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1、第五章第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物岩溶地貌及岩溶堆积物第五章第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物岩溶地貌及岩溶堆积物1岩溶形成条件及溶蚀基准面岩溶形成条件及溶蚀基准面 2岩溶地貌岩溶地貌 3岩溶堆积物岩溶堆积物 4岩溶旋回岩溶旋回 岩溶作用岩溶作用 定义定义：在可溶性岩石地区，凡是以地下水作用为主，：在可溶性岩石地区，凡是以地下水作用为主，地表水作用为辅；以化学作用为主，机械作用为辅，对地表水作用为辅；以化学作用为主，机械作用为辅，对可溶性岩石的溶解破坏的过程。可溶性岩石的溶解破坏的过程。 岩溶岩溶：岩溶作用及其由此产生的现象叫岩溶。：岩溶作用及其由此产生的现象叫岩溶。 喀斯特喀斯特( (KarstK
2、arst):):南斯拉夫西北部石灰岩高原的地名，南斯拉夫西北部石灰岩高原的地名，代表石灰岩被溶蚀后形成的地貌。代表石灰岩被溶蚀后形成的地貌。 岩溶作用类型岩溶作用类型1.1.地下水的潜蚀作用地下水的潜蚀作用 2.2.地下水的搬运作用地下水的搬运作用 3.3.地下水的沉积作用地下水的沉积作用 1 1 地下水的潜蚀作用地下水的潜蚀作用 地下水在运动过程中对周围岩石的破坏作用地下水在运动过程中对周围岩石的破坏作用称为地下水的潜蚀作用。由于地下水的化学成称为地下水的潜蚀作用。由于地下水的化学成分较复杂，常含有较多分较复杂，常含有较多COCO2 2和各种溶剂，因而化和各种溶剂，因而化学潜蚀作用显著。学潜
3、蚀作用显著。2 2地下水的搬运作用地下水的搬运作用 主要为化学搬运，化学搬运物的成分和数量，取决于主要为化学搬运，化学搬运物的成分和数量，取决于地下水渗流区的岩石性质和风化程度。地下水渗流区的岩石性质和风化程度。 流经灰岩地区的地下水，含流经灰岩地区的地下水，含HCOHCO3 3- -、CaCa2+2+、MgMg2+2+较多。较多。 一般来说，温度高、压力大、流速快、一般来说，温度高、压力大、流速快、COCO2 2和酸类物质含量和酸类物质含量高时高时, ,其溶运能力强；反之，则较弱。其溶运能力强；反之，则较弱。3 3地下水的沉积作用地下水的沉积作用n溶洞沉积物溶洞沉积物 在灰岩区，当溶有重碳酸
4、钙的地下水渗入在灰岩区，当溶有重碳酸钙的地下水渗入溶洞时，压力突然降低，水中溶解的溶洞时，压力突然降低，水中溶解的CO2CO2逸出，形成逸出，形成CaCO3CaCO3沉淀。地下水在洞顶渗出形成悬挂的锥状沉积物称沉淀。地下水在洞顶渗出形成悬挂的锥状沉积物称石钟乳石钟乳；地下水滴至洞底形成向上增长的笋状沉积物称地下水滴至洞底形成向上增长的笋状沉积物称石笋石笋；当石；当石钟乳和石笋连接在一起时称为钟乳和石笋连接在一起时称为石柱石柱；它们统称为；它们统称为钟乳石钟乳石。若地下水沿洞壁渗出，可形成帷幕状的沉积物，称为若地下水沿洞壁渗出，可形成帷幕状的沉积物，称为石幔石幔。 n泉华沉积物泉华沉积物 当泉水
5、流出地表时，因压力降低、温度升当泉水流出地表时，因压力降低、温度升高，地下水中的矿物质发生沉淀，沉淀在泉口的疏松多孔高，地下水中的矿物质发生沉淀，沉淀在泉口的疏松多孔物质叫泉华。成分为物质叫泉华。成分为CaCO3CaCO3时，称为时，称为钙华钙华或或石灰华石灰华；以；以SiOSiO2 2为主时称为为主时称为硅华硅华。泉华可堆积成。泉华可堆积成锥状、台阶状或扇状锥状、台阶状或扇状地貌。地貌。 “金沙铺地”“人间瑶池”一岩溶形成条件及溶蚀基准面A A 岩溶形成条件：岩溶形成条件：（一（一）岩石的可溶性岩石的可溶性 岩石的可溶性是发生岩溶作用的必要条件。岩石的可溶性主要取决于岩石的可溶性是发生岩溶作
6、用的必要条件。岩石的可溶性主要取决于岩石的化学成分，岩溶作用主要发生在灰岩、白云岩发育的地区。岩石的化学成分，岩溶作用主要发生在灰岩、白云岩发育的地区。 1 1岩石成分对溶蚀率的影响岩石成分对溶蚀率的影响 一般来说，碳酸盐类岩石溶解度，从大到小一般来说，碳酸盐类岩石溶解度，从大到小: : 石灰岩石灰岩 白云岩白云岩 硅质灰岩硅质灰岩 泥灰岩泥灰岩n n矿物种类矿物种类：方解石为主岩溶发育，以白云石方解石为主岩溶发育，以白云石 为主岩溶不发育。为主岩溶不发育。 n n化学成分化学成分：Ca/MgCa/Mg比值越大，岩溶作用越强。比值越大，岩溶作用越强。 n n相对溶解度相对溶解度：溶解度溶解度越
7、大，岩溶作用越强。越大，岩溶作用越强。 白云岩白云岩白云岩白云岩 白云质灰岩白云质灰岩白云质灰岩白云质灰岩 灰岩灰岩灰岩灰岩 n n矿物矿物矿物矿物 白云石白云石白云石白云石 白云石白云石白云石白云石+方解石方解石方解石方解石 方解石方解石方解石方解石 n nCa/Mg 1.22.2 2.210.0 10.0Ca/Mg 1.22.2 2.210.0 10.0 n n相对溶解度相对溶解度相对溶解度相对溶解度 0.350.82 0.80.99 0.350.82 0.80.99 11 n n岩溶化程度岩溶化程度岩溶化程度岩溶化程度 小小小小 中中中中 大大大大 2岩石结构对溶蚀率的影响n结晶岩石的晶
8、粒愈小，相对溶解速度愈大，隐晶结构、细晶结晶岩石的晶粒愈小，相对溶解速度愈大，隐晶结构、细晶结构、不等粒结构一般具有较高的溶蚀率。结构、不等粒结构一般具有较高的溶蚀率。 （二）岩石的透水性（二）岩石的透水性 只有透水，才能流动，新鲜的地下水不断补充，使水溶只有透水，才能流动，新鲜的地下水不断补充，使水溶液处于不饱和状态，具较大溶蚀能力。液处于不饱和状态，具较大溶蚀能力。 主要与岩石空隙度、裂隙度等有关。主要与岩石空隙度、裂隙度等有关。（三）水的溶解性（三）水的溶解性n水的溶解力主要取决于水的溶解力主要取决于COCO2 2的含量，纯水的溶蚀力是极其微弱的。的含量，纯水的溶蚀力是极其微弱的。 n水
9、中水中COCO2 2的含量受气压与温度的影响：的含量受气压与温度的影响：n温度升高，温度升高， COCO2 2含量下降；含量下降； 压力增大，压力增大， COCO2 2含量升高；含量升高；n降水多的地区，地表径流量大，地表水与地下水交替条件好，溶蚀能降水多的地区，地表径流量大，地表水与地下水交替条件好，溶蚀能力强；力强；n另外，土中有机质氧化，另外，土中有机质氧化， COCO2 2含量大增，进入到地下水，促使岩溶发含量大增，进入到地下水，促使岩溶发育。育。（四）水的流动性（四）水的流动性n滞流的水，由于不能及时补给滞流的水，由于不能及时补给CO2CO2，其溶解力是有限的，很，其溶解力是有限的，
10、很容易被容易被CaCOCaCO3 3所饱和。流动的水，才能有更多的所饱和。流动的水，才能有更多的CO2CO2补充，使补充，使水的溶解性增强。水的溶解性增强。B 岩溶水：岩溶水：（一）岩溶水的分布：（一）岩溶水的分布：岩溶水的储存和运动受裂隙系统控制，水的分布有明显的不均岩溶水的储存和运动受裂隙系统控制，水的分布有明显的不均匀性。匀性。细小裂隙细小裂隙水量小，水流慢，溶蚀弱；水量小，水流慢，溶蚀弱；宽大裂隙宽大裂隙水量大，水流快，溶蚀强；水量大，水流快，溶蚀强；最后，宽大裂隙成为地下河道系统，细小裂隙变化不大，最后，宽大裂隙成为地下河道系统，细小裂隙变化不大，当有隔水层时，岩溶水可孤立分布，单独
11、形成一个局部循环系当有隔水层时，岩溶水可孤立分布，单独形成一个局部循环系统。统。（二）岩溶水的运动特征：（二）岩溶水的运动特征： 最明显特征最明显特征流速、流态多变。流速、流态多变。 由于差异溶蚀，形成各种规模的通道、洞穴、裂隙、运动由于差异溶蚀，形成各种规模的通道、洞穴、裂隙、运动状态也不同。状态也不同。 大洞穴大洞穴无压水流；较小管道水流、裂隙水流，有压水无压水流；较小管道水流、裂隙水流，有压水流，两者可同时存在。流，两者可同时存在。同一管道中有压流流速，也因断面的不同而不同。同一管道中有压流流速，也因断面的不同而不同。（三）岩溶水的分带：（三）岩溶水的分带：垂直循环带垂直循环带又称包气带
12、，位于地表以下，最高岩溶水位之上，以垂直运又称包气带，位于地表以下，最高岩溶水位之上，以垂直运动为主。动为主。季节变化带季节变化带为最高岩溶水位及最低岩溶水位之间的地带。水流呈垂直运为最高岩溶水位及最低岩溶水位之间的地带。水流呈垂直运动及水平运动交替出现。动及水平运动交替出现。饱水带饱水带为在最低岩溶水位以下，常处于饱和状态，水流近水平，向地表河为在最低岩溶水位以下，常处于饱和状态，水流近水平，向地表河流排泄。流排泄。深部循环带深部循环带地下水的流动方向不受附近水文网的直接影响，而是由地质地下水的流动方向不受附近水文网的直接影响，而是由地质构造决定。可流向更远、更低的区域。构造决定。可流向更远
13、、更低的区域。C C 溶蚀基准面溶蚀基准面n岩溶作用的下限称岩溶作用的下限称溶蚀基准面溶蚀基准面。一般与大型水体面一致。一般与大型水体面一致。 n n溶蚀基准面可分为溶蚀基准面可分为溶蚀基准面可分为溶蚀基准面可分为局部性的和终极性局部性的和终极性局部性的和终极性局部性的和终极性二二岩溶地貌岩溶地貌（一）地表岩溶（一）地表岩溶 （二）地下岩溶（二）地下岩溶 （一）（一）地表岩溶地表岩溶1 1石芽与溶沟石芽与溶沟石芽与溶沟石芽与溶沟 地表水沿可溶蚀岩石的节理裂隙进行溶蚀与地表水沿可溶蚀岩石的节理裂隙进行溶蚀与地表水沿可溶蚀岩石的节理裂隙进行溶蚀与地表水沿可溶蚀岩石的节理裂隙进行溶蚀与侵蚀，形成纵横
14、交错的凹槽称为侵蚀，形成纵横交错的凹槽称为侵蚀，形成纵横交错的凹槽称为侵蚀，形成纵横交错的凹槽称为溶沟溶沟溶沟溶沟。 凹槽之间残存的突起岩石称为凹槽之间残存的突起岩石称为凹槽之间残存的突起岩石称为凹槽之间残存的突起岩石称为石芽石芽石芽石芽。石石 芽芽2 2石林与岩溶漏斗石林与岩溶漏斗石林与岩溶漏斗石林与岩溶漏斗石林石林石林石林是由密集林立的锥状、塔状岩体组成的地貌景观。高一般是由密集林立的锥状、塔状岩体组成的地貌景观。高一般是由密集林立的锥状、塔状岩体组成的地貌景观。高一般是由密集林立的锥状、塔状岩体组成的地貌景观。高一般2040m2040m，是石芽进一步溶蚀发展的结果。是石芽进一步溶蚀发展的
15、结果。是石芽进一步溶蚀发展的结果。是石芽进一步溶蚀发展的结果。岩溶漏斗岩溶漏斗岩溶漏斗岩溶漏斗是呈碟状或倒锥状的封闭洼地。一是呈碟状或倒锥状的封闭洼地。一是呈碟状或倒锥状的封闭洼地。一是呈碟状或倒锥状的封闭洼地。一般直径几米几百米，深度几米几十米。般直径几米几百米，深度几米几十米。般直径几米几百米，深度几米几十米。般直径几米几百米，深度几米几十米。分为分为分为分为溶蚀漏斗和塌陷漏斗。溶蚀漏斗和塌陷漏斗。溶蚀漏斗和塌陷漏斗。溶蚀漏斗和塌陷漏斗。3峰林、峰丛与溶蚀洼地n峰林峰林是成群分布的山体基部分离的石灰岩山峰群。相对高差是成群分布的山体基部分离的石灰岩山峰群。相对高差一般一般100100200
16、m 200m n峰丛峰丛是一种基部相联的峰林，峰与峰之间常形成是一种基部相联的峰林，峰与峰之间常形成“U”U”形的马形的马鞍地形。鞍地形。 高高200200300300米米n溶蚀洼地溶蚀洼地四周为低山丘陵和峰林所包围的封闭洼地四周为低山丘陵和峰林所包围的封闭洼地。是与峰是与峰林、峰丛同期形成的一种负地貌类型。直径一般大于林、峰丛同期形成的一种负地貌类型。直径一般大于100100米。米。峰峰 丛丛 峰峰 林林峰峰 林林 4孤峰与岩溶平原n孤峰孤峰是突立在岩溶平原或盆地上的孤立的灰岩山峰。是突立在岩溶平原或盆地上的孤立的灰岩山峰。 n岩溶平原岩溶平原是比溶蚀洼地更为宽广的地面平坦的岩溶地形。规是比
17、溶蚀洼地更为宽广的地面平坦的岩溶地形。规模一般可达数公里数十公里。模一般可达数公里数十公里。孤孤 峰峰 童子拜观音： 左前方有左前方有许多山峰，中许多山峰，中间一个尖峰，间一个尖峰，形似观音菩萨，形似观音菩萨，名观音峰；在名观音峰；在观音峰前下方观音峰前下方有一小山，像有一小山，像是童子对观音是童子对观音低头朝拜。低头朝拜。 九马画山：九马画山： 距桂林六十一公里，从兴萍溯江而上四公里的漓江边上有一石山，山崖壁上，黄白的颜色，浓淡相间，斑驳有致，细看山壁石纹可依稀辨出群马形象，如奔，如卧，似嬉戏，若嘶啸，神态各异，栩栩如生。“自古山如画，而今画如山。马图成九首，奇物在人间”。黄布倒影： 山上色
18、彩斑斓的石纹，像一匹一匹黄色布幕，倒影水中，游船而过，方体会到“船在青山顶上行”之快感。黄布倒影图是新版人民币元的主图！凤尾竹：凤尾竹是漓江美凤尾竹是漓江美卷中不可忽视的一卷中不可忽视的一道风景，岸边那一道风景，岸边那一簇簇凤尾竹簇簇凤尾竹,随风随风摇摆摇摆,不论从哪个不论从哪个角度看都像在水墨角度看都像在水墨画里。两岸的一些画里。两岸的一些村落若隐若现在高村落若隐若现在高高的凤尾竹后，显高的凤尾竹后，显得古朴典雅得古朴典雅,就像就像一幅活生生的山水一幅活生生的山水泼墨画。泼墨画。阳朔古城阳朔古城：阳朔县位于广西东北部,桂林市区南面, 距桂林市陆路65公里, 水路83公里, 交通十分便利。 阳
19、朔古城是始建于隋开皇年间的千年古城，它是桂林山水旅游中的一颗璀璨的明珠，素有 “桂林山水甲天下, 阳朔堪称甲桂林, 群峰倒影山浮水, 无水无山不入神”。5 5盲谷、断头河与干谷盲谷、断头河与干谷 盲谷盲谷盲谷盲谷在岩溶区，有的河流突然终止于石灰岩壁，有时在岩溶区，有的河流突然终止于石灰岩壁，有时在岩溶区，有的河流突然终止于石灰岩壁，有时在岩溶区，有的河流突然终止于石灰岩壁，有时又会从岩壁另一侧流出。又会从岩壁另一侧流出。又会从岩壁另一侧流出。又会从岩壁另一侧流出。前方没有出口的河流称为盲谷。前方没有出口的河流称为盲谷。前方没有出口的河流称为盲谷。前方没有出口的河流称为盲谷。 断头河断头河断头河
20、断头河由岩壁下流出或由地下河补给的地表河流称为由岩壁下流出或由地下河补给的地表河流称为由岩壁下流出或由地下河补给的地表河流称为由岩壁下流出或由地下河补给的地表河流称为断头河。断头河。断头河。断头河。 干谷干谷干谷干谷地表河因水流转入地下，所遗留的干涸河道称为地表河因水流转入地下，所遗留的干涸河道称为地表河因水流转入地下，所遗留的干涸河道称为地表河因水流转入地下，所遗留的干涸河道称为干谷。干谷。干谷。干谷。6落水洞与竖井n落水洞：落水洞：垂直方向流水对裂隙溶蚀并伴随塌陷形成的。垂直方向流水对裂隙溶蚀并伴随塌陷形成的。垂直或倾斜。垂直或倾斜。 n竖井：竖井：落水洞进一步发展，崩塌作用加剧，就可形成
21、落水洞进一步发展，崩塌作用加剧，就可形成一种垂向深井。一种垂向深井。（二（二) )地下岩溶地貌地下岩溶地貌 1 1 1 1 溶洞溶洞溶洞溶洞: : : :岩溶作用所形成的地下岩洞的通称。岩溶作用所形成的地下岩洞的通称。岩溶作用所形成的地下岩洞的通称。岩溶作用所形成的地下岩洞的通称。地下暗河2 2 2 2 地下河、伏流与地下湖地下河、伏流与地下湖地下河、伏流与地下湖地下河、伏流与地下湖 n地下河地下河又称暗河，是位于岩溶区地下的有水通道。具有又称暗河，是位于岩溶区地下的有水通道。具有河流的主要特性河流的主要特性n伏流伏流为地表河流经过地下的潜伏段。为地表河流经过地下的潜伏段。 n地下湖地下湖岩溶
22、洞穴中具有自由水面的静止水体。岩溶洞穴中具有自由水面的静止水体。地下河出口三三岩溶堆积物岩溶堆积物（一）地表岩溶堆积物（一）地表岩溶堆积物 （二）地下岩溶堆积物（二）地下岩溶堆积物 1 1、地表岩溶堆积物、地表岩溶堆积物 （1 1） 蚀余红土蚀余红土 地表碳酸岩盐被溶蚀后原岩中残留的粘土杂质。由地表碳酸岩盐被溶蚀后原岩中残留的粘土杂质。由地表碳酸岩盐被溶蚀后原岩中残留的粘土杂质。由地表碳酸岩盐被溶蚀后原岩中残留的粘土杂质。由于含次生氧化铝和氧化铁而成红色，有时含未被溶蚀于含次生氧化铝和氧化铁而成红色，有时含未被溶蚀于含次生氧化铝和氧化铁而成红色，有时含未被溶蚀于含次生氧化铝和氧化铁而成红色，有
23、时含未被溶蚀的灰岩角砾的灰岩角砾的灰岩角砾的灰岩角砾。（2 2） 泉华（石灰华）泉华（石灰华） 2 2、地下岩溶堆积物、地下岩溶堆积物 四四岩溶旋回岩溶旋回幼年幼年幼年幼年期期期期：岩溶开始发育，以：岩溶开始发育，以：岩溶开始发育，以：岩溶开始发育，以垂直岩溶作用垂直岩溶作用垂直岩溶作用垂直岩溶作用为主，地为主，地为主，地为主，地表水向下运动，无统一的地下水面。表水向下运动，无统一的地下水面。表水向下运动，无统一的地下水面。表水向下运动，无统一的地下水面。石芽、溶沟、石芽、溶沟、石芽、溶沟、石芽、溶沟、岩溶漏斗发育。岩溶漏斗发育。岩溶漏斗发育。岩溶漏斗发育。 壮年期壮年期壮年期壮年期：垂直溶蚀
24、转变为水平溶蚀占优势，溶洞、：垂直溶蚀转变为水平溶蚀占优势，溶洞、：垂直溶蚀转变为水平溶蚀占优势，溶洞、：垂直溶蚀转变为水平溶蚀占优势，溶洞、暗河发育；地下水水平流动，加速了岩溶发育，顶暗河发育；地下水水平流动，加速了岩溶发育，顶暗河发育；地下水水平流动，加速了岩溶发育，顶暗河发育；地下水水平流动，加速了岩溶发育，顶板崩塌，地下水系重新出露地表。板崩塌，地下水系重新出露地表。板崩塌，地下水系重新出露地表。板崩塌，地下水系重新出露地表。 老年期老年期老年期老年期：水系又转变为地表水系网，残丘、岩溶平水系又转变为地表水系网，残丘、岩溶平水系又转变为地表水系网，残丘、岩溶平水系又转变为地表水系网，残
25、丘、岩溶平原、孤峰发育。原、孤峰发育。原、孤峰发育。原、孤峰发育。气候与岩溶发展的关系气候与岩溶发展的关系 n n(1)(1)(1)(1)热带岩溶热带岩溶热带岩溶热带岩溶：以溶蚀作用为主，具最典型的岩以溶蚀作用为主，具最典型的岩以溶蚀作用为主，具最典型的岩以溶蚀作用为主，具最典型的岩溶地貌。广东、广西、海南。溶地貌。广东、广西、海南。溶地貌。广东、广西、海南。溶地貌。广东、广西、海南。 n n(2)(2)(2)(2)亚热带岩溶亚热带岩溶亚热带岩溶亚热带岩溶：除溶蚀作用外，侵蚀作用也起除溶蚀作用外，侵蚀作用也起除溶蚀作用外，侵蚀作用也起除溶蚀作用外，侵蚀作用也起较重要的作用。湖南、湖北。较重要的
26、作用。湖南、湖北。较重要的作用。湖南、湖北。较重要的作用。湖南、湖北。 n n(3)(3)(3)(3)温带岩溶温带岩溶温带岩溶温带岩溶：重力崩塌为主，岩溶作用不十分重力崩塌为主，岩溶作用不十分重力崩塌为主，岩溶作用不十分重力崩塌为主，岩溶作用不十分明显。明显。明显。明显。 n n(4)(4)(4)(4)干旱区岩溶干旱区岩溶干旱区岩溶干旱区岩溶：主要是地下岩溶，淡水地区发主要是地下岩溶，淡水地区发主要是地下岩溶，淡水地区发主要是地下岩溶，淡水地区发育岩溶，咸水不发育岩溶。育岩溶，咸水不发育岩溶。育岩溶，咸水不发育岩溶。育岩溶，咸水不发育岩溶。新构造运动与岩溶发育的关系新构造运动与岩溶发育的关系
27、上升上升上升上升：溶洞越高，时代越老；越低，时代越晚。：溶洞越高，时代越老；越低，时代越晚。：溶洞越高，时代越老；越低，时代越晚。：溶洞越高，时代越老；越低，时代越晚。 溶洞的高度与河流水平面不一致，一般溶洞比当时的河溶洞的高度与河流水平面不一致，一般溶洞比当时的河溶洞的高度与河流水平面不一致，一般溶洞比当时的河溶洞的高度与河流水平面不一致，一般溶洞比当时的河流面稍高。流面稍高。流面稍高。流面稍高。 下降下降下降下降：溶洞被掩埋：溶洞被掩埋：溶洞被掩埋：溶洞被掩埋。 岩溶研究的意义岩溶研究的意义n岩溶旅游资源岩溶旅游资源 n岩溶与工程建设岩溶与工程建设 岩溶水和岩溶矿产的利用岩溶水和岩溶矿产的利用 山西的神头岩溶泉水，流速山西的神头岩溶泉水，流速5m3/s，是大型神头，是大型神头火力发电厂的主要供水源火力发电厂的主要供水源 华北油田地下古溶洞中含有丰富的地下石油矿华北油田地下古溶洞中含有丰富的地下石油矿
