巖溶地貌及巖溶堆積物課件

1、Sunday, July 31, 2022第五章 巖溶地貌及巖溶堆積物巖溶作用及巖溶形成條件巖溶地貌巖溶堆積物巖溶旋回（一）巖溶作用 定義：在可溶性巖石地區(qū)，凡是以地下水作用為主，地表水作用為輔；以化學作用為主，機械作用為輔，對可溶性巖石的溶解破壞的過程。 巖溶：巖溶作用及其由此產生的現象叫巖溶。 喀斯特(Karst):南斯拉夫西北部石灰?guī)r高原的地名，代表石灰?guī)r被溶蝕后形成的地貌。一、巖溶作用及巖溶形成條件Sunday, July 31, 2022巖溶作用類型地下水的潛蝕作用地下水的搬運作用地下水的沉積作用Sunday, July 31, 20221 地下水的潛蝕作用定義：地下水在運動過程中對

2、周圍巖石的破壞作用。由于地下水的化學成分較復雜，常含有較多CO2和各種溶劑，因而化學潛蝕作用顯著。Sunday, July 31, 2022地下水的運動特征：地下水的垂直運動在包氣帶，地下水主要作垂直運動。因而巖溶地形也沿垂直方向發(fā)育，主為有溶溝、石芽、落水洞、溶斗等。地下水的水平運動在潛水面附近，地下水作近于水平方向運動。因而溶蝕作用沿水平方向發(fā)展。巖石經溶蝕后形成水平方向延伸的溶洞。主要為化學搬運，化學搬運物的成分和數量，取決于地下水滲流區(qū)的巖石性質和風化程度。流經灰?guī)r地區(qū)的地下水，含HCO3-、Ca2+、Mg2+較多。在干旱及半旱地區(qū)，因化學風化較弱，只有極易遷移的K+、Na+、Cl-、

3、SO42-等離子。在濕熱氣候區(qū)，化學風化作用強烈而徹底，地下水搬運的物質除上述物質以外，可有較多的SiO2、Al(OH)3、Fe(OH)3等膠體物質。地下水的溶運能力，與水溫、壓力、運移速度、酸堿度及CO2含量有關。一般來說，溫度高、壓力大、流速快、CO2和酸類物質含量高時,其溶運能力強；反之，則較弱。2地下水的搬運作用3地下水的沉積作用溶洞沉積物 在灰?guī)r區(qū)，當溶有重碳酸鈣的地下水滲入溶洞時，壓力突然降低，水中溶解的CO2逸出，形成CaCO3沉淀。鐘乳石（石鐘乳、石筍、石柱）、石幔。泉華沉積物 當泉水流出地表時，因壓力降低、溫度升高，地下水中的礦物質發(fā)生沉淀，沉淀在泉口的疏松多孔物質叫泉華。成

4、分為CaCO3時，稱為鈣華或石灰華；以SiO2為主時稱為硅華。泉華可堆積成錐狀、臺階狀或扇狀地貌。Sunday, July 31, 2022（二）巖溶形成條件 巖石的可溶性 巖石的可溶性是發(fā)生巖溶作用的必要條件。巖石的可溶性主要取決于巖石的化學成分，巖溶作用主要發(fā)生在灰?guī)r、白云巖發(fā)育的地區(qū)。1巖石成分對溶蝕率的影響 一般來說，碳酸鹽類巖石溶解度，從大到小: 石灰?guī)r白云巖硅質灰?guī)r泥灰?guī)rSunday, July 31, 2022 白云巖 白云質灰?guī)r 灰?guī)r礦物 白云石 白云石+方解石 方解石Ca/Mg 1.22.2 2.210.0 10.0相對溶解度 0.350.82 0.80.99 1 巖溶化程度

5、 小 中 大 Sunday, July 31, 20222巖石結構對溶蝕率的影響結晶巖石的晶粒愈小，相對溶解速度愈大在，隱晶結構一般具有較高的溶蝕率。不等粒結構石灰?guī)r比等粒結構石灰?guī)r的相對溶解度要大。礦物種類：方解石為主巖溶發(fā)育，以白云石為主巖溶不發(fā)育?；瘜W成分：Ca/Mg比值越大，巖溶作用越強。相對溶解度：溶解度越大，巖溶作用越強。 巖石的透水性 透水性強的巖石利于巖溶作用的進行。在這些巖石中的地下水運動速度相對較快，新鮮的地下水不斷補充，使它處于不飽和狀態(tài)，具較大溶蝕能力。（1）成分純、剛性強的巖石透水性好。（2）厚層的可溶性巖石較薄層可溶性巖石的透水性好。（3）構造發(fā)育的地質巖溶作用強，

6、褶皺和斷裂作用使巖石的破裂程度加大，從而使透水性大大增強。Sunday, July 31, 2022 水的溶解性水的溶解力主要取決于CO2的含量，純水的溶蝕力是極其微弱的。水中CO2的含量受氣壓與溫度的影響。T（） CO2含量（%）CaCO3溶解度（mg/l）01.181100.7070200.5260300.3949表5-1 P CO2=0.0003atm時水中的CO2含量及CaCO3溶解度表Sunday, July 31, 2022 水的流動性滯流的水，由于不能及時補給CO2，其溶解力是有限的，很容易被CaCO3所飽和。流動的水，由于水溫、水量及氣壓條件的不斷改變，可保持水的溶解性能，特別

7、是不同CO2濃度地下水混合，會大大提高水的溶解力。Sunday, July 31, 2022沙鍋店奧陶紀灰?guī)rSunday, July 31, 2022灰?guī)r溶溝Sunday, July 31, 2022灰?guī)r中的落水洞、石芽Sunday, July 31, 2022沙鍋店東山梁灰?guī)r石芽二巖溶地貌（一）地表巖溶（二）地下巖溶（一）地表巖溶1石芽與溶溝溶溝：地表水沿可溶蝕巖石的節(jié)理裂隙進行溶蝕與侵蝕，形成縱橫交錯的凹槽。石芽：凹槽之間殘存的突起巖石。 2石林與巖溶漏斗石林：由密集林立的錐柱狀、錐狀、塔狀巖體組成的地貌景觀。Sunday, July 31, 2022石林Sunday, July 31,

8、2022宜賓興文石海巖溶漏斗呈碟狀或倒錐狀的封閉洼地。世界最大的巖溶漏斗-小寨天坑位于重慶奉節(jié)，深度為521米-662米，寬度為535-625米。 Sunday, July 31, 20223峰林、峰叢與溶蝕洼地峰林：成群分布的山體基部分離的石灰?guī)r山峰群。峰叢：一種基部相聯的峰林“U”形的馬鞍地形，峰與峰之間常形成。溶蝕洼地：與峰林、峰叢同期形成的一種負地貌類型。峰 叢峰 林張家界地貌Sunday, July 31, 2022張家界地貌溶蝕洼地Sunday, July 31, 2022黃布倒影山上色彩斑斕的石紋，像一匹一匹黃色布幕，倒影水中，游船而過，方體會到“船在青山頂上行”之快感。Sund

9、ay, July 31, 20224孤峰與巖溶平原孤峰是兀立在巖溶平原或盆地上的孤立的灰?guī)r山峰。巖溶平原是比溶蝕洼地更為寬廣的地面平坦的巖溶地形。桂林獨秀峰Sunday, July 31, 2022 落水洞與豎井（過渡型）落水洞：消泄地表水的過于垂直的或傾斜的洞穴。豎井：落水洞進一步發(fā)展，崩塌作用加劇，就可形成一種垂向深井。沙鍋店東山梁灰?guī)r落水洞Sunday, July 31, 2022（二)地下巖溶地貌1 溶洞:巖溶作用所形成的地下巖洞的通稱。2 地下河、伏流與地下湖地下河：又稱暗河，是具有河流主要特性的位于巖溶區(qū)地下的有水通道。伏流：為地表河流經過地下的潛伏段。地下湖：指天然洞穴中具有開擴

10、自由水面的比較平靜的地下水體。利川騰龍洞中國目前最大的溶洞之一，世界特級洞穴之一。位于利川市城郊6公里處，門票180元。旱洞全長59.8公里，洞口高74米，寬64米，為亞洲第一大旱洞，水洞則吸盡了清江水，更形成了23米高的瀑布，清江水至此變成長16.8公里的地下暗流。 溶洞Sunday, July 31, 2022Sunday, July 31, 2022Sunday, July 31, 2022三巖溶堆積物（一）地表巖溶堆積物（二）地下巖溶堆積物Sunday, July 31, 2022（一）地表巖溶堆積物1 赭土（蝕余紅土） 地表碳酸巖鹽被溶蝕后原巖中殘留的粘土雜質。由于含次生氧化鋁和氧化

11、鐵而成紅色，有時含未被溶蝕的灰?guī)r角礫。課后思考：與典型紅土的區(qū)別？ 成因不同、產狀不同2泉華（石灰華）是指地表巖溶水中沉積的大孔隙次生管狀、層狀碳酸鈣物質。九寨溝黃龍Sunday, July 31, 2022Sunday, July 31, 2022（二）地下巖溶堆積物1 洞穴化學沉積物（1）滴石由洞中滴水形成的方解石及其他礦物沉積，其形態(tài)多樣：石鐘乳石筍石柱Sunday, July 31, 2022石鐘乳是地下水沿著細小的孔隙和裂隙從洞頂滲出而進入溶洞空間，隨著溫度的升高，壓力的降低，水中Ca（HCO3）變得過飽和， CaCO3就圍繞著水滴的出口沉淀下來，逐漸形成一種自洞頂向下生長的碳酸鈣沉

12、積體體。Sunday, July 31, 2022Sunday, July 31, 2022（2）流石：洞內流水所形成的方解石及其他礦物沉積。邊石：是地下水流過洞底積水塘時，在其邊緣形成的碳酸鈣沉積Sunday, July 31, 2022Sunday, July 31, 2022石幔：為飽含碳酸鈣的薄層水，從洞頂或洞壁裂隙流出，沉積的波狀或褶狀的流石。Sunday, July 31, 2022Sunday, July 31, 2022（3）霧水和凝結水沉積呈叢花狀散布在洞壁或其他洞穴堆積物表面的石花狀方解石沉積物。（4）毛細管水沉積石珊瑚：在石鐘乳表面，由于毛細管水滲出而形成的狀如珊瑚的碳酸

13、鈣沉積物。卷曲石：一種螺旋狀鐘乳石。卷曲石2 洞穴崩塌堆積洞內伴隨著巖溶作用過程從洞頂、洞壁、洞口崩塌的巖石、碎石的角礫堆積物的通稱。3 地下河湖堆積主要是具有層理的沙土和礫石，成分比較單純。4 動物化石堆積5 古人類化石及其文化遺存Sunday, July 31, 2022灰?guī)r中的蛇卷螺化石Sunday, July 31, 2022四巖溶旋回幼年期：巖溶開始發(fā)育，以垂直巖溶作用為主，地表水向下運動，無統(tǒng)一的地下水面。石芽、溶溝、巖溶漏斗發(fā)育。壯年期：垂直溶蝕轉變?yōu)樗饺芪g占優(yōu)勢，溶洞、暗河發(fā)育；地下水水平流動，加速了巖溶發(fā)育，頂板崩塌，地下水系重新出露地表。老年期：水系又轉變?yōu)榈乇硭稻W，殘

14、丘、巖溶平原、孤峰發(fā)育。Sunday, July 31, 2022氣候與巖溶發(fā)展的關系(1)熱帶巖溶：以溶蝕作用為主，具最典型的巖溶地貌。廣東、廣西、海南。(2)亞熱帶巖溶：除溶蝕作用外，侵蝕作用也起較重要的作用。湖南、湖北。(3)溫帶巖溶：重力崩塌為主，巖溶作用不十分明顯。(4)干旱區(qū)巖溶：主要是地下巖溶，淡水地區(qū)發(fā)育巖溶，咸水不發(fā)育巖溶。Sunday, July 31, 2022新構造運動與巖溶發(fā)育的關系上升：溶洞越高，時代越老；越低，時代越晚。但生物化石可以與之相符，也可與之相反，要看先有洞還是先有堆積。溶洞的高度與河流水平面不一致，一般溶洞比當時的河流面稍高。下降：溶洞被掩埋。Sunday, July 31, 2022巖溶研究的意義巖溶旅游資源 云南路南石林、桂林山水、周口店上房山云水洞巖溶與工程建設巖溶水和巖溶礦產的利用 山西的神頭巖溶泉水