第八章-岩溶地貌

第八章岩溶地貌第一节地表岩溶地貌第二节地下岩溶地貌第三节过渡带岩溶地貌第四节岩溶地貌的形成条件和演化过程岩溶地貌•岩溶地貌发生在可溶岩分布地区，可溶岩主要是指碳酸盐类，硫酸盐类及卤盐类岩石。岩溶地貌由岩溶作用所成，主要是指水对可溶性岩石的溶蚀、冲蚀、崩塌和堆积的总称。•作用有物理的，也有化学的，但以化学溶蚀作用为主，物理作用为次。•岩溶作用的空间十分广阔，既在地表也在地下，从而造成了丰富多彩的地表与地下地貌。3第一节地表岩溶地貌一、溶沟和石芽溶沟和石芽是石灰岩表面的溶蚀地貌。地表水流沿石灰岩表面上流动，溶蚀和侵蚀出许多凹槽，称为溶沟。溶沟宽十几厘米至几百厘米，深以米计，长度不等。溶沟之间的突出部分，称为石芽。石芽剖面示意图4路南石林剖面图和实际景观图贵州思南石林景观石林是一种非常高大的石芽，或称石芽式石林。中国石林地貌主要分布在北纬25°～26°以南（部分达到北纬28°，甚至31°）的热带、亚热带地区。5二、峰林、峰丛、孤峰和溶蚀洼地由碳酸盐岩石发育而成的山峰，按其形态特征可分为孤峰、峰丛和峰林。它们都是在热带气候条件下，碳酸盐岩石遭受强烈的喀斯特作用后所造成的特有地貌。峰丛、峰林和孤峰的分布图（1）峰林峰林是成群分布的石灰岩山峰，山峰基部分离或微微相连。峰林是在地壳长期稳定下，石灰岩体遭受强烈破坏并深切至水平流动带后所成的山群。图8-5峰林形成示意图广西阳朔喀斯特峰林贵州思南喀斯特峰丛（2）峰丛峰丛是一种连座峰林，顶部山峰分散，基部相连成一体。当峰林形成后，地壳上升，原来的峰林变成了峰丛顶部的山峰，原峰林之下的岩体也就成了基座。此外，峰丛也可以由溶蚀洼地及谷地等分割岩体而成。峰丛、峰林和孤峰剖面示意图（2）孤峰指散立在溶蚀谷地或溶蚀平原上的低矮山峰，它是石灰岩体长期在岩溶作用下的产物。孤峰形态明显地受岩石纯度和构造等影响。（4）溶蚀洼地9贵州思南乌江喀斯特国家地质公园：洼地溶蚀洼地是由四周为低山丘陵和峰林所包围的封闭洼地。它的形状和溶蚀漏斗相似，但规模比溶蚀漏斗大得多。平面形状有圆形、椭圆形、星形、长条形；垂直形态有碟形、漏斗形和筒形，由四周向中心倾斜。10三、干谷、盲谷和伏流干谷和盲谷是河流作用下的谷地。干谷是喀斯特区往昔的河谷，但现在已经无水或仅在洪水期有水活动，成为遗留谷地。盲谷是一种死胡同式的河谷，其前方常被陡崖所挡，河水从崖下落水洞潜入地下，变为地下河。盲谷与干谷11思南乌江喀斯特国家地质公园：干谷-落水洞&盲谷-岩溶泉12第二节地下岩溶地貌一、溶洞及溶洞堆积物溶洞又称洞穴，是地下水沿着可溶性岩石的层面、节理或断层进行溶蚀和侵蚀而成的地下孔道。（1）溶洞的形态根据溶洞的剖面形态可分为水平溶洞、垂直溶洞、阶梯状溶洞、袋状溶洞和多层状溶洞等。溶洞形态类型剖面图a管道状；b阶梯状；c袋状；d多层洞穴；e水平盲洞；f地下长廊；g地下厅；h通天洞；i通山洞14贵州思南犀牛洞湖北恩施腾龙洞甘肃漳县避兵洞15（2）溶洞堆积物溶洞堆积物多种多样，除了地下河床冲积物如卵石、泥砂(其中有用砂矿、粘土矿物等)外，还有崩积物，古生物以及古人类文化层等堆积。最常见和大量的是碳酸钙化学堆积，并且构成了各种堆积地貌，如石钟乳、石笋、石柱、石幔等等。石钟乳：它是悬垂于洞顶的碳酸钙堆积，呈倒锥状。石钟乳（甘肃漳县）及其形成过程图16贵州思南乌江喀斯特国家地质公园：石笋&石柱石笋：它是由洞底往上增高的碳酸钙堆积体，形态成锥状、塔状及盘状等等。其堆积的方向与石钟乳相反，但位置两者对应。石柱：石柱是石钟乳和石笋相对增长，直至两者连接而成的柱状体。由洞顶下渗的水溶液继续沿石柱表面堆积，使石柱加粗。石幔：含碳酸钙的水溶液在洞壁上漫流时，因CO2迅速逸散而产生片状和层状的碳酸钙堆积。（3）溶洞崩塌地貌崩塌是溶洞扩大和消失的重要作用力，形成的地貌主要有崩塌堆、天窗、天生桥、穿洞等。思南乌江喀斯特国家地质公园天生桥&穿洞贵州荔波大七孔天生桥崩塌堆：洞顶岩层薄、断裂切割强以及地表水集中渗入的洞段容易发生崩塌，洞底就会出现崩塌堆。天窗：洞顶局部崩塌并向上延及地表，或地面往下溶蚀与下部溶洞贯通，都会形成一个透光的通气口，称为“天窗”。天生桥、穿洞：地下河与溶洞的顶部崩塌后，残留的顶板横跨河谷两岸中间悬空，称为天生桥。二、地下河和岩溶泉（1）地下河地下河是石灰岩地区地下水沿裂隙溶蚀而成的地下水汇集和排泄的通道。（2）岩溶泉岩溶地区常有泉水出露，按泉的涌水特征和成因可分为：①暂时性泉；②周期性泉；③涌泉贵州思南乌江喀斯特国家地质公园：地下河19第三节过渡带岩溶地貌一、岩溶漏斗漏斗是岩溶化地面上的一种口大底小的圆锥形洼地，平面轮廓为圆形或椭圆形，直径数十米，深十几至数十米。漏斗按成因可分为溶蚀漏斗、沉陷漏斗和塌陷漏斗三种。A.溶蚀漏斗B.沉陷漏斗C.塌陷漏斗D.深层岩溶塌陷漏斗二、落水洞落水洞是岩溶区地表水从谷地流向地下河或地下溶洞的通道，它是岩溶垂直流水对裂隙不断进行溶蚀并伴随坍陷而成。竖井又称天坑。当地壳上升，地下水位也随之下降，落水洞进一步向下发育而成竖井，深度可达数百米。白雨竖井漏斗与落水洞21第四节岩溶地貌的形成条件和演化过程一、岩溶地貌的形成条件由于可溶性盐岩在水中的溶度和水中的二氧化碳含量有关，而水中的二氧化碳含量又受温度、气压以及土壤中有机质的氧化和分解等因素控制，此外，可溶性盐岩在水中的溶解度还受岩石的成分、结构和构造的影响。因此岩溶的形成必须具备以下条件：（1）岩石的可溶性（2）岩石的透水性（3）水的溶解性（4）水的流动性（5）溶蚀基准面•（1）岩石的可溶性•岩石的可溶性主要取决于岩石成分和岩石结构、构造。•①岩石成分对溶蚀率的影响•可溶性岩石分为三类：碳酸盐类岩石；硫酸盐类岩石；卤盐类岩石。其相对溶解度依次为：卤盐类岩石＞硫酸盐类岩石＞碳酸盐类岩石。•碳酸盐类岩石溶解度从大到小依次为：石灰岩＞白云岩＞硅质灰岩＞泥灰岩。•实验表明，碳酸盐类岩石的相对溶解度与岩石中CaO/MgO比值密切相关。CaO/MgO比值与相对溶解度关系曲线图②岩石结构对溶蚀率的影响•岩石结构对溶蚀率的影响主要体现在岩石结晶颗粒的大小、结构类型及原生孔隙性。•结晶岩石的晶粒越小，相对溶解速度越大，隐晶结构一般具有较高的溶蚀率。•岩石的组织结构和岩石的相对溶解度有密切关系。石灰岩类型白云岩类型结构特征CaO/MgO溶解度结构特征CaO/MgO溶解度隐晶质微粒结构18.991.12细晶质生物微粒结构2.131.09细晶质微粒结构27.031.06隐晶质向镶嵌结构过渡1.440.88鲕状结构21.041.04细晶及隐晶质镶嵌结构1.650.85微粒细粒中粒结构21.430.99中晶及细晶质镶嵌结构1.530.71中晶质镶嵌结构25.010.56中晶质镶嵌结构1.360.66中粒、粗粒结构14.970.32中粗粒镶嵌结构具溶孔1.730.65广西不同结构的碳酸盐类岩石的相对溶解度（2）岩石的透水性①成分纯、刚性强的岩石透水性好。纯灰岩刚性强，裂隙开扩，长而深，因而透水性好，可形成大型溶洞；泥质灰岩刚性弱，节理比较紧闭，经溶蚀后又会残留很多粘土，常阻塞裂隙，因而透水性差。②厚层的可溶性岩石较薄层可溶性岩石的透水性好。③构造发育的地段岩溶作用强，褶皱和断裂作用使岩石的破裂程度加大，从而使岩石透水性增强。（3）水的溶解性水对碳酸岩的溶蚀能力主要是由水中所含CO2决定的。纯水的溶蚀力是极其微弱的，只有含有CO2的水才具有溶解性，CO2的含量越高，其溶解性越强。（4）水的流动性•滞留的水，由于不能及时补给CO2，其溶解力是有限的，很容易被CaCO3所饱和；流动的水，由于水温、水量及气压条件的不断改变，可保持水的溶解性能。•地下水的流动性一方面取决于岩石的透水性，另一方面取决于降水量，而后者与气候相关。（5）溶蚀基准面•岩溶作用的下限面称溶蚀基准面。地壳上升，溶蚀基准面相应下降，岩溶化层加厚。在石灰岩与不透水岩层（页岩、粘土层）互层地区，厚层无裂隙贯通的不透水层顶面称为当地溶蚀基准面。26二、岩溶地貌的演化过程岩溶地貌也和其它成因的地貌一样，有其发生、发展和消亡的过程，即从幼（青）年期、壮年期发展到老年期，从而完成一个岩溶旋回。（1）幼年期在原始的可溶性岩体面上，岩溶开始发育，地面上以石芽、溶沟和漏斗（图A）发育为特征；该时期以垂直岩溶作用为主，地表水系变化不大。（2）壮年期垂直岩溶作用进一步加强，水平岩溶作用也迅速发展。漏斗、落水洞、溶蚀洼地、干谷、盲谷广泛发育（图B）。地下溶洞廊道彼此贯通。这时，大部分的地表水都通过落水洞而被吸入地下。27A幼年期B壮年期C壮年晚期D老年期（3）壮年晚期地下岩溶洞穴进一步发展、扩大，洞穴顶板不断塌陷，许多地下河又转为地上河，大量的溶蚀洼地和溶蚀谷地出现（图C）（4）老年期地表水系又广泛发育，岩溶平原与孤峰、残丘组成地貌景观（图D）。谢谢