巖溶地貌及巖溶堆積物課件

Monday,April10,2023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(xué)作用為主，機(jī)械作用為輔，對(duì)可溶性巖石的溶解破壞的過(guò)程。

巖溶：巖溶作用及其由此產(chǎn)生的現(xiàn)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Monday,April10,2023巖溶作用類(lèi)型地下水的潛蝕作用地下水的搬運(yùn)作用地下水的沉積作用Monday,April10,2023地下水的運(yùn)動(dòng)特征：地下水的垂直運(yùn)動(dòng)在包氣帶，地下水主要作垂直運(yùn)動(dòng)。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(yùn)動(dòng)在潛水面附近，地下水作近于水平方向運(yùn)動(dòng)。因而溶蝕作用沿水平方向發(fā)展。巖石經(jīng)溶蝕后形成水平方向延伸的溶洞。主要為化學(xué)搬運(yùn)，化學(xué)搬運(yùn)物的成分和數(shù)量，取決于地下水滲流區(qū)的巖石性質(zhì)和風(fēng)化程度。流經(jīng)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(xué)風(fēng)化較弱，只有極易遷移的K+、Na+、Cl-、SO42-等離子。在濕熱氣候區(qū)，化學(xué)風(fēng)化作用強(qiáng)烈而徹底，地下水搬運(yùn)的物質(zhì)除上述物質(zhì)以外，可有較多的SiO2、Al(OH)3、Fe(OH)3等膠體物質(zhì)。地下水的溶運(yùn)能力，與水溫、壓力、運(yùn)移速度、酸堿度及CO2含量有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，溫度高、壓力大、流速快、CO2和酸類(lèi)物質(zhì)含量高時(shí),其溶運(yùn)能力強(qiáng)；反之，則較弱。2．地下水的搬運(yùn)作用3．地下水的沉積作用溶洞沉積物

在灰?guī)r區(qū)，當(dāng)溶有重碳酸鈣的地下水滲入溶洞時(shí)，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(dāng)泉水流出地表時(shí)，因壓力降低、溫度升高，地下水中的礦物質(zhì)發(fā)生沉淀，沉淀在泉口的疏松多孔物質(zhì)叫泉華。成分為CaCO3時(shí)，稱(chēng)為鈣華或石灰華；以SiO2為主時(shí)稱(chēng)為硅華。泉華可堆積成錐狀、臺(tái)階狀或扇狀地貌。Monday,April10,2023

白云巖白云質(zhì)灰?guī)r灰?guī)r礦物

白云石白云石+方解石方解石Ca/Mg1.2~2.22.2~10.0>10.0相對(duì)溶解度

0.35~0.820.8~0.99≈1

巖溶化程度小中大Monday,April10,20232．巖石結(jié)構(gòu)對(duì)溶蝕率的影響結(jié)晶巖石的晶粒愈小，相對(duì)溶解速度愈大在，隱晶結(jié)構(gòu)一般具有較高的溶蝕率。不等粒結(jié)構(gòu)石灰?guī)r比等粒結(jié)構(gòu)石灰?guī)r的相對(duì)溶解度要大。礦物種類(lèi)：方解石為主巖溶發(fā)育，以白云石為主巖溶不發(fā)育?；瘜W(xué)成分：Ca/Mg比值越大，巖溶作用越強(qiáng)。相對(duì)溶解度：溶解度越大，巖溶作用越強(qiáng)。②巖石的透水性

透水性強(qiáng)的巖石利于巖溶作用的進(jìn)行。在這些巖石中的地下水運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)較快，新鮮的地下水不斷補(bǔ)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(qiáng)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(gòu)造發(fā)育的地質(zhì)巖溶作用強(qiáng)，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(qiáng)。Monday,April10,2023④水的流動(dòng)性滯流的水，由于不能及時(shí)補(bǔ)給CO2，其溶解力是有限的，很容易被CaCO3所飽和。流動(dòng)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，特別是不同CO2濃度地下水混合，會(huì)大大提高水的溶解力。Monday,April10,2023沙鍋店奧陶紀(jì)灰?guī)rMonday,April10,2023灰?guī)r溶溝Monday,April10,2023沙鍋店?yáng)|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(jìn)行溶蝕與侵蝕，形成縱橫交錯(cuò)的凹槽。石芽：凹槽之間殘存的突起巖石。Monday,April10,2023石林Monday,April10,2023宜賓興文石海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。Monday,April10,20233．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(lián)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(fù)地貌類(lèi)型。張家界地貌Monday,April10,2023張家界地貌溶蝕洼地Monday,April10,2023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(guò)，方體會(huì)到“船在青山頂上行”之快感。Monday,April10,20234．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(dú)秀峰Monday,April10,2023

落水洞與豎井（過(guò)渡型）落水洞：消泄地表水的過(guò)于垂直的或傾斜的洞穴。豎井：落水洞進(jìn)一步發(fā)展，崩塌作用加劇，就可形成一種垂向深井。沙鍋店?yáng)|山梁灰?guī)r落水洞Monday,April10,2023（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(chēng)。2．地下河、伏流與地下湖地下河：又稱(chēng)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(jīng)過(guò)地下的潛伏段。地下湖：指天然洞穴中具有開(kāi)擴(kuò)自由水面的比較平靜的地下水體。利川騰龍洞中國(guó)目前最大的溶洞之一，世界特級(jí)洞穴之一。位于利川市城郊6公里處，門(mén)票180元。旱洞全長(zhǎng)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(zhǎng)16.8公里的地下暗流。溶洞Monday,April10,2023Monday,April10,2023Monday,April10,2023三．巖溶堆積物（一）地表巖溶堆積物（二）地下巖溶堆積物Monday,April10,2023（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(zhì)。由于含次生氧化鋁和氧化鐵而成紅色，有時(shí)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(chǎn)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(zhì)。九寨溝黃龍Monday,April10,2023Monday,April10,2023（二）地下巖溶堆積物1．洞穴化學(xué)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Monday,April10,2023石鐘乳是地下水沿著細(xì)小的孔隙和裂隙從洞頂滲出而進(jìn)入溶洞空間，隨著溫度的升高，壓力的降低，水中Ca（HCO3）變得過(guò)飽和，CaCO3就圍繞著水滴的出口沉淀下來(lái)，逐漸形成一種自洞頂向下生長(zhǎng)的碳酸鈣沉積體體。Monday,April10,2023Monday,April10,2023（2）流石：洞內(nèi)流水所形成的方解石及其他礦物沉積。邊石：是地下水流過(guò)洞底積水塘?xí)r，在其邊緣形成的碳酸鈣沉積Monday,April10,2023Monday,April10,2023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。Monday,April10,2023Monday,April10,2023（3）霧水和凝結(jié)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(xì)管水沉積石珊瑚：在石鐘乳表面，由于毛細(xì)管水滲出而形成的狀如珊瑚的碳酸鈣沉積物。卷曲石：一種螺旋狀鐘乳石。卷曲石2．洞穴崩塌堆積洞內(nèi)伴隨著巖溶作用過(guò)程從洞頂、洞壁、洞口崩塌的巖石、碎石的角礫堆積物的通稱(chēng)。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(dòng)物化石堆積5．古人類(lèi)化石及其文化遺存Monday,April10,2023灰?guī)r中的蛇卷螺化石Monday,April10,2023四．巖溶旋回幼年期：巖溶開(kāi)始發(fā)育，以垂直巖溶作用為主，地表水向下運(yùn)動(dòng)，無(wú)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(zhuǎn)變?yōu)樗饺芪g占優(yōu)勢(shì)，溶洞、暗河發(fā)育；地下水水平流動(dòng)，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(zhuǎn)變?yōu)榈乇硭稻W(wǎng)，殘丘、巖溶平原、孤峰發(fā)育。Monday,April10,2023氣候與巖溶發(fā)展的關(guān)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。Monday,April10,2023新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與巖溶發(fā)育的關(guān)系上升：溶洞越高，時(shí)代越老；越低，時(shí)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(dāng)時(shí)的河流面稍高。下降：溶洞被掩埋。Monday,April10,2023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(shè)巖溶水和巖溶礦產(chǎn)的利用山西的神頭巖溶泉水，流速5m3/s，是大型神頭火力發(fā)電廠的主要供水源