岩溶地貌

第四章岩溶地貌

一、喀斯特简介

◆地表水和地下水对可溶性岩石的破坏和改造作用称为喀斯特作用，即水对可溶性岩石

的溶蚀、冲蚀、堆积，以及重力崩塌的总称。以化学溶蚀作用为主，机械侵蚀作用为辅。或：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

◆喀斯特作用所形成的地表形态和地下形态称为喀斯特地貌。

◆喀斯特作用及其所产生的水文现象和地貌现象统称为喀斯特（ Karst ）。

二、喀斯特发育的条件

1、岩石的可溶性

◆岩石的可溶性主要取决于岩石的化学成分与岩石结构。

◆三大类可溶岩：

①卤盐类如钾盐、石盐；

②硫酸盐类如硬石膏、石膏、芒硝等；

③碳酸盐类如石灰岩、白云岩等。

溶解度：卤盐＞硫酸盐＞碳酸盐；

◆在碳酸盐岩类中，CaCO3的含量越高，其他杂质含量越低，其溶解度就越大。

石灰岩＞白云岩＞硅质灰岩＞泥灰岩；

◆岩石的结构与溶解度有密切关系。对于结晶的岩石，晶粒越小，溶解度也越大。

2、岩石的透水性

◆岩石的透水性对岩石的溶蚀速度和地下岩溶的发育有着重大影响。透水性不良

的岩石，溶蚀作用只限于岩石表面，很难深入岩石内部；透水性好的岩石，地

表和地下溶蚀都很强，地貌发育也好。

◆透水性强弱取决于岩石的孔隙和裂隙大小和多少。一般石灰岩的原生孔隙度都

很小＜3％，透水性较弱；岩石的透水性主要受由构造运动形成的各种裂隙所控

制。

◆总之，岩石构造越破碎、岩石纯度越高、岩层越厚，则透水性就越好；

3、水的溶蚀力

◆水的溶蚀力取决于水的化学成分、温度、气压等方面因素。

◆水中酸的含量越高，溶蚀力也越强；酸的来源主要由大气中的CO2溶入水中而

成。

◆温度越高，溶蚀力越强；虽然水中CO2的含量与温度成反比，但水的化学反应

速度与温度成正比。

◆气压越高，溶蚀力越强；水中CO2的含量与气压成正比。

◆气候越湿热，水的溶蚀力就越强，喀斯特发育就越快。

4、水的流动性

◆经常流动的水体，能大大提高水的溶蚀力。

◆流水经常与空气保持接触，能不断地补充因溶蚀岩石所消耗的CO2，使水体不

易达到饱和。

◆处于流动状态的水，有时虽然达到饱和，但当几种不同浓度的饱和溶液混合后，

可变为不饱和而重新获得溶蚀能力。

◆热带地区高温多雨，水流量大、水循环快，加上气温高及生物作用强，岩溶发育

最快。

三、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

1 ．地下水的潜蚀作用：

地下水在运动过程中对周围岩石的破坏作用称为地下水的潜蚀作用。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。

地下水的运动特征：

地下水的垂直运动与岩溶地形在包气带，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。

地下水的水平运动与岩溶地形在潜水面附近，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。

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。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。

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。地下水在洞顶渗出形成悬挂

的锥状沉积物称石钟乳；地下水滴至洞底形成向上增长的笋状沉积物

称石笋；当石钟乳和石笋连接在一起时称为石柱；它们统称为钟乳石。

若地下水沿洞壁渗出，可形成帷幕状的沉积物，称为石幔。

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。

四、岩溶形成条件及溶蚀基准面

一）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

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

二）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。

三）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。

四）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。

垂直循环带：

又称包气带，位于地表以下，最高岩溶水位之上同，以垂直运动为主。

季节变化带：

为最高岩溶水位及最低岩溶水位之间的地带。水流呈垂直运动及水平运动交替出现。

饱水带：

为在最低岩溶水位以下，受主要排水河道所控制的饱水层。

上部为水平流动亚带

下部为虹管式流动亚带

五）溶蚀基准面

岩溶作用的下限称溶蚀基准面。

溶蚀基准面可分为局部性的和终极性

深部循环带：

地下水的流动方向不受附近水文网排水作用的直接影响，而是由地质构造决定。

五、岩溶地貌

一）地表岩溶

地表喀斯特地貌

1、石芽与溶沟：地表水沿岩石裂隙溶蚀、侵蚀而成的沟槽形态，称为溶沟，沟

间突起称为石芽；高大的石芽称为石林。