汉诺坝玄武岩次生洞穴形成条件及其水文地质特征

玄武岩中存在大型内生洞穴及赋存内生洞穴水.早己被国内外学者所公认,而玄武岩中存在次生洞穴及其地下水,所见资料还很少论述。本文概述了内蒙高原南部坝上地区的玄武岩的分布、时代、岩石类型及地貌特征;以张北煤田井筒和张北台路沟白龙洞汉诺坝玄武岩剖面为典型,叙述了汉诺坝玄武岩次生洞穴的发现过程及分布层位;从玄武岩的岩石结构、化学成分、喷发期次和产状以及地下水的潜蚀-冲蚀、风化剥蚀、新构造运动等内外动力地质作用着手,详细分析了玄武岩次生洞穴的形成条件:并根据玄武岩次生洞穴水文地质特征,总结出玄武岩次生洞穴水的赋存运动规律及其工农业供水意义。文中指出:熔岩流溢出地表后,高温高压的挥发分由于压力的突然减小和温度的急剧降低而向熔岩流表面汇集并占据大量空间,形成熔岩流的内生气孔带。各气孔间隔膜很薄,风化后容易被地下水潜蚀连通,为形成次生洞穴提供了基础和条件;该区玄武岩浆多期次喷发,决定了次生洞穴垂直方向上的多层性;玄武岩二氧化硅平均含量较低,粘滞性较小,具较大的流动性,致使熔岩大面积溢流而近于水平,决定了次生洞穴平面上的展布特点:剥蚀作用的最佳阶段是机械风化,使裸露地表的气孔玄武岩不断膨胀收缩,气孔隔膜随岩石强度的降低而逐渐破碎,机械风化的持续,形成玄武风化壳;加之地下水的长期潜蚀,将风化的气孔玄武岩易碎隔膜逐渐掏空形成小孔洞。随着径流通道的形成和扩大,岩冲蚀作用逐渐加强,其结果玄武岩小孔洞逐渐扩大形成大孔洞,大孔洞连通形成层状洞穴层;该区自上新世以来,新构造运动十分强烈,南部坝头抬起,北部相对下降,岩层向北倾斜,导致水力坡度增加,地下径流加强,加速了次生洞穴的发育过程。总之,玄武岩次生洞穴的形成发育是上述地质作用的综合产物。该区玄武岩次生洞穴水含水层分布紧密受古剥蚀面控制;各层洞穴含水层均为独立含水段,并具集中径流,集中排泄等喀斯特水的特点。