第五章巖溶地貌

第五章巖溶地貌Chapter5KarstLandforms一、巖溶作用1.巖溶作用

是指地表水和地下水對(duì)可溶性巖石（碳酸鹽巖類(lèi)、硫酸鹽巖、鹵鹽巖）所進(jìn)行的以化學(xué)溶解作用為主，機(jī)械侵蝕作用為輔的溶蝕作用、侵蝕—溶蝕作用以及與之相伴生的堆積作用的總稱(chēng)。StoneForest路南石林StoneForest早在300多年前，我國(guó)明代地理學(xué)家徐霞客（1587-1641）考察了廣西、貴州、云南一帶的石灰?guī)r地貌，探索了許多地下溶洞，并作了詳細(xì)記錄。巖溶作用及其所產(chǎn)生的一切巖溶現(xiàn)象的總稱(chēng)。Karst是南斯拉夫西北部一座石灰?guī)r高原的名稱(chēng)。19世紀(jì)末，南斯拉夫?qū)W者司威治(J.Cvijic)研究了Karst高原的奇特地貌，并把這種地貌稱(chēng)為Karst。1966年2月，我國(guó)第二屆喀斯特會(huì)議，決定將“喀斯特”一詞改為巖溶。2.巖溶(Karst)3.巖溶地形和巖溶堆積物

由巖溶作用產(chǎn)生的地形和堆積物。在巖溶作用地區(qū)所產(chǎn)生的特殊地質(zhì)、地貌和水文特征，概稱(chēng)巖溶現(xiàn)象。4.巖溶現(xiàn)象

5.真假巖溶問(wèn)題（1）真巖溶發(fā)育在可溶性巖石中的巖溶。（2）假巖溶發(fā)育在非可溶性巖石中的巖溶。a.碎屑巖巖溶b.黃土巖溶（潛蝕）c.熱力巖溶（冰層、凍土層）

1.巖石的可溶性（1）巖性成分對(duì)溶解度的影響

*易溶的鹵鹽巖巖鹽(NaCl)，鉀巖(KCl)，鎂巖(MgCl2)

*中等溶解的硫酸鹽巖石膏(CaSO42H2O),芒硝(Na2SO410H2O)

*難溶的碳酸鹽類(lèi)石灰?guī)r(CaCO3)，白云巖(CaMg(CO3)2)

二、

巖溶作用的基本條件(2)碳酸鹽類(lèi)巖石的礦物成分對(duì)溶解度的影響

碳酸鹽類(lèi)巖石按所含礦物成分的重量百分比,可劃分為7個(gè)類(lèi)型。溶解度高

Ⅰ.石灰?guī)r類(lèi)Ⅱ.石灰?guī)r—白云巖類(lèi)Ⅲ.白云巖類(lèi)Ⅳ.泥質(zhì)灰?guī)r類(lèi)Ⅴ.泥質(zhì)白云巖類(lèi)Ⅵ.泥灰?guī)r類(lèi)Ⅶ.碳酸質(zhì)砂頁(yè)巖類(lèi)溶解度低R——粘土巖（3）CaO/MgO比值對(duì)溶解度的影響

當(dāng)CaO/MgO比值增高時(shí),相對(duì)溶解度也增加。CaO/MgO=1.2~2.2相對(duì)溶解度：0.350.82CaO/MgO=2.2~10.0相對(duì)溶解度0.820.99CaO/MgO>10.0相對(duì)溶解度趨于12.巖石的透水性（1）巖石的孔隙度與巖石結(jié)構(gòu)的關(guān)系原生碳酸鹽類(lèi)巖石的孔隙度可達(dá)40%-70%。成巖及變質(zhì)的碳酸鹽類(lèi)巖石孔隙度僅占5%-15%。粗晶及中晶結(jié)構(gòu)的巖石孔隙度大,易溶解。細(xì)晶結(jié)構(gòu)的巖石孔隙度小,又易受非可溶性礦物顆粒的包圍,不易溶解。

（2）巖石的透水性與構(gòu)造的關(guān)系風(fēng)化裂隙一般較淺,只影響地表巖溶的發(fā)育。構(gòu)造裂隙(特別是張性)透水性好,巖溶發(fā)育(例如漓江）。軟弱巖層或具有壓性裂隙的巖層,其裂隙呈封閉狀,透水性弱,巖溶不發(fā)育。漓江3.水的溶蝕性空氣：CO2水：CO2+H2OH2CO3H++HCO3-巖石：H++CaCO3HCO3-+Ca2+綜合：CO2+H2O+CaCO3Ca2++2(HCO3-)

44100CO2在水中的溶解度與溫度成反比，與氣壓成正比。純水的溶蝕作用很弱人類(lèi)活動(dòng)———酸雨溫度越高，CaCO3在水中的溶解度越??；當(dāng)溫度相同時(shí)，PCO越高,CaCO3在水中的溶解度越大。2兩個(gè)特例A.在深部循環(huán)帶內(nèi)，高溫條件下：CaCO3+SiO2

CO2+CaSiO3（硅化）B.在礦床氧化帶，黃鐵礦氧化后形成硫酸，H2SO4與CaCO3作用形成石膏及CO2：H2SO4+CaCO3

CaSO4+CO2+H2O4.水的流動(dòng)性（1）水量變化（2）溫度、壓力變化（3）混合溶液的影響CaCO3與CO2的平衡曲線(xiàn)CO2+H2O+CaCO3Ca2++2(HCO3-)非飽和區(qū)過(guò)飽和區(qū)三、地下水的動(dòng)態(tài)①②③④

巖溶水的垂直分帶①垂直循環(huán)帶；②季節(jié)變動(dòng)帶；③水平循環(huán)帶；④深部循環(huán)帶懸掛泉上層滯水石灰?guī)r中洞穴的形成及演化示意圖落水洞1.溶溝與石芽（石林-StoneForest）溶溝石芽埋藏石芽半裸露石芽裸露石芽四、巖溶地貌溶溝與石芽2.峰叢、峰林、孤峰、殘丘、溶蝕平原、坡立谷（Polje——巖溶盆地）峰叢洼地泉峰林河流孤峰坡立谷溶蝕平原峰林地貌的同時(shí)態(tài)系統(tǒng)演化模式峰叢洼地泉峰林河流孤峰坡立谷溶蝕平原坡立谷的特點(diǎn)面積較大，數(shù)十~數(shù)百平方公里；底部平坦，地表有河流通過(guò)，堆積物有沖積、坡積及殘余的各類(lèi)堆積；周?chē)袝r(shí)發(fā)育峰林地形，內(nèi)部可以有孤峰、殘丘；長(zhǎng)軸方向常與構(gòu)造線(xiàn)一致。3.漏斗、溶蝕洼地漏斗河流溶蝕洼地漏斗的形成過(guò)程？(a)溶蝕漏斗(b)崩塌漏斗(c)陷落漏斗(d)下伏巖溶崩塌漏斗漏斗的類(lèi)型4.落水洞、豎井、干谷、盲谷、伏流落水洞豎井盲谷盲谷泉落水洞河流伏流云南宣威地下截彎取直形成的干谷湖北利川伏流貴州天然石灰?guī)r橋洞5.巖溶湖、地下河、溶洞巖溶湖——地表巖溶湖，地下巖溶湖地蘇暗河示意圖1.暗河主要河道;2.暗河出口;3.流向;4.巖溶泉石灰?guī)r中洞穴的形成及演化示意圖落水洞洞穴——猿人的別墅多層溶洞問(wèn)題?溶洞的形態(tài)形成部位巖溶形態(tài)垂直循環(huán)帶

地表溶溝、石芽峰叢、峰林、孤峰、殘丘干谷、半干谷、盲谷溶蝕洼地、溶蝕平原及坡立谷地表巖溶湖間歇泉、泉華地下垂直溶蝕形態(tài)巖溶漏斗落水洞、豎井裂隙狀溶洞堆積形態(tài)石鐘乳、石筍、石柱水平流動(dòng)帶水平溶蝕形態(tài)溶洞暗河、伏流地下湖溶隙、溶孔巖溶地形分類(lèi)表1.溶蝕殘余堆積物在巖溶作用下,碳酸鹽類(lèi)巖石被水溶解后,所殘留下來(lái)的富含Al2O3和Fe2O3的紅色粘土物質(zhì),稱(chēng)為“赭土”或“紅色石灰土”。地形方面——古夷平面、巖溶負(fù)地形、充填于溶洞巖礦成分——富含Al2O3和Fe2O3的粘土物質(zhì)巖相特點(diǎn)——無(wú)層理，無(wú)分選，細(xì)膩均一，以粘土礦物為主，常呈紅色或黃色，有時(shí)含灰?guī)r礫石。五、巖溶堆積物2.洞穴堆積物（1）化學(xué)沉積Ca(HCO3)2

CaCO3+CO2+H2O懸垂于洞頂——石鐘乳滴落于洞底，自下而上“生長(zhǎng)”——石筍二者相接——石柱懸于洞壁——石幔班哲保吉溶洞本溪水洞穴珠——巖溶珍珠——芬妮石芬妮——法國(guó)洞穴探險(xiǎn)隊(duì)長(zhǎng)沙克的愛(ài)女（2）重力堆積物(圖)（3）地下河、湖沉積物(圖)（4）生物及文化堆積周口店猿人洞剖面圖上文化層下文化層北京猿人的頭蓋骨產(chǎn)在第8層新疆絨馬溫泉泉華3.泉華堆積物ANYQUESTIONS?小結(jié)1.基本概念巖溶巖溶作用巖溶地貌巖溶現(xiàn)象真巖溶與假巖溶2.巖溶發(fā)育的基本條件巖石的可溶性巖石的透水性水的溶蝕性水的流動(dòng)性巖性成分的影響礦物成分的影響Cao/MgO比值的影響

巖石結(jié)構(gòu)對(duì)透水性的影響地質(zhì)構(gòu)造對(duì)透水性的影響溶蝕機(jī)理純水的溶蝕作用有機(jī)酸與無(wú)機(jī)酸作用水量變化溫度與壓力變化混合流影響巖溶地區(qū)地下水垂直分帶（畫(huà)圖）3.巖溶地形形成部位巖溶形態(tài)垂直循環(huán)帶

地表溶溝、石芽峰叢、峰林、孤峰、殘丘干谷、半干谷、盲谷溶蝕洼地、溶蝕平原及坡立谷地表巖溶湖間歇泉、泉華地下垂直溶蝕形態(tài)巖溶漏斗落水洞、豎井裂隙狀溶洞堆積形態(tài)石鐘乳、