地質(zhì)喀斯特地貌課件

喀斯特地貌

上圖：地下喀斯特地貌

PhotographbyPeterL.Kresan

下圖：地表喀斯特地貌概述

（一）什么叫喀斯特

水對可溶性巖石（碳酸鹽類、硫酸鹽類、鹵酸鹽類等）地區(qū)巖石發(fā)生的破壞和改造作用及其形成的一系列地貌。（二）我國喀斯特地貌發(fā)育概況

我國喀斯特地貌分布廣、面積大、發(fā)育也很典型，主要分布在石灰?guī)r出露地區(qū)，約占全國總面積的13%，以桂、黔、滇東為大（例如：桂林山水、路南石林）。41次課（三）喀斯特的價值和不良影響

1、價值

現(xiàn)已探明石油儲處多在石灰?guī)r溶洞中，約有一半在該地貌中。地表奇峰異石，地下有眾多溶洞，各種造型景觀奇特，稱為豐富的旅游資源。地下洞穴埋藏的古生物和古人類化石有重大科學(xué)價值。

2、不良影響

裂隙、孔洞多，地表難吸收水，風(fēng)化殼薄，會引起水土缺失，不利農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。常發(fā)生地基破裂，水庫漏水，不利于居民點和交通建設(shè)等。41次課第一節(jié)喀斯特作用

一、喀斯特作用的概念

凡是水對可溶性巖石以化學(xué)過程（溶解和沉淀）為主，機(jī)械作用（流水侵蝕與沉積，以及重力崩塌和堆積等）為輔的破壞和改造作用（不僅發(fā)生在地表，更多的是在地下）。41次課二、喀斯特作用的化學(xué)過程

CaCO3+CO2+H2O2HCO3-+Ca2+

以上反應(yīng)為可逆過程，當(dāng)大氣中的CO2向水中浸入時，一部分與水結(jié)合為碳酸溶解固體CaCO3，另一部分保持氣體狀態(tài)。當(dāng)水中氣態(tài)的CO2減少或空氣中CO2含量降低，該反應(yīng)式往左發(fā)展以補(bǔ)充CO2

，則發(fā)生CaCO3的重新沉淀。41次課三、喀斯特作用的基本條件歸納起來是“四性”：巖石可溶性和透水性，水的流動性和溶蝕性。（一）巖石可溶性

主要取決于巖石成分和結(jié)構(gòu)：石灰?guī)r質(zhì)含量增加，溶解度增加，鋁質(zhì)，鐵質(zhì)、硅質(zhì)含量增加，溶解度降低。一般情況下，顆粒徑小，溶解度就大。41次課（二）巖石透水性

巖石透水性影響著水向地下的滲流，并關(guān)系到地下喀斯特作用的進(jìn)行，巖石孔隙度和裂隙度對巖石透水性影響最大，而裂隙度大小與巖石的構(gòu)造、純度和厚度等有關(guān)。（三）水的溶蝕力

水的溶蝕力隨深度增加而降低，一是深度增加，升華作用減少而最后消失；二是水和巖石相互作用而逐漸失去具有溶蝕性的碳酸。（四）水的流動性——可增大溶蝕力

水的流動性主要取決于氣候條件:

熱帶＞溫帶＞寒帶；濕潤地區(qū)＞半濕潤地區(qū)＞半干旱地區(qū)＞干旱地區(qū)。41次課四、喀斯特水的動態(tài)(如圖，分四個帶）41次課（一）垂直滲透帶

位于地面以下～豐水期潛水面以上，平時少水，僅雨季或融雪季節(jié)才有大量水流。厚度取決于潛水面的位置。該帶常發(fā)育垂直性洞穴。（二）季節(jié)變動帶

位于豐水期潛水面與枯水期潛水面之間，受季節(jié)性水位影響明顯。雨季潛水面上升，該帶水運動方向為水平，平時少水，潛水面下降，水流沿著重力方向運動，如此反復(fù)變化，有利于垂直、水平和傾斜的地下溶洞發(fā)育。41次課（三）水平流動帶

位于枯水期潛水面以下，直到谷底補(bǔ)給河流喀斯特水的深處為止。該帶地下水常年存在，水流總是排入河谷，流動的方向接近水平，且有自由水面。但在谷底深處，地下會有承壓性，故水流向上。這里有活躍的水質(zhì)交替和混合，故溶解力較強(qiáng)，可呈大規(guī)模的水平溶洞。

（四）深部滯流帶

水流極緩慢，甚至停滯，水質(zhì)交替很弱，水流有承壓性，水流方向不受主河谷影響，而向遠(yuǎn)處構(gòu)造盆地或減壓帶排泄，如果近海則從海底涌出，該帶僅見數(shù)量不多的蜂窩狀小洞穴。41次課第二節(jié)喀斯特地貌一、地表喀斯特地貌（一）石芽與溶溝

1、溶溝

地表流水沿巖石表面和裂隙流動時所溶解的石質(zhì)小溝稱溶溝。

2、石芽石芽是突出于溶溝之間的石脊

3、石芽地當(dāng)石芽與溶溝連成一片，構(gòu)成廣闊的地面時，就稱石芽地。裸露在地面的石芽因形態(tài)不同可分山脊式、石林式和車軌式。42次課石芽地42次課4、埋藏石芽熱帶土壤空氣CO2含量高，地下水有較多的碳酸，可溶蝕土層下的石灰?guī)r形成石芽和溶溝，但因在地下未受雨水沖刷，故石芽外形圓滑，溶溝深度不大（如圖）。42次課（二）溶斗與落水洞

溶斗和落水洞都發(fā)育在垂直活動帶上，是喀斯特地面上發(fā)育最廣泛的漏陷地貌，但是形態(tài)和成因上有區(qū)別。

1、溶斗（喀斯特漏斗）溶斗是一種碟形、漏斗形、圓筒形的小型封閉式圓洼地（深度一般小于直徑）。當(dāng)喀斯特谷底溶斗呈串珠狀出現(xiàn)時，暗示著可能有地下河存在，因此常作為喀斯特地區(qū)尋找地下水的指示性地貌。42次課漏斗Photographfrom:/jpkc/jpkc1/2004/zrdl/ziran.files/frame.htm42次課溶斗按成因可分為：（1）溶蝕溶斗地表徑流沿裂隙密集地段溶蝕而成，深度不大，斗壁和緩，斗緣也不明顯，外形多呈碟狀。進(jìn)一步下深時，斗壁變急峻，斗緣明顯，呈漏斗狀。（2）塌陷漏斗地下常出現(xiàn)大小不等的洞穴，覆蓋在洞頂上的土層或巖層。由于重力作用，有時崩塌，造成塌陷形溶斗。多呈井狀，底部有崩積物，壁陡，斗緣明顯，深度大于寬度，外形呈筒狀。42次課

2、落水洞

開口于地面而通往地下深處裂隙、地下河或溶洞的洞穴。落水洞的深度比寬度大得多。落水洞形態(tài)主要有兩種：一是裂隙狀落水洞，形態(tài)狹長，作一定傾斜和曲折向地下延伸，分布最廣；二是井狀落水洞，深度和寬度都很大。落水洞成因除了溶蝕作用外，更重要在于重力和侵蝕作用。42次課（三）溶蝕洼地和溶蝕谷地

1、溶蝕洼地是一種面積較大的橢圓形封閉洼地，四周多被低山丘陵、峰林等圍繞。底部堆積著2-3m厚的紅土層，當(dāng)洼地底部排水系統(tǒng)堵塞后（發(fā)育后期）積水成湖。Photographfrom:42次課

2、溶蝕谷地

是喀斯特地區(qū)一些寬闊而平坦的谷地，或者盆地兩側(cè)多被峰林夾峙，谷坡急陡，但谷底平坦，橫剖面如槽形。谷地內(nèi)常有過境河穿過，由一端流入，至另一端潛入地下。在河流作用下，谷地不僅迅速擴(kuò)大，還堆積了較厚的沖積物。此外，還殘留石灰?guī)r殘積紅土及低矮的石灰?guī)r孤峰或殘丘。42次課

溶蝕谷地發(fā)育受構(gòu)造影響很大：如有些谷地發(fā)育于向斜或背斜軸部，有些沿斷陷盆地或斷裂帶發(fā)育，還有些則沿可溶性巖與非可溶性巖得接觸帶發(fā)育。沿斷裂帶發(fā)育的溶蝕谷地，谷底分布農(nóng)田，兩側(cè)為峰叢夾峙（福建永安）42次課（四）干谷、盲谷和地下河

1、干谷喀斯特區(qū)往昔的河谷（今已無水或僅洪水期有水）。

2、盲谷和地下河盲谷是死胡同式河谷，前方常被陡崖所擋，河水從崖下落水洞潛入地下，變成地下河。盲谷前端的落水洞還會向上游遷移，表示地下河不斷向河流上游襲奪。42次課（五）峰叢、峰林和孤峰

1、峰叢峰叢頂部山峰分散，基部連成一體，地勢較高，侵蝕較輕微，是位于垂直滲透帶上的峰林集合體。Photographfrom:42次課

2、峰林

成群的石灰?guī)r山峰基部分離或微微相連，接近地下水位線。是地殼長期穩(wěn)定下石灰?guī)r體遭受強(qiáng)烈破壞并深切至水平流動帶所成的山群。與其相伴多是大型溶蝕谷地和深陷溶蝕洼地等。Photographfrom:42次課

3、孤峰

散立在溶蝕谷地或溶蝕平原上的低矮山峰，是長期喀斯特作用的產(chǎn)物。如桂林獨秀峰，伏波巖。Photographfrom:42次課

4、三者聯(lián)系

時間上：發(fā)育早期→中期→晚期（峰叢→峰林→孤峰）空間上：中間→邊緣→外緣（峰叢→峰林→孤峰）峰叢、峰林與孤峰分布剖面示意圖42次課（六）巖溶盆地和巖溶平原

巖溶盆地是一種大型的巖溶洼地，邊緣略陡并發(fā)育發(fā)育峰林。多分布于地殼相對穩(wěn)定地區(qū)。巖溶盆地繼續(xù)擴(kuò)大形成巖溶平原，地表覆蓋紅土并發(fā)育孤峰殘丘。

42次課Photographfrom:42次課Photographfrom:42次課二、地下喀斯特地貌（一）溶洞的發(fā)育

溶洞：地下水的可溶性巖體各種裂隙溶蝕，侵蝕擴(kuò)大而成的地下空間。多個溶洞連通組合成一個整體時，可稱為洞穴系統(tǒng)，溶洞形成后期還會受到構(gòu)造影響，形成穿洞、峽谷、天生橋等地貌。42次課（二）溶洞地貌

1、溶蝕地貌發(fā)育在潛水面附近的水平溶洞，經(jīng)常受自由水面溶蝕和侵蝕作用，形成向洞頂凹入的弧面，槽洞兩側(cè)邊壁有邊槽，如果地殼上升，在原邊槽下方又成一新邊槽。

2、堆積地貌多種多樣，最常見的是大量的CaCO3化學(xué)堆積，并構(gòu)成了各種堆積地貌，如石鐘乳、石筍、石幔和邊石堤等。42次課

⑴石鐘乳（垂直于洞頂?shù)牡瑰F狀CaCO3堆積體）

因洞頂滲入的地下水CO2含量較高，對石灰?guī)r有較強(qiáng)的溶蝕力。溶解成飽和態(tài)的CaCO3在水滴表面結(jié)晶為極薄的鈣膜，水滴落下時，鈣膜破裂，殘留下來的CaCO3便與頂板連結(jié)成為鈣環(huán)。由于下滲水滴不斷供應(yīng)CaCO3

，鈣環(huán)不斷下伸，形成細(xì)長中空的石鐘乳。42次課⑵石筍（由洞底往上增高的CaCO3堆積體）與石鐘乳方向相反、位置相對。當(dāng)水滴從石鐘乳上跌落至洞底時，變成許多小水珠或流動的水膜，使原已含過量CO2的水滴有了更大的表面積，CO2逸散，產(chǎn)生CaCO3堆積。PhotographbyPeterL.Kresan42次課（3）石柱

石鐘乳與石筍相對增長，直至兩者連成石柱，由洞頂下滲的水溶液，繼續(xù)沿石柱表面堆積，使石柱加粗。

石柱石筍石鐘乳Photographfrom：42次課42次課Photographfrom：

⑷石幔含CaCO3的水溶液在洞壁漫流，因CO2迅速逸散而產(chǎn)生片狀、層狀的CaCO3堆積，表面由彎曲的流紋，高達(dá)數(shù)十米。42次課Photographfrom：42次課⑸邊石堤是在洞底，尤其是底部兩邊的堤狀積水成池，稱為邊石池或石田（如圖）。Photographfrom：42次課第三節(jié)喀斯特地貌的發(fā)育一、喀斯特地貌的發(fā)育階段（一）早期

披覆在石灰?guī)r上的非溶性被剝除，石灰?guī)r體露出地面后，喀斯特開始發(fā)育。地表水流，包括河流作用仍占優(yōu)勢，但地面上已出現(xiàn)溶溝、石芽、溶斗、落水洞等漏陷地貌。42次課（二）中期

是喀斯特地貌發(fā)育最盛，也是地下水占優(yōu)勢的時期。地表水大部分轉(zhuǎn)入地下（主河流除外），形成地下水系和地下洞穴系統(tǒng)。地面十分干旱，并廣泛發(fā)育出溶蝕洼地，干谷和盲谷等，此后，許多地下河和溶洞頂部崩塌，出露后成地表河或峽谷等。地面切割及十分破碎，產(chǎn)生許多深陷洼地，大型溶蝕谷地、峰叢和峰林等地貌。42次課（三）晚期

當(dāng)?shù)叵滤叭芏创罅勘浪?，溶蝕谷地，洼地不斷擴(kuò)大，以及可溶性巖層之下的非溶性巖層廣泛出露時，地表水系又發(fā)育起來，河流作用重新占上風(fēng)，此期發(fā)育出廣闊的溶蝕平原，平原上還堆積著石灰?guī)r殘積紅土、峰林蝕余的孤峰與殘丘。42次課二、喀斯特地貌的地帶性

氣候，尤其是氣溫和降水直接或間接影響著喀斯特水的徑流量和溶解速度，從而使喀斯特地貌具有地帶性的特征。42次課（一）熱帶亞熱帶季風(fēng)型

高溫多雨是熱帶亞熱帶氣候典型特征，喀斯特作用強(qiáng)度大，速度快，地貌發(fā)育比其它氣候好：峰林發(fā)育得最好；地面露陷地貌，溶蝕洼地及溶蝕谷地等廣泛發(fā)育。石芽和溶溝也十分顯著，石芽高大而呈山脊式和石林式；地下喀斯特地貌發(fā)達(dá)，形成廣大的洞穴系統(tǒng)，“逢山必有洞”。這種類型的喀斯特地貌主要分布在西印度群島、爪哇、越南、中國廣西地區(qū)和云貴高原。42次課（二）地中海型

水熱條件不如熱帶，但是地表或地下喀斯特地貌仍相當(dāng)顯著。以溶斗、落水洞、溶蝕洼地、坡立谷、盲谷及干谷等多見，還有少數(shù)河流切割造成糟形峽谷（地下河崩塌地段峽谷更為明顯）。

主要分布在地中海沿岸，如巴爾干半島、愛琴海群島、克里米亞和南高加索等地。42次課（三）溫