岩溶

地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用叫岩溶作用。这种作用及其所产生的地貌现象和水文地质现象总称为岩溶，国际上通称卡斯特（karst）。

喀斯特可划分许多不同的类型。按出露条件分为：裸露喀斯特、覆盖型喀斯特、埋藏型喀斯特。按气候带分为：热带喀斯特、亚热带喀斯特、温带喀斯特、寒带喀斯特、干旱区喀斯特。按岩性分为：石灰岩喀斯特、白云岩喀斯特、石膏喀斯特、盐喀斯特。

岩溶在世界上分布十分广泛，从海平面以下几千米的地壳深处，到海拔五千米以上的高山区均有发育。据估计，可溶岩在地球上的分布面积为：碳酸盐岩4×107km2，石膏和硬石膏7×106km2，盐岩4×106km2。其中，碳酸盐岩分布最广。

中国岩溶分布（如下图）：

中国喀斯特地貌分布之广泛，类型之多，为世界所罕见，主要集中在云贵高原和四川西南部。在中国，作为喀斯特地貌发育的物质基础──碳酸盐类岩石(如石灰石、白云岩、石膏和岩盐等)分布很广。据不完全统计，总面积达200万平方公里，其中裸露的碳酸盐类岩石面积约130万平方公里，约占全国总面积的1/7；埋藏的碳酸盐岩石面积约70万平方公里。碳酸盐岩石在全国各省区均有分布，但以桂、黔和滇东部地区分布最广。湘西、鄂西、川东、鲁、晋等地，碳酸盐岩石分布的面积也较广。

中国现代喀斯特是在燕山运动以后准平原的基础上发展起来的。老第三纪时，华南为热带气候,峰林开始发育；华北则为亚热带气候，至今在晋中山地和太行山南段的一些分水岭地区还遗留有缓丘一洼地地貌。但当时长江南北却为荒漠地带，是喀斯特发育很弱的地区。新第三纪时，中国季风气候形成，奠定了现今喀斯特地带性的基础，华南保持了湿热气候，华中变得湿润，喀斯特发育转向强烈。尤其是第四纪以来，地壳迅速上升,喀斯特地貌随之

迅速发育，类型复杂多样。随冰期与间冰期的交替，气候带频繁变动，但在交替变动中气候

带有逐步南移的特点，华南热带峰林的北界达南岭、苗岭一线，在湖南道县为北纬25°40′。在贵州为北纬26°左右。

这一界线较现今热带界线偏北约3～4个纬度，可见峰林的北界不是在现代气候条件下

形成的。中国东部气温和雨量虽是向北渐变，但喀斯特地带性的差异却非常明显。这是因为

受冰期与间冰期气候的影响，间冰期时中国的气温和雨量都较高，有利于喀斯特发育。而冰

期时寒冷少雨，强烈地抑制了喀斯特的发育。但越往热带其影响越小。在热带峰林区域，保

持了峰林得以断续发育的条件，而从华中向东北则影响越来越大，喀斯特作用的强度向北迅

速降低，使类型发生明显的变化。广大的西北地区，从第三纪以来均处于干燥气候条件下，是喀斯特几乎不发育的地区。

岩溶的发育机理

岩溶发育的基本条件有三个：①具有可溶性岩石；②具有溶蚀能力的水；③具有良好的水循

环的条件，既具有良好的补给、径流和排泄条件。而岩溶发育中最为积极活跃的是地下水的

循环交替条件。

1.21碳酸盐岩的溶蚀过程：分为四个阶段（以石灰岩为例）

首先，与水接触的石灰岩，在偶极水分子的作用下发生溶解：

CaCO3⇌Ca2++CO32-（1-1）第二阶段是原溶解于水中的CO2的反应，

H2O+CO2⇌H2CO3⇌H++HCO3-（1-2）碳酸电离的H+与式（1-1）的CO32-化合成碳酸氢根：

H++CO32-⇌HCO3-（1-3）这两个阶段的最终反应是：

CaCO3+H2O+CO2⇌Ca2++2HCO3-（1-4）第三阶段是水中屋里溶解的CO2的一部分转入化学溶解，即水中部分游离CO2与水化合

形成新的碳酸，这样构成一个链反应，其反应式与式（1-2）相同。其结果是不断补充H+的

消耗及促进CaCO3的溶解。

第四阶段是由于水中CO2的含量和外界（土壤和大气）CO2含量也有一个平衡关系，水

中CO2减少，平衡就受到破坏，必须吸收外界CO2以便使水中CO2含量重新达到新的平衡，

这样又构成了一个链反应。

由于水中CO2因溶解石灰岩减少后可由外界不断得到补充，所以从总的来说岩溶作用可

视为不可逆过程，这就是碳酸盐岩在水的作用下，形成岩溶地貌的根本原因。

1.22影响岩溶发育的因素

影响岩溶发育的因素主要有五点，包括：①、碳酸盐岩岩性的影响，②、气候对岩溶发育的影响，③、地形地貌的影响，④、地质构造的影响，⑤、新构造运动的影响。

1、碳酸盐岩岩性的影响：不同类型的碳酸盐岩，其溶解度相差甚大，从而直接影响岩体的溶蚀强度和溶蚀速度。研究结果表明，方解石含越多的岩石，岩溶发育越强烈，相反，白云石含量越多的岩石，其岩溶发育越弱；酸不溶物含量越大，特别是硅质含量越高时，岩石越不容易溶蚀；含有石膏、黄铁矿等的碳酸盐岩，对岩溶发育有利，含有机质、沥青等杂质的碳酸盐岩，不利于岩溶发育。

2、气候对岩溶发育的影响：气候是岩溶发育的一个重要因素，它直接影响着参与岩溶作用的水的溶蚀能力和速度，控制着岩溶发育的规模和速度。气候类型的特征表现在气温、降水量、降水性质、降水的季节分配及蒸发量的大小和变化。一般来说，降水量大、气温高的地区，植物繁茂，CO2及各种有机酸含量高，各种化学反应速度快，故该地区的岩溶发育规模和速度比其余气候区要大。

3、地形地貌的影响：地形地貌条件是影响地下水的循环交替条件的重要因素，间接影响岩溶发育的规模、速度、类型及空间分布。区域地貌表征着地表水水文网的发育特点，反应了局部的和区域性的侵蚀基准面和地下水排泄基准面的性质和分布，控制了地下水的运动趋势和方向，从而也控制了岩溶发育的总趋势。

4、地质构造的影响：a、断裂的影响，在可溶盐岩中，由于成岩、构造、风化、卸荷等作用所形成的各种破裂面，是地下水运动的主要通道；b、褶皱的影响，褶皱的形态、性质及展布方向控制着可溶盐岩的空间分布；c、岩层组合特征的影响，碳酸盐岩与非可溶盐岩组合特点不同，就会形成各具特色的水文地质结构，从而控制着岩溶的发育和空间分布。

5、新构造运动的影响：地壳运动的性质、幅度、速度和波及范围，控制着地下水循环交替条件的好坏及变化趋势，从而控制了岩溶发育的类型、规模、速度、空间分布及岩溶作用的变化趋势。

岩溶地层的危害

岩溶作为工程建设中的一种典型的不良地质现象,对工程建设中的危害是极大的，下面简单讨论一下岩溶危害的具体形式。

1.31岩溶地基的变形破坏：

在覆盖型岩溶区，上覆土强度较低，或上覆荷载过大，会引起地基发生剪切破坏，若下伏石芽、溶沟、落水洞等造成基岩面有较大起伏，在附加荷载作用下，产生不均匀沉降；在裸露型岩溶区，当基础砌置在溶沟、落水洞、漏斗附近时，有可能使基础下岩体沿着倾向临空的软弱结构面产生滑动，进而引起建筑物的破坏；在地基主要受理范围内，如有溶洞、暗河、土洞时，在自然条件下，或因附加荷载、抽排地下水等因素作用，引起地面塌陷、开裂，从而使地基下沉，形成地表塌陷，进而导致建筑物的破坏。

1.32土洞及地表塌陷：

在覆盖型岩溶区，由于水动力条件的变化，常在上覆土层中形成土洞，若在这种地段进