第三章 巖溶地貌.ppt

1、第三章 巖溶地貌Karst Landforms,巖溶地貌 地下水和地表水對可溶性巖石進行破壞和改造形成的地貌現(xiàn)象。 巖溶作用 可溶性巖石在地表水和地下水的化學過程（溶解與沉淀）和物理過程（流水的侵蝕和沉積、重力崩塌和堆積）的共同作用下，對可溶性巖石的破壞和改造作用。,Guilin, China,黃龍五彩池,第一節(jié) 巖溶發(fā)育條件,巖石的可溶性 巖石的化學成分 鹵化鹽類巖石: 如鉀鹽、石鹽； 硫酸鹽類巖石:如硬石膏、石膏、芒硝等； 碳酸鹽類巖石Carbonate Rock: 如石灰?guī)rlimestone、白云巖dolomite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，

2、其他雜質含量越低，其溶解度就越大。石灰?guī)r白云巖硅質灰?guī)r泥灰?guī)r 巖石的結構 巖石的結構與溶解度有密切關系。對于結晶的巖石，晶粒越小，溶解度也越大。,巖石的透水性 巖石的透水性影響巖石的溶蝕速度和地下巖溶的發(fā)育 透水性不良的巖石，溶蝕作用只限于巖石表面，很難深入巖石內部； 透水性好的巖石，地表和地下溶蝕都很強，地貌發(fā)育也好。 透水性強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Porosity都很小, 小于3，透水性較弱。 巖石的透水性主要受由構造運動形成的斷裂構造(各種斷層、裂隙)所控制。斷層、裂隙不僅提供了水進入巖體內部的通道，而且增加了水與巖石作用的面積,水的溶蝕力 溶解于水中

3、的CO2越多，水的溶蝕力就越強；水中的Ca+2的含量越高，水的溶蝕力就越弱。 水中不同游離CO2時的碳酸鹽類巖石溶解度： 純水的溶解度11.5mg/L 含1mg/L CO2水的溶解度 6050 mg/L 溫度越高，水的化學反應速度越快，溶蝕力越強 氣壓越大，溶蝕力越強（水中CO2的含量與氣壓成正比）,水的流動性 流水經(jīng)常與空氣保持接觸，能不斷地補充因溶蝕巖石所消耗的CO2，使水體不易達到飽和。因此，水體經(jīng)常流動，能大大提高水的溶蝕力。 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，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.

4、020.03mm/a）的59倍。,巖溶水的垂直分帶,1垂直滲流帶；2季節(jié)變動帶；3水平流動帶；4深部循環(huán)帶,垂直滲流帶 位于地表以下至地下水的高水位之間 垂直入滲帶的巖溶地貌發(fā)育規(guī)模小，且以垂直形態(tài)為主 季節(jié)變動帶 地下水面隨季節(jié)變化而升降, 地下巖溶水的流動方向隨季節(jié)變化而具有周期性變化 巖溶作用很活躍，巖溶地貌的垂直形態(tài)和水平形態(tài)均很發(fā)育，如溶洞與暗河系統(tǒng)等 水平流動帶 位于枯水期地下水面以下，處于常年有水的飽和狀態(tài) 巖溶地下水流動交換快，巖溶水溶蝕力強、巖溶作用劇烈，?？尚纬梢?guī)模很大的水平溶洞或暗河 深部循環(huán)帶 位于水平流動帶之下，其下限很深。巖溶地下水的運動已不受當?shù)厮木W(wǎng)的影響，主要

5、受地質構造情況控制，具有承壓性 巖溶作用非常微小,第二節(jié) 巖溶地貌類型,一、地表喀斯特地貌,石芽與溶溝 地表水沿巖石裂隙溶蝕、侵蝕而成的溝槽形態(tài)，稱為溶溝 溶溝深幾厘米至幾米，長幾米至幾十米 其發(fā)育受巖石的節(jié)理、裂隙和地形坡面的影響 石芽為溶溝之間突起的石脊 高大的石芽稱為石林。,溶溝 Karren,石芽,石林,石林鳥瞰,云南羅平,Florida, 2008-09-23,坑底下邊有地下河，小寨天坑是地下河的一個天窗。小寨天坑與天井峽地縫屬同一巖溶系統(tǒng)，天坑底部的地下河水由天井峽地縫補給，自迷宮峽排泄；從天坑至迷宮峽出口地下河道長約4千米。小寨天坑當稱天下第一坑，屬當今世界洞穴奇觀之一。,位于距

6、重慶奉節(jié)縣城91千米的荊竹鄉(xiāng)小寨村。天坑在地理學上叫巖溶漏斗地貌。小寨天坑坑口地面標高1331米，深666.2米，坑口直徑622米，坑底直徑522米?？颖谒闹芏盖停跂|北方向峭壁上有小道通到坑底。,2008-09-22,巖溶漏斗：直徑數(shù)十米，深數(shù)米至十幾米,溶蝕形成的漏斗,云南羅平,貴州貴陽附近,溶蝕洼地：直徑超過100米，最大可達1-2公里，面積小于10km2,貴州興義,貴州興義,巖溶盆地與巖溶平原: 面積10100 km2以上,云南羅平,峰叢、峰林與孤峰,峰林,孤峰,峰叢 Cockpit Country, Jamaica,Chocolate Hills, Philippines.,峰叢、峰

7、林與殘丘孤峰的空間組合,廣西,二、地下喀斯特地貌,地下暗河,盲谷與干谷 喀斯特區(qū)的地表河下游消失于落水洞或溶洞中形成的無出口的河谷。又稱斷尾河。常發(fā)育于地下水水力坡降變陡處，是地下河襲奪地表河所致。,溶洞的形態(tài)類型,溶洞,洞穴堆積物可分為三大類型 化學堆積物 石鐘乳stalactite、石筍stalagmite 、石柱column、石幕和泉華等 機械堆積物 河流沉積 湖泊沉積 崩塌沉積 生物堆積物,Benxi Cave in Liaoning,Blue Lake Cave, Brazil,Carlsbad Caverns National Park, USA,Jillabenan Cave,

8、Australia,第三節(jié) 巖溶發(fā)育過程及其影響因素,一、喀斯特地貌發(fā)育過程,幼年期： 發(fā)育初期，可溶性巖石裸露，主要巖溶地貌類型是石芽、溶溝，開始發(fā)育成漏斗和落水洞。 青年期： 巖溶地貌進一步發(fā)育，地下洞穴大量發(fā)育，并且互相貫通成為一個統(tǒng)一的地下水系統(tǒng)，地下水面以上，溶洞干涸，地下水面以下的洞穴充水，形成地下河。 中年期： 進一步發(fā)育，離地面較淺的溶洞開始崩塌，地下河局部由于塌頂而成為地面河，地面逐漸被蝕低，溶蝕洼地、溶蝕盆地、峰叢、峰林廣泛分布。 老年期： 地下河和溶洞大量崩塌，成為地面巖溶盆地和平原地貌。此時石灰?guī)r已大量蝕去，不透水層廣泛出露。除了溶蝕平原上殘留少量的殘丘及孤峰，地面起伏

9、很小，形成準平原。,二、影響巖溶地貌發(fā)育過程的因素,巖溶地貌發(fā)育程度主要取決于巖性、構造和氣候條件 巖層的產狀、厚度、組合特征對巖溶發(fā)育有很大影響。在全部由碳酸巖地層組成的地方，巖溶地貌成片發(fā)育；在碳酸鹽巖與非碳酸鹽巖互層、交替出露的地區(qū)，巖溶地貌則呈帶狀分布。 構造條件對巖溶發(fā)育的影響，在大范圍內主要反映在不同大地構造單元的石灰?guī)r沉積厚度、巖性變化、分布面積等差異導致巖溶發(fā)育的差異；在小區(qū)域內主要表現(xiàn)在構造轉折部位和斷裂破碎帶的巖溶發(fā)育一般較強烈。 不同氣候區(qū)的巖溶地貌形態(tài)、發(fā)展的速度和過程不相同。濕熱地區(qū)雨量豐富，氣溫高，地下水的流動性強，巖溶作用強烈；干旱地區(qū)降水很少，地下水流動緩慢，地

10、表巖溶作用微弱；寒冷區(qū)多固體降水，并發(fā)育凍土，阻礙了地下水的流動，巖溶作用極緩慢。,氣候和構造條件的變化，會改變巖溶地貌發(fā)育進程 氣候變化引起巖溶作用強度的變化 地殼的升降和褶皺引起巖溶地貌發(fā)育條件，特別是溶蝕基準面的變化和水流循環(huán)交替條件的改變 多層不同高程的水平溶洞，通常是受地殼運動的影響和控制 人類活動對巖溶地貌的影響 采石、采礦 地下水污染 溶洞旅游,第四節(jié) 巖溶地區(qū)水文特征,地表水大部或幾乎全部流入巖溶巖層以補給地下水，地表河網(wǎng)密度較小 地下徑流往往大于地表徑流 地表分水嶺與地下分水嶺常不一致，導致流域常具有非閉合現(xiàn)象 由于可溶性巖石的裂隙分布復雜，地下徑流具有高度復雜性與不均勻性,

11、Thin soil cover on hillslope,Vegetative roots and fractured bedrock significantly increase hydraulic conductivity,Loess Plateau Fragmental rock,In the karst region, hillslope surface runoff is usually less than 1% of precipitation, but for the extremely heavy rainfall, the surface runoff increases s

12、harply.,日,日,小結,巖溶發(fā)育的基本條件 巖溶水的垂直分帶及各帶的巖溶發(fā)育特點 地表、地下巖溶地貌類型 巖溶地貌的發(fā)育過程 巖溶地區(qū)水文特征,巖溶發(fā)育的基本條件： （1）巖石的可溶性 （2）巖石的透水性 （3）水的溶蝕性 （4）水的流動性,巖溶水的垂直分帶及各帶的巖溶發(fā)育特點： （1）垂直滲流帶，巖溶發(fā)育規(guī)模小、以垂直形態(tài)為主； （2）季節(jié)變動帶，巖溶作用很活躍，巖溶地貌的垂直形態(tài)和水平形態(tài)均很發(fā)育； （3）水平流動帶，巖溶地下水流動交換快，巖溶水溶蝕力強、巖溶作用劇烈，?？尚纬梢?guī)模很大的水平溶洞或暗河； （4）深部循環(huán)帶，巖溶作用非常微小。,地表、地下巖溶地貌類型： （1）地表巖溶地貌：石芽與溶溝、落水洞、巖溶漏斗、溶蝕洼地、巖溶盆地與巖溶平原、峰叢、峰林與孤峰； （2）地下巖溶地貌：地下暗河、溶洞。,巖溶地貌的發(fā)育過程： （1）幼年期：發(fā)育初期，可溶性巖石裸露，主要巖溶地貌類型是石芽、溶溝，開始發(fā)育成漏斗和落水洞。 （2）青年期：巖溶地貌進一步發(fā)育，地下洞穴大量發(fā)育，并且互相貫通成為一個統(tǒng)一的地下水系統(tǒng)，地下水面以上，溶洞干涸，地下水面以下的洞穴充水，形成地下河。 （3）中年期：進一步發(fā)育，離地面較淺的溶洞開始