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1、Thursday,August 17,2023,第五章 岩溶地貌及岩溶堆积物,岩溶作用及岩溶形成条件岩溶地貌岩溶堆积物岩溶旋回,（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。,一、岩溶作用及岩溶形成条件,Thursday,August 17,2023,岩溶作用类型,地下水的潜蚀作用地下水的搬运作用地下水的沉积作用,Thursday,August 17,2023,1 地下水的潜蚀作用
2、,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。,Thursday,August 17,2023,地下水的运动特征：,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。,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。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
3、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。,2地下水的搬运作用,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
4、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。,Thursday,August 17,2023,（二）岩溶形成条件,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,Thursday,August 17,2023,白云岩 白云质灰岩 灰岩矿物 白云石 白云石+方解石 方解石Ca/Mg 1.22.2 2.210.0 10.0相
5、对溶解度 0.350.82 0.80.99 1 岩溶化程度 小 中 大,Thursday,August 17,2023,2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。,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
6、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。,Thursday,August 17,2023,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,Thursday,August 17,2023,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
7、，会大大提高水的溶解力。,Thursday,August 17,2023,沙锅店奥陶纪灰岩,Thursday,August 17,2023,灰岩溶沟,Thursday,August 17,2023,灰岩中的落水洞、石芽,Thursday,August 17,2023,沙锅店东山梁灰岩石芽,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。,Thursday,August 17,2023,石林,Thur
8、sday,August 17,2023,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。,Thursday,August 17,2023,3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。,峰 丛,峰 林,张家界地貌,Thursday,August 17,2023,张家界地貌,溶蚀洼地,Thursday,August 17,2023,黄布倒影,山上色彩斑斓的石纹，像一匹一
9、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。,Thursday,August 17,2023,4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。,桂林独秀峰,Thursday,August 17,2023,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,Thursday,August 17,2023,（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。,2 地下河、伏流与地下湖,地下河：又称暗河
10、，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。,利川腾龙洞,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。,溶洞,Thursday,August 17,2023,Thursday,August 17,2023,Thursday,August 17,2023,三岩溶堆积物,（一）地表岩溶堆积物（二）地下岩溶堆积物,Thurs
11、day,August 17,2023,（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,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,Thursday,August 17,2023,Thursday,August 17,2023,（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,Thursday,August 17,2023,石钟乳是地下水沿着细小
12、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。,Thursday,August 17,2023,Thursday,August 17,2023,（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,Thursday,August 17,2023,Thursday,August 17,2023,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。,Thursday,August 17,2
13、023,Thursday,August 17,2023,（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。,（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。,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。,4 动物化石堆积5 古人类化石及其文化遗存,Thursday,August 17,2023,灰岩中的蛇卷螺化石,Thursday,August 17,2023,四岩溶旋回,幼
14、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。,Thursday,August 17,2023,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。(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
15、岩溶。,Thursday,August 17,2023,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。,Thursday,August 17,2023,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,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？,
