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周凯军

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根据所在的位置,可将岩溶地貌划分为出露于地表和埋藏在地下的两大类。(一)地表岩溶地貌溶沟和石芽 溶沟和石芽是地表岩溶的最初形态。当可溶性岩石在地表出露后,在水流的作用下,发生不均衡的溶浊,沿着层面及其他裂隙较强烈处,逐渐形成许多凹槽,称为溶沟,其间的突起部分称为石芽。其规模从数厘米至数米不等,最大可达十余米。溶沟和石芽的延伸方向由裂隙走向所决定,间距疏密不定,有规律地排列。因此,编制出溶沟和石芽的走向玫瑰图,可以作为预查地质构造的一个方法。地形对溶沟和石芽的形成也有一定的作用。在较陡的斜坡上,水流沿着坡面流动,也可以形成互相平行的溶沟和石芽。在平缓的斜坡上,水流形成树枝状的交织系统,如果是厚层的可溶性岩石,溶沟和石芽也作类似的排列分布。质纯、层厚而致密的石灰岩坡面上,溶沟石芽非常密集;薄层或含有白云质、硅质、泥质等成分的则发育较差。石芽有裸露的,也有埋藏的。埋藏石芽常是裸露石芽被后期的松散堆沉物所复盖而形成,多分布在斜坡的下部。在高温多雨的热带和亚热带,植被发育,土壤中的腐殖质分解形成大量CO,地下水的溶蚀能力特别强,也可以形成埋藏石芽。据其形态特征,可以分为三种类型:(1)尖脊式石芽 这种石芽发生在厚层质纯的石灰岩上。溶沟狭窄,石芽呈尖脊状。石灰岩越纯,石芽脊越尖锐。岩层越厚,石芽脊向四周分岔越明显,常呈无规律的排列。石灰岩区的河流,在洪、枯水位变幅带内,也能形成尖脊式的石芽。(2)车轨式和棋盘式石芽 发生在薄层和构造裂隙发育的石灰岩区。如果裂隙平行排列,石牙也互相平行呈车轨状;如果两组沿着裂隙相交,则石牙排列成棋盘状。由于沿着裂隙分布,溶沟一般都较深而长。(3)块状石芽 厚层石灰岩区,当溶沟扩大为宽阔的溶槽,可以形成块状石芽,耸立地面上。(4)石林 石林由特别巨大的石芽组成。这种石芽生成在近于水平的巨厚层或厚层石灰石之上,具有两组以上的垂直裂隙、地形一般均较平坦。巨厚层的石灰岩的刚性较强,在构造变动中易产生多组深而长的裂隙。水流沿着这些裂隙向下溶蚀的结果,使其不断扩大加深,便形成石林。云南东部的路南地区,发育在下二叠统阳新灰岩中的石林最典型。路南石林由密集的石柱所组成,其间是窄而深的溶沟,沟壁陡直,一般高约5—25m。(图5-5)。薄层和产状斜倾较大,或在谷坡附近的石灰岩,都不易生成石林。白云岩,泥灰岩和硅质灰岩也不能生成石林。石林进一步发展,由于溶蚀作用继续沿深沟向下发展,使石柱不断增高。彼此进一步脱离,便开始发生大量崩坍,使其遭受破坏而衰亡溶蚀漏斗和塌陷漏斗 溶蚀漏斗是碟形或圆锥形的洼地,平面轮廓呈圆或椭圆形,其宽度较深度为大,一般宽约数至数十米,深约数至十余米。当其向下剧烈发展,深度也可以达到数十米,与宽度相当。其底部常有垂直裂隙或管道与地下暗河相通(图5-6)。如果管道不发育,或被溶蚀残余粘土碎石所堵塞,可以暂时积水成湖。溶蚀漏斗是地下水沿裂隙向下溶蚀发展的结果,在两组裂隙的交汇处或原始地形较低洼处最易发生。如果暗河埋藏较深,地下水的垂直循环作用较强烈,漏斗也较发育。所以宽浅的碟形漏斗多分布在暗河埋藏较浅的分水岭地段,深陷的圆锥形漏斗多分布在暗河埋藏较深的谷坡地段。溶蚀漏斗常在地面成串排列,这种现象是判定暗河位置和延伸方向的可靠标志(图5-7)。它的发育和逐渐衰退对研究新构造运动处于活动或相对稳定,也具有重要的意义。图5-5 石林(云南路南)图5-6 成串排列的溶蚀漏斗(湖南茶陵)如果地下洞穴的洞顶崩坍,也能形成漏斗状的洼地,称为塌陷漏斗。其特点是漏斗壁较陡,底部有较多的崩积岩块(图5-8)。由孤立的囊状洞穴崩坍所造成的塌陷漏斗,不能作为判定暗河位置的标志,如果沿着暗河的洞顶发生一连串的崩坍,也能确定暗河的延伸方向和位置。落水洞和竖井 落水洞是联接地表水流和地下暗河的垂直管道。一般沿着裂隙发育,受裂隙的形态所控制,可以是垂直、倾斜或曲折的。其宽度比深度小得多,很少超过10m;深度视暗河的埋深而定,一般深约数至数十米,最大可以达到100m以上。落水洞是地下水溶蚀和机械侵蚀交互作用下的产物。当其处于发育的初期,溶蚀作用比较显著,被溶蚀所扩大了的裂隙表现为缝隙状。随着裂隙逐渐扩大,机械冲刷和局部崩坍作用开始发生,落水洞也逐渐转变为井状。落水洞可以直接出露于地面,也常分布在溶蚀漏斗,溶蚀洼地,干谷和盲谷的底部。地下多层溶洞之间的垂直通道也是落水洞的一种。落水洞也可以被溶蚀的残余粘土或碎石所堵塞。按照其吸水的性质,还可以分为长期有效的,周期有效的和干落水洞。图5-7 溶蚀漏斗和暗河的关系图5-8 塌陷漏斗的形成过程竖井是暗河顶部崩坍而形成的。缝隙状落水洞在发育过程中,如果崩坍作用显著,也可以生成竖井。竖井与一般的井状落水洞的区别在于其井壁特别陡直,往往可以从竖井中直接看到暗河的水面。成列分布的落水洞和竖井都有助于判定暗河的位置。溶蚀洼地 指溶蚀作用所形成的小型封闭洼地,面积一般为数至数十平方公里,平面形态多呈圆或椭圆形,其长轴常沿构造线而发育(图5-9)。溶蚀洼地的底部一般呈浅凹形或略有轻微起伏,有较厚的溶蚀残余粘土覆盖,并有若干落水洞和小型溶蚀漏斗分布。随着这些落水洞和漏斗的发展,使洼地底部更加起伏不平。一般认为溶蚀洼地是岩溶地貌发育的早期产物,由溶蚀漏斗逐渐溶蚀扩大,或相邻的漏斗合并而成。在地壳运动间歇性上升的影响下,溶蚀洼地可以成层分布。有时在同一洼地的底部也有不同时期生成的溶蚀残余平台。残余平台镶嵌式套生在一起,反映了它们在形成过程中的阶段性。如在广西都安地区,成层分布的溶蚀洼地可以与成层的溶洞和河流阶地互相对比,二者均可以作为研究新构造运动间歇性上升的标志。溶蚀洼地也可以积水成湖。坡立谷 坡立谷(又称岩溶盆地或岩溶平原)是大型的有地表河流穿过的岩溶洼地。其面积较大,可达十余至上百平方公里。坡立谷常生成在地壳运动相对长期稳定的地区。在这里,经过长期的作用,垂直循环带内的形态被破坏无遗,水平循环带内的暗河在谷缘出露,成为地表河流。其谷底平坦,接近于附近的排水基面的高程,有冲积层覆盖,有时还有蚀余的孤峰和峰林分布。所以坡立谷实质上是四周有山地围绕的溶蚀准平原。坡立谷的生成常与地质构造有关,其长轴多与构造线相一致。沿断层,较大的构造裂隙,不同岩层的接触面,向斜及其他构造洼地,都能生成坡立谷(图5-10、11)。在山区,某些孤立的或悬挂式的水平循环带出露于地表,也能形成规模较小的坡立谷。由于其谷底远远高出于附近的排水基面,还能不断向下发展,谷底并有落水洞和溶蚀漏斗分布。因为水流的水平循环式运动较不稳定或流量补给不足,地表河流有时干枯,只有雨季才有水。所以与典型的溶蚀准平原式的坡立谷不同,属于与溶蚀洼地的过渡类型。是溶蚀洼地向下发展至局部的悬挂式水平循环带的产物,有时由于地下溶洞逐渐扩大,引起洞顶崩坍也能生成。图5-9 重庆青木关附近,沿背斜轴分布的溶蚀洼地与坡立谷(据成都地质学院水文一队)图5-10 坡立谷与地质构造的关系(据广西水文地质队)1—断裂带;2—向斜轴;3砂页岩露头;4—沿构造裂隙发育的坡立谷干谷和盲谷 干谷是岩溶地区的古河谷。它是由于后期地壳上升,水平循环带下降,水流沿落水洞或溶蚀漏斗转入地下而遗留在地表的干涸河谷。有些地区,由于河流借地下通道贯穿而裁弯取直,也能在地面留下弯曲的干谷(图5-12)。但是,大多数的干谷都受地质构造所控制,表现为平直延伸的槽状谷地,所以又常称为溶蚀槽谷。于谷内除保留有原来的河流地貌外,还分布着大量生成后期的岩溶形态。随着地壳间歇性上升,谷底常套生着多级溶蚀台地。如在川东的许多溶蚀槽谷内,便有可与附近的河流阶地相应的溶蚀台地成层分布。盲谷是死胡同式的干涸古河谷,其末端为石灰岩陡壁所限,地表水流经落水洞转入地下。在岩溶山区,地表河流与暗河常交替出现,水流大多转入地下,干谷和盲谷分布十分普遍。地表河流由于水量小,河流地形和冲积物都不太发育。峰丛、峰林和孤峰图5-11 四川岳池溪口的坡立谷(据南江水文地质大队)图5-12 干谷(据北京大学)(1)峰丛 峰丛指成簇突起于石灰岩山地或高原面上的溶蚀残丘,其顶部多呈尖锐或圆锥形,与溶蚀洼地、溶蚀漏斗、溶蚀槽谷或干谷互相套生在一起。常分布在石灰岩山区的中心部分,形成大面积分布的峰丛山地。(2)峰林 峰林是基部微微相连的成群簇生的石灰岩山峰,是峰丛进一步溶蚀发展的结果。其特殊的笔架式地形常是岩性不同,经差异溶蚀的产物。基部往往是难溶的岩层,顶峰是易溶的岩层。峰林常分布在石灰岩山区的边沿部分,在褶皱舒展、岩层平缓的地区,峰林呈星点状分布;在褶皱紧密、岩层倾斜的地区,峰林呈条带状分布。在簇生的峰林顶峰之间,常有溶蚀洼地存在。(3)孤峰 孤峰是孤立的石灰岩山峰,是峰林进一步发展的结果。它常分布在坡立谷底和其他溶蚀平原上。根据产状和岩性的差异,其形态可有不同的表现。质纯、层厚、产状水平的石灰岩,孤峰峭拔挺立,形若石笋。如果垂直裂隙发育,其边坡更陡。在广西的厚层及块状,质纯的上石炭统马平灰岩,中泥盆统东岗岭灰岩和中石炭统黄龙灰岩的上部发育最佳;产状水平的不纯石灰岩,基部大,顶部小,如圆锥状。在广西以二叠系栖霞和茅口灰岩发育最好;在倾斜的地层中,则形成不对称的单面丘式的孤峰。在山间的溶蚀洼地,干谷和小型的坡立谷底,有时由于难溶岩层的存在,也能沿着岩层走向生成成串排列的孤立的溶蚀残丘,但是其形态多呈圆锥、穹状或长垣形,很少能发育成平地峭立的石笋状孤峰形态。峰丛、峰林和孤峰的生成和构造裂隙发育程度有关,裂隙的密度越大,它们越发育。也和高温多雨的湿热气候及长期溶蚀发展密切相关(图5-13)。天生桥 天生桥多系水平溶洞或暗河顶部崩坍后的残余部分。某些裂隙经溶蚀扩大,也能形成规模较小的天生桥。(二)地下岩溶地貌溶洞 溶洞是大型的地下管道,多沿层面裂隙、断层或其他构造裂隙发育,它常是水平循环带的产物,是地下暗河的水平通道。需要指出的是,即使沿水平循环带发育,也往往沿着与其相近的各种裂隙延伸。所以溶洞的平面和纵剖面形态都十分曲折,在裂隙交会的地段常形成巨大的“大厅”,而在沿单一裂隙的地段比较顺直狭窄,水平的溶洞常与上、下穿插的各种垂直或倾斜的管道相通,加以伸展四出的大小支洞,组成十分复杂的地下洞穴体系。如某洞,其主洞长达64km,全部洞穴体系共长在250km以上。不仅在岩洞内有许多规模十分巨大的“大厅”与狭窄的通道并存,形成显著的对比。而且整个岩洞管道系统还与周围围岩中的细微溶蚀裂隙和孔隙并存,具有极不均衡发育的现象,是地下岩溶地貌的重要特点。图5-13 峰丛、峰林和孤峰(广西漓江,据贾疏源)溶洞地下水属管道水流,与周围岩体内的裂隙水流不同的是其水流较大而集中,流通循环比较迅速,常有较多的侵蚀性CO2不断补充,因此其溶蚀作用和冲刷作用都较显著,逐渐扩大地下管道。随着管道的加大,沿着各种裂隙面,尤其是破碎带集中的地段,很容易发生机械崩解,便使整个溶洞越来越迅速地发展。根据成因,可将溶洞划为三种类型:(1)阶地型溶洞 新构造运动相对稳定的条件下,沿地下水水平循环带生成,其形态基本上水平顺直。随着新构造运动间歇上升,可以形成成层溶洞,上、下层之间互以垂直管道相通,一般可以和附近的河流阶地相对比,作为研究新构造运动的一种标志(图5-14、15)。图5-14 阶地型溶洞在作溶洞和阶地的对比时,应充分认识当时的暗河与河床水面之间的原始水位差,以及由于新构造运动强烈上升,河床迅速下切,溶蚀作用落后于河床下切作用的特点,同一期的溶洞应较阶地为高,不能单纯使用高程资料作硬性对比。与现代水平循环带相应的阶地型溶洞是暗河的主要通道,有时在较低洼的溶蚀洼坑或盲洞内,或因大量崩坍堵塞暗河,还能积水形成地下湖。地下湖水不流动,或通过溶隙及其上、下游的暗河而很缓慢地流动。(2)层面型溶洞 沿可溶性岩石的层面裂隙生成。常发生在隔水层之上或某一性质较纯的可溶性岩层内(图5-16)。层面型溶洞的状态由产状所决定,可以是倾斜、水平或微弯的。当其产状水平时,必须慎重与阶地型溶洞相区别。图5-15 阶地型多层溶洞(广西都安)(3)裂隙型溶洞 沿断层或其他构造裂隙生成,其形态、产状和规模变化都很大。其中,沿断层发生的较大,沿其他裂隙发生的较小(图5-17)。图5-16 层面型溶洞图5-17 裂隙型溶洞层面型和裂隙型溶洞有时也能成为暗河的通道,但是由于其产状常是倾斜的,所以往往只在较低的一端位在地下水水位之中,可以积水或有水流通过,较高的一端则是干洞,可以和阶地型溶洞相区别。溶孔和溶隙 溶孔和溶隙多见于虹吸管式和深部循环带内,是地下水沿构造裂隙缓慢流动的溶蚀产物。其直径一般从几毫米到十余厘米,延伸方向和形态由构造裂隙和地下水流动方式所决定。在虹吸管式循环带,多呈弯曲的管道,从河谷两侧汇集在河底低压区,使河底的可溶性岩石成为蜂窝状,在深部循环带,溶孔的形态受构造裂隙控制更明显,越往深部,溶孔越少也越小。沿裂隙生成的溶蚀裂缝称为洞隙。

岩溶地貌论文目录表

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崔峰崔峰

中文名称:喀斯特地貌 英文名称:karst landform;karst physiognomy 定义1:可溶性岩经受水流溶蚀、侵蚀以及岩体重力崩落、坍陷等作用过程,形成于地表和地下各种侵蚀和堆积物体形态的总称。 所属学科:地理学(一级学科);地貌学(二级学科) 定义2:地下水与地表水对可溶性岩石溶蚀与沉淀、侵蚀与沉积,以及重力崩塌、塌陷、堆积等作用形成的地貌。 所属学科:资源科技(一级学科);资源地学(二级学科)喀斯特地貌(karst landform)是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称,又称岩溶地貌。除溶蚀作用以外,还包括流水的冲蚀、潜蚀,以及坍陷等机械侵蚀过程。喀斯特(Krast)一词源自前南斯拉夫西北部伊斯特拉半岛碳酸盐岩高原的名称,当地称为,意为岩石裸露的地方,“喀斯特地貌”因近代喀斯特研究发轫于该地而得名。 喀斯特地貌形成为石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果。石灰岩的主要成分是碳酸(CaCO3),在有水和二氧化碳时发生化学反应生成碳酸氢钙[Ca(HCO3)2],后者可溶于水,于是空洞形成并逐步扩大。这种现象在南欧亚德利亚海岸的喀斯特高原上最为典型,所以常把石灰岩地区的这种地形笼统地称之喀斯特地貌。 可溶性岩石喀斯特地貌形成的根本条件,我国西南地区之所以喀斯特地貌分布广泛,最主要的是这里有其发育的主体。大量的碳酸盐岩、硫酸盐岩和卤化盐岩在流水的不断溶蚀作用下,在地表和地下形成了各种奇特的喀斯特景观。从溶解度上看,卤化盐岩>硫酸盐岩> 碳酸盐岩;由于碳酸盐岩种类较多,其各类岩石溶解度随着难溶性杂质的多少而定,石灰岩> 白云岩> 泥灰岩。从岩石结构分析 ,结晶质岩石晶粒愈大溶解度愈小;等粒岩比不等粒岩溶解度要小。 岩石具有一定的孔隙和裂隙,它们是流动水下渗的主要渠道 。 岩石裂隙越大,岩石的透水性越强,岩溶作用越显著。在溶洞中,岩溶作用愈强烈,溶洞越大,地下管道越多,喀斯特地貌发育越完整,并且形成一个不断扩大的循环网。 喀斯特研究在理论和生产实践上都有重要意义。喀斯特地区有许多不利于生产的因素,需要克服和预防,也有大量有利于生产的因素可以开发利用。水库选址时应尽量避免断层、破碎带、喀斯特地貌等。喀斯特矿泉、温泉富含有益元素和气体,有医疗价值。喀斯特洞穴和古喀斯特面上各种沉积矿产较为丰富,古喀斯特潜山是良好的储油气构造。 喀斯特地区的奇峰异洞、明暗相间的河流、清澈的喀斯特泉等,是很好的旅游资源。如湖南张家界桑植县的九天洞已列入洞穴学会会员洞,堪称亚洲第一洞、黄龙洞被列为世界自然遗产、世界地质公园、首批国家5A级旅游区张家界武陵源的组成部分,是张家界地下喀斯特的地形代表,其中喀斯特地貌约占全市面积的百分之四十。广西的桂林山水、云南的路南石林等驰名中外。喀斯特地貌由于其独特的地貌特征,经常容易“产出”类型各异的风景区。例如,贵州龙宫、织金洞等。
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喀斯特地形喀斯特地形也称为石灰岩地形,是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称。又称岩溶地貌。水对可溶性岩石所进行的作用,统称为喀斯特作用。一般指碳酸盐类岩石分布地区或存在流经石灰岩的地下水所特有的地貌现象。当雨水或者地下水与地面碳酸盐类岩石接触时,就会有少量碳酸盐溶于水中。经过长时期的溶解侵蚀,形成了以地表岩层千沟万壑为标志的地表特征。在喀斯特地貌下往往存在地下河、溶洞等景象。喀斯特地形的地表崎岖、土壤十分贫瘠,不利农业发展,因此在云贵高原有“地无三里平,天无三日晴,人无三两银”的俗谚。但其千沟万壑的特色却十分受到观光客青睐。目前巴尔干半岛及中国广西、贵州、云南一带均有喀斯特地形的存在。该种地形地理学家最早在克罗地亚喀斯特高原做有系统的研究,因此又称喀斯特地形。“喀斯特”是位于“斯洛文尼亚”西南部河谷以南,并延伸到“意大利”东北角大城 邻近狭长地带的一片高地。因为该地区绝大部份位于斯洛文尼亚境内,所以简述为位于斯洛文尼亚是可以接受的。
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