岩溶地貌及岩溶堆积物PPT课件
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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
11/13/2020
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。
Ca/Mg
1.2~2.2
相对溶解度 0.35~0.82
岩溶化程度 小
白云质灰岩 白云石+方解石
2.2~10.0 0.8~0.99
中
灰岩 方解石 >10.0 ≈1
大
11/13/2020
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。
（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。
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
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。
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。
石林
11/13/2020
21
11/13/2020
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
矿物种类：方解石为主岩溶发育，以白云石为主岩溶
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。
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13
沙锅店奥陶纪灰岩
11/13/2020
14
灰岩溶沟
11/13/2020
15
11/13/2020
灰岩中的落水洞、石芽
16
沙锅店东山梁灰岩石芽
11/13/2020
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。
（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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白云岩
矿物
白云石
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Baidu Nhomakorabea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。
11/13/2020
4
地下水的运动特征：
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。
➢ 地下水的垂直运动
➢ 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。
T（℃）
CO2含量（%）
CaCO3溶解度（mg/l ）
0
1.1
81
10
0.70
70
20
0.52
60
30
0.39
49
11/13/2020
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。
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。
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。
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
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
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。
Ca/Mg
1.2~2.2
相对溶解度 0.35~0.82
岩溶化程度 小
白云质灰岩 白云石+方解石
2.2~10.0 0.8~0.99
中
灰岩 方解石 >10.0 ≈1
大
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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。
（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。
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
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。
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。
石林
11/13/2020
21
11/13/2020
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
矿物种类：方解石为主岩溶发育，以白云石为主岩溶
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。
11/13/2020
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。
11/13/2020
13
沙锅店奥陶纪灰岩
11/13/2020
14
灰岩溶沟
11/13/2020
15
11/13/2020
灰岩中的落水洞、石芽
16
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。
（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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白云岩
矿物
白云石
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Baidu Nhomakorabea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：
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。
➢ 地下水的垂直运动
➢ 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。
T（℃）
CO2含量（%）
CaCO3溶解度（mg/l ）
0
1.1
81
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0.70
70
20
0.52
60
30
0.39
49
11/13/2020
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。
上 行”之快感。
11/13/2020
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。
岩溶平原是比溶蚀洼地 更为宽广的地面平坦的 岩溶地形。
11/13/2020
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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。
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
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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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