三节岩溶喀斯特地貌

第三节岩溶（喀斯特）地貌岩溶又称喀斯特。凡是地下水和地表水对可溶性岩石所产生的作用叫岩溶作用。岩溶作用包括化学过程（溶蚀和沉淀）和机械过程（流水的侵蚀和沉积，重力崩塌、坍陷和堆积等）。这种作用所造成的地貌，称为岩溶地貌或喀斯特地貌。喀斯特一词取自南斯拉夫西北部喀尔斯高原地名，19世纪中叶被引进为喀斯特区一系列作用与现象的总称，现已成为国际通用术语。中国喀斯特现象的文字记载，可追溯到2400年前。距今约300多年前徐霞客已专门研究并记述了南方喀斯特地形与洞穴。喀斯特地地貌特别受岩性为主的地质背景及气候为主导的地理环境的控制。其基本类型，按岩性分为碳酸盐岩喀斯特、石膏和盐喀斯特；按存在形式分为裸露型、覆盖型和埋藏型喀斯特；按发育程度分为全喀斯特、半喀斯特或流水喀斯特；按气候地貌分为热带、亚热带、温带和寒带喀斯特；按垂直动力带分为渗流(充气)带、浅潜带(饱水)带和深部喀斯特。一、岩溶作用岩溶作用主要是水与可溶性岩石之间的一系列化学反应过程。这种过程又为机械侵蚀和重力崩塌等创造了条件。就水对石灰岩的溶解而言，当水中含有CO2时，溶解能力就大为提高。CO2与水化合成碳酸，碳酸电解析出H+离子与石灰岩中的碳酸根离子反应上述化学反应过程是可逆的，如果空气中CO2减少，或者水中游离CO2减少时，化合的CO2就要向相反方向转化，使水中碳酸含量减少，这时CaCO3就要发生沉淀作用。（一）岩溶作用的化学过程（二）岩性与构造条件可溶性岩石可分为碳酸盐类（石灰岩、白云岩、泥灰岩等）、硫酸盐类（石膏、硬石膏）和卤化物盐类（岩盐、钾盐）。卤化物盐类的溶解度最大，硫酸盐类次之，碳酸盐类最小。石灰岩的矿物成分以方解石为主。泥灰岩中除方解石外还含有大量不溶解粘土。白云岩以白云石为主。一般说来，石灰岩比白云岩易受溶蚀，白云岩又比泥灰岩易受溶蚀地质构造对溶岩的发育有密切关系。从大地构造来看，地台区碳酸盐类岩石分布面积广，岩性变化小，单层厚度大，有利于岩溶的发育。而地槽区的岩性很不稳定，多紧密褶皱，岩溶发育将受到一定的限制。在石灰岩地层中节理发育的地段以及区域性的大断裂带（特别是张性断裂），岩溶比较发育。厚层或巨厚层的灰岩地层（质纯，多为中、粗粒晶体），岩溶化程度也较高。（三）水动力条件岩溶作用主要取决于水的溶蚀能力和岩石的化学性质及透水性。因此，水流的活动与岩溶作用有密切的关系。流动的水饱和度低，溶蚀能力强。在湿热气候区，雨量丰富，地表水和地下水流量大，流动快，故岩溶作用强烈。相反，在干旱和寒冷地区，水流的活动性差，岩溶作用减弱。二、喀斯特地貌（一）地表岩溶地貌峰丛（早期）峰林(中期)孤峰、陆地（晚期）1.石芽与溶沟地表水沿着可溶性岩石的裂隙进行不断的溶蚀和侵蚀，使岩石表面形成沟槽状溶沟和沟间突起部分的石芽。在热带厚层的纯石灰岩地区可发育成形体高大的石芽，称为石林，这是石芽的一种特殊类型。云南的路南石林最为典型，最高可达50米，犹如许多巨型的石柱。石林是一种热带岩溶地貌。溶沟底部往往被泥土或碎石层所充填，它的宽度一般十余厘米至2米，深度数厘米至3米。乃古石林是路南石林中最具有原始风味的石林。这是石林洼地景观，石柱高大、发育完善、形状各异、气势挺拔。云南东部。红土地上仿佛森林般生长着一片灰色的石头---人们称之为“石林”。它从时间深处走来，走了大约2.5亿年之久。2.岩溶漏斗岩溶漏斗是一种碟形或倒锥形洼地，宽数十米，深数米至十余米，底部有垂直裂隙或落水洞与地下河相通。漏斗由流水沿裂隙溶蚀而成。大石围天坑天坑群一角补:喀斯特地貌--“天坑是怎样形成的”天坑，学名叫喀斯特漏斗，是喀斯特地区的一种特殊地型。天坑的形成，与当地的气候、岩石特性、地质构造和水文条件有着密切的关系。我国南方地区气候湿热，雨量充沛，乐业地区有大片石灰岩地质，年平均降水量近1400毫米。雨水降落在石灰岩地面上，沿着岩石的裂隙渗入地下，一路溶蚀四壁，逐渐扩大，在地下形成大型的溶洞。溶洞的洞顶在重力的作用下，不断往下崩塌，直到最后洞顶完全塌陷，形成了喀斯特漏斗。在地表与地下的喀斯特长期作用下，漏斗越来越大，终于形成了我们今天看到的天坑。3.落水洞落水洞是地表水流入地下河的主要通道。其宽度比深度小得多，很少超过十米，是流水沿裂隙溶蚀、侵蚀而成。落水洞进一步发展，形成深达数十米至数百米的井状管道，称为竖井。落水洞多分布在较陡的谷坡、山坡两侧和谷地、洼地底部。4.溶蚀洼地溶蚀洼地主要是溶蚀作用形成的小型封闭洼地。面积约数平方公里，一般认为它是岩溶漏斗溶蚀扩大或相邻的漏斗合并而成。鼓楼岩溶峰丛及溶蚀洼地地貌景观鼓楼岩溶峰丛及溶蚀洼地地貌景观鼓楼岩溶峰丛及溶蚀洼地地貌景观岩溶湖5.岩溶盆地与岩溶平原岩溶盆地是大型的岩溶洼地，又名坡立谷。其面积约十余至上百平方公里，边缘较陡并有峰林分布，底部平坦，地表覆盖溶蚀残留的红土，有少数孤峰残丘，并有泉水和暗河出没。岩溶盆地多分布于地壳相对稳定的地区，在有利的构造条件下，如向斜、断陷及可溶性和非可溶性岩层接触地带，经流水长期溶蚀、侵蚀而成。我国云南的砚山、罗平，贵州的安顺等都是较大的岩溶盆地。6.峰丛、峰林与孤峰1.峰丛是成簇相连或同一基座而峰顶分散的石灰岩山峰。峰丛内部的洼地、漏斗和落水洞很发育，在地貌上成为峰丛-洼地组合类型。这类地貌以广西红水河上游最典型。2.峰林是成群或分散的石灰岩山峰，通常是峰丛进一步发展的结果。峰林受构造的影响而形态多变。在水平或微倾斜岩层发育的峰林，多成圆柱形或锥形；倾角较大的岩层发育的峰林，常成单斜式。我国的峰林主要形成于第三纪，是一种古热带峰林。峰林形态因受各地气候条件等的影响也有很大的不同。云贵高原属亚热带气候，在现代地貌过程下，高原面上的峰林已逐渐受到破坏，而变得较浑圆矮小，高仅几十米。在云贵高原向广西盆地降落的斜坡上，气候较为炎热，且处于地下水的强烈垂直循环带，古峰林在现代条件下得到进一步发展，形成高大的峰林，高达三、四百米。藏南的古峰林，在高寒气候条件下，受寒冻风化作用，正在受到比云贵高原更为强烈的破坏，峰林低矮，仅30—50米，峰林的基部堆积大量剥落的石灰岩岩块。兴义万峰林－－位于马岭河峡谷中下游东西两岸，该景分为东峰林、西峰林两大景观。整个峰林从海拨二千多米的七捧高原边沿和万峰湖北岸、黄泥河东岸成扇形展开，逶迤连绵到安龙、贞丰等地。西北高，东南低，向万峰湖、黄泥河倾斜。上线以海拨一千六百米左右的高寒土山为界，下线至海拨八百米左右的亚热带红壤土山，形成一个环形山带。长二百多公里，宽三十至五十公里，兴义市境内有二千多平方公里的面积。根据峰林的形态，分为列阵峰林、宝剑峰林、群龙峰林、罗汉峰林、叠帽峰林等五大类型。每一类都各具特色，既独立成趣，又与其他类型的峰林相辅相成，组成雄奇浩瀚的岩溶景观。在万峰林下纳灰河畔,田园风光格外秀丽,这里群峰环绕、绿树依依、河如玉带、良田万顷。春日繁花盛开、夏来麦浪翻滚、秋天稻谷飘香、冬季竹叶青青。万峰林下八卦田3.孤峰是孤立分散的石灰岩山峰，是峰林进一步发展的结果。将军峰（二）地下岩溶地貌1.溶洞与地下河溶洞又称洞穴。地下水沿岩层裂隙、落水洞向下流动，同时进行岩溶作用，扩大空间，形成大小不一、形态多样的管道和洞穴。起初它们多数是孤立的。随着岩溶作用的不断进行，它们逐渐沟通，小溶洞合并为大溶洞，形成一个统一的地下水面。以后如果地壳上升，则河流下切，地下水位下降，使洞穴脱离地下水面而成为干溶洞。洞内堆积有化学沉积和其他堆积物。例如，地下水从干溶洞顶的裂隙渗出，遇到温度升高、压力降低、水分蒸发时，使水中CaCO3沉淀而形成自洞顶向下增长的钟乳石。水滴从钟乳石上滴到洞底，CaCO3沉淀而形成自下而上增长的石笋。钟乳石和石笋相接则形成石柱，等等。此外，还有地下河和地下湖的沉积、生物堆积、崩塌堆积等。由于这些堆积物的填充或洞顶的崩塌，溶洞的面貌和性质也会发生改变。地下河里好纳凉2.暗湖即岩溶作用形成的地下湖。它与地下河相通，起着储存和调节地下水的作用。龙宫宝殿三、岩溶地貌地带性与岩溶地区地貌发育过程（一）岩溶地貌地带性岩溶地貌的发育受自然地理因素，特别是生物气候因素的影响，因此，岩溶地貌具有一定的地带性。1.热带岩溶气候湿热的热带地区，高温多雨，微生物作用强烈，植物茂盛，水中含有大量的CO2和有机酸，因此，地表和地下的岩溶作用都很强烈，而且河水经常泛滥，所以溶蚀洼地、岩溶盆地、岩溶平原和锥状、塔状峰林等地貌都比较普遍。如广西一带的岩溶。亚热带因气温仍较高，雨量较多，岩溶作用也较强烈，以岩溶丘陵和溶蚀洼地为主要特征，地下岩溶也较发育。如我国华中一带的岩溶。2.温带岩溶温带季风气候区，气温较低，有一定量的降水但较集中，因而不利于地表岩溶发育。地表水渗入地下，有利于地下岩溶发育，故又称为隐伏岩溶。温带干旱区降水量小，地面植物稀少，所以地表岩溶不发育，但地下岩溶作用较强烈。易北河沙岩山脉国家公园喀斯特地貌上有茂密森林，在中国很少见3.寒带岩溶气候寒冷，冻土发育，地表水下渗不深，水中CO2含量较多，地表发育小型溶沟和浅洼地，在永冻层以下常有地下水流和通道，溶洞仍有发育海城溶洞左为仙人洞，右侧（箭头所示）为待开发的溶洞洞口。右上为洞中多年形成的钟乳石。右下为洞内随处可见的散落在地上的钟乳石。（二）岩溶地区地貌发育过程就整个岩溶地区来说，地貌的发育与地下水面有密切关系，而地下水面又随当地河流或海平面的变化而变化。因此，可以认为整个岩溶地区地貌发育的基面是河流或海平面，但就岩溶地区地下岩溶来说，其发展深度是以可溶性岩石底板为下限。因此，可溶性岩石的底板就是地下岩溶发育的基面。假定有一个上升的宽平高地，地壳上升以后，长期稳定，且由产状平缓、岩性致密和厚层的石灰岩所构成，则岩溶地貌的发育大致如下。峰丛（早期）峰林(中期)孤峰、陆地（晚期）开始发育成石芽、溶沟、漏斗和落水洞。地表水部分转入地下，循裂隙进行溶蚀。此时裂隙扩大不多，地面河流仍居优势。随着裂隙的不断扩大，岩体内形成许多独立的洞穴系统。在较大的洞穴系统内，地下水面的位置较低；较小的洞穴系统内，地下水面的位置较高，一般无统一的地下水面。随着地下洞穴充分发育，独立的洞穴逐渐归并，成为一个完整的系统，并形成一个统一的地下水面。地下水面以上的溶洞干涸，地下水面附近的洞穴内有地下河。此时，地下水的垂直分带十分明显，地面河流已大部转入地下，成为非常缺水的蜂窝状地面。后来，由于长期的溶蚀和侵蚀，地面逐渐被蚀低，离地面较浅的溶洞，因洞顶崩塌而出露地表，地下河的某些河段，也因地下河不断扩大和顶板的崩塌，出露地表，成明流与暗流交替出现。最后，地下河就逐渐转变为地面河。在地下河转化为地面河的过程中，地下河的顶板崩塌愈多，破坏及搬运作用也愈强烈，地面破碎，形成大型的溶蚀洼地和峰林等地貌。由于地下河道及溶洞的大量崩塌形成了地表水系，岩溶盆地不断蚀低扩大，这时地面降低了，在岩溶盆地底部或平原上堆积石灰岩残余堆积物——红土，溶蚀平原上残留有石灰岩残丘及孤峰，地面起伏已很小，接近于准平原。喀斯特地貌地域分异喀斯特作用及喀斯特形态受自然地带环境条件的制约表现出的地带性分异规律。1.喀斯特发育受气温和降水等气候因素的影响十分明显，在不同气候带常有不同的喀斯特现象。在热带和亚热带季风气候区，喀斯特作用强度大，速度快，喀斯特峰林地貌发育并成为热带喀斯特的突出标志，石芽、溶斗、落水洞、溶蚀盆、溶蚀谷和地下喀斯特形态广泛发育，常形成庞大的地下洞穴系统。在地中海气候区，以南斯拉夫喀斯特高原为代表，高原地面干旱，岩石裸露，有较多的溶斗、落水洞、溶蚀盆、溶蚀谷、盲谷和干谷，构成荒凉的“裸露喀斯特”景观。盲谷是喀斯特地区的一种前方被陡崖所阻、河水转入地下，好似没有去路的河谷。盲谷的前方必有落水洞，河流是通过陡崖前的落水洞潜入地下的。在我国多见于贵州高原，如贵阳以南的涟水及其支流，即有许多盲谷与伏流交替出现的现象。在喀斯特地区由于河流经落水洞流入地下，还会出现地面干涸的河谷，称为干谷。干谷实际上是由于河水被地下劫夺而造成的废弃河道，谷底一般比较平坦，并有冲积物覆盖。“干谷”有时也指荒漠地区的干涸河道。温带地