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1、第四节 喀斯特地貌,第四节 喀斯特地貌,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。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 ）。,喀斯特研究的起源,徐霞客（15861641，明徐霞客游记的作者）是我国和世界上最早的岩溶研究学者。19世纪末，南斯拉夫的司威治（J.Cvijic）研究了南斯拉夫西北的喀斯特（Karst）石灰岩高原，并于1893年正式用“Karst”来概括喀斯特高原的地貌景观。中国地
2、质学会第一届喀斯特学术会议（1966年2月，桂林），建议在我国使用“岩溶”一词，并把它作为Karst的汉语同义语。,可溶性岩石的分布,碳酸盐类岩约占全球沉积岩的15，面积4100万km2，硫酸盐岩面积为1100万km2，合计5200万km2，占全球面积的10.2；中国碳酸盐类岩的分布可分为裸露、覆盖和埋藏等三种类型，面积共344.3万km2，其中裸露型面积为 90.7万km2。主要分布在桂、贵、滇，其它还有鄂西、湘西、川东、鲁、晋等地。,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：卤盐类如钾盐、石盐；硫酸盐类如硬石膏、石膏、芒硝等；碳酸盐
3、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
4、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。CO2H2O H2CO3 ； （形成碳酸）H2CO3 HHCO3 ；（碳酸离解）HCaCO3 HCO3 Ca 2 （溶解碳酸钙）总的化学反应方程式：CO2H2OCaCO3 Ca 2 2（HCO3） ；其化学反应是可逆的，正反应速度取决于CO2的浓度，逆反应速度取决于Ca 2的浓度。即溶解于水中的CO2越多，水的溶蚀力就越强；水中的Ca 2的含量越高，水的溶蚀力就越弱。,水的溶蚀力,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
5、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。如亚热带广西碳酸盐岩溶蚀量为0.120.3mm/a，是暖温带的河北（溶蚀量为 0.020.03mm/a）的59倍。,三、地表喀斯特地貌,1、石芽与溶沟：地表
6、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。,石芽与溶沟1,石芽与溶沟,云南罗平,石芽与溶沟2,石芽与溶沟,云南罗平,石芽与溶沟3,石芽与溶沟,云南罗平,石芽与溶沟4,石芽与溶沟,木格错，青藏高原,路南石林,阿诗玛的传说,路南石林世界地质公园,石林鸟瞰,石林鸟瞰,大理石石林,大理石石林,广西贺州，我国唯一的一个,2、漏斗（溶斗）与溶蚀洼地： 漏斗是漏斗形或碟形的封闭洼地；深几米至十几米，直径几米至100m， 主要分布在喀斯特高原面上。溶蚀洼地通常由漏斗扩大合并而成，直径100m。,漏斗1,漏斗,贵州兴义,漏斗2,漏斗,贵州兴义,漏斗3,漏斗,贵州兴义,
7、漏斗群1,云南罗平,漏斗群,漏斗群2,漏斗群,云南罗平,3、落水洞：落水洞为地表水进入地下河的主要通道；深几十米至几百米，宽度一般 10 m。 主要分布在溶蚀洼地底部以及喀斯特斜坡上。,广西乐业“天坑”,广西乐业“天坑群”,最深613m,乐业“天坑”仰视,重庆小寨“天坑”1,重庆小寨“天坑”,深666m,重庆小寨“天坑”2,重庆小寨“天坑”,重庆小寨“天坑”3,重庆小寨“天坑”,重庆小寨“天坑”4,小寨“天坑”仰视,落水洞,天窗（落水洞）,4、坡立谷与喀斯特平原,坡立谷（Polje），即溶蚀谷地，俗称“坝”、“坝子”，宽几百米至几公里，长几公里至几十公里，在一定构造条件下经长期溶蚀、侵蚀而成；
8、喀斯特平原，达数百平方公里，由坡立谷发展而来。,坡立谷,坡立谷,坝子1,坝子,云南罗平,坝子2,坝子,云南罗平,喀斯特平原,喀斯特平原,5、峰丛、峰林、孤峰与残丘：峰丛，一种连座峰林，其基部相连、顶部分散为一个个山峰（12相连）；峰林，石灰岩石峰分散或成群分布在平地上，远望如林（12相连）。其相对高度为100 200m，坡度45；孤峰，竖立在喀斯特平原上的孤立石灰岩山峰，相对高度几十至百余米；残丘，孤峰进一步发育而成，相对高度十几至几十米。,峰丛与峰林,峰林,桂林山水甲天下,九马画山,漓江,孤峰1,孤峰,孤峰2,孤峰,6、岩溶丘陵,岩溶丘陵与溶蚀洼地的组合，是亚热带喀斯特的典型形态。岩溶丘陵相
9、对高度 100 150 m ，坡度较和缓，不具峰林形态。,7、喀斯特地貌组合热带喀斯特地貌组合依发育阶段的差异，可分为： 峰丛洼地（或漏斗）； 峰林洼地； 峰林谷地； 孤峰、残丘平原； 从云贵高原边缘到广西盆地中心，依次出现上述喀斯特地貌组合。,岩溶丘陵,云南罗平,喀斯特丘陵,云南罗平,喀斯特丘陵,云南罗平,喀斯特丘陵罗平,喀斯特丘陵,云南罗平,广东连山,广东连山,阳朔的月亮山,月亮山,阳朔,桂林骆驼山,桂林象鼻山,草海,岩溶湖,贵州威宁的草海，46.6 km2,广东肇庆的七星岩,七星岩,广东肇庆,肇庆市,七星岩,云南白水台,地表“石灰华” 华钙泉华,泉华沉积物：当泉水流出地表时，因压力降低、
10、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。泉华的成分为CaCO3时，称为钙华或石灰华；以SiO2为主时称为硅华。,九寨沟华钙,九寨沟华钙树,西藏泉华,土耳其棉花堡 1,土耳其棉花堡,土耳其棉花堡 2,土耳其棉花堡,土耳其棉花堡 3,土耳其棉花堡,黄石公园泉华,黄石公园泉华,江西石钟山,海中喀斯特,越南下龙湾 “ 海上桂林 ”,下龙湾,泰国普吉岛1,泰国普吉岛,泰国普吉岛2,泰国普吉岛,喀斯特泉,喀斯特泉,停多喷少,停多喷少,济南的泉,雨量充沛时,济南百脉泉,喀斯特泉（黄石公园）,喀斯特泉,黄石公园,喀斯特热泉（黄石公园）,喀斯特热泉,黄石公园,黄石公园喀斯特泉眼,黄石
11、公园喀斯特泉眼,四、地下喀斯特地貌,溶洞与地下河,1、溶洞垂直溶洞与倾斜溶洞；水平溶洞；,冷洞,暖洞,穿洞,脚洞,侧洞,地下水,2、洞穴堆积地貌,石笋、石钟乳、石柱、石幔等等。,侧洞,侧洞,地下河1,地下河,地下河2,地下河,地下河3,地下河,七星岩地下河,七星岩双源洞,地下河,地下河英西1,地下河,广东英德,地下河英西2,地下河,广东英德,地下河连州,地下河,广东连州,银狐洞地下河,银狐洞地下河,北京郊区,地下河出口1,地下河出口,地下河出口2,地下河出口,地下河出口3,地下河出口,广东英德,地下瀑布,地下瀑布,地下河出口4,地下河出口,地下河出海口,地下河出海口,意大利著名的蓝洞,垂直溶洞
12、,发育于充气带以落水洞居多,美国,200m深的溶洞,克罗地亚,水平溶洞,贵阳龙宫,天生桥,溶洞坍塌而成,天生桥,天生桥1,天生桥,贵州遵义,天生桥2,天生桥,石钟乳1,英德通天岩,石钟乳,石钟乳2,石钟乳,石笋1,石笋,石笋2,石笋,石笋3,喀斯特泉华“石笋”,美国加州魔鬼湖,石笋与石钟乳1,石笋与石钟乳,石笋与石钟乳2,石笋与石钟乳,石柱1,石柱,石柱2,石柱,石柱3,石柱,石幔1,石幔,含碳酸钙的水沿洞壁漫流淀积形成的片状或层状地貌叫做石幔,石幔2,石幔,卷曲石,石水果,纯净的钙质,边石堤,边石堤是指发育在溶洞底部或山坡,谷底的堤状石灰华,由碳酸钙沉积所形成 .边石堤常有多层，呈阶梯状下降
13、。它们的形成与洞底的原始形态有关，在小型洼地内的积水漫过边缘突起时，由于流速加快促进了CO2的逸散和碳酸钙的结晶，而结晶沉积的高度又受洼地水面的控制，因此久而久之便形成了水平田埂式的边堤。,黄龙的边石堤,黄龙的边石堤,石缸,五、岩溶旋回,幼年期：地表面水系完整，地表岩溶开始发育， 形成溶沟、石芽和少量的漏斗；青年期：地下水系发育，地表仅存河流主干， 地下、地表岩溶发育，形成溶洞、漏斗、落水 洞、干谷、峰丛、溶蚀洼地等形态；中年期：岩溶发育由地下转向地表，洞顶多塌 陷，水系重回地表，峰林、溶蚀洼地、溶蚀谷 地大量形成；老年期：下伏不可溶岩层广泛出露或地面高度 接近侵蚀基准面，地表水系占绝对统治地位， 形成溶蚀谷地、溶蚀平原、孤峰、残丘等。,结束,
