5第五章岩溶地貌及岩溶堆积物

CO2（空气）
Ca+2十 2HCO3-1
由上式可以看出，水中CO2含量越高，H+也越多。 由于H+是非常活跃的离子，当和石灰岩作用时，H+就 会与CaCO3中的CO2—结合成HCO3-1 ，分离出Ca+2，从 而使CaCO3溶解于水。上述反应是可逆的，正反应速度 取决于CO2的浓度。
水的侵蚀性就是水要 具有酸性
重庆武隆 天龙桥、青龙桥， 两桥间的天龙天坑
重庆市东南边缘的武隆，地处乌江下游武陵山与大 娄山结合处。峡谷、溶洞、竖井群、天生桥、天坑、
180度环拍下的青龙桥
天龙桥是武隆天生三桥中的第一座，桥下发育有
两个穿洞，一个名为迷魂洞，另一个名为天龙桥拱 孔
天龙桥
天生三桥和桥间天坑的形成原理
溶洞
岩 溶 地 形－石芽
石 芽
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物 二、 岩溶地貌
岩 溶 地 形－溶隙
溶隙：
溶隙是可 溶岩（如 石灰岩） 在地下水 流长期溶 蚀下形成 的空隙
岩 溶 地 形－ 溶 柱
溶柱 （法国）
岩 溶 地 形－石 林
石林
云南 石林
云南 石林
岩 溶 地 形－石 林
峰林、峰丛、孤峰和喀斯特平原 峰林
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。
岩溶发育的垂直分带性
1.包气带岩溶 ——垂直岩溶发育带
2.季节变化带岩溶 ——垂直与水平岩溶交替发育带
3.饱水带岩溶 水平循环亚带岩溶——水平岩溶发育带 虹吸管式循环亚带岩溶—— 放射状岩溶发育带
4.深部循环带岩溶 ——溶隙和溶孔发育带
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物
一、岩溶的基本条件及溶蚀基准面 二、岩溶地貌 三、岩溶堆积物
四、岩溶旋回 五、岩溶研究的实际意义
人与其他动物的关系
我国裸露+覆盖+埋藏的可溶岩共344.3万平方公里 裸露90.7万平方公里
桂林山水
桂林石景林
桂林山水
桂林山水
桂林山水
桂林山水
桂林山水
桂林山水
这种喀斯特地貌是由50多万年前的一条地下河形成的，具 有较高的可到达性，是当地最受环境的旅游景点之一。第 二次世界大战期间，芦笛岩曾经被用作防空洞。
芦笛岩洞地下湖
龙舌兰洞地下河
湖北施恩龙桥暗河是世界上最长的暗河 50公里
湖北施恩龙桥暗河是世界上最长的暗河 50公里
湖南省花垣县补抽乡境内大龙洞
反应是可逆的，正反应速度取决于CO2的浓度 当水中没有侵蚀性CO2时， CaCO3 沉淀Βιβλιοθήκη 四川甘孜泉华滩四川甘孜泉华滩
九寨沟岩溶水 富含碳酸钙
九寨沟岩溶水 富含碳酸钙
九寨沟泉华石边坝
九寨沟泉华石边坝形成的五彩池
(四)水的运动状态（水的流动性）
滞流的水，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。特别是不同CO2浓度的地下水混合，会大大提 高水的溶解力。
桂林山水
桂林山水
桂林山水
桂林山水 遇龙河漂流
桂林山水 遇龙河漂流
贵州山水
七星桥
贵州山水
贵州山水
天星景区
贵州山水
天星景区
贵州山水
天星景区
贵州山水
七星桥
贵州山水
贵州荔波喀斯特
贵州荔波喀斯特（天生桥瀑布）
云南九乡溶蚀峡谷
云南九乡
越南下龙湾
越南下龙湾
越南下龙湾
越南下龙湾
地表河
岩 溶 地 形－ 溶 原
溶原
洞穴喀斯特地貌
图中有哪些岩溶地貌？
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物 三、岩溶堆积物
三、岩溶堆积物 （一）地表岩溶堆积物
1. 赭土（蚀余 红土） 2. 石灰华（钙华）
（一）地表岩溶堆积物
1. 赭土（蚀余 红土）
溶原
赭土
（一）地表岩溶堆积物
1. 赭土（蚀余 红土）
无底深渊，阿拉巴马州
落水洞和竖井
美国龙兰舌
重庆奉节天坑---世界最大漏斗
重庆小寨天坑
广西百色乐业大石围天坑群
形成于大约6500万年以前，大石围天坑垂直深度 约为613米，东西长为600米，南北宽为420米，
乐业天坑群在方圆不到20平方公里的崇山峻岭里，分布着 24个天坑，是世界上最大的天坑群，目前已开发的有大石 围天坑、白洞天坑、穿洞天坑等，其中大石围天坑为乐业 天坑群中的代表，也是乐业人民的骄傲
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物 二、 岩溶地貌
溶蚀洼地
岩 溶 地 形－ 溶蚀漏斗、洼地、盆地
溶蚀洼地
岩 溶 地 形－ 落水洞
岩 溶 地 形－ 落水洞（阿曼）
比玛落水洞
落水洞---地表水转入地下
云南沧源县落水洞 落水洞---地表水转入地下
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物 二、 岩溶地貌
落水洞和竖井
喀斯特平原
峰丛
峰林
峰丛向峰林发展
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物 二、 岩溶地貌
峰丛
峰丛-洼地（远处） 峰林-洼地或盆地（近处）
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物 二、 岩溶地貌
峰林-洼地或盆地
岩 溶 地 形－ 草堆状溶丘 溶丘
岩 溶 地 形－ 溶蚀漏斗、洼地、盆地
溶蚀漏斗
溶蚀洼地
溶蚀盆地 规模变大
构造型多层溶洞
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物 二、 岩溶地貌
二、 岩溶地貌
岩溶的形态特征（岩溶地形）
溶 沟、石芽、溶 柱、石 林
峰林、峰丛、孤峰和喀斯特平原 溶蚀漏斗、 溶蚀洼地、 溶隙和溶孔、落水洞、竖井（天然井） 溶洞、盲谷与伏流（暗河）等
二、 岩溶地貌
（一）地表岩 溶 地 形－ 溶 沟
溶沟 （瑞士）
张家界黄龙洞
贵州毕节织金洞
贵州毕节织金洞
贵州毕节织金洞
贵州毕节织金洞
湖北利川腾龙洞
湖北利川腾龙洞
湖北利川腾龙洞
岩 溶 地 形－ 溶洞
重庆武隆芙蓉洞
美国代波尔德洞 佛罗里达州位于地下250英尺(约合76米)处的
代波尔德洞，图片中的潜水员正对一个被水淹没的洞
室进行探测。
云南九乡溶洞
包气带 季节变化带 饱水带 水平循环亚带
虹吸管式循环亚带
深部循环带
垂直岩溶发育带
垂直与水平岩 溶交替发育带
水平岩溶发育带 放射状岩溶发育带
溶孔溶隙发育带
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物一、岩溶的基本条件及溶蚀基准面
影响岩溶发育的因素
以气候、植被、土壤、地形地貌和地质构造较为显著
1）气候climate
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物一、岩溶的基本条件及溶蚀基准面
4）地形地貌hypsography ①平坦地形：有利于喀斯特的发育； ②地形坡度越陡，河网密度越大，入渗量越 小，喀斯特越不发育； ③补给区和排泄区高差越大，喀斯特越发育 。
5）地质构造geological structure
①褶皱构造fold ②断裂构造fault
越南下龙湾
七星岩
芦笛岩
龙舌兰洞
美国新墨西哥州卡尔斯贝洞窟国家公园的龙舌兰洞，洞内的石笋被 水晶般透明的水环绕。长度超过100英里(约合160公里), 龙舌兰洞为 美国第三长的洞穴和世界上第五长的洞穴。
龙兰舌
龙兰舌
龙兰舌
龙兰舌
龙兰舌
龙兰舌
一、岩溶的基本条件及溶蚀基准面
概述
岩溶作用及岩溶
（一）地表岩溶堆积物
2. 石灰华（泉钙华）
岩溶分布的 不均匀性
岩溶分布 受地质构造控制
岩溶分布受 岩层及其 组合控制
岩溶分布的 不均匀性
构造线的方向，往往控制了溶洞延伸方向
岩溶分布 受地质构造控制
岩溶分布受 岩层及其组合控制
（五）溶蚀基准面和岩溶发育的成层性
幼年早期
1.构造型多层溶洞 2.层面型多层溶洞
幼年晚期
早壮年期
构造型多层溶洞
白云石（CaMg[CO3]2）
石灰岩 > 白云岩 > 硅质灰岩 > 泥灰岩。
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物一、岩溶的基本条件及溶蚀基准面
在各种碳酸盐类岩石互层情况下，岩溶发育取 决于优势易溶岩石的含量。
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。
1.2~2.2 （相当于白云岩），相对溶解度0.35~0.8 2.2~10 （白云质灰岩），相对溶解度0.8~0.99 〉10 （相当于石灰岩），相对溶解度趋近于1
岩溶作用是地下水在流动过程中，对可溶性岩石 （石灰岩、白云岩等）进行化学溶解和分离的破坏作 用。岩溶是以地下水为主，地表水为辅，二者共同与 可溶性岩石发生的以溶蚀为主的地质作用及其结果的 总称，又称喀斯特
岩溶作用 岩溶
岩溶现象
真岩溶 岩溶
假岩溶
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物一、岩溶的基本条件及溶蚀基准面
2.岩石结构构造对溶蚀率的影响
1）结晶程度：结晶颗粒的大小
晶粒越小， 相对溶解度越大，隐晶结构最强。 原因：小的边角多，比表面积大，非中和键 的浓度大 。
2）结构类型
隐晶、细晶和鲕状结构的比粗晶的大 不等粒比等粒结构的溶解度大
3）原生孔隙度 （石灰岩和大理岩）
(二)岩石的透水性
当岩石具透水性时，含CO2的水才能在岩石中流动，与岩石 发生充分作用，进行溶蚀而不易饱和。岩石的透水性主要取决 于岩石的孔隙度和裂隙度，后者比前者更为重要。
湖北施恩龙桥暗河是世界上最长的暗河 50公里
施恩暗河入口
从1995年开始,中法联合 探险队便开始在此找寻龙 桥暗河的出口,进行了五 次科考探险活动。第五次 2004年找到出口。
施恩暗河出口
岩 溶 地 形－ 暗河、盲谷
明流 溶洞 暗河（伏流）
溶洞出口
盲谷 落水洞
落水洞
岩 溶 地 形－ 盲谷
暗河（伏流）
(1)成分纯、刚性强的岩石透水性好
裂隙开扩，长而深，因而透水性好；而泥质灰岩好相反。
(2)厚层可溶性岩石较薄层可溶性岩石的透水性好
前者的隔水层较少，岩性均一，往往形成深而宽的裂隙。
(3)构造发育的地段岩溶作用强
褶皱和断裂使岩石破裂加大，使岩石透水性大大增强。
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物一、岩溶的基本条件及溶蚀基准面
①在湿热地区，雨量丰富，地表水不断渗入地下，地
下水经常得到补充，使溶液不易饱和，常保持较高的溶蚀力。
②在干旱地区，降水很少，地下水常年得不到补充，
流动缓慢，溶液容易饱和，溶蚀力较低。
③在寒冷区，由于以固体降水为主并发育冻土，阻碍
了地下水的流动。
水温度增加，溶解度是降低的，但温度每增加 10°， 溶蚀反应速度可增加一倍。且温度和降雨量增 大，土壤和植被 发育，会增加水的酸性（侵蚀性）
明流 断头河
明流
称盲谷
落水洞 竖井
明流干枯后——干谷
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物 二、 岩溶地貌
甲青大盲谷 岩 溶 地 形－ 盲谷和天生桥
岩 溶 地 形－ 盲谷
甲青大盲谷位于贵州省平塘县者密镇甲青村打密河下 游，谷长8公里，宽100—250米
岩 溶 地 形－ 干谷
断头河
暗河出口 暗河瀑布
、
(三)水的溶解性（水的溶蚀性） 水对碳酸盐岩的化学溶蚀过程 水的溶解力，主要取决于水中CO2的含量，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，
其作用过程如下：
CO2（溶解）十H2O 十CaCO3 Ca+2 十CO3-2 十H+1十 HCO3-1
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物 二、 岩溶地貌
岩 溶 地 形－ 溶洞
本溪水洞
岩 溶 地 形－ 溶洞
本溪水洞
贵州山水
天星洞
天星洞
天星洞
岩 溶 地 形－ 溶洞
重庆 雪玉洞
重庆 雪玉洞 最年轻的溶洞
重庆 雪玉洞
重庆 雪玉洞
岩 溶 地 形－ 溶洞
重庆武隆芙蓉洞
重庆武隆芙蓉洞
重庆武隆芙蓉洞
一、岩溶发育的基本条件及溶蚀基准面
（一）可溶性岩石（岩石的可溶性） 卤化物类岩石(食盐、钾盐、镁盐等)， 硫酸盐类岩石(石膏、芒硝 等) 碳酸盐类岩石(石灰岩、白云岩、大理岩等)
可溶性岩石是岩溶发育的基础。
1.岩石成分对溶蚀率的影响
碳酸盐岩主要有方解石、白云石和 酸不溶物（泥质、硅质等）组成。
方解石（Ca[CO3] 2）
赭土
赭土
赭土
（一）地表岩溶堆积物
2. 石灰华（钙华）
四川甘孜泉华滩
（一）地表岩溶堆积物
2. 石灰华（钙华）
四川甘孜泉华滩
（一）地表岩溶堆积物
2. 石灰华（钙华）
四川甘孜泉华滩
四川甘孜泉华滩 （一）地表岩溶堆积物
2. 石灰华（钙华）
四川甘孜泉华滩
（一）地表岩溶堆积物
2. 石灰华（钙华）
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物 三、岩溶堆积物
2）植被 vegetation 溶蚀作用与水中含有的各种有机酸和无机酸有 关。而有机酸来自动植物的生命过程。
3）土壤soil ①土壤发育可阻碍地下水的流动，这对喀斯 特发育是不利的； ②我国南方：温度越高、雨量越多，有机质 分解越快，土壤的酸度就越大，溶蚀性也越大。 ③我国北方：温度较低、雨量较少，有机质 分解越慢，土壤是抑制微生物活动和植物生长的碱 性土壤，成为了地下可溶性岩石的保护层。