岩溶地貌及岩溶堆积物
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峰之间常形成。 溶蚀洼地:与峰林、峰丛同期形成的一种负地貌类型。
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26
峰丛
峰林
张家界地貌
张家界地貌
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30
溶蚀洼地
黄布倒影
山上色彩斑斓的石 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。
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32
4.孤峰与岩溶平原
孤峰是兀立在岩溶平原 或盆地上的孤立的灰岩 山峰。
利川腾龙洞
溶洞
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40
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41
三.岩溶堆积物
(一)地表岩溶堆积物 (二)地下岩溶堆积物
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42
(一)地表岩溶堆积物
1 .赭土(蚀余红土)
地表碳酸岩盐被溶蚀后原岩中残留的粘土杂质。由于 含次生氧化铝和氧化铁而成红色,有时含未被溶蚀的 灰岩角砾。
课后思考:与典型红土的区别? 成因不同、产状不同
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物
一.岩溶作用及岩溶形成条件 二.岩溶地貌 三.岩溶堆积物 四.岩溶旋回
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1
一、岩溶作用及岩溶形成条件
(一)岩溶作用
定义: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,对可溶性岩石的溶解破坏的过程。
岩溶:岩溶作用及其由此产生的现象叫岩溶。 喀斯特(Karst):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。
石林
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21
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22
宜宾兴文石海
岩溶漏斗
呈碟状或倒锥状的封闭洼地。
世界最大的岩溶漏斗-小寨天坑
位于重庆奉节,深度为521米-662米,宽度为535-625米。
3.峰林、峰丛与溶蚀洼地
峰林:成群分布的山体基部分离的石灰岩山峰群。 峰丛:一种基部相联的峰林“U”形的马鞍地形,峰与
3.地下水的沉积作用
溶洞沉积物 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CO2逸出 ,形成CaCO3沉淀。钟乳石(石钟乳、石笋、石柱 )、石幔。
泉华沉积物 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 的疏松多孔物质叫泉华。成分为CaCO3时,称为钙 华或石灰华;以SiO2为主时称为硅华。泉华可堆积 成锥状、台阶状或扇状地貌。
③ 水的溶解性
水的溶解力主要取决于CO2的含量,纯水的溶蚀力是极其微弱的 水中CO2的含量受气压与温度的影响。
表5-1 P CO2=0.0003atm时水中的CO2含量及CaCO3溶解度表
T(℃) 0
CO2含量(%) 1.1
CaCO3溶解度(mg/l ) 81
10
0.70
70
20
0.52
60
30
4 .动物化石堆积
5 .古人类化石及其文化遗存
灰岩中的蛇卷螺化石
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57
四.岩溶旋回
➢ 幼年期:岩溶开始发育,以垂直岩溶作用为主,地 表水向下运动,无统一的地下水面。石芽、溶沟、 岩溶漏斗发育。
➢ 壮年期: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 板崩塌,地下水系重新出露地表。
➢ 老年期:水系又转变为地表水系网,残丘、岩溶平 原、孤峰发育。
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58
气候与岩溶发展的关系
(1)热带岩溶:以溶蚀作用为主,具最典型的岩溶 地貌。广东、广西、海南。
(2)亚热带岩溶:除溶蚀作用外,侵蚀作用也起较 重要的作用。湖南、湖北。
(3)温带岩溶:重力崩塌为主,岩溶作用不十分明 显。
1.2~2.2
相对溶解度 0.35~0.82 ≈1
岩溶化程度
小
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白云质灰岩 白云石+方解石 方
2.2~10.0 0.8~0.99
中
9
2.岩石结构对溶蚀率的影响
结晶岩石的晶粒愈小,相对溶解速度愈大在,隐晶结构一 般具有较高的溶蚀率。
不等粒结构石灰岩比等粒结构石灰岩的相对溶解度要大。
矿物种类:方解石为主岩溶发育,以白云石为主岩溶
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43
2.泉华(石灰华)
是指地表岩溶水中沉积的大孔隙次生管状、层状 碳酸钙物质。
九 寨 沟 黄 龙
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45
(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:
石钟乳 石笋 石柱
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46
石钟乳是地下水沿着 细小的孔隙和裂隙从洞 顶渗出而进入溶洞空间 ,随着温度的升高,压 力的降低,水中Ca( HCO3)变得过饱和, CaCO3就围绕着水滴 的出口沉淀下来,逐渐 形成一种自洞顶向下生 长的碳酸钙沉积体体。
2 .地下河、伏流与地下湖
地下河:又称暗河,是具有河流主要特性的位于岩溶区地下 的有水通道。
伏流:为地表河流经过地下的潜伏段。 地下湖:指天然洞穴中具有开扩自由水面的比较平静的地下
水体。
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37
中国目前最大的溶洞之一, 世界特级洞穴之一。位于利 川市城郊6公里处,门票180 元。旱洞全长59.8公里,洞 口高74米,宽64米,为亚洲 第一大旱洞,水洞则吸尽了 清江水,更形成了23米高的 瀑布,清江水至此变成长 16.8公里的地下暗流。
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60
岩溶研究的意义
岩溶旅游资源 云南路南石林、桂林山水、周口店上房山云水洞
岩溶与工程建设 岩溶水和岩溶矿产的利用
山西的神头岩溶泉水,流速5m3/s,是大型神 头火力发电厂的主要供水源
河北邢台的百泉 华北油田地下古溶洞中含有丰富的地下石油矿
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61
第五章-小结
主要概念: 岩溶作用、岩溶地貌、溶沟、石芽、岩溶漏斗、落水洞、 峰丛、峰林、孤峰、溶蚀洼地、溶洞、暗河、泉华
流经灰岩地区的地下水,含HCO3-、Ca2+、Mg2+较多。 在干旱及半旱地区,因化学风化较弱,只有极易迁移的K+
、Na+、Cl-、SO42-等离子。 在湿热气候区,化学风化作用强烈而彻底,地下水搬运的物
质除上述物质以外,可有较多的SiO2、Al(OH)3、Fe(OH)3 等胶体物质。
地下水的溶运能力,与水温、压力、运移速度、酸碱度及 CO2含量有关。一般来说,温度高、压力大、流速快、 CO2和酸类物质含量高时,其溶运能力强;反之,则较弱。
(二)岩溶形成条件
① 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化学成分,岩溶作用主要发生在灰 岩、白云岩发育的地区。
1.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: 石灰岩>白云岩>硅质灰岩>泥灰岩
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8
灰岩
白云岩
矿物 解石
白云石
Ca/Mg >10.0
不发育。
化学成分:Ca/Mg比值越大,岩溶作用越强。 相对溶解度:溶解度越大,岩溶作用越强。
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10
② 岩石的透水性
透水性强的岩石利于岩溶作用的进行。在这些岩石 中的地下水运动速度相对较快,新鲜的地下水不断补 充,使它处于不饱和状态,具较大溶蚀能力。 (1)成分纯、刚性强的岩石透水性好。 (2)厚层的可溶性岩石较薄层可溶性岩石的透水性好。 (3)构造发育的地质岩溶作用强,褶皱和断裂作用使岩 石的破裂程度加大,从而使透水性大大增强。
(4)毛细管水沉积
石珊瑚:在石钟乳表面,由于毛细管水渗出而形成的状如 珊瑚的碳酸钙沉积物。
卷曲石:一种螺旋状钟乳石。
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54
卷曲石
2 .洞穴崩塌堆积
洞内伴随着岩溶作用过程从洞顶、洞壁、洞口崩塌 的岩石、碎石的角砾堆积物的通称。
3 .地下河湖堆积
主要是具有层理的沙土和砾石,成分比较单纯。
岩溶作用类型
1. 地下水的潜蚀作用 2. 地下水的搬运作用 3. 地下水的沉积作用
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3
1 .地下水的潜蚀作用
定义:地下水在运动过程中对周围岩石的破坏作 用。
由于地下水的化学成分较复杂,常含有较多CO2 和各种溶剂,因而化学潜蚀作用显著。
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4
地下水的运动特征:
➢ 地下水的垂直运动
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47
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48
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49
(2)流石:洞内流水所形成的方解石及其他矿物沉积。
边石:是地下水流过洞底积水塘时,在其边缘形成的碳酸钙沉积
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51
石幔:为饱含碳酸钙的薄层水,从洞顶或洞壁裂隙流出,沉积的 波状或褶状的流石。
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52
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53
(3)雾水和凝结水沉积
呈丛花状散布在洞壁或其他洞穴堆积物表面的石花状方解 石沉积物。
➢ 在包气带,地下水主要作垂直运动。因而岩溶地形也沿垂 直方向发育,主为有溶沟、石芽、落水洞、溶斗等。
➢ 地下水的水平运动
➢ 在潜水面附近,地下水作近于水平方向运动。因而溶蚀作 用沿水平方向发展。岩石经溶蚀后形成水平方向延伸的溶 洞。
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5
2.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,取决于地下 水渗流区的岩石性质和风化程度。
0.39
49
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12
④ 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浓度地下水混合,会大大提 高水的溶解力。
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13
沙锅店奥陶纪灰岩
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14
灰岩溶沟
(4)干旱区岩溶:主要是地下岩溶,淡水地区发育 岩溶,咸水不发育岩溶。
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59wenku.baidu.com
新构造运动与岩溶发育的关系
➢ 上升:溶洞越高,时代越老;越低,时代越晚。 • 但生物化石可以与之相符,也可与之相反,要 看先有洞还是先有堆积。 • 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。
➢ 下降:溶洞被掩埋。
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15
灰岩中的落水洞、石芽
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16
沙锅店东山梁灰岩石芽
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17
二.岩溶地貌
(一)地表岩溶 (二)地下岩溶
(一)地表岩溶
1.石芽与溶沟
溶沟:地表水沿可 溶蚀岩石的节理裂 隙进行溶蚀与侵蚀, 形成纵横交错的凹 槽。 石芽:凹槽之间残 存的突起岩石。
2.石林与岩溶漏斗
石林:由密集林立的锥柱状、锥状、塔状岩体组成的地貌景观。
思考题: 1. 地下水循环动态与岩溶发育有何关系? 2. 造成我国南北方岩溶发育差异的主要原因是什么? 3. 在什么情况下会发育岩溶? 4. 地表岩溶地貌在平面分布上有何规律? 5. 新构造运动对岩溶发育有何影响? 6. 试述岩溶旋回?
岩溶平原是比溶蚀洼地 更为宽广的地面平坦的 岩溶地形。
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33
桂林独秀峰
落水洞与竖井(过渡型)
落水洞:消泄地表水的过于垂直的或倾斜的洞穴。
竖井:落水洞进一步发展,崩塌作用加剧,就可形成一 种垂向深井。
沙锅店东山梁 灰岩落水洞
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35
(二)地下岩溶地貌
1 .溶洞:岩溶作用所形成的地下岩洞的通称。
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峰丛
峰林
张家界地貌
张家界地貌
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溶蚀洼地
黄布倒影
山上色彩斑斓的石 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。
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4.孤峰与岩溶平原
孤峰是兀立在岩溶平原 或盆地上的孤立的灰岩 山峰。
利川腾龙洞
溶洞
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三.岩溶堆积物
(一)地表岩溶堆积物 (二)地下岩溶堆积物
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(一)地表岩溶堆积物
1 .赭土(蚀余红土)
地表碳酸岩盐被溶蚀后原岩中残留的粘土杂质。由于 含次生氧化铝和氧化铁而成红色,有时含未被溶蚀的 灰岩角砾。
课后思考:与典型红土的区别? 成因不同、产状不同
第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物
一.岩溶作用及岩溶形成条件 二.岩溶地貌 三.岩溶堆积物 四.岩溶旋回
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一、岩溶作用及岩溶形成条件
(一)岩溶作用
定义: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,对可溶性岩石的溶解破坏的过程。
岩溶:岩溶作用及其由此产生的现象叫岩溶。 喀斯特(Karst):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。
石林
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宜宾兴文石海
岩溶漏斗
呈碟状或倒锥状的封闭洼地。
世界最大的岩溶漏斗-小寨天坑
位于重庆奉节,深度为521米-662米,宽度为535-625米。
3.峰林、峰丛与溶蚀洼地
峰林:成群分布的山体基部分离的石灰岩山峰群。 峰丛:一种基部相联的峰林“U”形的马鞍地形,峰与
3.地下水的沉积作用
溶洞沉积物 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CO2逸出 ,形成CaCO3沉淀。钟乳石(石钟乳、石笋、石柱 )、石幔。
泉华沉积物 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 的疏松多孔物质叫泉华。成分为CaCO3时,称为钙 华或石灰华;以SiO2为主时称为硅华。泉华可堆积 成锥状、台阶状或扇状地貌。
③ 水的溶解性
水的溶解力主要取决于CO2的含量,纯水的溶蚀力是极其微弱的 水中CO2的含量受气压与温度的影响。
表5-1 P CO2=0.0003atm时水中的CO2含量及CaCO3溶解度表
T(℃) 0
CO2含量(%) 1.1
CaCO3溶解度(mg/l ) 81
10
0.70
70
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0.52
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4 .动物化石堆积
5 .古人类化石及其文化遗存
灰岩中的蛇卷螺化石
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四.岩溶旋回
➢ 幼年期:岩溶开始发育,以垂直岩溶作用为主,地 表水向下运动,无统一的地下水面。石芽、溶沟、 岩溶漏斗发育。
➢ 壮年期: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 板崩塌,地下水系重新出露地表。
➢ 老年期:水系又转变为地表水系网,残丘、岩溶平 原、孤峰发育。
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气候与岩溶发展的关系
(1)热带岩溶:以溶蚀作用为主,具最典型的岩溶 地貌。广东、广西、海南。
(2)亚热带岩溶:除溶蚀作用外,侵蚀作用也起较 重要的作用。湖南、湖北。
(3)温带岩溶:重力崩塌为主,岩溶作用不十分明 显。
1.2~2.2
相对溶解度 0.35~0.82 ≈1
岩溶化程度
小
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白云质灰岩 白云石+方解石 方
2.2~10.0 0.8~0.99
中
9
2.岩石结构对溶蚀率的影响
结晶岩石的晶粒愈小,相对溶解速度愈大在,隐晶结构一 般具有较高的溶蚀率。
不等粒结构石灰岩比等粒结构石灰岩的相对溶解度要大。
矿物种类:方解石为主岩溶发育,以白云石为主岩溶
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2.泉华(石灰华)
是指地表岩溶水中沉积的大孔隙次生管状、层状 碳酸钙物质。
九 寨 沟 黄 龙
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(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:
石钟乳 石笋 石柱
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石钟乳是地下水沿着 细小的孔隙和裂隙从洞 顶渗出而进入溶洞空间 ,随着温度的升高,压 力的降低,水中Ca( HCO3)变得过饱和, CaCO3就围绕着水滴 的出口沉淀下来,逐渐 形成一种自洞顶向下生 长的碳酸钙沉积体体。
2 .地下河、伏流与地下湖
地下河:又称暗河,是具有河流主要特性的位于岩溶区地下 的有水通道。
伏流:为地表河流经过地下的潜伏段。 地下湖:指天然洞穴中具有开扩自由水面的比较平静的地下
水体。
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37
中国目前最大的溶洞之一, 世界特级洞穴之一。位于利 川市城郊6公里处,门票180 元。旱洞全长59.8公里,洞 口高74米,宽64米,为亚洲 第一大旱洞,水洞则吸尽了 清江水,更形成了23米高的 瀑布,清江水至此变成长 16.8公里的地下暗流。
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岩溶研究的意义
岩溶旅游资源 云南路南石林、桂林山水、周口店上房山云水洞
岩溶与工程建设 岩溶水和岩溶矿产的利用
山西的神头岩溶泉水,流速5m3/s,是大型神 头火力发电厂的主要供水源
河北邢台的百泉 华北油田地下古溶洞中含有丰富的地下石油矿
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第五章-小结
主要概念: 岩溶作用、岩溶地貌、溶沟、石芽、岩溶漏斗、落水洞、 峰丛、峰林、孤峰、溶蚀洼地、溶洞、暗河、泉华
流经灰岩地区的地下水,含HCO3-、Ca2+、Mg2+较多。 在干旱及半旱地区,因化学风化较弱,只有极易迁移的K+
、Na+、Cl-、SO42-等离子。 在湿热气候区,化学风化作用强烈而彻底,地下水搬运的物
质除上述物质以外,可有较多的SiO2、Al(OH)3、Fe(OH)3 等胶体物质。
地下水的溶运能力,与水温、压力、运移速度、酸碱度及 CO2含量有关。一般来说,温度高、压力大、流速快、 CO2和酸类物质含量高时,其溶运能力强;反之,则较弱。
(二)岩溶形成条件
① 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化学成分,岩溶作用主要发生在灰 岩、白云岩发育的地区。
1.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: 石灰岩>白云岩>硅质灰岩>泥灰岩
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灰岩
白云岩
矿物 解石
白云石
Ca/Mg >10.0
不发育。
化学成分:Ca/Mg比值越大,岩溶作用越强。 相对溶解度:溶解度越大,岩溶作用越强。
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② 岩石的透水性
透水性强的岩石利于岩溶作用的进行。在这些岩石 中的地下水运动速度相对较快,新鲜的地下水不断补 充,使它处于不饱和状态,具较大溶蚀能力。 (1)成分纯、刚性强的岩石透水性好。 (2)厚层的可溶性岩石较薄层可溶性岩石的透水性好。 (3)构造发育的地质岩溶作用强,褶皱和断裂作用使岩 石的破裂程度加大,从而使透水性大大增强。
(4)毛细管水沉积
石珊瑚:在石钟乳表面,由于毛细管水渗出而形成的状如 珊瑚的碳酸钙沉积物。
卷曲石:一种螺旋状钟乳石。
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卷曲石
2 .洞穴崩塌堆积
洞内伴随着岩溶作用过程从洞顶、洞壁、洞口崩塌 的岩石、碎石的角砾堆积物的通称。
3 .地下河湖堆积
主要是具有层理的沙土和砾石,成分比较单纯。
岩溶作用类型
1. 地下水的潜蚀作用 2. 地下水的搬运作用 3. 地下水的沉积作用
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1 .地下水的潜蚀作用
定义:地下水在运动过程中对周围岩石的破坏作 用。
由于地下水的化学成分较复杂,常含有较多CO2 和各种溶剂,因而化学潜蚀作用显著。
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地下水的运动特征:
➢ 地下水的垂直运动
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(2)流石:洞内流水所形成的方解石及其他矿物沉积。
边石:是地下水流过洞底积水塘时,在其边缘形成的碳酸钙沉积
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石幔:为饱含碳酸钙的薄层水,从洞顶或洞壁裂隙流出,沉积的 波状或褶状的流石。
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(3)雾水和凝结水沉积
呈丛花状散布在洞壁或其他洞穴堆积物表面的石花状方解 石沉积物。
➢ 在包气带,地下水主要作垂直运动。因而岩溶地形也沿垂 直方向发育,主为有溶沟、石芽、落水洞、溶斗等。
➢ 地下水的水平运动
➢ 在潜水面附近,地下水作近于水平方向运动。因而溶蚀作 用沿水平方向发展。岩石经溶蚀后形成水平方向延伸的溶 洞。
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2.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,取决于地下 水渗流区的岩石性质和风化程度。
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④ 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浓度地下水混合,会大大提 高水的溶解力。
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沙锅店奥陶纪灰岩
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灰岩溶沟
(4)干旱区岩溶:主要是地下岩溶,淡水地区发育 岩溶,咸水不发育岩溶。
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新构造运动与岩溶发育的关系
➢ 上升:溶洞越高,时代越老;越低,时代越晚。 • 但生物化石可以与之相符,也可与之相反,要 看先有洞还是先有堆积。 • 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。
➢ 下降:溶洞被掩埋。
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灰岩中的落水洞、石芽
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沙锅店东山梁灰岩石芽
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二.岩溶地貌
(一)地表岩溶 (二)地下岩溶
(一)地表岩溶
1.石芽与溶沟
溶沟:地表水沿可 溶蚀岩石的节理裂 隙进行溶蚀与侵蚀, 形成纵横交错的凹 槽。 石芽:凹槽之间残 存的突起岩石。
2.石林与岩溶漏斗
石林:由密集林立的锥柱状、锥状、塔状岩体组成的地貌景观。
思考题: 1. 地下水循环动态与岩溶发育有何关系? 2. 造成我国南北方岩溶发育差异的主要原因是什么? 3. 在什么情况下会发育岩溶? 4. 地表岩溶地貌在平面分布上有何规律? 5. 新构造运动对岩溶发育有何影响? 6. 试述岩溶旋回?
岩溶平原是比溶蚀洼地 更为宽广的地面平坦的 岩溶地形。
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桂林独秀峰
落水洞与竖井(过渡型)
落水洞:消泄地表水的过于垂直的或倾斜的洞穴。
竖井:落水洞进一步发展,崩塌作用加剧,就可形成一 种垂向深井。
沙锅店东山梁 灰岩落水洞
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(二)地下岩溶地貌
1 .溶洞:岩溶作用所形成的地下岩洞的通称。