下篇第三章喀斯特地貌[优教课堂]

1、第三章 喀斯特地貌 上图：地下喀斯特地貌 Photograph by Peter L. Kresan 下图：地表喀斯特地貌 1上课教育 v 水对可溶性岩石（碳酸盐类、硫酸盐类、卤 酸盐类等）地区岩石发生的破坏和改造作用及其 形成的一系列地貌。 v 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、滇东为大（例如：桂林 山水、路南石林）。 地质地貌学下第三章 2上课教育 1 1、价值、价值 v 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，称为丰富的旅游资源。地下洞 穴埋藏的古生

2、物和古人类化石有重大科学价值。 2 2、不良影响、不良影响 v 裂隙、孔洞多，地表难吸收水，风化壳薄，会 引起水土缺失，不利农业生产。常发生地基破裂， 水库漏水，不利于居民点和交通建设等。 地质地貌学下第三章 3上课教育 v 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）。 地质地貌学下第三章 4上课教育 v CaCO3 + CO2+H2O 2HCO3-+Ca2+ v 以上反应为可逆过程，当大气中的CO2向水中 浸入时，一部分与水结合为碳酸溶解固体CaCO3， 另一部分保持气体状态。当

3、水中气态的CO2减少或 空气中CO2含量降低，该反应式往左发展以补充 CO2 ，则发生CaCO3的重新沉淀。 地质地貌学下第三章 5上课教育 v 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。 v 主要取决于岩石成分和结构： v 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，颗粒径小，溶解度就大。 地质地貌学下第三章 6上课教育 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。 水的溶蚀力随深度增加而降低，一是深度增加，升 华作用减少而最

4、后消失；二是水和岩石相互作用而逐 渐失去具有溶蚀性的碳酸。 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。 地质地貌学下第三章 7上课教育 地质地貌学下第三章 8上课教育 v 位于地面以下丰水期潜水面以上，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。 v 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。 地质地貌学下第三章 9上课教育 v 位于枯水期潜水面以下

5、，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。 v 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。 地质地貌学下第三章 10上课教育 1 1、溶沟、溶沟 v 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 2、石芽、石芽 v 石芽是突出于溶沟之间的石脊 3 3、石芽地、石芽地 v 当石芽

6、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。 地质地貌学下第三章 11上课教育 4 4、埋藏石芽、埋藏石芽 热带土壤空气CO2含量高，地下水有较多的碳酸， 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（如图）。 地质地貌学下第三章 12上课教育 v 溶斗和落水洞都发育在垂直活动带上，是喀 斯特地面上发育最广泛的漏陷地貌，但是形态和 成因上有区别。 1 1、溶斗（喀斯特漏斗）、溶斗（喀斯特漏斗） v 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）。 v 当喀斯特谷底

7、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。 地质地貌学下第三章 13上课教育 溶斗按成因可分为：溶斗按成因可分为： （1）溶蚀溶斗 v 地表径流沿裂隙密集地段溶蚀而成，深度不 大，斗壁和缓，斗缘也不明显，外形多呈碟状。 进一步下深时，斗壁变急峻，斗缘明显，呈漏 斗状。 （2）塌陷漏斗 v 地下常出现大小不等的洞穴，覆盖在洞顶上 的土层或岩层。由于重力作用，有时崩塌，造 成塌陷形溶斗。多呈井状，底部有崩积物，壁 陡，斗缘明显，深度大于宽度，外形呈筒状。 地质地貌学下第三章 14上课教育 2 2、落水洞、落水洞 v 开口于地面而通往地下深处裂隙、地

8、下河或溶洞 的洞穴。落水洞的深度比宽度大得多。 v 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。 v 落水洞成因除了溶蚀作用外，更重要在于重力 和侵蚀作用。 地质地貌学下第三章 15上课教育 1 1、溶蚀洼地、溶蚀洼地 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。 Photograph from: 地质地貌学下第三章 16上课教育 2 2、溶蚀谷地、溶蚀谷地 v 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

9、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。 地质地貌学下第三章 17上课教育 地质地貌学下第三章 溶蚀谷地发育受构造影响很大：如有些谷地发 育于向斜或背斜轴部，有些沿断陷盆地或断裂带 发育，还有些则沿可溶性岩与非可溶性岩得接触 带发育。 沿断裂带发育的溶蚀谷地，谷底分布农田，两侧为峰丛夹峙（福建永安） 18上课教育 1 1、干谷、干谷 v 喀斯特区往昔的河谷（今已无水或仅洪水期 有水）。 2 2、盲谷和地下河、盲谷和地下河 v

10、 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。 地质地貌学下第三章 19上课教育 1 1、峰丛、峰丛 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。 地质地貌学下第三章 Photograph from: 20上课教育 地质地貌学下第三章 2 2、峰林、峰林 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。 Photograph from:

11、 21上课教育 地质地貌学下第三章 3 3、孤峰、孤峰 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。 Photograph from: 22上课教育 4 4、三者联系、三者联系 时间上：发育早期中期晚期（峰丛峰林孤峰） 空间上：中间边缘外缘（峰丛峰林孤峰） 峰丛、峰林与孤峰分布剖面示意图 地质地貌学下第三章 23上课教育 v 岩溶盆地是一种大型的岩溶洼地，边缘略陡 并发育发育峰林。多分布于地壳相对稳定地区。 v 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。 地质地貌学下第三章 24上课教育 v 溶洞：地下水的可溶性岩体各种裂隙溶蚀， 侵

12、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。 地质地貌学下第三章 25上课教育 地质地貌学下第三章 1 1、溶蚀地貌、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 2、堆积地貌、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。 26上课教育 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

13、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。 地质地貌学下第三章 27上课教育 石笋（由洞底往上增高的CaCO3堆积体） 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。 Photograph by Peter L. Kresan 地质地貌学下第三章 28上课教育 （3）石柱 石钟乳与石笋相对增长，直

14、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。 石柱 石笋 石钟乳 Photograph from： 地质地貌学下第三章 29上课教育 石幔 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。 地质地貌学下第三章 30上课教育 边石堤 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（如图）。 Photograph from： 地质地貌学下第三章 31上课教育 v 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

15、已出现溶沟、石芽、 溶斗、落水洞等漏陷地貌。 地质地貌学下第三章 32上课教育 v 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。 地质地貌学下第三章 33上课教育 v 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

16、石灰岩残积红土、峰林蚀余的孤 峰与残丘。 地质地貌学下第三章 34上课教育 v 气候，尤其是气温和降水直接或间接影响着 喀斯特水的径流量和溶解速度，从而使喀斯特 地貌具有地带性的特征。 地质地貌学下第三章 35上课教育 v 高温多雨是热带 亚热带气候典型特征，喀斯特 作用强度大，速度快，地貌发育比其它气候好： v 峰林发育得最好；地面露陷地貌，溶蚀洼地及 溶蚀谷地等广泛发育。石芽和溶沟也十分显著， 石芽高大而呈山脊式和石林式；地下喀斯特地貌 发达，形成广大的洞穴系统，“逢山必有洞”。 v 这种类型的喀斯特地貌主要分布在西印度群 岛、爪哇、越南、中国广西地区和云贵高原。 地质地貌学下第三章 36上课教育 v 水热条件不如热带，但是地表或地下喀斯特 地貌仍相当显著。 v 以溶斗、落水洞、溶蚀洼地、坡立谷、盲 谷及干谷等多见，还有少数河流切割造成糟形 峡谷（地下河崩塌地段峡谷更为明显）。 v v 主要分布在地中海沿岸，如巴尔干半岛、 爱琴海群岛、克里米亚和南高加索等地 。 地质地貌学下第三章 37上课教育 v 温带水热条件不如热带、亚热带地区和地中海 型，故喀斯特作用不很强烈，地貌不很明显。 v 国内代表是华北和东北地区，国外以法国中 央高原为代表，地貌特点是地表上原有的石芽、 溶沟和落水洞等已被风化物覆盖，地下喀斯特