第12章 岩溶及岩溶渗漏的工程地质
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N
小米地 以
Q
金 逆
ω1
礼 河
p2β P2 1
C2
P11
D2
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
Ca ( HCO3 ) 2
过去一直用
的溶解度大大高于
来解释，即
C a CO3
CaCO3 H 2O CO2 Ca ( HCO3 )2
有的研究者（中山，1969；Picknet，1978）认为，上 述反应式与实际情况不符。其原因是从来未发现过C (HCO ) 分 子，且 Ca CO3与 CO2 参加反应的比例也并非1：1。为说明这一 反应的复杂性，他们建议用下面一系列的反应式来表示。
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
1）成分变化对溶蚀的影响 不同类型的碳酸岩，其溶解度相差很大，直接影响岩 石的溶蚀强度和溶蚀速度。研究中常用比溶蚀度和比溶解 度来表示：
试样溶蚀量（试样前后 的质量差） 标准试样溶蚀量（标准 试样试验前后的质量差 ）
比溶蚀度K r
比融解度K cr
试样溶解速度（试样单 位时间的溶蚀量） 标准溶解速度（标准试 样单位时间的溶蚀量）
程度较弱：再次为华北地区，由于气候的影响，岩溶化程
度远不及南方；青藏高原海拔4000米以上的残存古热带岩 溶岩，已受寒凉作用的改造，为一特殊类型的岩溶。
§12.1 基本概念及研究意义
§12.1 基本概念及研究意义
研究意义
岩溶地区也有其特有的工程地质问题。最突出的是由于 地下溶洞、溶蚀裂隙发育，修建水工建筑物遇到的强烈渗 漏问题。 研究岩溶与工程建设的关系密切。 1.库坝址选择不当或未采取恰当的防渗措施，使水库失效 或经济上不合理； 2.查清渗漏条件，充分利用有利的地质、水文地质条件， 岩溶地区经济合理开发水利水电工程。
1.09 1.03 1.06 1.37 0.96 0.56
0.98 1.15
0.54 0.35 0.57 0.49 1.05
0.45 0.053 1.45 0.42 0.93 0.43
0.83 0.51
0.52 0.33 0.39
因变质而重结晶的碳酸盐岩的溶解度是最低的，尤以灰岩 类为最明显，可比非变质灰岩低一倍左右； 成岩交代或重结晶灰岩比溶蚀度一般较低；
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
3)影响其它离子的作用
1酸效应
任何酸所解离出来的H+离子都能与CaCO3溶解形 成的CO32-结合形成HCO3-，从而增加CaCO3的溶解度。
2同离子效应 如果有相同的离子会抑制反应的进行
3离子强度效应 离子之间相互吸引影响反应的进行
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
ห้องสมุดไป่ตู้12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
0 CO2 CO2
0 CO2 H2O H2CO3 H 2CO3 H HCO3 2 HCO3 H CO3
整个体系中可能产生的反应可以用下图表示：
空气中的 CO2 CO0 2 快反应 慢反应 H2 CO3 − Ca2+ CaHCO+ 3
0.18
过饱和
0.10
白云石
B D C H2S
0
方解石
0.5
未饱和 CO2
0 0
A
0 0
饱和度溶液中CO2或H2S含量mmol/L 图12-7 饱和H2S溶液及CO2溶液对方解 石、白云石的混合溶蚀效应（25℃，封闭系统） （据A.N.Palmer，1991）
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
12.2.4 碳酸盐岩性变化对溶蚀作用的影响
C 静水压力
亚库克斯（Jakucs,1978）强调了静水压力使水中溶解二氧化 碳增高的效应。雨季降水通过土壤层大量补给岩溶管道及裂隙， 当补给水流终止而灰岩裂隙中的水在重力作用下向下降落时，即 产生轻微的吸力，将土壤孔隙中的空气吸入岩溶裂隙。下次降雨 大量渗入地下就会将细微裂隙中的空气拘留在水中成为气泡，这 种水、气泡两相体系，在循环过程中向深部运动达到自由水面以 下几十米甚至一百米，静水压力增至几个到十几个大气压，气泡 中的二氧化碳转化为溶解二氧化碳，结果使水中溶解的碳酸钙的 能力在这种深度有所提高，造成所谓的次生溶蚀效应。这种效应 在深饱水带溶洞形成中有重要的意义。
即为岩溶水的循环交替条件
§12.3
12.3.1 实例分析
岩溶发育的基本条件
龙潭沟 p2β P2 1
ω1 S2 D2 C2 C1 S2
小 米 78° 盐 地 向 48° 水 P2 1 小 24° 25° 向 脑 包 背 斜 斜 p2 β 31° p2β 31° 泥 坡 向 P2 1 Q1+2 P11 D2 斜 那姑盆地
1）成分变化对溶蚀的影响 可溶性岩石是岩溶发育的基础。 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]）
白云石（CaMg[CO3]2）
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
酸不溶物
非碳酸岩
丙
乙
甲 白云三石 白云石: 方解石 方解石
合意碳酸盐的白云石 图 9-2 碳酸盐岩的三角分类图
含有有机物、沥青等杂质的碳酸盐岩， Kr值增大，不利 于岩溶发育
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
2）碳酸盐结构对溶蚀的影响
岩石成分 岩石结 构类型 亮晶粒屑碳酸盐岩 泥晶粒屑碳酸盐岩 泥晶碳酸盐岩 原地生物礁岩及化学岩 成岩交代或重结晶亮 晶碳酸盐岩 变质碳酸盐岩 灰岩 云灰岩 灰云岩 白云岩 泥质灰岩 泥质白云岩 泥灰岩 泥云岩
泥晶灰岩一般具有较高的比溶蚀度。
§12.3
岩溶发育的基本条件
在自然界，要保证岩溶继续进行，必须有水在碳酸盐内 部的裂隙或孔隙中流动，使两者不断相互接触和相互作用， 不断循环更替，排出的Ca离子饱和的补充未饱和的。这就要 求具有以下条件：
可溶性岩石具有一定的孔隙或裂隙系统，为水的循环提供 通道 有适宜的地貌和地质结构条件，为水的渗入提供补给途经， 并为水的排出提供通道
表12-1 土壤深度(cm) 雨林下 10 20 40-50 100 200 0-5.10 0.4-4.60 0.4-4.45 1.4-5.8 3.4-6.3 不同地带土壤空气中CO 含量(体积%)
2
热带砖红壤(西双版纳) 竹林下 0.2-3.50 0.6-5.20 1.0-7.40 2.2-7.80 4.1-10.80
亚热带红壤
温带灰色或暗灰色土 0.4 0.4 0.6 1.4 2.2
0.1 0.6 0.8 1.0 1.2
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
因为降雨和地表水是通过土壤渗入到灰岩中的， 因此决定水中CO 含量是土壤空气。溶洞中 CO 含量介 于大气和土壤空气之间。
2 2
600 500 400
mg l
1）成分变化对溶蚀的影响
方解石含量比白云石多的碳酸盐岩，其岩溶发育强烈； 酸不溶解物质含量越大，Kr值愈小，特别是硅质含量高， 且呈分散状态时，岩石愈不易侵蚀； 某些含有粘土矿物的碳酸盐岩的Kr随粘土矿物含量的增 加而增加。因此，粘土等杂质的影响视其赋存状态而定。
含有石膏、黄铁矿等的碳酸盐岩Kr值增大，对岩溶发育 有利
岩溶及岩溶渗漏的 工程地质分析
环境与土木工程学院地质工程系 2007年9月
§12.1 基本概念及研究意义
岩溶(国际通用术语Karst，译名喀斯特)是在以碳酸盐类为 主的可溶性岩石分布区，由于水特别是地下水，对岩石以 溶蚀为主的作用所形成的诸现象的综合。 岩溶作用表现结果： 1 形成独特的地貌：如石芽、溶洞等。 2 形成特殊的水文地质现象，地表水不发育、冲沟很少，岩 体透水性大。 可溶岩包括碳酸盐类岩石以及石膏、岩盐、芒硝等其他 可溶性岩石。
§12.1 基本概念及研究意义
Ⅰ线隧道困住了16 名施工人员，Ⅱ线隧道 困住了36名施工人员。 宜万铁路在群山峻岭 中穿行，全线共有隧道 121座，桥梁179座， 桥、隧长度占线路总长 的73.96%。据测算， 宜万铁路平均每公里造 价4400万元，远远超 过青藏铁路。野三关隧 道全长约13.97公里， 为宜万线最长的隧道， 总投资2.6亿元。
§12.1 基本概念及研究意义
§12.1 基本概念及研究意义
§12.1 基本概念及研究意义
§12.1 基本概念及研究意义
§12.1 基本概念及研究意义
研究意义
我国碳酸盐岩分布广，面积约达130×104km2，主要集 中于华南和西南．这两个地区分别发育了或保留着大面积 的热带岩溶；其次是长江中下游的我国中部地区，岩溶化
B 承压状态
500
气 有空
400 溶 解 的 300 碳 酸 钙 mg/L
气 没空
图12-4
（
200
）
100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
空气中的二氧化碳含量体积百分数 （体积/体积）
水温10℃无自由水面时，碳酸钙的溶解量与空气中CO2含量的关系
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
HCO3 H H 2CO3
天然水中的酸主要为溶解的二氧化碳生成的碳酸。在解离过程中除生成使碳 2 CO 3 酸钙加强的的氢离子外，还产生 和 HCO3 离子，增加到一定值后又阻止上 述反应的向右进行。另一方面也要阻止 的进一步解离，使整个体系达到平 H CO3 CO2 衡。其次溶于水的 2 是来自大气中的 ，当溶解一定量后，水中的 与 0 大气中的 CO2 达到化学平衡，使溶解作用实际上已不再进行。
a 3 2
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
首先是碳酸钙在水的作用下溶解。 碳酸根与水反应
2 Ca CO3 Ca 2 CO3
2 CO3 H 2O HCO3 OH
HCO3 H 2O H 2CO3 OH
2 CO3 H HCO3
若解离出的氢离子加入，则：
3.岩溶地基的稳定性问题 4.岩溶隧道突水
§12.1 基本概念及研究意义
岩 溶 渗 漏
§12.1 基本概念及研究意义
2005年7月2日莱芜西泉河村岩溶塌陷
§12.1 基本概念及研究意义
§12.1 基本概念及研究意义
May 8, 1981, Winter Park, FL (a parking lot with two Porsches was destroyed)
−H + +H +
HCO− 3 + Ca2+
−H + +H +
− CO2 3
+Ca 2+
CaCO3 固相 + Ca2+ CaCO3 固相
− Ca2+ CaCO0 3
−H + +H +
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
12.2.2
1)空气中
影响碳酸盐溶蚀反应的各种因素
CO2
含量的变化
0
大气中 CO2 含量高，必然增加水中的 CO2 的含量从而 增强 Ca CO3 的溶解。这是影响 Ca CO3溶蚀的首要因素。 土壤中微生物的生物化学作用很强。使有机物分解 为各种有机酸。不同气候带、不同土壤的不同深度处， 体积也不相同。
0℃ 10℃ 20℃ 溶 溶 溶 溶 溶 溶
17 0.958
20 0.878
25 0.765
30 0.775
mg/L
图12-3
（ ）
空气中的二氧化碳含量体积百分数 （体积/体积）
不同温度的水与汗CO2的其他相接踵碳酸钙的溶解数量（mg/L）与 气中CO2含量的关系
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
300 200 100 0 C B A 300 400 500 600 700 800
100 200
g l
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
2)影响
CO2
溶解的各种因素
根据亨利定律，气体的溶解度与该气体的分压成正 比而与温度成反比。 A 与温度的关系
温度(°) L值 0 1.713 5 1.424 10 1.194 15 1.19
12.2.3 关于混合溶蚀效应
不同成分的水混合后，对碳酸岩的溶蚀性有所增 强，即混合溶蚀效应。
600
B
500 碳 酸 钙 400 mg/L 300
过饱和的
C
E
200
A
侵蚀性的
100
D
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
二氧化碳(mg/L)
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
饱和度溶液中碳酸溶解量cm3/L
灰岩＞ 白云岩＞泥灰岩＞方解石＞大理岩＞泥质灰岩＞ 灰云岩 ＞ 泥质灰云岩＞白云岩＞泥质白云岩
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
纯碳酸盐中，随其中白云石成分增多其溶解度降低。
最大比溶解度的总趋势
比溶解度
白云石含量（%） 图12-8 比溶解度与白云石含量的关系曲线
（据俞锦标等，1990）
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
小米地 以
Q
金 逆
ω1
礼 河
p2β P2 1
C2
P11
D2
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
Ca ( HCO3 ) 2
过去一直用
的溶解度大大高于
来解释，即
C a CO3
CaCO3 H 2O CO2 Ca ( HCO3 )2
有的研究者（中山，1969；Picknet，1978）认为，上 述反应式与实际情况不符。其原因是从来未发现过C (HCO ) 分 子，且 Ca CO3与 CO2 参加反应的比例也并非1：1。为说明这一 反应的复杂性，他们建议用下面一系列的反应式来表示。
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
1）成分变化对溶蚀的影响 不同类型的碳酸岩，其溶解度相差很大，直接影响岩 石的溶蚀强度和溶蚀速度。研究中常用比溶蚀度和比溶解 度来表示：
试样溶蚀量（试样前后 的质量差） 标准试样溶蚀量（标准 试样试验前后的质量差 ）
比溶蚀度K r
比融解度K cr
试样溶解速度（试样单 位时间的溶蚀量） 标准溶解速度（标准试 样单位时间的溶蚀量）
程度较弱：再次为华北地区，由于气候的影响，岩溶化程
度远不及南方；青藏高原海拔4000米以上的残存古热带岩 溶岩，已受寒凉作用的改造，为一特殊类型的岩溶。
§12.1 基本概念及研究意义
§12.1 基本概念及研究意义
研究意义
岩溶地区也有其特有的工程地质问题。最突出的是由于 地下溶洞、溶蚀裂隙发育，修建水工建筑物遇到的强烈渗 漏问题。 研究岩溶与工程建设的关系密切。 1.库坝址选择不当或未采取恰当的防渗措施，使水库失效 或经济上不合理； 2.查清渗漏条件，充分利用有利的地质、水文地质条件， 岩溶地区经济合理开发水利水电工程。
1.09 1.03 1.06 1.37 0.96 0.56
0.98 1.15
0.54 0.35 0.57 0.49 1.05
0.45 0.053 1.45 0.42 0.93 0.43
0.83 0.51
0.52 0.33 0.39
因变质而重结晶的碳酸盐岩的溶解度是最低的，尤以灰岩 类为最明显，可比非变质灰岩低一倍左右； 成岩交代或重结晶灰岩比溶蚀度一般较低；
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
3)影响其它离子的作用
1酸效应
任何酸所解离出来的H+离子都能与CaCO3溶解形 成的CO32-结合形成HCO3-，从而增加CaCO3的溶解度。
2同离子效应 如果有相同的离子会抑制反应的进行
3离子强度效应 离子之间相互吸引影响反应的进行
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
ห้องสมุดไป่ตู้12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
0 CO2 CO2
0 CO2 H2O H2CO3 H 2CO3 H HCO3 2 HCO3 H CO3
整个体系中可能产生的反应可以用下图表示：
空气中的 CO2 CO0 2 快反应 慢反应 H2 CO3 − Ca2+ CaHCO+ 3
0.18
过饱和
0.10
白云石
B D C H2S
0
方解石
0.5
未饱和 CO2
0 0
A
0 0
饱和度溶液中CO2或H2S含量mmol/L 图12-7 饱和H2S溶液及CO2溶液对方解 石、白云石的混合溶蚀效应（25℃，封闭系统） （据A.N.Palmer，1991）
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
12.2.4 碳酸盐岩性变化对溶蚀作用的影响
C 静水压力
亚库克斯（Jakucs,1978）强调了静水压力使水中溶解二氧化 碳增高的效应。雨季降水通过土壤层大量补给岩溶管道及裂隙， 当补给水流终止而灰岩裂隙中的水在重力作用下向下降落时，即 产生轻微的吸力，将土壤孔隙中的空气吸入岩溶裂隙。下次降雨 大量渗入地下就会将细微裂隙中的空气拘留在水中成为气泡，这 种水、气泡两相体系，在循环过程中向深部运动达到自由水面以 下几十米甚至一百米，静水压力增至几个到十几个大气压，气泡 中的二氧化碳转化为溶解二氧化碳，结果使水中溶解的碳酸钙的 能力在这种深度有所提高，造成所谓的次生溶蚀效应。这种效应 在深饱水带溶洞形成中有重要的意义。
即为岩溶水的循环交替条件
§12.3
12.3.1 实例分析
岩溶发育的基本条件
龙潭沟 p2β P2 1
ω1 S2 D2 C2 C1 S2
小 米 78° 盐 地 向 48° 水 P2 1 小 24° 25° 向 脑 包 背 斜 斜 p2 β 31° p2β 31° 泥 坡 向 P2 1 Q1+2 P11 D2 斜 那姑盆地
1）成分变化对溶蚀的影响 可溶性岩石是岩溶发育的基础。 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]）
白云石（CaMg[CO3]2）
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
酸不溶物
非碳酸岩
丙
乙
甲 白云三石 白云石: 方解石 方解石
合意碳酸盐的白云石 图 9-2 碳酸盐岩的三角分类图
含有有机物、沥青等杂质的碳酸盐岩， Kr值增大，不利 于岩溶发育
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
2）碳酸盐结构对溶蚀的影响
岩石成分 岩石结 构类型 亮晶粒屑碳酸盐岩 泥晶粒屑碳酸盐岩 泥晶碳酸盐岩 原地生物礁岩及化学岩 成岩交代或重结晶亮 晶碳酸盐岩 变质碳酸盐岩 灰岩 云灰岩 灰云岩 白云岩 泥质灰岩 泥质白云岩 泥灰岩 泥云岩
泥晶灰岩一般具有较高的比溶蚀度。
§12.3
岩溶发育的基本条件
在自然界，要保证岩溶继续进行，必须有水在碳酸盐内 部的裂隙或孔隙中流动，使两者不断相互接触和相互作用， 不断循环更替，排出的Ca离子饱和的补充未饱和的。这就要 求具有以下条件：
可溶性岩石具有一定的孔隙或裂隙系统，为水的循环提供 通道 有适宜的地貌和地质结构条件，为水的渗入提供补给途经， 并为水的排出提供通道
表12-1 土壤深度(cm) 雨林下 10 20 40-50 100 200 0-5.10 0.4-4.60 0.4-4.45 1.4-5.8 3.4-6.3 不同地带土壤空气中CO 含量(体积%)
2
热带砖红壤(西双版纳) 竹林下 0.2-3.50 0.6-5.20 1.0-7.40 2.2-7.80 4.1-10.80
亚热带红壤
温带灰色或暗灰色土 0.4 0.4 0.6 1.4 2.2
0.1 0.6 0.8 1.0 1.2
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
因为降雨和地表水是通过土壤渗入到灰岩中的， 因此决定水中CO 含量是土壤空气。溶洞中 CO 含量介 于大气和土壤空气之间。
2 2
600 500 400
mg l
1）成分变化对溶蚀的影响
方解石含量比白云石多的碳酸盐岩，其岩溶发育强烈； 酸不溶解物质含量越大，Kr值愈小，特别是硅质含量高， 且呈分散状态时，岩石愈不易侵蚀； 某些含有粘土矿物的碳酸盐岩的Kr随粘土矿物含量的增 加而增加。因此，粘土等杂质的影响视其赋存状态而定。
含有石膏、黄铁矿等的碳酸盐岩Kr值增大，对岩溶发育 有利
岩溶及岩溶渗漏的 工程地质分析
环境与土木工程学院地质工程系 2007年9月
§12.1 基本概念及研究意义
岩溶(国际通用术语Karst，译名喀斯特)是在以碳酸盐类为 主的可溶性岩石分布区，由于水特别是地下水，对岩石以 溶蚀为主的作用所形成的诸现象的综合。 岩溶作用表现结果： 1 形成独特的地貌：如石芽、溶洞等。 2 形成特殊的水文地质现象，地表水不发育、冲沟很少，岩 体透水性大。 可溶岩包括碳酸盐类岩石以及石膏、岩盐、芒硝等其他 可溶性岩石。
§12.1 基本概念及研究意义
Ⅰ线隧道困住了16 名施工人员，Ⅱ线隧道 困住了36名施工人员。 宜万铁路在群山峻岭 中穿行，全线共有隧道 121座，桥梁179座， 桥、隧长度占线路总长 的73.96%。据测算， 宜万铁路平均每公里造 价4400万元，远远超 过青藏铁路。野三关隧 道全长约13.97公里， 为宜万线最长的隧道， 总投资2.6亿元。
§12.1 基本概念及研究意义
§12.1 基本概念及研究意义
§12.1 基本概念及研究意义
§12.1 基本概念及研究意义
§12.1 基本概念及研究意义
研究意义
我国碳酸盐岩分布广，面积约达130×104km2，主要集 中于华南和西南．这两个地区分别发育了或保留着大面积 的热带岩溶；其次是长江中下游的我国中部地区，岩溶化
B 承压状态
500
气 有空
400 溶 解 的 300 碳 酸 钙 mg/L
气 没空
图12-4
（
200
）
100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
空气中的二氧化碳含量体积百分数 （体积/体积）
水温10℃无自由水面时，碳酸钙的溶解量与空气中CO2含量的关系
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
HCO3 H H 2CO3
天然水中的酸主要为溶解的二氧化碳生成的碳酸。在解离过程中除生成使碳 2 CO 3 酸钙加强的的氢离子外，还产生 和 HCO3 离子，增加到一定值后又阻止上 述反应的向右进行。另一方面也要阻止 的进一步解离，使整个体系达到平 H CO3 CO2 衡。其次溶于水的 2 是来自大气中的 ，当溶解一定量后，水中的 与 0 大气中的 CO2 达到化学平衡，使溶解作用实际上已不再进行。
a 3 2
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
首先是碳酸钙在水的作用下溶解。 碳酸根与水反应
2 Ca CO3 Ca 2 CO3
2 CO3 H 2O HCO3 OH
HCO3 H 2O H 2CO3 OH
2 CO3 H HCO3
若解离出的氢离子加入，则：
3.岩溶地基的稳定性问题 4.岩溶隧道突水
§12.1 基本概念及研究意义
岩 溶 渗 漏
§12.1 基本概念及研究意义
2005年7月2日莱芜西泉河村岩溶塌陷
§12.1 基本概念及研究意义
§12.1 基本概念及研究意义
May 8, 1981, Winter Park, FL (a parking lot with two Porsches was destroyed)
−H + +H +
HCO− 3 + Ca2+
−H + +H +
− CO2 3
+Ca 2+
CaCO3 固相 + Ca2+ CaCO3 固相
− Ca2+ CaCO0 3
−H + +H +
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
12.2.2
1)空气中
影响碳酸盐溶蚀反应的各种因素
CO2
含量的变化
0
大气中 CO2 含量高，必然增加水中的 CO2 的含量从而 增强 Ca CO3 的溶解。这是影响 Ca CO3溶蚀的首要因素。 土壤中微生物的生物化学作用很强。使有机物分解 为各种有机酸。不同气候带、不同土壤的不同深度处， 体积也不相同。
0℃ 10℃ 20℃ 溶 溶 溶 溶 溶 溶
17 0.958
20 0.878
25 0.765
30 0.775
mg/L
图12-3
（ ）
空气中的二氧化碳含量体积百分数 （体积/体积）
不同温度的水与汗CO2的其他相接踵碳酸钙的溶解数量（mg/L）与 气中CO2含量的关系
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
300 200 100 0 C B A 300 400 500 600 700 800
100 200
g l
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
2)影响
CO2
溶解的各种因素
根据亨利定律，气体的溶解度与该气体的分压成正 比而与温度成反比。 A 与温度的关系
温度(°) L值 0 1.713 5 1.424 10 1.194 15 1.19
12.2.3 关于混合溶蚀效应
不同成分的水混合后，对碳酸岩的溶蚀性有所增 强，即混合溶蚀效应。
600
B
500 碳 酸 钙 400 mg/L 300
过饱和的
C
E
200
A
侵蚀性的
100
D
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
二氧化碳(mg/L)
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
饱和度溶液中碳酸溶解量cm3/L
灰岩＞ 白云岩＞泥灰岩＞方解石＞大理岩＞泥质灰岩＞ 灰云岩 ＞ 泥质灰云岩＞白云岩＞泥质白云岩
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理
纯碳酸盐中，随其中白云石成分增多其溶解度降低。
最大比溶解度的总趋势
比溶解度
白云石含量（%） 图12-8 比溶解度与白云石含量的关系曲线
（据俞锦标等，1990）
§12.2 碳酸盐溶蚀的物理化学原理