第七章 喀斯特地貌.ppt
第七章 喀斯特地貌,概述,水对可溶性岩石（碳酸盐类、硫酸盐类、卤酸盐类等）发生的破坏和改造作用及其形成的一系列地貌。,一、Karst,二、我国喀斯特地貌发育概况,我国喀斯特地貌分布广、面积大、发育也很典型，主要分布在石灰岩出露地区，约占全国总面积的13%，以桂、黔、滇东为主（例如：桂林山水、路南石林）。,三、喀斯特的价值和不良影响,现已探明石油储处多在石灰岩溶洞中，约有一半在该地貌中。地表奇峰异石，地下有众多溶洞，各种造型景观奇特，为丰富的旅游资源。地下洞穴埋藏的古生物和古人类化石有重大科学价值。,价值,不良影响,喀斯特地区的土壤主要来源于碳酸盐岩石风化后形成的残渣，形成1cm厚的土壤需要2000年至3000年，甚至更长的时间。岩石被风化后，溶解于水然后被流走的部分远大于以泥沙形式保留或被搬运的部分。,喀斯特地区成土难保土更难。目前喀斯特区域的表层土粒处于减少阶段，即土层处于负增长状态，促成了岩石裸露的石漠化趋势。土层浅薄、土质贫瘠，水土流失严重，环境变化敏感，生态环境脆弱，已经成为中国最为典型的脆弱生态区之一。,不良影响,第一节 喀斯特作用,凡是水对可溶性岩石以化学过程（溶解和沉 淀）为主，机械作用（流水侵蚀与沉积，以及重 力崩塌和堆积等）为辅的破坏和改造作用（不仅 发生在地表，更多的是在地下）。,一、喀斯特作用的含义,CaCO3 + CO2+H2O 2HCO3-+Ca2+,二、喀斯特作用的化学过程,以上反应为可逆过程，当大气中的CO2溶于水，一部分与水结合为H2CO3溶解固体CaCO3，另一部分保持气体状态。当水中气态的CO2减少或空气中CO2含量降低，则发生CaCO3的重新沉淀。,主要取决于岩石成分和结构：石灰岩质含量增 加，溶解度增加，铝质，铁质、硅质含量增加，溶解 度降低。一般情况下，颗粒粒径小，溶解度大。,三、喀斯特作用的基本条件,（一）岩石可溶性,归纳起来是“四性”。 岩石可溶性和透水性，水的流动性和溶蚀性。,岩石透水性影响着水向地下的渗流，并关系 到地下喀斯特作用的进行，岩石孔隙度和裂隙度对 岩石透水性影响最大，而裂隙度大小与岩石的构 造、纯度和厚度等有关。,（二）岩石透水性,岩石的空隙类型,孔隙,水的溶蚀力随深度增加而降低。,（三）水的溶蚀力,（四）水的流动性,水的流动性可增大溶蚀力。 水的流动性主要取决于气候条件: 热带温带寒带 湿润地区半湿润地区半干旱地区干旱地区,四、喀斯特水的动态(分四个带）,（一）垂直渗透带,位于地面以下至丰水期潜水面以上，平时少水，仅雨季或融雪季节才有大量水流。厚度取决于潜水面的位置。该带常发育垂直性洞穴。,（二）季节变动带,位于丰水期潜水面与枯水期潜水面之间，受季节 性水位影响明显。雨季潜水面上升，该带水运动方向 为水平，平时少水，潜水面下降，水流沿着重力方向 运动，如此反复变化，有利于垂直、水平和倾斜的地 下溶洞发育。,（三）水平流动带,位于枯水期潜水面以下，直到谷底补给河流喀斯特水的深处为止。该带地下水常年存在，水流总是排入河谷，流动的方向接近水平，且有自由水面。但在谷底深处，地下会有承压性，故水流向上。这里有活跃的水质交替和混合，故溶解力较强，可呈大规模的水平溶洞。,（四）深部滞流带,水流极缓慢，甚至停滞，水质交替很弱，水流有 承压性，水流方向不受主河谷影响，而向远处构造盆 地或减压 带排泄，如果近海则从海底涌出，该带仅见 数量不多的蜂窝状小洞穴。,第二节 喀斯特地貌,1、溶沟 地表流水沿岩石表面和裂隙流动时所溶解的石 质小沟称溶沟。 2、石芽 石芽是突出于溶沟之间的石脊,一、地表喀斯特地貌,（一）溶沟与石芽,溶沟与石芽,3、石芽地,当石芽与溶沟连成一片，构成广阔的地面时，就称石芽地。裸露在地面的石芽因形态不同可分山脊式、石林式和车轨式。,热带土壤空气CO2含量高，地下水有较多的 H2CO3，可溶蚀土层下的石灰岩形成石芽和溶 沟，但因在地下未受雨水冲刷，故石芽外形圆 滑，溶沟深度不大。,4、埋藏石芽,（二）溶斗与落水洞,溶斗是一种碟形、漏斗形、圆筒形的小型封闭式圆洼地（深度一般小于直径）。 当喀斯特谷底溶斗呈串珠状出现时，暗示着可能有地下河存在，因此常作为喀斯特地区寻找地下水的指示性地貌。,1、溶斗（喀斯特漏斗）,开口于地面而通往地下深处裂隙、地下河或溶洞的 洞穴。落水洞的深度比宽度大得多。 落水洞形态主要有两种：一是裂隙状落水洞，形态 狭长，作一定倾斜和曲折向地下延伸，分布最广；二是 井状落水洞，深度和宽度都很大。 落水洞成因除了溶蚀作用外，更重要在于重力和侵 蚀作用。,2、落水洞,是一种面积较大的椭圆形封闭洼地，四周多被低 山、丘陵、峰林等围绕。底部堆积着2-3m厚的红土 层，当洼地底部排水系统堵塞后（发育后期）积水成 湖。,（三）溶蚀洼地和溶蚀谷地,1、溶蚀洼地,是喀斯特地区一些宽阔而平坦的谷地，或者盆地两 侧多被峰林夹峙，谷坡急陡，但谷底平坦，横剖面如槽 形。谷地内常有过境河穿过，由一端流入，至另一端潜 入地下。在河流作用下，谷地不仅迅速扩大，还堆积了 较厚的冲积物。此外，还残留石灰岩残积红土及低矮的 石灰岩孤峰或残丘。,2、溶蚀谷地,盲谷是死胡同式河谷，前方常被陡崖所挡，河 水从崖下落水洞潜入地下，变成地下河。盲谷前端 的落水洞还会向上游迁移，表示地下河不断向河流 上游袭夺。,（四）干谷、盲谷和地下河,1、干谷,2、盲谷和地下河,喀斯特区往昔的河谷（今已无水或仅洪水期有水）。,峰丛顶部山峰分散，基部连成一体，地 势较高，侵蚀较轻微，是位于垂直渗透带上 的峰林集合体。,（五）峰丛、峰林和孤峰,1、峰丛,成群的石灰岩山峰基部分离或微微相连，接近 地下水位线。是地壳长期稳定下石灰岩体遭受强烈 破坏并深切至水平流动带所成的山群。与其相伴多 是大型溶蚀谷地和深陷溶蚀洼地等。,2、峰林,散立在溶蚀谷地或溶蚀平原上的低矮山峰，是 长期喀斯特作用的产物。如桂林独秀峰，伏波岩。,3、孤峰,（六）岩溶盆地和岩溶平原,岩溶盆地是一种大型的岩溶洼地，边缘略陡并 发育峰林。多分布于地壳相对稳定地区。,岩溶盆地继续扩大形成岩溶平原，地表覆盖红土并发育孤峰残丘。,溶洞：地下水对可溶性岩体各种裂隙溶蚀，侵 蚀扩大而成的地下空间。多个溶洞连通组合成一个 整体时，可称为洞穴系统，溶洞形成后期还会受到 构造影响，形成穿洞、峡谷、天生桥等地貌。,二、地下喀斯特地貌,（一）溶洞的发育,（二）溶洞地貌,1、溶蚀地貌,发育在潜水面附近的水平溶洞，经常受自由水面溶蚀和侵蚀作用，形成向洞顶凹入的弧面，槽洞两侧边壁有边槽，如果地壳上升，在原边槽下方又成一新边槽。,2、堆积地貌,多种多样，最常见的是大量的CaCO3化学堆积，并构成了各种堆积地貌，如石钟乳、石笋、石幔和边石堤等。,（1）石钟乳（垂直于洞顶的倒锥状CaCO3堆积体）,因洞顶渗入的地下水CO2含量较高，对石灰岩有较强的溶蚀力。溶解成饱和态的CaCO3在水滴表面结晶为极薄的钙膜，水滴落下时，钙膜破裂，残留下来的CaCO3便与顶板连结成为钙环。由于下渗水滴不断供应CaCO3 ，钙环不断下伸，形成细长中空的石钟乳。,与石钟乳方向相反、位置相对。当水滴从石钟乳上 跌落至洞底时，变成许多小水珠或流动的水膜，使原已 含过量CO2的水滴有了更大的表面积，CO2逸散，产生 CaCO3堆积。,（2）石笋（由洞底往上增高的CaCO3堆积体）,石钟乳与石笋相对增长，直至两者连成石柱， 由洞顶下渗的水溶液，继续沿石柱表面堆积，使石 柱加粗。,（3）石柱,含CaCO3的水溶液在洞壁漫流，因CO2迅 速逸散而产生片状、层状的CaCO3堆积，表面 由弯曲的流纹，高达数十米。,（4）石幔,是在洞底，尤其是底部两边的堤状积水成池， 称为边石池或石田。,（5）边石堤,第三节 喀斯特地貌的发育,披覆在石灰岩上的非溶性被剥除，石灰岩体露出 地面后，喀斯特开始发育。地表水流，包括河流作用 仍占优势，但地面上已出现溶沟、石芽、溶斗、落水 洞等漏陷地貌。,一、喀斯特地貌的发育阶段,（一）早期,是喀斯特地貌发育最盛，也是地下水占优势的时期。 地表水大部分转入地下（主河流除外），形成地下水系和 地下洞穴系统。地面十分干旱，并广泛发育出溶蚀洼地， 干谷和盲谷等，此后，许多地下河和溶洞顶部崩塌，出露 后成地表河或峡谷等。地面切割及十分破碎，产生许多深 陷洼地，大型溶蚀谷地、峰丛和峰林等地貌。,（二）中期,当地下水及溶洞大量崩塌，溶蚀谷地，洼地不断扩 大，以及可溶性岩层之下的非溶性岩层广泛出露时，地表 水系又发育起来，河流作用重新占上风，此期发育出广阔 的溶蚀平原，平原上还堆积着石灰岩残积红土、峰林蚀余 的孤峰与残丘。,（三）晚期,1、喀斯特作用的含义及化学过程？ 2、喀斯特地区的开发利用价值与弊端？ 3、喀斯特作用的基本条件？ 4、石钟乳是如何形成的？,思考题,
