第五章 喀斯特地貌.ppt

1、第三節(jié) 喀斯特地貌,第五章 喀斯特地貌,黃龍五彩池,云南羅平,喀斯特丘陵,云南羅平,喀斯特, 地表水和地下水對可溶性巖石的破壞和改造作用稱為喀斯特作用。 即水對可溶性巖石的溶蝕、沖蝕、堆積，以及重力崩塌的總稱。 以化學(xué)溶蝕作用為主，機(jī)械侵蝕作用為輔。 喀斯特作用所形成的地表形態(tài)和地下形態(tài)稱為喀斯特地貌。 喀斯特作用及其所產(chǎn)生的水文現(xiàn)象和地貌現(xiàn)象統(tǒng)稱為喀斯特（ Karst ）。,喀斯特研究的起源,徐霞客（15861641，明徐霞客游記的作者）是我國和世界上最早的巖溶研究學(xué)者。 19世紀(jì)末，南斯拉夫的司威治（J.Cvijic）研究了南斯拉夫西北的喀斯特（Karst）石灰?guī)r高原，并于1893年正式用

2、“Karst”來概括喀斯特高原的地貌景觀。 中國地質(zhì)學(xué)會第一屆喀斯特學(xué)術(shù)會議（1966年2月，桂林），建議在我國使用“巖溶”一詞，并把它作為Karst的漢語同義語。,可溶性巖石的分布,碳酸鹽類巖約占全球沉積巖的15，面積4100萬km2，硫酸鹽巖面積為1100萬km2，合計(jì)5200萬km2，占全球面積的10.2； 中國碳酸鹽類巖的分布可分為裸露、覆蓋和埋藏等三種類型，面積共344.3萬km2，其中裸露型面積為 90.7萬km2。 主要分布在桂、貴、滇，其它還有鄂西、湘西、川東、魯、晉等地。,貴州省喀斯特地貌占全省總面積的61.9%。 廣西喀斯特地貌占其自治區(qū)總面積的33.85%。 云南的約占全

3、省總面積29%。,第五章 喀斯特地貌,第一節(jié) 喀斯特作用,第三節(jié) 喀斯特地貌的發(fā)育,第二節(jié) 喀斯特地貌,第一節(jié) 喀斯特作用,一、喀斯特作用的化學(xué)過程,可溶性巖石的溶解通常都是在含有二氧化碳的水中進(jìn)行的。,第一節(jié) 喀斯特作用,總化學(xué)反應(yīng)式為：,（形成碳酸）,（碳酸離解）,（溶解碳酸鈣）,二、喀斯特作用的基本條件,（一）巖石的可溶性 巖石的可溶性主要取決于巖石的化學(xué)成分與巖石結(jié)構(gòu)。 三大類可溶巖： 鹵鹽類：如鉀鹽、石鹽； 硫酸鹽類：如硬石膏、石膏、芒硝等； 碳酸鹽類：如石灰?guī)r、白云巖等。 溶解度：鹵鹽硫酸鹽碳酸鹽； 在碳酸鹽巖類中，CaCO3的含量越高，其他雜質(zhì)含量越低，其溶解度就越大。 石灰?guī)r白

4、云巖硅質(zhì)灰?guī)r泥灰?guī)r； 巖石的結(jié)構(gòu)與溶解度有密切關(guān)系。對于結(jié)晶的巖石，晶粒越小，溶解度也越大。,第一節(jié) 喀斯特作用,（二）巖石的透水性, 巖石的透水性對巖石的溶蝕速度和地下巖溶的發(fā)育有著重大影響。 透水性不良的巖石，溶蝕作用只限于巖石表面，很難深入巖石內(nèi)部； 透水性好的巖石，地表和地下溶蝕都很強(qiáng)，地貌發(fā)育也好。 透水性強(qiáng)弱取決于巖石的孔隙和裂隙大小和多少。一般石灰?guī)r的原生孔隙度都很小3，透水性較弱；巖石的透水性主要受由構(gòu)造運(yùn)動形成的各種裂隙所控制。 總之，巖石構(gòu)造越破碎、巖石純度越高、巖層越厚，則透水性就越好；,二、喀斯特作用的基本條件,第一節(jié) 喀斯特作用,（三）水的溶蝕力,水的溶蝕力取決于水的

5、化學(xué)成分、溫度、氣壓等 方面因素。,二、喀斯特作用的基本條件,第一節(jié) 喀斯特作用,其化學(xué)反應(yīng)是可逆的，正反應(yīng)速度取決于CO2的濃度，逆反應(yīng)速度取決于Ca2的濃度。 即溶解于水中的CO2越多，水的溶蝕力就越強(qiáng)；水中的Ca2的含量越高，水的溶蝕力就越弱。,水中酸的含量越高，溶蝕力也越強(qiáng)；酸的來源主要由大氣中的CO2溶入水中而成。 溫度越高，溶蝕力越強(qiáng)；雖然水中CO2的含量與溫度成反比，但水的化學(xué)反應(yīng)速度與溫度成正比。 氣壓越高，溶蝕力越強(qiáng)；水中CO2的含量與氣壓成正比。 氣候越濕熱，水的溶蝕力就越強(qiáng)，喀斯特發(fā)育就越快。,（三）水的溶蝕力,（四）水的流動性,經(jīng)常流動的水體，能大大提高水的溶蝕力。 流

6、水經(jīng)常與空氣保持接觸，能不斷地補(bǔ)充因溶蝕巖石所消耗的CO2，使水體不易達(dá)到飽和。 處于流動狀態(tài)的水，有時(shí)雖然達(dá)到飽和，但當(dāng)幾種不同濃度的飽和溶液混合后，可變?yōu)椴伙柡投匦芦@得溶蝕能力。 熱帶地區(qū)高溫多雨，水流量大、水循環(huán)快，加上氣溫高及生物作用強(qiáng)，巖溶發(fā)育最快。 如亞熱帶廣西碳酸鹽巖溶蝕量為0.120.3mm/a，是暖溫帶的河北（溶蝕量為 0.020.03mm/a）的59倍。,二、喀斯特作用的基本條件,第一節(jié) 喀斯特作用,三、喀斯特水動態(tài)剖面,垂直滲透帶 （充氣帶）； 地面以下至豐水期潛水面之上，水沿重力方向向下滲流。 垂直性洞穴發(fā)育。,季節(jié)變動帶 （過渡帶）； 豐水期潛水面與枯水期潛水面之間

7、，水平流動與垂直流動交替進(jìn)行。 垂直水平地下溶洞。,水平流動帶 （飽水帶）； 枯水期潛水面之下至谷底補(bǔ)給深處為止。 谷底承壓，出露地表成上升泉。,深部緩流帶 下限深，水流極為緩慢，交替弱，喀斯特作用不明顯。,第二節(jié) 喀斯特地貌,一、地表喀斯特地貌,二、地下喀斯特地貌,一、地表喀斯特地貌,（一）石芽與溶溝： 在石灰?guī)r等易溶性巖石分布地區(qū)，地表水沿著坡面節(jié)理裂隙溶蝕和沖蝕，凹者而成的溝槽形態(tài)稱溶溝，凸者溝間突起為石芽，進(jìn)一步溶蝕、沖蝕形成高大而排列如林的石芽稱為石林。 云南路南石林是世界罕見的特大型熱帶石林。,第二節(jié) 喀斯特地貌,石芽形成示意圖,石芽、石林形成示意圖,峰叢、峰林 在地殼處于相對穩(wěn)定

8、的時(shí)期，下蝕作用微弱，形成 基座相連、且基座相對高度超過頂部山峰的相對高 度的一種連座石灰?guī)r山峰，叫峰叢?；蛛x或微 微相連的成群分布的石灰?guī)r山峰，叫峰林。 孤峰 孤峰是聳立在溶蝕平原上的孤立石灰?guī)r山峰，是巖 溶地貌 發(fā)育晚期的產(chǎn)物。 桂林山水屬于典型的熱帶峰林景觀。,石芽與溶溝1,石芽與溶溝,云南羅平,（二）溶斗和落水洞 1、溶斗 也稱為喀斯特漏斗，是一種碟形、漏斗形、圓筒形的小型封閉式洼地，它是現(xiàn)代喀斯特作用下的產(chǎn)物，起著匯聚地表水的作用。 漏斗是漏斗形或碟形的封閉洼地；主要分布在喀斯特高原面上。 溶蝕洼地通常由漏斗擴(kuò)大合并而成，直徑100m。,一、地表喀斯特地貌,第二節(jié) 喀斯特地貌,漏

9、斗1,漏斗,貴州興義,漏斗2,漏斗,貴州興義,漏斗3,漏斗,貴州興義,漏斗群2,漏斗群,云南羅平,2、落水洞 為地表水進(jìn)入地下河的主要通道； 深幾十米至幾百米，寬度一般 10 m。 主要分布在溶蝕洼地底部以及喀斯特斜坡上。 形態(tài)有兩種： 裂隙狀落水洞 井狀落水洞,一、地表喀斯特地貌,第二節(jié) 喀斯特地貌,（二）溶斗和落水洞,廣西樂業(yè)“天坑”,廣西樂業(yè)“天坑群”,最深613m,樂業(yè)“天坑”仰視,重慶小寨“天坑”1,重慶小寨“天坑”,深666m,重慶小寨“天坑”2,重慶小寨“天坑”,天窗（落水洞）,（三）溶蝕洼地和溶蝕谷地,溶蝕洼地是一種面積較大的圓形或橢圓形的封閉洼地。 洼地的底部排水系統(tǒng)堵住后，

10、積水形成喀斯特湖。,溶蝕谷地是指寬闊而平坦的谷地。其發(fā)育受構(gòu)造地貌的影響較大。 俗稱“壩”、“壩子”，寬幾百米至幾公里，長幾公里至幾十公里，在一定構(gòu)造條件下經(jīng)長期溶蝕、侵蝕而成； 喀斯特平原，達(dá)數(shù)百平方公里，由坡立谷發(fā)展而來。,一、地表喀斯特地貌,第二節(jié) 喀斯特地貌,草海,巖 溶 湖,貴州威寧的草海，46.6 km2,坡立谷,坡立谷,壩子1,壩子,云南羅平,喀斯特平原,喀斯特平原,巖溶丘陵,云南羅平,喀斯特丘陵,喀斯特丘陵羅平,喀斯特丘陵,云南羅平,（四）干谷、盲谷與地下河,干谷和盲谷是河流作用下的谷地。 干谷是喀斯特區(qū)往昔的河谷。 盲谷是一種死胡同式的河谷，其前方常被陡崖所擋。 河水從崖下落

11、水洞潛入地下，成為地下河。,一、地表喀斯特地貌,第二節(jié) 喀斯特地貌,（五）峰叢、峰林、孤峰與殘丘： 峰叢，一種連座峰林，其基部相連、頂部分散為一個(gè)個(gè)山峰（12相連）； 峰林，石灰?guī)r石峰分散或成群分布在平地上，遠(yuǎn)望如林（12相連）。其相對高度為100 200m，坡度45； 孤峰，豎立在喀斯特平原上的孤立石灰?guī)r山峰，相對高度幾十至百余米； 殘丘，孤峰進(jìn)一步發(fā)育而成，相對高度十幾至幾十米。,一、地表喀斯特地貌,第二節(jié) 喀斯特地貌,峰叢與峰林,峰林,孤峰1,孤峰,孤峰2,孤峰,（六）巖溶丘陵,巖溶丘陵與溶蝕洼地的組合，是亞熱帶喀斯特 的典型形態(tài)。巖溶丘陵相對高度 100 150 m ， 坡度較和緩，不

12、具峰林形態(tài)。,一、地表喀斯特地貌,第二節(jié) 喀斯特地貌,（七）喀斯特地貌組合 熱帶喀斯特地貌組合依發(fā)育階段的差異，可分為： 峰叢洼地（或漏斗）； 峰林洼地； 峰林谷地； 孤峰、殘丘平原； 從云貴高原邊緣到廣西盆地中心，依次出現(xiàn)上述喀斯特地貌組合。,一、地表喀斯特地貌,第二節(jié) 喀斯特地貌,江西石鐘山,海中喀斯特,越南下龍灣 “ 海上桂林 ”,泰國普吉島2,泰國普吉島,第二節(jié) 喀斯特地貌,二、地下喀斯特地貌,二、地下喀斯特地貌,（一）溶洞的發(fā)育,溶洞是地下水沿可溶性巖體各種裂隙溶蝕，侵蝕擴(kuò)大而形成的地下空間。 溶洞的發(fā)育初期是地下水沿著細(xì)小的裂隙，以后隨溶隙的擴(kuò)大和流量的增加而增加。,（二）溶洞地貌

13、,1、溶蝕地貌： 發(fā)育在潛水面附近的水平溶洞。 2、堆積地貌： 如石鐘乳、石筍、石柱、石幔和邊石堤等等。,二、地下喀斯特地貌,第二節(jié) 喀斯特地貌,溶洞與地下河,1、溶洞 垂直溶洞 與傾斜溶洞； 水平溶洞；,冷洞,暖洞,穿洞,腳洞,側(cè)洞,地下水,側(cè)洞,側(cè)洞,2、洞穴堆積地貌,石筍、石鐘乳、石柱、石幔等等。,鐘乳石,石 柱,石 幔,石鐘乳1,英德通天巖,石 鐘 乳,石鐘乳2,石 鐘 乳,石筍與石鐘乳1,石 筍 與 石 鐘 乳,石柱3,石 柱,石幔1,石幔,地下河、湖 地下河、湖是地下水沿著可溶性巖石的各種構(gòu)造面，特別是各種構(gòu)造面相互交叉的地方，又有隔水層底板存在時(shí)，逐漸溶蝕和侵蝕而形成的。,地下河1,地下河,地下河2,地下河,七星巖地下河,七星巖雙源洞,地下河,地下河英西1,地下河,廣東英德,垂直溶洞,發(fā)育于充氣帶 以落水洞居多,美國,200m深的溶洞,克羅地亞,水平溶洞,貴陽龍宮,陽朔的月亮山,月亮山,陽朔,天生橋 天生橋是古地下河道隨地殼上升后崩塌所殘存的遺跡，看起來像一座跨越峽谷的石橋。,天生橋,溶洞坍塌而成,天生橋,云南白水臺,地表“石灰華” 華鈣泉華,邊石堤 邊石堤是指發(fā)育在溶洞底部或山坡、谷底的堤狀石灰華，由碳酸鈣沉積所形成。