专门水文地质学 (66).doc

吉林大学精品课专门水文地质学教材水文与水资源工程教学实习指导 10.2地貌 柳江盆地地处燕山山脉东段，为南北延伸的低山丘陵区。北、东、南三面为燕山期花岗岩形成的陡峻山岭所包围，东南面多为丘陵。盆地中西部火山岩分布区山高坡陡，多在海拔400 m以上，东部山丘的海拔高度一般为160300 m。总的地貌特征表现为西北高，东南低（图10-3）。 图10-3 柳江盆地地貌与柳江向斜构造关系 石门寨地区位于我国燕山山脉的东麓，渤海湾之滨。区内最高山峰西北部大平台海拔635.2 m，一般海拔低于500 m，属于中浅切割的低山丘陵区。该区地势北高南低，西高东低，区内沟谷纵横，脊峰重叠，但主要谷脊的走向近南北。西部区陡璧悬崖，山势险峻。东部区坡缓谷阔，波状起伏。发源于青龙县境内的大石河从北向南蜿蜒曲折流经该区，成为区内最大的一条河流。汤河从北向南流经该区的西南隅，为区内第二条大河流。两河分别在山海关和秦皇岛注入渤海。 新生代以来，石门寨地区发生频繁的间歇性升降运动。这些运动的代数和，表现为正向运动。地壳上升并形成层状阶梯状地形。这些地形长期遭受风化剥蚀。从构造上看，这是一个构造剥蚀低山丘陵区。区内第四纪堆积物仅沿沟谷分布，松散零星，成因复杂，厚度很小。 在漫长的地质历史中，石门寨地区的地壳运动、岩浆活动和各种外动力地质作用塑造了该区成因类型复杂，形态多样，规模不同的各种侵蚀和堆积地貌。 10.2.1构造地貌 1.夷平面 根据区内地形特点的观察和区域地质资料的研究。石门寨地区可划分三级夷平面。从东部地区向西部广大地区登高远眺，可见有明显的广泛分布的三级平台，即三级夷平面。 第一级夷平面分布于西部地区的轿顶山（580.0 m）及其以北的大平台（635.2 m）一带，海拔600 m左右，分布范围较小。第二级夷平面分布于中部地区的青龙山（424 m）、老君顶（493.7 m）和大洼山（393 m）及其以西的地区，海拔450 m左右。第三级夷平面分布于区内广大地区，海拔300 m左右。上述三级夷平面均被流水等外动力地质作用切割。其原始的连续完整性遭到破坏，愈老的夷平面破坏愈甚。 根据区域地貌和地质资料的研究表明，第一级夷平面形成于早老第三纪。第二级夷平面形成于晚新第三纪。夷平面是当内动力地质作用长期被外动力地质作用抵消的情况下，削切基岩形成的准平原被抬升而形成的。 2.褶皱地貌 根据石门寨地区地层的分布和产状特征，可明显地确定石门寨地区为一轴向近南北的向斜构造。中侏罗世蓝旗组的安山岩系和早侏罗世北票组煤系地层，不整合叠置在古生代向斜之上，并构成该区纵贯南北的主要山岭。这种向斜成山的地形倒置现象称为逆地貌。它是石门寨地区构造地形的主要轮廓。 3.断层地貌 内动力地质作用形成了本区的向斜构造和纵横交错的断裂构造。这些断裂构造破坏了向斜构造的完整形态，把该区切割成大小不同的断块，由于断块的差异性活动，形成断块山、地垒或地堑等断层地貌，如鸡冠山（234.8 m）地堑和大平台断块山等。 4.水平岩层地貌 在石门寨西南大平台一带，岩层产状近水平这里岩层的倾角一般小于8。坚硬的下马岭组石英砂岩构成宽阔平展的大平台（239 m）顶面。这种由水平岩层形成的平顶山，构成了该区的方山地形，如大平台方山等。 5.单斜地貌 石门寨地区的褶皱构造是以大洼山、老君顶、青龙山为核部的一个近南北向的不对称向斜构造，西翼陡，东翼缓。翼部岩层受到平行于岩层走向的流水等外动力地质作用的切割破坏，形成了一坡陡，另一坡缓的单面山岩层倾角20和两坡近于对称的猪背岭岩层倾角大于20地貌。二者成为该区单斜地貌的主要类型。 6.火山及侵入岩地貌 石门寨地区中侏罗世裂隙式喷发的火山，其火山堆积物沿石门寨向斜的核部分布，形成南北向的脊岭，纵贯中西部地区，并且成为该区西部和东部区的主要分水岭。以各种不同产状侵入于地表之下的侵入岩体，被剥露出地表，基本上保持原始侵入形态，构成了该区各种侵入岩地形。 10.2.2岩溶地貌 石门寨地区震旦系和古生代石灰岩广泛分布。这些石灰岩在适宜的条件下，发生岩溶作用，形成了一系列奇特的岩溶地貌景观。现依据其形态和规模可分为溶沟又叫溶槽、石芽、干谷、落水洞、溶洞及暗河等。 1.溶沟与石芽 溶沟与石芽是一种规模较小的地表岩溶地形，在沙锅店和东部落一带的石灰岩中发育完好。这里的石芽一般高1.5 m左右，远远望去，很像雨后春笋，挺立于地表。石芽间的凹槽称为溶沟，溶沟中分布有少量的岩溶堆积物。 2.干谷与落水洞 干谷与落水洞该区颇为多见，沿大石河和汤河河谷与它们的支流河谷观察，即可发现此类岩溶地形。当河流流经石灰岩地区，或流经可溶的石灰岩和非石灰岩石交界的地段，经常见到河谷中的流水时而消失潜入地下。时而出露径流于地表。流水的这种时隐时现的现象是岩溶地区水流动态的重要特征。水流消失的地方，即有落水洞出现。流水沿落水洞注入地下，从而使落水洞下游的地表河谷变成干谷地形。当转入地下的流水遇到隔水的岩石，不能继续向前流动时，则以泉水的形式转为地表流水。例如，在驻操营、东部落、柳观峪和北刁部落等地的河谷地段皆可见到这种岩溶地貌。 3.溶洞与暗河 石门寨地区的岩溶洞穴十分发育。溶洞是岩溶地区的地下水沿断裂或断裂的交叉部位溶蚀出来的空洞，它是一种地下岩溶地形，是岩溶地区流水的水平循环带产物。石门寨地区出露地表的多层溶洞，是由于该区地壳多次脉动式上升和潜水面的多次下降形成的。据其特点和分布，至少可划分四层。 最高的一层海拔200 m左右，例如，李庄以北的天水洞和板厂峪古塔旁的溶洞等。该层溶洞的特点是溶洞的高度小，水平延伸较长，并且具有多条分支。洞口开阔，像一个拱形大厅；分支狭长，形如长廊，最长可达百余米。洞内具有磨圆好的砾石。形成时代为早更新世。 第二层溶洞海拔高度为170180 m左右。例如，程庄、李庄、黄土营和山羊寨一带的溶洞等。在石门寨地区该层溶洞十分发育。其形状不规则，分支少，溶洞的高度大于宽度。此外，该层溶洞大多数已被岩溶堆积物充填。在该层的许多溶洞中哺乳类化石较为丰富，属于中更新世哺乳动物群。 第三层溶洞的高度相当于大石河及其支流一级阶地的高度。该层溶洞数量多，规模小，洞内具有冲积砂砾石等。在东部落、驻操营和北刁部落等地皆可见该层溶洞的发育。形成于全新世。 第四层溶洞埋没于现代河床以下，这些尚未露出地表的溶洞在地下多数已经互相沟通形成暗河。大量的地表水从暗河中流向下游，造成地表河谷无水干涸或仅在深槽中有少量流水的水文特征。该层溶洞在石门寨和东部落等地都有发育。形成于全新世。 10.2.3流水地貌 流水地貌是石门寨地区普遍发育的一种地貌。据其特点可分为面流地貌、洪流地貌和河流地貌。 本区面流地貌分布广泛，在地形平缓或坡角较小的谷坡地带，特别是在单面山层面坡的一侧面流地貌更为常见，坡积物许多都是由黄土和粘土组成的；在北林子和丘杨赵庄等地单面山的层面坡一侧颇为典型。 洪流地貌除侵蚀区形成各种规模和形态不同的沟谷之外，其洪积地貌多以洪积扇为代表分布于沟口或悬挂于谷坡，特别是在大石河和汤河上游的支流河谷、峡谷、岸谷坡冲沟的沟口洪积扇锥比比皆是，例如在黄土营至东部落一带沙河的西岸谷坡，就有许多规模不同的洪积扇分布；在石门寨地区还可以见到新老洪积扇的串珠状叠置现象。 本区最有水文地质意义的是河流地貌。大石河和汤河是石门寨地区的两条主要河流，汤河仅流经石门寨地区的西南角，流域面积很小，河谷地形也比较简单。具有许多支流的大石河为区内最大的一条河流，流经石门寨的广大地区，塑造了较复杂的河谷地形，两河雨季多水，其它季节干涸或仅有少量的水占据河槽，这一方面是因为它们的汇水面积不大；另一方面是由于该区岩溶地形发育，大量的地表水从落水洞渗漏于地下暗河中，运移到河流下游，造成了地表河谷的干涸或少水的现象。区内的韩家岭、大岭、大洼山、450高地及秋子峪一线为两条河流的分水岭。 大石河及其支流河谷蜿蜒曲折，流向频繁变化，它的许多处蛇曲已深切入基岩，形成嵌入蛇曲河段。在大石河的整个流域中，还可以见到许多“V”形谷河段，这些河谷段的地貌特征是谷底狭窄，谷坡陡峭，河床占据整个谷底或大部分谷底，谷坡上没有或有发育不好的阶地，阶地面或发生拱曲变形，或发生变位，同级阶地的陡坎较其它河段高，冲积物的厚度较其它河段薄，河床中基岩裸露，而且河漫滩面常常狭窄等。例如，义院口河谷段，杨山杨长河谷段，杨山傍水崖河谷段，英武山沙河寨河谷段、潘桃峪山海关燕塞湖区外河谷段等均具有上述地貌特征。 在石门寨地区还可以看到大石河的许多支流，是沿断裂带或软弱岩层的走向流动，这些支流河谷一般较直而且河谷横剖面多呈一坡较陡，另一坡较缓的不对称形状（图10-4），例如付水寨南刁部落支流河谷、李应黄土营支流河谷等。 图10-4 上庄坨--196高地大石河谷地貌第四纪地质实测剖面图 大石河河谷具有坡降大，流水急，侵蚀作用大于冲积作用的山区河流特点，大石河上游的支流河谷多呈“V”形谷，谷窄坡陡，谷中仅有一、二级阶地形成，且多分布于河流的凸岸，所见零星，阶地面狭窄，阶地陡坎高度较大。阶地的发育及其结构类型在不同的支流河谷或同一支流河谷的不同地段不尽相同。它们或为冲积阶地，或为基座阶地，未见侵蚀阶地。 上庄坨潘桃峪大石河河谷段，河谷中的滨河床浅滩、心滩、牛扼湖及各种结构类型的阶地发育齐全。从河谷横剖面及野外观察可以看出，上庄坨至潘桃峪河谷段，大石河河谷为开阔的梯坡谷，河床宽浅，砂砾石滨河床浅滩和河漫滩发育，河漫滩一般高出河床12 m，一级阶地为冲积阶地，阶地面宽平而且连续完整，高出河漫滩23 m，二级阶地为冰蚀--冰碛阶地，阶地面宽展平坦，但不连续，阶地前缘的堆积物大部分已被剥蚀掉而基岩裸露。阶地后缘的堆积物仍被保留下来，而且有一定的厚度。二级阶地陡坎高度5l0 m。三、四级阶地为侵蚀阶地，阶地面被冲沟切割而不连续，阶地面上有零星分布的磨圆好的砾石。三级阶地陡坎高2025 m。四级阶地陡坎高3035 m。 大石河及其支流的河谷类型和河谷中各种地形的发育特征，反映了大石河流域地质结构，新构造运动和水文特点。这些地貌特征可作为研究石门寨地区地壳运动的宝贵资料。 10.2.4海岸地貌 纵观秦皇岛地区包括山海关和北戴河海岸不难看出，它一部分凸向海中，一部分凹向陆地，构成了一种弯曲波状的岬湾式海岸，秦皇岛、山海关、北戴河分别位于海岬地部位，在海岬地带，海岸基岩裸露，水深坡陡，波能聚合，是海蚀作用为主的地区，海水动力主要是波浪作用强烈掏蚀撞击岸崖的基岩，在海岸形成各种海蚀地貌。秦皇岛海岸常见的海蚀地貌有海蚀洞穴、海蚀崖、海蚀平台波切台和海蚀阶地等。 介于山海关、秦皇岛和北戴河之间海岸部分，凹向陆地，构成秦皇岛地区的海湾，海湾地区波能辐散，是海蚀作用比较微弱、海积作用比较盛行的地区，这些地区形成海积地貌，秦皇岛海湾常见的海积地貌有海滩、砂堤、砂坝沙嘴和海积阶地等。