巖溶地貌知識(shí)

巖溶：是指地下水和地表水對(duì)可溶性巖石的化學(xué)作用和物理作用及其形成的水文現(xiàn)象和地貌現(xiàn)象。

巖溶地貌又稱(chēng)喀斯特（Karst）地貌。

喀斯特原是亞得里亞海北端東海岸（地中海的一個(gè)大海灣）石灰?guī)r高原的地名，那里發(fā)育著各種奇特的石灰?guī)r地形。

19世紀(jì)末，司威治研究了喀斯特高原的各種石灰?guī)r地形，并把這種地貌叫喀斯特。以后，喀斯特一詞便成為世界各國(guó)通用的專(zhuān)門(mén)術(shù)語(yǔ)。

在我國(guó)，以前也稱(chēng)作喀斯特，1966年在廣西桂林召開(kāi)的全國(guó)喀斯特學(xué)術(shù)會(huì)議上，將喀斯特改為巖溶。

我國(guó)的許多典籍和地方志中都曾對(duì)石灰?guī)r地形和巖洞進(jìn)行過(guò)描述和記載。

值得提出的是，在距今300多年前，我國(guó)明代地理學(xué)家徐霞客考察了廣西、貴州和云南一帶的石灰?guī)r地形，探尋了許多地下溶洞，詳細(xì)記述了各種石灰?guī)r地形的景觀。

巖溶地貌在我國(guó)分布非常廣泛，全國(guó)碳酸鹽類(lèi)巖石分布面積（出露地表的）約125萬(wàn)平方千米，西南幾省石灰?guī)r分布面積達(dá)55萬(wàn)平方千米，約占全國(guó)分布面積的一半。那里的巖溶非常發(fā)育，廣西桂林山水和云南路南石林皆聞名于世。

云南昆明石林

巖溶地區(qū)有許多國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)問(wèn)題。例如，在巖溶發(fā)育的地區(qū)，地下蘊(yùn)藏著豐富的水資源，合理開(kāi)采和利用若溶地區(qū)的地下水對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要意義。

巖溶地區(qū)有許多溶洞和暗河，因此在巖溶區(qū)修建水庫(kù)時(shí)要注意漏水問(wèn)題，在修筑道路和橋梁時(shí)要注意地基的塌陷問(wèn)題。

典型負(fù)地形示意圖

巖溶還與一些礦產(chǎn)的生成和富集有密切關(guān)系，例如，溶蝕殘留的鋁土可以富集成鋁土礦，地下溶洞往往是蘊(yùn)藏砂礦和儲(chǔ)存石油、天然氣的良好場(chǎng)所。

此外，巖溶地貌也是重要的旅游資源。

一、巖溶作用（喀斯特作用）

地表水和地下水的化學(xué)作用過(guò)程（分解和化合）和物理作用過(guò)程（流水的侵蝕和沉積、重力 崩塌和堆積）對(duì)可溶性巖石的破壞和改造作用，叫巖溶作用。

巖溶形態(tài)示意圖

巖溶地貌是可溶性巖石受地表水、地下水的化學(xué)和物理作用后所形成的一種地形。其中物理的侵蝕和堆積作用是次要的，而化學(xué)的分解和沉淀過(guò)程是主要的。

上面這個(gè)化學(xué)反應(yīng)式是可逆的，當(dāng)水中的二氧化碳濃度增大時(shí)，反應(yīng)向右側(cè)進(jìn)行，石灰?guī)r被溶解；當(dāng)水中二氧化碳濃度減少時(shí)，反應(yīng)向左側(cè)進(jìn)行，石灰?guī)r被沉淀出來(lái)。巖溶地區(qū)的多種多樣的地形也就是這兩個(gè)過(guò)程作用形成的。

二、巖溶作用的基本條件

巖溶形態(tài)示意圖

1、巖石一定要是可溶的

石灰?guī)r、硫酸鹽巖、巖鹽都是可溶的，但由于硫酸巖、巖鹽分布范圍小，石灰?guī)r分布面積大，（匠心地理公眾號(hào)整理）所以喀斯特地貌只在石灰?guī)r地區(qū)才發(fā)育典型。

2、巖石一定要是能透水的

因?yàn)椴煌杆膸r石，只能在巖石表面產(chǎn)生溶解和沉淀，不能深入到巖石內(nèi)部。這樣也就產(chǎn)生不了豐富的地下喀斯特地形。

3、水一定要具有溶解力

這取決于水中含有的二氧化碳數(shù)量多少、有機(jī)酸無(wú)機(jī)酸的數(shù)量、水的溫度高低。溫度高反應(yīng)快，溶解石灰?guī)r的數(shù)量就多。

4、水一定要是流動(dòng)的

不流動(dòng)的水會(huì)很快飽和而失去溶解力，只有不斷的流動(dòng)，水中的二氧化碳濃度才會(huì)變化，產(chǎn)生碳酸鈣的沉淀或重新溶解。

三、地表巖溶地貌

地表巖溶景觀

在巖溶作用下，地表形成各種不同的巖溶地貌。由于巖溶發(fā)育的不同階段和分布在不同地區(qū)，巖溶地貌類(lèi)型和規(guī)模各有不同。

1、溶溝和石芽

溶溝和石芽是石灰?guī)r表面的溶蝕地貌。

水流沿石灰?guī)r表面流動(dòng)，溶蝕和侵蝕出許多凹槽，稱(chēng)為溶溝。

溶溝寬十幾厘米至幾百厘米，深以米計(jì)，長(zhǎng)度不等。溶溝之間的突出部分，稱(chēng)為石芽。溶溝間的石芽除有裸露的外，還有埋藏的。埋藏的石芽多是在地下水滲透過(guò)程中溶蝕而成。

通常，從山坡上部到下部，由全裸露石芽過(guò)渡為半裸露石芽至埋藏石芽，如下圖：

斜坡上的石芽分布示意圖

溶溝和石芽的分布特征常與地形、地質(zhì)等條件有關(guān)。地形坡度較大的地面上，常形成彼此平行的溶溝和石芽，而在平緩的地面上，溶溝和石芽則縱橫交錯(cuò)。在石灰?guī)r節(jié)理發(fā)育的區(qū)域水流沿節(jié)理溶蝕，形成格狀的溶溝。

路南石林

石林：是一種非常高大的石芽，石芽之間有很深的溶溝，溝壁陡直，崖壁上形成直立的溶蝕凹槽。

石林是在熱帶多雨氣候條件下形成的，云南路南石林，高達(dá)20~30m，密布如林，故名石林。

石林景觀圖

2、落水洞和豎井

落水洞：是巖溶區(qū)地表水流向地下河或地下溶洞的通道，它是由垂直方向流水對(duì)裂隙不斷 進(jìn)行溶蝕并伴隨塌陷而成。

落水洞

落水洞常分布在溶蝕洼地和巖溶溝谷內(nèi)，也有在斜坡上。落水洞大小不等，形狀也各不相同。在廣西，許多落水洞的洞口直徑為7-10m，深度為10-30m，最深可達(dá)百米以上。

豎井（天坑）：是一種深度較大的垂向洞穴。當(dāng)?shù)貧ど仙?，地下水位即隨之下降，落水洞 進(jìn)一步向下發(fā)育而成，深度可達(dá)數(shù)百米。

重慶奉節(jié)的天坑，深660多米

3、漏斗

漏斗是巖溶化地面上的一種口大底小的圓錐形洼地，平面輪廓為圓形或橢圓形，直徑數(shù)十米，深十幾米至數(shù)百米。

漏斗是巖溶水垂直循環(huán)作用的地面標(biāo)志，因而漏斗多數(shù)分布在巖溶化的高原面上。

高原面上的巖溶漏斗

漏斗按成因可分為溶蝕漏斗、沉陷漏斗和塌陷漏斗三種。

溶蝕漏斗：是地面低洼處匯集的雨水沿節(jié)理裂隙垂直向下滲漏而不斷溶蝕形成的。

溶蝕漏斗示意圖

沉陷漏斗：在有較厚的松散沉積物或砂巖覆蓋的巖溶地區(qū)，如有通往地下的裂隙，水流在下滲過(guò)程中，帶走一部分細(xì)粒的砂和黏土物質(zhì)使地面下沉形成沉陷漏斗。

沉陷漏斗示意圖

塌陷漏斗：多是溶洞的頂板受到雨水的滲透、溶蝕或強(qiáng)烈地震發(fā)生塌陷而成。

塌陷漏斗示意圖

4、溶蝕洼地

溶蝕洼地是由四周為低山丘陵和峰林所包圍的封閉注地。它的形狀和溶蝕漏斗相似，但規(guī)模比溶蝕漏斗大得多。溶蝕洼地的底較平坦，直徑超過(guò)100m，最大可達(dá)1~2km。

巖溶洼地示意圖

溶蝕洼地是漏斗進(jìn)一步溶蝕擴(kuò)大而成。它的底部常發(fā)育落水洞和漏斗，還有一些小溪。（匠心地理公眾號(hào)整理）從洼地四壁流出的泉水，經(jīng)小溪最后流進(jìn)落水洞中。溶蝕洼地常在褶皺軸部或斷裂帶中發(fā)育。沿大的斷裂帶發(fā)育的溶蝕洼地，常呈串珠狀排列。

溶蝕洼地底部如被黏土或邊緣的墜積巖塊覆蓋，底部的漏斗和落水洞就被阻塞，將形成巖溶湖。

5、溶蝕盆地

巖溶盆地：是指巖溶地區(qū)的一些寬廣平坦的盆地或谷地。巖溶盆地（谷地)）的寬度自數(shù)百米至數(shù)千米，長(zhǎng)度可達(dá)幾十千米。

盆地的邊坡陡峭，底部平坦，常覆蓋著溶蝕殘留的黃棕色或紅色黏土，有些地方還有河流沖積物。

巖溶盆地中的河流常從某一端流出到另一端經(jīng)落水洞匯入地下河。在許多巖溶盆地中還聳立著一些巖溶丘。巖溶盆地是巖溶地貌發(fā)育后期的產(chǎn)物。

巖溶盆地（谷地）示意圖

6、干谷、盲谷和伏流

干谷：是巖溶區(qū)的干涸河谷。

由于地殼上升，巖溶水的水平循環(huán)帶下降，或上游河道水流流入落水洞成為地下河，原來(lái)由地下水和上游河道補(bǔ)給的河流失去了水源，因而變成干谷。

盲谷：在巖溶區(qū)，常見(jiàn)河谷上游的水流從某一陡壩下的泉眼涌出，而河流流向的前方又有一落水洞，河水沿落水洞流入地下，這種上下游封閉的谷地，稱(chēng)為盲谷，轉(zhuǎn)入地下的河流暗流段，叫伏流。

我國(guó)廣西、云南和貴州等地發(fā)育許多盲谷。在貴陽(yáng)市西南，紅水河的支流漣水時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，出現(xiàn)許多伏流。

巖溶地貌示意圖

7、峰叢、峰林和孤峰

石灰?guī)r山峰群

峰叢：巖溶地區(qū)發(fā)育的基部相連，且相連部分高度比例大于上部分開(kāi)部分的山峰群，相對(duì)高度在200-300m。

云南羅平金雞峰叢

峰林：巖溶地區(qū)成群分布的，基部分離，相對(duì)高度在100-200m左右，坡度一般在45°以上的巖溶山峰群。

貴州播雨峰林

孤峰：是巖溶區(qū)的孤立石灰?guī)r山峰，常分布在巖溶平原或巖溶盆地中，相對(duì)高度由數(shù)十米至百余米。

喀斯特峰叢峰林地貌演化模式如下圖：

四、地下巖溶地貌

地下喀斯特地貌：是喀斯特地區(qū)最富有特色的地貌，其中主要有溶洞和地下河道兩種。

1、溶洞

溶洞：是地下水沿可溶性巖體的層面、節(jié)理或斷層進(jìn)行溶蝕和侵蝕而成的地下孔道。

宜良九鄉(xiāng)溶洞

我國(guó)的溶洞規(guī)模很大，如桂林七星巖長(zhǎng)千余米，高數(shù)十米。多個(gè)溶洞連通組合成一個(gè)整體時(shí)，可稱(chēng)為洞穴系統(tǒng)。

桂林七星巖

2、地下河

當(dāng)?shù)叵滤餮刂扇苄詭r石的較小裂隙和孔道流動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)速度很慢，這時(shí)只能進(jìn)行溶蝕作用。

隨著裂隙的不斷擴(kuò)大，地下水除了繼續(xù)進(jìn)行溶蝕作用，還發(fā)生重力崩塌，使孔道擴(kuò)大為溶洞，也就形成了管道式的流水，稱(chēng)為地下河。

宜良九鄉(xiāng)溶洞-雌雄飛瀑（雙飛瀑布）

3、溶洞地貌

a、溶蝕地貌

發(fā)育在潛水面附近的水平溶洞，由于經(jīng)常受自由水面的溶蝕、侵蝕作用，所以洞頂平坦。如果洞頂局部地點(diǎn)受到強(qiáng)烈的紊流作用，由于水壓增大，溶蝕、侵蝕力加強(qiáng)，結(jié)果這些地方的溶蝕量比周?chē)?，形成向洞頂凹入的弧形面?/p>

水平溶洞橫剖面圖

溶洞兩側(cè)邊壁有邊槽，它標(biāo)志地下河水面變動(dòng)時(shí)的位置，這里溶蝕侵蝕作用也較強(qiáng)烈，故形成向洞側(cè)凹入的槽狀地貌。

b、堆積地貌

溶洞堆積物多種多樣，除了地下河床沖積物如卵石泥沙（其中有用砂礦、黏土礦物等)外，還有崩積物、古生物以及古人類(lèi)文化層等堆積。

但最常見(jiàn)和大量的是碳酸鈣化學(xué)堆積，并且構(gòu)成了各種堆積地貌，如石鐘乳、石筍、石柱、石幔和邊石堤等。

石鐘乳

石鐘乳：是懸垂于洞頂?shù)奶既茆}堆積，呈倒錐狀。

其生成是由于洞頂部滲入的地下水中CO2含量較高，對(duì)石灰?guī)r具有較強(qiáng)的溶蝕力，呈飽和碳酸鈣水溶液。

當(dāng)這種溶液滲至洞內(nèi)頂部出露時(shí)，因洞內(nèi)空氣中的CO2含量比下滲水中CO2含量低得多，（匠心地理公眾號(hào)整理）所以水滴將失去一部分CO2而處于過(guò)飽和狀態(tài)，于是酸鈣在水滴表而結(jié)晶成為極薄的鈣膜，水滴落下時(shí)，鈣膜破裂，殘留下來(lái)的碳酸鈣便與頂板連接成為鈣環(huán)。

由于下滲水滴不斷供應(yīng)碳酸鈣，所以鈣環(huán)不斷往下延伸，形成細(xì)長(zhǎng)中空的石鐘乳。

石鐘乳的形成過(guò)程圖

有時(shí)下滲水中含有其他雜質(zhì)或者中央通道上 水滴的晶體生長(zhǎng)，通道由此被堵塞。以后，下滲水繼續(xù)往石鐘乳外部流動(dòng)與堆積，石鐘乳不斷增大，它的橫切面具有同心圓結(jié)構(gòu)。如果石鐘乳附近有多個(gè)水滴堆積時(shí)，則形成不規(guī)則的石鐘乳。

石柱

石柱：是石鐘乳和石筍相對(duì)增長(zhǎng)，直至兩者連接而成的柱狀體。由洞頂下滲的水溶液繼續(xù)沿石柱表面堆積，使石柱加粗。

石柱形成示意圖

石筍

石筍：是由洞底往上增高的碳酸鈣堆積體，形態(tài)成錐狀、塔狀及盤(pán)狀等。其堆積的方向與石鐘乳相反，但位置兩者對(duì)應(yīng)。

石筍、石柱和石鐘乳示意圖

當(dāng)水滴從石鐘乳上跌落至洞底時(shí)，變成許多小水珠或流動(dòng)的水膜，這樣就使原來(lái)已含過(guò)量CO2的水滴有了更大的表面積，促進(jìn)了CO2的逸散。因此，在洞底產(chǎn)生碳酸鈣堆積。

石幔

石幔：是含碳酸鈣的水溶液在洞壁上漫流時(shí)，因CO2迅速逸散而產(chǎn)生片狀和層狀的碳酸鈣堆積，其表面具有彎曲的流紋，高度可達(dá)數(shù)十米，十分壯觀。

石幔

邊石堤

邊石堤：是在洞底，特別是底部?jī)蛇叺牡虪疃逊e物。高度不大，約數(shù)厘米至數(shù)十厘米，又似梯田土埂，排列在洞底緩傾的地面上，由上往下呈階梯下降，每一階梯都作是狀突起，并且呈弧形向外彎曲，堤內(nèi)積水成池，稱(chēng)為邊石池或石田。

宜良九鄉(xiāng)溶洞-邊石堤

邊石堤的生成與原始地面起伏有關(guān)。當(dāng)流動(dòng)的含鈣溶液由積水小洼地漫過(guò)高起的邊緣時(shí)，處于流態(tài)的溶液加快了它所含有的CO2的逸散，促進(jìn)了碳酸鈣的重新結(jié)晶因此在洼地邊緣發(fā)生碳酸鈣堆積，并且不斷增高加厚，使原來(lái)不平的堤頂，經(jīng)過(guò)多次堆積后，也趨于一致。

文章來(lái)自：公眾號(hào)：自然資源課題

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