签: 贵州 贵州 贵州 贵州 杉木 贵州 桃源 ]
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