现代岩溶学Ch2(第二章)
现代岩溶学在我国的发展
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现代岩溶学学科体系——祝贺《现代岩溶学》出版六周年
现代岩溶学学科体系——祝贺《现代岩溶学》出版六周年蒲俊兵【期刊名称】《中国岩溶》【年(卷),期】2022(41)3【摘要】作为现代地球科学学科体系重要组成部分的岩溶学一直以来都被认为是地质学、地理学、环境科学、生态学之间的交叉、边缘学科,并未建立起自己独立的学科体系。
面对全球岩溶地貌分布广泛、生态环境脆弱及问题复杂多样且同经济社会发展密切相关等情况,文章在简要回顾国内外岩溶学发展历程的基础上,通过对近三十年国内外岩溶研究相关学科发展情况的分析,以地球系统科学、岩溶动力学理论为指导,讨论构建现代岩溶学学科体系这一重要问题。
文章围绕岩溶动力系统的四大功能和岩溶区资源环境生态问题的实际,从地质学、地理学、地球化学、生态学、环境学、水文学等与现代岩溶学研究相关的学科出发,尝试构建现代岩溶学学科体系,其主要的学科分支包括岩溶地质学、岩溶地貌学、岩溶水文地质学、岩溶环境学、岩溶工程地质学、岩溶生态学、岩溶资源学、全球变化岩溶学、洞穴学等九个分支学科,并简要阐述了各分支学科的科学内涵和定位。
分支学科的构建,体现了国际岩溶科学研究中相关研究方向和学科发展独立性和交叉性的统一,体现了国际岩溶学发展的现状和趋势,对于国际岩溶科学的发展具有较为重要的意义。
【总页数】12页(P429-440)【作者】蒲俊兵【作者单位】重庆师范大学地理与旅游学院/长江上游湿地科学研究重庆市重点实验室/三峡库区地表过程与环境遥感重庆市重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P642.25【相关文献】1.现代岩溶学地位与创新领域2.现代岩溶学和全球变化研究3.现代岩溶学在中国的发展4.创新马克思主义经济学的学科体系和话语体系——“首届全国马克思主义经济学论坛暨第六届全国现代政治经济学数理分析研讨会”综述5.《现代岩溶学》新书简介因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
现代岩溶学思考题
现代岩溶学思考题摘要：一、现代岩溶学概述1.定义及研究范围2.岩溶地貌特征二、岩溶形成的动力机制1.岩溶作用与气候变化2.岩溶作用与水文条件三、岩溶发育的过程与模式1.岩溶发育的基本过程2.岩溶发育的主要模式四、现代岩溶学的应用领域1.资源勘探与开发2.环境保护与治理3.岩溶地质灾害防治五、我国岩溶地区的典型案例分析1.桂林岩溶地貌2.云南石林3.贵州天坑六、现代岩溶学的研究发展趋势1.技术创新与方法论的完善2.跨学科整合与综合研究3.国际合作与交流正文：一、现代岩溶学概述现代岩溶学是研究岩溶地貌、岩溶发育过程及其控制因素的一门地球表面过程学科。
它旨在揭示岩溶地貌的形成机制、发育过程和演化规律，为资源勘探、环境保护、地质灾害防治等领域提供科学依据。
岩溶地貌是指在特定的气候、水文、岩溶等条件下，岩石受地下水溶解作用形成的地貌。
其主要特征包括地下洞穴、地表沟槽、天坑、溶蚀峡谷等。
岩溶地貌在全球范围内分布广泛，尤其在亚洲、南美洲、非洲等地区尤为突出。
二、岩溶形成的动力机制岩溶作用的发育与气候变化密切相关。
全球气候变暖导致的温度升高和降水模式变化，将直接影响岩溶作用的强度和分布。
此外，岩溶作用还受到水文条件的控制，包括地下水动力条件、水化学成分等。
三、岩溶发育的过程与模式岩溶发育过程主要包括溶解、沉淀、运移和改造等基本过程。
这些过程相互交织，共同塑造了岩溶地貌的特色。
岩溶发育模式则包括地表岩溶、地下岩溶和混合岩溶等类型，各类型岩溶发育模式具有不同的特征和发育规律。
四、现代岩溶学的应用领域现代岩溶学在资源勘探与开发、环境保护与治理、岩溶地质灾害防治等方面具有重要意义。
例如，通过对岩溶发育过程的研究，可以为矿产资源勘探提供依据；而对岩溶地貌演化的研究，有助于开展环境保护和治理工作，降低地质灾害风险。
五、我国岩溶地区的典型案例分析我国拥有丰富的岩溶地貌资源，如桂林岩溶地貌、云南石林和贵州天坑等。
这些典型案例具有典型的地域特色，为研究岩溶发育规律和应用提供了宝贵的研究基地。
岩溶和岩溶水-PPT医学课件
2 可采取绕避措施的场合
当遇到以下情况时,宜采取“绕避”措施: 岩溶区。断裂、孔隙发育,宽度和密度较大,其底与溶洞、暗河相通的
地段;溶洞、暗河发育地区,溶洞的洞径大、顶板薄、裂隙发育、基岩 破碎,暗河水流较大且洞内无或少充填物的地段;岩溶水以表流和暗流 交替出现,岩溶发育复杂无规律;落水洞分布较密且漏水严重,塌陷时常 发生的地段;基岩起伏、流塑或可塑软土分布广且厚度变化大、地下 水活动强烈地段;地基处理费用太高的地段。 土洞区。土层薄、裂隙发育且地表水入渗条件好,其下伏基岩有通道、 暗河或呈负岩面的地段;石芽或出露岩体与上覆土体交接处,岩体裂隙、 通道发育为地表水集中入渗的地段;地层下岩体两组结构面交汇或处 于宽大裂隙带上的地段;隐伏深大岩溶洞、隙、沟、槽、漏斗等,其临 近基岩面以上有软弱土层分布地段;人工降水降落漏斗的中心地段及 地面低洼、地面水体近旁的地段。 当岩溶体地基的强度和稳定性不能满足工程要求,常据岩溶具体情况、 工程要求、施工条件,按照安全性与经济性原则选择适当的地基处理 方法。
渗漏和突水问题
地区的岩体中有许多裂隙、管道和溶洞，在进行水库、 大坝、隧道、基坑等工由于岩溶程活动时，如存在承压 水并有富水优势断裂作为通道，则可能会遇到地下突水 而导致基坑、隧道等工程的排水困难甚至淹没，也可能 因岩溶渗漏而造成水库无法蓄水。
库区应选在地势低洼，四周地下水位较高，上游有大泉 出露而下游无大泉出露，上下游流量没有显著差异的河 段上，要避免邻区有深谷大河。如果发现库底有渗漏， 可采用堵（堵落水洞）、铺（铺盖粘土）、截（筑截水 墙）、围（在落水洞四周建围墙）、引（引入库内或导 出库外）等方法进行处理。
• 式中 H0——洞体最大高度（m）；
•
K——岩体松散（涨余）系数，石灰岩K=1.2，粘土
第二章 岩溶隧道突水机理及灾害特征
第二章岩溶隧道突水机理及灾害特征第二章岩溶隧道突水机理及灾害特征 (1)2.1岩溶隧道涌水研究现状 (1)2.1.1岩溶区隧道涌水地质条件研究 (1)2.1.2岩溶区隧道涌水量预测研究现状 (2)2.2岩溶隧道突水机理 (4)2.2.1岩溶隧道突水类型力学分析 (4)2.2.2岩溶隧道突水机理分析 (6)2.3岩溶隧道涌水灾变特征 (7)2.3.1岩溶突水灾变水力特征 (7)2.3.2岩溶突水灾变频数特征 (8)2.3.3岩溶突水灾变充填物特征 (8)2.3.4岩溶突水灾变与工序关系特征 (9)2.3.5岩溶突水动态变化特征 (9)2.4岩溶隧道突水与环境的关系 (10)2.4.1岩溶水与生态环境的关系 (10)2.4.2岩溶隧道涌水与地下水的关系 (10)2.4.3地下水位与生态环境的关系 (11)2.1岩溶隧道涌水研究现状2.1.1岩溶区隧道涌水地质条件研究岩溶区隧道涌水研究必须要注重水文地质条件的研究, 因为每一种方法、公式的提出都是基于地质条件的研究基础之上的。
岩溶区地质条件一向比较复杂, 从隧道施工期发生的比较严重的涌水事件来看,岩溶区易发生涌水地质条件可以分以下四类: 1）向斜盆地形成的储水构造；2）断层破碎带、不整合面和侵入岩接触面；3）岩溶管道、地下河；4）其他含水构造、含水体。
以上只从宏观上列举了一些可能发生严重涌水的地质条件, 这是远远不够的, 对隧道涌水条件应进行详细研究, 这是其他隧道涌水研究工作的基础,必须予以重视。
2.1.2岩溶区隧道涌水量预测研究现状目前涌水量预测计算方法很多, 主要有以下几种:1）近似方法这种方法主要包括涌水量曲线方程(一般称Q－S曲线)外推法和水文地质比拟法2 种。
预测时前者以勘探阶段抽(放) 水试验的成果为依据,后者则应用类似隧道水文地质资料来计算,但两者共同的应用前提是水文地质资料相似性,前者要求试验阶段与未来掘进阶段条件相似,后者则立足于勘探区与借以比拟的施工区条件一致,因此,属于近似的预测方法。
现代岩溶学思考题
现代岩溶学思考题摘要：1.现代岩溶学的概念和意义2.现代岩溶学的研究内容3.现代岩溶学的发展趋势4.我国在现代岩溶学研究中的地位和贡献正文：现代岩溶学思考题现代岩溶学作为地质学的一个重要分支，研究岩溶现象及其成因、演化和资源利用等问题，具有广泛的应用价值。
本文将从现代岩溶学的概念和意义、研究内容、发展趋势以及我国在现代岩溶学研究中的地位和贡献等方面进行探讨。
一、现代岩溶学的概念和意义现代岩溶学是研究岩溶现象的一门学科，主要涉及地下水动力学、水文地质学、地貌学等多个领域。
岩溶现象指的是地下水和地表水对可溶性岩石的溶蚀作用，形成的一系列地貌和地下空间。
现代岩溶学具有重要的实践意义，可以为水资源开发、环境保护、地质灾害防治等提供科学依据。
二、现代岩溶学的研究内容现代岩溶学的研究内容主要包括以下几个方面：1.岩溶发育的基本条件和影响因素2.岩溶地貌和地下空间的形成与演化3.岩溶水系的结构和水文特性4.岩溶地区的水资源评价和管理5.岩溶地区的环境保护与地质灾害防治三、现代岩溶学的发展趋势随着科学技术的发展，现代岩溶学在研究方法和技术上不断创新，发展趋势主要表现在以下几个方面：1.研究方法的多样性和综合性2.研究尺度的多层次性3.跨学科的研究方向4.国际合作与交流的加强四、我国在现代岩溶学研究中的地位和贡献我国是世界上岩溶地貌最发育、岩溶资源最丰富的国家之一，现代岩溶学研究具有重要意义。
我国在现代岩溶学研究中取得了一系列重要成果，为全球岩溶研究提供了宝贵经验。
此外，我国岩溶学者积极参与国际合作与交流，为推动全球岩溶学发展作出了积极贡献。
总之，现代岩溶学是一门具有广泛应用价值的学科，涉及多个领域。
通过研究岩溶现象及其成因、演化和资源利用等问题，可以为水资源开发、环境保护、地质灾害防治等提供科学依据。
现代岩溶学思考题
现代岩溶学思考题【原创实用版】目录1.现代岩溶学的概念和意义2.现代岩溶学的研究方法和技术3.现代岩溶学的应用领域4.现代岩溶学的发展趋势和前景正文一、现代岩溶学的概念和意义现代岩溶学，作为地球科学的一个重要分支，主要研究岩溶现象及其形成、演化和控制的自然和人文因素。
岩溶现象指的是碳酸盐岩等可溶性岩石在地下水作用下形成的一系列地貌、水文、生态和环境现象。
现代岩溶学不仅关注岩溶区的资源、环境和生态问题，还深入探讨岩溶作用在气候变化、水资源管理、环境保护等方面的意义。
二、现代岩溶学的研究方法和技术现代岩溶学运用多种方法和技术进行研究，包括地质勘探、遥感技术、同位素示踪、数值模拟、地球信息科学等。
这些方法和技术的发展为岩溶学研究提供了更加丰富和精确的数据，使得我们能够更深入地了解岩溶现象及其演化过程。
三、现代岩溶学的应用领域现代岩溶学在资源利用、环境保护、气候变化应对、灾害防治等方面具有广泛的应用。
例如，在水资源开发和管理中，通过研究岩溶区水文过程和地下水资源评价，可以为水资源合理利用和保护提供科学依据。
在环境保护方面，研究岩溶区生态系统服务功能和生态恢复技术，有助于改善生态环境质量。
此外，现代岩溶学还在地质灾害防治、气候变化应对等方面发挥着重要作用。
四、现代岩溶学的发展趋势和前景随着科技进步和社会发展，现代岩溶学将不断拓展研究领域和方法，加强交叉学科研究，提高服务社会能力。
未来，现代岩溶学将在以下方面取得重要进展：（1）深入研究岩溶区地下水文过程和资源评价，为水资源管理提供科学依据；（2）加强岩溶生态系统服务功能和生态恢复技术研究，促进生态环境保护；（3）拓展岩溶区灾害防治和气候变化应对研究，提高人类对自然环境的适应能力；（4）利用现代技术手段，提高岩溶区资源利用效率和环境保护水平。
总之，现代岩溶学作为一门综合性、交叉性学科，具有广泛的研究领域和应用前景。
现代岩溶学Ch2第二章
模型：
全球碳循环模型如图12，单位：109tc 五个碳库： 1. 碳酸盐岩99.55% 2. 陆地生态系统 3. 海洋 4. 化石燃料 5. 大气 实线：平衡通量； 虚线：非平衡通量 图12 全球碳循环
地球系统碳循环与岩溶作用
问题：(1)占碳库99.55%的碳酸盐岩是否积
极参与全球碳循环？ 一般认为碳酸盐岩的溶蚀作用是长时间尺 度的缓慢过程？实际上如何？ (2)土壤圈中的碳转换过程(图13) 它决定碳酸盐岩库是否积极参与全球碳循 环。
现代岩溶学基础
刘子琦 michelle-lily@
绪论 第一篇 普通岩溶学 (16学时)
第1章 地质、气候、水文、植被与岩溶 形成 第2章 岩溶形成与碳、水、钙循环 第3章 岩溶形态组合及其形成环境和特征 第4章 碳酸盐岩洞穴学
第2章
岩溶形成与碳、水、钙循环
一、全球碳、水、钙循环概述 二、岩溶动力系统运行特征的经验判别 三、岩溶动力系统运行特征的定量判别 (矿物饱和指数的计算)
总量长期不变 这个总水量在已知地质历史上，保持不变， 不会向太空逸走(15km高空 凝结返回) 图2 全球水循环 箭头边数字为通量(单位：106km3) 年降水量(陆地＋海面)=年蒸发量(陆地＋海面) 0.110 0.386 0.073 0.423 0.496 0.496 括弧中为：各种水体的贮存量(详见表1)
0.125 0.065 0.013 0.0017 0.0006
1408.7
0.01 0.005 0.001 0.0001 0.00004
100
Sources: Nace 1967; peixoto and Kettani 1973; turekian 1976; and Ambroggi 1977. a As liquid equivalent of water vapor.
岩溶学3.0
第一章:岩溶:在可溶岩地区，水对可溶性岩石进行化学溶蚀和机械侵蚀，从而形成特殊的水文地质现象和地形地貌研究目的及意义:岩溶在全球及我国分布面积广，且我国岩溶高原蕴藏了许多煤矿资源，和我国四分之一的地下水资源分布在岩溶地区，而由于岩溶空间分布的不均匀性，对其规律性掌握不好，往往会给资源勘探、评价和开发带来很大困难，而我国的岩溶环境地质问题也日益严重，使旱、涝、土地贫瘠、石漠化、岩溶塌陷、矿井突水等灾害频频发生，所以说需要更加深入透彻的研究岩溶学。
岩溶发育的地带性（影响因素：气候，岩性，地质构造和地理条件）和多代性岩溶按气候带划分：冰原带岩溶、寒温带岩溶、温带岩溶、干旱区域岩溶、热带岩溶、海岸岩溶.岩溶的侵蚀基准面（控制岩溶水排泄的邻近河谷的地表河称为岩溶侵蚀基准面）和溶蚀基准面（区域性可溶性岩层的底板石岩溶作用的下限，可作为岩溶的溶蚀基准面）（岩溶的发育是受这两个基准面控制的，有其自身的特殊性）浅部岩溶：岩溶水的运动受到邻近河谷侵蚀基准面控制深部岩溶：岩溶水的运动不到邻近河谷侵蚀基准面控制，可在可溶性岩层的任何坡度内形成第二章:岩溶发育条件1:岩溶发育的基本条件岩石条件:岩石的可溶性(主要取决于岩石成分和岩石结构)和透水性（主要取决于岩石的孔隙和裂隙）水的条件:水的溶蚀性【CO2的三种来源：大气降水吸收空气中的CO2；来自于包气带土壤中微生物释放的CO2(主要来源)；来自地层深部细菌，微生物释放的CO2】和流动性从成因观点可将岩溶地下水的动态归纳为水文型，气象型，稳定型和周期型岩溶水的运动状态可分为五个带：垂直循环带，季节变动带，水平循环带，虹吸管式循环带，深部循环带2:岩溶发育的自然因素条件:气候，植被和土壤，地貌[包括地面坡度的大小，切割深度的影响，地貌构造单元的影响(岸坡地段，谷坡，分水岭地段)]，水系及河网密度，岩溶发育的水文条件对岩溶发育的影响(外源型水文条件，褶皱及夹层控制型水文条件，高原型水文条件)第三章:岩溶作用的溶蚀机理1:混合溶蚀作用:不同饱和溶液的混合溶蚀作用，冷水和热水的混合溶蚀作用，含碳酸盐的水溶液与卤水的混合溶蚀作用第四章:岩溶地貌(名词解释)1:岩溶地貌:可溶性岩石在水动力作用下，经溶蚀、侵蚀，以及崩塌所发育的一种特殊地貌2:贵州岩溶地貌分为四个区:强烈发育区，较强发育区，中等发育区及弱发育区贵州岩溶地貌主要特征：1、地貌类型复杂多样，山地遍布全境 2、岩溶地貌发育分布广泛3、地貌分带性明显3：各类岩溶现象地表岩溶形态：溶痕，石芽与溶沟，石林，岩溶裂隙，落水洞，竖井，漏斗，溶蚀洼地，岩溶槽谷，岩溶盆地，岩溶平原，岩溶准平原，岩溶夷平面，天生桥，岩溶湖，岩溶泉等地下岩溶形态：溶洞，地下河，地下廊道，暗湖，溶穴堆积物（钟乳石，石笋，石柱等），溶孔，晶孔等4：岩溶发育过程岩溶地貌发育可按岩溶旋回开始阶段，幼年期，青年期，中年期和老年期顺序发展（岩溶旋回）第五章:岩溶水1:岩溶水的基本特征:岩溶水的循环特征，空间分布特征，运动特征，水化学特征，动态特征2:岩溶地下水系统分类1、按循环系统特征分类：扩散流和管道流2、按水的运动带分：充气带水、季节变动带水和饱水带水3、按水流水力学性质分：自由流和限制流4、按水文地质结构分：断裂带水、层间水、接触带水、裂隙水5、按水文地质勘察类型分：裸露型、覆盖型、隐伏型6、按岩溶水出露地貌部位及其侵蚀基面的关系可分为：高层水、中层水、低层水、深层水3：岩溶地下水系统的三个基本特征：整体性、质能转换性、自身的调整性第七章:岩溶水工环地质1:水文地质问题：1、地方性疾病问题（结石病，氟中毒，硒引起的地方性疾病，碘引起的地方性疾病） 2、人类活动引发的问题（如矿坑突水、突泥）2:工程地质问题：1、岩溶渗漏问题【1、水库渗漏（水动力条件：补给型、排泄型、悬托型）2、库诱发地震）3:环境地质问题：土地石漠化、旱涝灾害岩溶环境系统的组成（6个）：岩石矿物系统、土壤系统、地下水文网发育的岩溶水文系统、地形地貌系统、生物系统、富钙的大气圈包围着上述各系统岩溶环境系统的特点（5个）：1、多孔隙（裂隙、洞穴）和双层空隙结构 2、瘠薄的风化残余土层 3、雨水、地表水、地下水的相互转化明显，地下水文网发育 4、岩溶植被的旱生性，岩生性和喜钙性特性 5、人类活动的敏感环境效应岩溶环境系统与其他环境系统的区别（4个）：1、存在易被溶蚀的岩石和矿物 2、富钙的水——气——土壤系统 3、地表地下双重空间结构中物质能量特殊的运移变换方式 4、生物和地球化学能的动力因素在岩溶环境系统的演化中更为强烈第九章:岩溶塌陷1:塌陷：指在岩溶地区，由于下部洞穴扩大而导致顶板岩体塌陷，或上覆地层中的土洞顶板因自然因素失去平衡而产生下沉或塌陷的统称岩溶塌陷发育的影响因素:岩溶洞隙的存在，一定厚度的土层和动力条件(主要指地下水活动)是产生岩溶塌陷的基本条件岩溶塌陷的控制因素:①地貌条件的控制②盖层的控制③水文地质条件的控制④塌陷诱导因素的控制2:岩溶地基的处理1、清爆换填2、梁板跨越3、洞底支撑4、调整柱距5、厚跨比法第十章:水库渗漏评价及处理1:水库渗漏的形式:①按渗漏通道分类(裂隙分散渗漏，管道集中渗漏，覆盖型岩溶渗漏)②按库水漏失的特点分类(暂时性渗漏，永久性渗漏)③按渗漏部位分类(绕坝渗漏:坝区；临谷渗漏:库区)2:防渗突水处理:主要是两方面的措施，一是降低岩体透水性；二是封堵渗漏通道(以疏导为主，堵，截，围，铺，引)第十一章:石漠化石漠化产生原因:岩溶山区由于自然和人为因素，水土严重流失，容易产生石漠化(在岩溶地区，普遍存在土质质瘦，覆盖面积薄，植被稀少及分布不均匀等特征，在暴雨及干旱气候双重因素作用下易于质变和流失，容易产生石漠化)。
现代岩溶学基础第一章
照片3 桂林上泥盆灰岩峰林 照片4 Puerto Rico 第三系灰岩溶丘 照片5 广西临桂二塘石炭系白云岩溶丘
力学强度(以桂林地区泥盆系碳酸盐岩为例) (单位：kg/cm2)
岩 性
平均抗压强度
平均抗拉强度
泥晶灰岩
1331
34
亮晶灰岩
1127
36
白云岩
01
岩溶发育的地质条件
岩溶发育的地质条件包括：岩性(化学、物理)、地层组合和小构造；第四纪地质和土壤；地壳运动和地质历史等。它们都会影响(或联合)气候、水文和植被条件而导致岩溶形成
第一章 地质、气候、水文、
植被与岩溶形成
第一篇 普通岩溶学
1. 岩石性质 (1) 矿物、化学成份 25ºC、105pa压力下的溶解度(mg/L)
现代岩溶学基础
现代岩溶学基础
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第一篇 普通岩溶学
岩溶形成条件； 岩溶形成机理； 岩溶形态与环境的关系(岩溶地貌与环境)； 洞穴学
现代岩溶学基础
第一章 地质、气候、水文、 植被与岩溶形成
第一篇 普通岩溶学
02
“ 地球系统科学” 的学术思想，这几种条件不应该分割。单项研究得到的结论，往往会在实际系统中发生矛盾。为叙述方便，我们这里逐一加以分析，但在实际运用时，则必须把地质 、气候、水文、植被条件综合起来考虑。
3.与不同类型构造的组合
一、岩溶发育的地质条件
运动 板块构造：板块边缘，CO2释放 图11 全球板块构造图 照片7 黄龙钙华 照片8 Pamukale
01
第一篇 普通岩溶学
02
(2)古纬度与古气候. 地理 如河南新安(洛阳西30km，秦岭大别以北，现为半干旱条件) 石炭纪古溶丘洼地 图12 新安张窑院石炭系铝土矿开采后暴 露的古溶丘洼地 图12－1 海底岩溶 冰期海平面下降的 影响
岩溶形态
第二章岩溶形态喀斯特地貌形态分类一、地表喀斯特：蚀余形态：石芽与溶沟，漏斗与落水洞，溶蚀洼地与溶蚀盆地、干谷与盲谷，峰丛、峰林和孤峰等。
堆积形态：泉华、瀑布华、钙华堤坝等二、地下喀斯特：蚀空形态：喀斯特管道、地下河（湖）、溶洞等堆积形态：石钟乳、石笋、石柱、石灰华等三、地表岩溶形态：呈现在岩溶化地块表面的形态和现象。
向上突起正地形：石芽与溶沟、石林、峰林、峰丛、喀斯特丘陵向下凹陷负地形：落水洞、干谷和盲谷、喀斯特洼地1. 石芽和溶沟：1）溶痕：水的溶蚀和冲蚀，以及植物的作用，使岩石层面和节理处开始形成微小沟槽，以及加深扩大的沟、小盆、斗和不规则坑等，统称为溶痕。
是溶沟的雏形。
长几厘米至几米，宽仅几厘米。
2）溶沟：石灰岩表面的溶痕进一步溶蚀加深形成沟槽形态，称为溶沟。
沟槽间突起的部分为石芽。
石芽溶沟可分为三种类型：山脊式石芽溶沟、长垣状石芽溶沟（又称车轨状）、棋盘状石芽溶沟：湖北宜昌陈家湾最为典型。
溶沟宽十余厘米至2米，深由数厘米至3米，长度不超过深度5倍者为溶沟，大于5倍者为溶槽，其底部往往被土及碎石所填充。
当石芽全被溶蚀残余堆积物-----红土所掩埋，则为埋藏石芽。
2. 漏斗和溶蚀洼地：（1）漏斗：是地表水沿节理裂隙不断溶蚀，并伴有塌陷、沉降、渗透及溶滤作用发育而成的。
中、小型封闭洼地，呈碟形或负锥型，口大底小，平面轮廓为圆形或椭圆形。
直径在100米以内，漏斗下部常有管道通往地下，地表水沿此管道下流，如果通道被粘土和碎石堵塞，则可积水成潭。
漏斗是喀斯特发育初期阶段的产物，它是喀斯特水垂直循环作用的地面标志，因而漏斗多分布在岩溶化的高原面上。
如果地面上有成连续分布的成串漏斗，这往往是地下暗河存在的标志。
按地貌成因可分为以下几种类型：1）塌陷漏斗：主要由于地下的岩溶水不断作用，扩大地下坑道或溶洞，以及地下水位的降低，使这些坑道或溶洞的顶部发生崩塌和塌陷。
2）溶蚀漏斗：主要是地表水沿着节理裂隙、构造裂隙向下不断地溶蚀，使地表下降而产生的。
现代岩溶学期末考试试题
现代岩溶学期末考试试题一、名词解释（每题5分，共30分）1. 岩溶作用2. 岩溶地貌3. 岩溶水4. 溶蚀5. 岩溶洞穴6. 岩溶漏斗二、简答题（每题10分，共20分）1. 简述岩溶作用的主要类型及其特点。
2. 描述岩溶地貌的形成过程及其对环境的影响。
三、论述题（每题25分，共50分）1. 论述岩溶地貌对地下水资源开发利用的影响，并提出合理利用岩溶水资源的策略。
2. 分析岩溶地区常见的地质灾害类型及其防治措施。
四、案例分析题（共30分）某地区岩溶地貌发育，近年来由于过度开采地下水，导致地下水位下降，岩溶地貌出现退化现象。
请分析该现象的原因，并提出相应的保护措施。
五、计算题（共20分）某岩溶地区进行溶蚀速率的测量，测得溶蚀速率为0.5mm/年。
如果该地区岩溶作用持续了10万年，请计算该地区岩溶地貌的总溶蚀深度。
六、实验题（共30分）实验目的：通过模拟实验了解岩溶作用的基本原理。
实验材料：碳酸钙石块、稀盐酸、量筒、滴定管、计时器等。
实验步骤：1. 准备一定量的碳酸钙石块，称重并记录初始重量。
2. 将碳酸钙石块放入量筒中，加入稀盐酸。
3. 记录开始反应的时间，并观察反应过程。
4. 在反应一定时间后，取出石块，清洗并晾干。
5. 再次称重石块，记录最终重量。
6. 计算溶蚀量，并分析实验结果。
实验结果分析：1. 根据实验数据，计算溶蚀速率。
2. 讨论实验中观察到的现象及其对岩溶作用的理解。
3. 提出实验中可能存在的误差及其对实验结果的影响。
00 现代岩溶学
岩溶洼地(Karst Depression) 四周环山或丘陵，没有地表排水 口、直径几米到几百米的小型负 地形，是岩溶地区特有的地表个 体形态。
漏斗(Doline) 为漏斗形状或碟形的封闭洼地， 是地表水沿节理裂隙不断溶蚀， 并拌有塌陷、沉陷、渗透及溶滤 作用发育而成的。
岩溶盆地(Karst Basin,Polje) 四周为山或丘陵环绕，没有地表 排水口，长宽几公里至数十公里 的大型负地形。南斯拉夫学者J. 司威治最早把这种地形称为 polje(坡立谷)，意为可耕种的平 地。
世界岩溶之父
什么是岩溶学
• 岩溶，主要指水对可溶性岩石——碳酸盐 岩(石灰岩、白云岩等)、硫酸盐岩(石膏、 硬石膏等)和卤化物岩(岩盐)等的溶蚀作用， 及其所形成的地表及地下的各种景观与现 象。 • 岩溶学—— • 岩溶地貌学—— • .........
为什么要学习岩溶学？
• 世界三大岩溶中心 • 中国是世界喀斯特发育最典型的国家之一， 碳酸盐岩出露面积达1.25×106 km2，是 世界喀斯特比例最高的国家 • 中国南方喀斯特发育条件优越，喀斯特面 积占整个中国喀斯特面积的55 %，
溶痕 Karren 地表水沿可溶岩石 表面进行溶蚀所形 成的微小形态。
从化学上....岩石基础
• 可溶性岩石——碳酸盐岩(石灰岩、白云岩 等)、硫酸盐岩(石膏、硬石膏等)和卤化物 岩(石盐、钾盐) • CaCO3、CaSO4、NaCl+KCl
从植被类型上....Fra bibliotek• 常绿落叶阔叶混交林 • 常绿阔叶硬叶林 • 树抱石
树抱石
从动物类型上.... • 体型小 • 无色透明 • 眼睛退化、触须变长
云豹
盲鱼
斑灶马
现代岩溶学
岩溶发育作用及规律课件
岩溶发育影响因素
五、新构造运动--主控基本条件③ ，主要考 虑地壳升降及稳定期。
1制、约相岩对溶稳发定育：→有充分的条件循环交替、溶蚀， 垂向、水平岩溶均发育，规模较大。稳定期 越长岩溶越发育。
2类、型地、壳规上模升、：速河度谷、深分切布，、排发泄展条趋件势好。，垂直 岩溶发育，侧蚀弱。
3、地壳下降：循环弱、岩溶发育也弱。 ➢ 一般间歇性升降。升平、升平可形成多层水
定义：泉华是指岩溶泉出露的地方，形成的碳酸钙沉
积。 CO2 +H2O+CaCO3
Ca 2+ + 2（HCO3-） 分类：钙华、硅华
黄龙寺钙华
岩溶发育作用及规律
云南中甸白水台（钙华池）
岩溶发育作用及规律
岩溶堆积物
（二）地下岩溶堆积物
1、洞穴化学沉积物
1)、滴石：由洞中滴水形成的方解石及其他矿物沉 积，其形态多样。 A、石钟乳
• 堆积作用：被搬运的物质因外营力减弱或失去搬 运能力，以及含溶解质的水溶液受蒸发或发生化 学反应后出现的积聚过程。
岩溶发育作用及规律
岩溶堆积物
定义：岩溶堆积物是指与岩溶作用有关的各种堆 积物的总称。
岩 （一）地表岩溶堆积物 溶 堆 积 物 （二）地下岩溶堆积物
岩溶发育作用及规律
岩溶堆积物
（一）地表岩溶堆积物 1、赭土（蚀余红土） 1）空间分布：岩溶区的平缓地带和溶洞底部，也
• （6）交代溶蚀： 岩溶发育作用及规律
岩溶发育作用及规律
交代溶蚀
（6）交代溶蚀： 可溶岩溶滤残留物红黏土的厚度与可溶岩中非可溶成分百分比含量不
匹配。 残积红黏土的层纹与裂隙构造与母岩层纹及裂隙构造的相似性。
• 白云岩残积红黏土与基岩之间分布的白云岩风化砂、灰岩残积红黏土 与基岩之间分布的灰白色多孔状强风化过渡层；
岩溶PPT课件
一、岩溶及其形态特征 二、岩溶的形成条件及发育规律 三、岩溶地区工程地质问题 四、岩溶的防治措施
一、岩溶及其形态特征
（一）概 念
岩溶，又称喀斯特(karst)，是指可溶性岩石， 在漫长的地质年代里受地表水和地下水以化学溶 蚀为主，机械侵蚀和崩塌为辅的地质营力的综合 作用和由此产生的各种现象的统称。
总之，和岩溶有关的工程地质问题是多方面的， 而且影响因素较为复杂，往往受各种因素的综合影响。
四、岩溶的防治措施
（一）岩溶地基的处理方法
1．挖填： 挖除岩溶形态 中的软弱充填物或 凿出局部的岩石露 头，回填碎石、混 凝土和各种可压缩 性材料以达到改良 地基的目的；
2.跨盖：采用梁式基础
或拱形结构等跨越溶洞、 沟槽等，或用刚性大的平 板基础覆盖沟槽、溶洞等；
1．岩层产状的影响
可溶岩和非可溶岩的相对位置及产状对可溶岩中 是否发育有岩溶有很大影响。
2．地质构造的影响
褶曲、节理和断层等地质构造控制着地下水的流 动通道，地质构造不同，岩溶发育的形态、部位和程 度河流的侵蚀作用受侵蚀基准面 的控制一样，地下水对可溶岩的溶蚀作用 同样受侵蚀基准面的控制。而侵蚀基准面 的改变则是由于地壳升降运动所决定的。
三、岩溶地区工程地质问题
随着社会建设的日益发展，必然会有更多的工程建 筑物在岩溶地区兴建，因而碰到一些较复杂的地质问题， 且导致的工程地质问题也是多方面的，它对各项工程建 筑均有不同程度的影响及危害。概括起来，与岩溶有关 的工程地质问题有：
1．可溶岩石强度的降低对地基稳定性的影响；可溶 性岩石均匀性溶蚀及非均匀性溶蚀对地基的影响问题；
石林
2．漏斗和落水洞
昆明郊区这些洞穴学名叫做“落水洞”，是石灰岩岩层上的一种独特的景观。
现代岩溶学思考题
现代岩溶学思考题
摘要：
一、现代岩溶学的概念和意义
1.岩溶的定义
2.现代岩溶学的研究内容
3.现代岩溶学在我国的实际应用和意义
二、现代岩溶学的研究方法和技术
1.传统岩溶学方法
2.现代岩溶学技术
3.数据处理与分析方法
三、现代岩溶学的主要研究领域
1.岩溶发育与演化
2.岩溶水文地质
3.岩溶环境地质
四、现代岩溶学面临的挑战和未来发展
1.研究手段的局限性
2.岩溶资源开发与环境保护的平衡
3.跨学科研究与国际合作
正文：
现代岩溶学是一门研究岩溶地貌、岩溶水文地质、岩溶环境地质等问题的学科。
它在我国具有重要的实际应用价值，为资源开发、环境保护和地质灾害
防治等方面提供了理论依据。
现代岩溶学的研究方法和技术包括传统岩溶学方法和现代岩溶学技术。
传统岩溶学方法主要有地质调查、钻探、样品分析等。
现代岩溶学技术则包括遥感技术、同位素示踪技术、岩溶动力学试验等。
数据处理与分析方法则包括统计分析、模型模拟等。
现代岩溶学的主要研究领域包括岩溶发育与演化、岩溶水文地质和岩溶环境地质。
岩溶发育与演化研究关注岩溶地貌的形成过程和演变规律；岩溶水文地质研究关注岩溶地下水的分布、运移和控制因素；岩溶环境地质研究关注岩溶地貌对环境的影响及其相互作用。
尽管现代岩溶学已取得了一定的研究成果，但仍然面临着诸多挑战，如研究手段的局限性、岩溶资源开发与环境保护的平衡问题以及跨学科研究与国际合作的需求。
岩溶学课后答案
岩溶学课后答案案例一：1、下列不属于矿物的光学性质的是（）A、颜色B、条痕C、硬度D、透明度答案:【 C、硬度】2、下列不属于花岗岩景观的（）A、华山B、衡山C、五大连池D、黄山答案:【 C、五大连池】3、下列不属于石灰岩景观的是（）A、桂林山水B、九寨沟黄龙C、恩施大峡谷D、泰山答案:【 D、泰山】4、岩石是在地质作用下，按一定方式结合而成的矿物集合体，是构成_________的主要部分。
答案:【地壳和地幔】5、根据掩饰的成因，可以将其分为火成岩、沉积岩、_________。
答案:【变质岩】6、岩浆岩的产状是指岩浆岩体在地壳中的产出状态。
可以分为喷出岩产状、深成侵入岩产状和_________。
答案:【浅成侵入岩产状】7、根据矿物的形态，可以将其分为单体形态、_________ 、集合体形态。
答案:【双晶】案例二：1、岩层的走向表示岩层在空间的延伸方向，有两个方向，彼此相差（）A、70°B、90°C、180°D、270°答案:【180°】2、岩层的倾向只有一个，其与走向垂直。
A、正确B、错误答案:【正确】3、地质年代就是地质事件发生的时代。
A、正确B、错误答案:【正确】4、化石是保存在地层中的地质时期的生物遗体和遗迹。
A、正确B、错误答案:【正确】5、岩相是反映沉积环境的沉积岩岩性和生物群的综合特征，可以分为海相、陆相和_________。
答案:【海陆过渡相】6、岩层的产状是指岩层在空间的位置，其产状要素主要包括走向、倾向和_________。
答案:【倾角】。
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一、全球碳、水、钙循环与岩溶形成 4.全球钙(镁)循环与岩溶作用
钙(镁)循环常与碳循环伴生，而在岩石圈、水圈之间转移，一 方面成为碳循环的载体。同时也成为岩溶作用的表现之一。有三 种过程。(图19，钙(镁)循环) (1) 硅酸盐风化，回收大气CO2，将碳存在碳酸盐岩中，为岩溶作 用提供物质基础。这在地球历史的早期，使其适合生命发展，起 了重要作用。 CaSiO3+CO2 CaCO3+SiO2 (2) 碳酸盐溶蚀，回收大气CO2，将钙和碳一起转入水圈，同时形 成岩溶。 CaCO3+CO2+H2O Ca2++2HCO3(3) 板块构造俯冲，碳酸盐岩变质产生硅酸钙盐，回收CO2 CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2
0.125 0.065 0.013 0.0017 0.0006
1408.7
0.01 0.005 0.001 0.0001 0.00004
100
Sources: Nace 1967; peixoto and Kettani 1973; turekian 1976; and Ambroggi 1977. a As liquid equivalent of water vapor.
表1 地球表层各种水体的水量分配
Reservoir Oceans Ice caps and glaciers Deep groundwater (750-4000m) Shallow groundwater (<750m) Lakes Soil moisture Atmospherea Rivers Biosphere Total Volume(106km3) 1370 29 5.3 4.2 Percent of Total 97.25 2.05 0.38 0.30
一、全球碳、水、钙循环与岩溶形成 3.全球碳循环与岩溶作用
定义：地球系统的碳循环，是指的碳在岩石圈、 水圈、气圈和生物圈之间以CO32- (以CaCO3、 MgCO3为主)，HCO3-, CO2, CH4, (CH2O)n(有机碳 )等形式相互转换和运移过程。 气圈：CO2, CH4, CO 水圈：HCO3生物圈：(CH2O)n 岩石圈：CO32-, (CaCO3, MgCO3等)
即使不在瀑布部位：水流速度与岩溶作用也有密切关系(图33－ 1)。在同一水体，流速快的部位溶蚀作用或沉积作用都较快。 图33－1，扩散边界层厚度与岩溶作用的关系
3. 应用实例
(3) 雨水对土壤CO2的活塞式驱动
图34，桂林试验场CF5与孔(揭露溶洞者) 暴雨后出现pH降低，电导上升的反常现象
(4) 岩溶动力系统开放度变化对水化学特征的影响
1. 简单定量判别：根据实验、建立溶液中温度、Pco2、
2. 模型定量判别(热力学方法：矿物饱和指数计算)
降水量差别，直接造成了岩溶作用强度
和形态的差别。如 热带岩溶(桂林，图5) 干旱区岩溶(美国Nevada, 图6) 地中海岩溶(土耳其，图7) 高山岩溶(四川黄龙，图8)
海洋：
海底由于温度低，水压加大， pH 降低，溶蚀强度加大，以致在 4000～5000m深度以下方解石不再沉积，称为碳酸盐补偿面(CCD) ，也称为“ 海底雪线”。因为其上有方解石，为白色，其下为红 粘土。 图9 CCD(Carbonate Compensation Depth)或海底雪线 (J. Murry, 1912, 英国挑战者号船) 但海洋水也是不断地运动的。 如在3000m深处，海水的年龄在北大西洋为250岁，而北太平洋为 1750岁(图10，现代大洋深层水年龄分布) 这样就提出了一个大洋水传递带 (图11，大西洋和太平洋之间海水传递带示意图) 上述“ 海底雪线”也被扰动。 陆地水循环造成的一些局部及微观岩溶现象 (波痕、边槽、外源水作用等)已在前一章讲过。
图39，乌江渡水电站大坝廊道中的鹅管 图40，乌江渡水电站大坝附近水化学剖面 示水泥形成高碱性环境(Ca(OH)2)
二、岩溶动力系统运行特征的经验判别
小结:
• 根据CO 、pH、电导、HCO 等指标的相互关系及其变
2 3
化，可定性判别岩溶动力系统的运行规律，掌握碳、水、 钙循环与岩溶作用方向的关系。 监测要实行现场测定、现场解释、及时发现问题，及 时验证。 监测点的选择：(泉口或距泉一定距离，土下、树下、 探头放置水下深度等)。监测时间(白天、夜间、早晨、中 午、雨前、雨后)都要根据研究目标安排，克服随意性。
图35，黄龙钙华 图36，黄龙地热泉(转花池)由深部封闭系统溢出后， 在黄龙沟沿线的水化学变化，示CO2脱气和钙华沉积 图37，土耳其Pamukale钙华 图38，Pamukale钙华台地沿线水化学变化示热水由深 部溢出后，CO2脱气，pH升高，HCO3下降，钙华沉积
(5) 人类活动对岩溶判别
2. 监测注意事项。
(1) 强调现场监测：用便携仪器 图21，CO2测定 Gastec 图22，CO2测定 红外仪 图23， HCO3-, PH, Tº C (2) 强调系统性： 除上述掌握气相、液相指标外，还注意固相的变化：溶蚀(溶痕)， 沉积(有钙华)，生物作用，植被 (3) 注意掌握界面，及环境的变化 液－气界面，生物－钙华界面；土－岩界面等。 环境：久旱，或雨后；日光；生物作用；水体扰动(瀑布等)； 冷水侵入，系统封闭或开放； 人为条件：人群附近，或自然森林中，水泥使用(Ca(OH)2)
• •
三、岩溶动力系统运行特征的定量判别
l 简单定量判别 l 模型定量判别(热力学方法：矿物饱和指数计算)
PH、CaCO3饱和浓度的相互关系，用表格或曲线图对岩溶作用方向 强度作简单定量评价，例如： 图41，不同温度和Pco2条件下水中CO2含量(ppm) 温度越低，水中溶解CO2浓度越高 图42，溶液的PH(受CO2控制)值和饱和CaCO3浓度的关系 图43，封闭系统和开放系统中CO2浓度和饱和 CaCO3浓度关系的差别 图44，温度、CO2浓度，和溶蚀CaCO3浓度 对岩溶动力系统运动方向的综合判别(Jakuss,1977)
总量长期不变 这个总水量在已知地质历史上，保持不变， 不会向太空逸走(15km高空 凝结返回) 图2 全球水循环 箭头边数字为通量(单位：106km3) 年降水量(陆地＋海面)=年蒸发量(陆地＋海面) 0.110 0.386 0.073 0.423 0.496 0.496 括弧中为：各种水体的贮存量(详见表1)
全球水循环对岩溶作用的影响
陆地： 每年11 万 km3 的陆地区降水分布很不均匀 ( 图3
及图4)，由图上可看出，赤道附近净降水量最大， 而南、北纬20o附近净降水为负值。这对岩溶发育有 很大影响。 图3 全球净降水量(降水量－蒸发量)与纬度的关系 (From J. P. Peixoto and M. A. kettani, “ The Control of the Water Cycle.” Copyright© April 1973 by Scientific American, Inc. All rights reserved.) 图4 全球年均降水量(From H. L. Penman,“ The Water Cycle.” Copyright© September 1970 by Scientific American, Inc. All rights reserved.)
现代岩溶学基础
刘子琦 michelle-lily@
绪论 第一篇 普通岩溶学 (16学时)
第1章 地质、气候、水文、植被与岩溶 形成 第2章 岩溶形成与碳、水、钙循环 第3章 岩溶形态组合及其形成环境和特征 第4章 碳酸盐岩洞穴学
第2章
岩溶形成与碳、水、钙循环
一、全球碳、水、钙循环概述 二、岩溶动力系统运行特征的经验判别 三、岩溶动力系统运行特征的定量判别 (矿物饱和指数的计算)
一、全球碳、水、钙循环与岩溶形成
1.岩溶动力系统(图1)
定义：控制岩溶形成演化、并常受控于已有岩溶形态的、 在岩石圈、水圈、大气圈、生物圈界面上，以碳、水、 钙循环为主的物质、能量传输、转换系统。它是由固相、 液相、气相三部分构成的开放系统。 功能： ①驱动岩溶形成 ②调节环境酸化 ③驱动元素迁移、形成有用矿产、影响生命 ④记录环境变化 特征：对环境变化反映灵敏，需要特殊的工作方法。 •监测: 掌握系统、界面、事件
•实验 •模型
岩溶动力系统的定义，功能 和特征，要求我们从全球 碳、水、钙循环来掌握其运行规律。
一、全球碳、水、钙循环与岩溶形成
2.
全球水循环与岩溶形成
地球上的水的起源和分布
年龄：同地球岩石 38亿年(据沉积岩石 ) 地球历史46亿年(据同期陨石推算) 46亿年－38亿年间有无水：不知道 现在地球上的水量：1408.6×106km3
观测验证：
图14，石灰岩溶蚀速度观测安放方式 图14－1，试验场安装试片铁栅 图15，广州－伊春各观测站溶蚀速度观测成果曲线 土下溶蚀比地面溶蚀多。 CO2与水相结合才能加强溶蚀作用，成为一个汇Sink 图16，陕西甸阳鱼洞岩溶动力系统观测结果 1. 碳酸盐岩库积极参与全球碳循环 2. 土中CO2不能单独促进溶蚀作用 3. 它必需与雨水结合，才能促进溶蚀作用 图17，桂林试验场植被恢复，CO2, pH, HCO3也很快改变 雨季水中HCO3-升高 由大气回收CO2，成一个汇Sink 图18，大气CO2的“ 失踪”汇sink
二、岩溶动力系统运行特征的经验判别
3. 应用实例
(1) 光合作用与CO2浓度(及地形与CO2浓度)
图24，红外CO2测空气中不同高度的CO2浓度(桂林试验场) 图25a，观测结果，CO2在距地面2m高度内，逐步降低。 图25b，洼地底CO2浓度高(600－700ppm) 洼地顶部垭口低(300ppm) 图26，湖北长阳榔平钙华：pH升高，植物吸收CO2。 图26－1 榔平钙华 图27，罗马尼亚Poarta Liu Ionele洞口钙华及植被 图28，Poarta Liu Ionele洞口水化学变化 图29，向光钟乳石 图30，自来水两种不同流出方式引起的水化学变化