第五章巖溶地貌及巖溶堆積物課件

1、Friday, October 14, 2022第五章 巖溶地貌及巖溶堆積物巖溶作用及巖溶形成條件巖溶地貌巖溶堆積物巖溶旋回Tuesday, October 11, 2022第五章 巖（一）巖溶作用 定義：在可溶性巖石地區(qū)，凡是以地下水作用為主，地表水作用為輔；以化學(xué)作用為主，機(jī)械作用為輔，對(duì)可溶性巖石的溶解破壞的過(guò)程。 巖溶：巖溶作用及其由此產(chǎn)生的現(xiàn)象叫巖溶。 喀斯特(Karst):南斯拉夫西北部石灰?guī)r高原的地名，代表石灰?guī)r被溶蝕后形成的地貌。一、巖溶作用及巖溶形成條件（一）巖溶作用 定義：在可溶性巖石地區(qū)，凡是以地下水Friday, October 14, 2022巖溶作用類(lèi)型地下水的潛蝕

2、作用地下水的搬運(yùn)作用地下水的沉積作用Tuesday, October 11, 2022巖溶作用類(lèi)Friday, October 14, 20221 地下水的潛蝕作用定義：地下水在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)周?chē)鷰r石的破壞作用。由于地下水的化學(xué)成分較復(fù)雜，常含有較多CO2和各種溶劑，因而化學(xué)潛蝕作用顯著。Tuesday, October 11, 20221 地下Friday, October 14, 2022地下水的運(yùn)動(dòng)特征：地下水的垂直運(yùn)動(dòng)在包氣帶，地下水主要作垂直運(yùn)動(dòng)。因而巖溶地形也沿垂直方向發(fā)育，主為有溶溝、石芽、落水洞、溶斗等。地下水的水平運(yùn)動(dòng)在潛水面附近，地下水作近于水平方向運(yùn)動(dòng)。因而溶蝕作用沿水平方

3、向發(fā)展。巖石經(jīng)溶蝕后形成水平方向延伸的溶洞。Tuesday, October 11, 2022地下水的運(yùn)主要為化學(xué)搬運(yùn)，化學(xué)搬運(yùn)物的成分和數(shù)量，取決于地下水滲流區(qū)的巖石性質(zhì)和風(fēng)化程度。流經(jīng)灰?guī)r地區(qū)的地下水，含HCO3-、Ca2+、Mg2+較多。在干旱及半旱地區(qū)，因化學(xué)風(fēng)化較弱，只有極易遷移的K+、Na+、Cl-、SO42-等離子。在濕熱氣候區(qū)，化學(xué)風(fēng)化作用強(qiáng)烈而徹底，地下水搬運(yùn)的物質(zhì)除上述物質(zhì)以外，可有較多的SiO2、Al(OH)3、Fe(OH)3等膠體物質(zhì)。地下水的溶運(yùn)能力，與水溫、壓力、運(yùn)移速度、酸堿度及CO2含量有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，溫度高、壓力大、流速快、CO2和酸類(lèi)物質(zhì)含量高時(shí),其溶運(yùn)能力

4、強(qiáng)；反之，則較弱。2地下水的搬運(yùn)作用主要為化學(xué)搬運(yùn)，化學(xué)搬運(yùn)物的成分和數(shù)量，取決于地下水滲流區(qū)的3地下水的沉積作用溶洞沉積物 在灰?guī)r區(qū)，當(dāng)溶有重碳酸鈣的地下水滲入溶洞時(shí)，壓力突然降低，水中溶解的CO2逸出，形成CaCO3沉淀。鐘乳石（石鐘乳、石筍、石柱）、石幔。泉華沉積物 當(dāng)泉水流出地表時(shí)，因壓力降低、溫度升高，地下水中的礦物質(zhì)發(fā)生沉淀，沉淀在泉口的疏松多孔物質(zhì)叫泉華。成分為CaCO3時(shí)，稱(chēng)為鈣華或石灰華；以SiO2為主時(shí)稱(chēng)為硅華。泉華可堆積成錐狀、臺(tái)階狀或扇狀地貌。3地下水的沉積作用溶洞沉積物 在灰?guī)r區(qū)，當(dāng)溶有重碳酸鈣的Friday, October 14, 2022（二）巖溶形成條件 巖石

5、的可溶性 巖石的可溶性是發(fā)生巖溶作用的必要條件。巖石的可溶性主要取決于巖石的化學(xué)成分，巖溶作用主要發(fā)生在灰?guī)r、白云巖發(fā)育的地區(qū)。1巖石成分對(duì)溶蝕率的影響 一般來(lái)說(shuō)，碳酸鹽類(lèi)巖石溶解度，從大到小: 石灰?guī)r白云巖硅質(zhì)灰?guī)r泥灰?guī)rTuesday, October 11, 2022（二）巖溶Friday, October 14, 2022 白云巖 白云質(zhì)灰?guī)r 灰?guī)r礦物 白云石 白云石+方解石 方解石Ca/Mg 1.22.2 2.210.0 10.0相對(duì)溶解度 0.350.82 0.80.99 1 巖溶化程度 小 中 大 Tuesday, October 11, 2022 Friday, October

6、14, 20222巖石結(jié)構(gòu)對(duì)溶蝕率的影響結(jié)晶巖石的晶粒愈小，相對(duì)溶解速度愈大在，隱晶結(jié)構(gòu)一般具有較高的溶蝕率。不等粒結(jié)構(gòu)石灰?guī)r比等粒結(jié)構(gòu)石灰?guī)r的相對(duì)溶解度要大。礦物種類(lèi)：方解石為主巖溶發(fā)育，以白云石為主巖溶不發(fā)育。化學(xué)成分：Ca/Mg比值越大，巖溶作用越強(qiáng)。相對(duì)溶解度：溶解度越大，巖溶作用越強(qiáng)。Tuesday, October 11, 20222巖石結(jié) 巖石的透水性 透水性強(qiáng)的巖石利于巖溶作用的進(jìn)行。在這些巖石中的地下水運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)較快，新鮮的地下水不斷補(bǔ)充，使它處于不飽和狀態(tài)，具較大溶蝕能力。（1）成分純、剛性強(qiáng)的巖石透水性好。（2）厚層的可溶性巖石較薄層可溶性巖石的透水性好。（3）構(gòu)造發(fā)育

7、的地質(zhì)巖溶作用強(qiáng)，褶皺和斷裂作用使巖石的破裂程度加大，從而使透水性大大增強(qiáng)。 巖石的透水性 透水性強(qiáng)的巖石利于巖溶作用的進(jìn)行Friday, October 14, 2022 水的溶解性水的溶解力主要取決于CO2的含量，純水的溶蝕力是極其微弱的。水中CO2的含量受氣壓與溫度的影響。T（） CO2含量（%）CaCO3溶解度（mg/l）01.181100.7070200.5260300.3949表5-1 P CO2=0.0003atm時(shí)水中的CO2含量及CaCO3溶解度表Tuesday, October 11, 2022 水的溶Friday, October 14, 2022 水的流動(dòng)性滯流的水，由

8、于不能及時(shí)補(bǔ)給CO2，其溶解力是有限的，很容易被CaCO3所飽和。流動(dòng)的水，由于水溫、水量及氣壓條件的不斷改變，可保持水的溶解性能，特別是不同CO2濃度地下水混合，會(huì)大大提高水的溶解力。Tuesday, October 11, 2022 水的流Friday, October 14, 2022沙鍋店奧陶紀(jì)灰?guī)rTuesday, October 11, 2022沙鍋店奧陶Friday, October 14, 2022灰?guī)r溶溝Tuesday, October 11, 2022灰?guī)r溶溝Friday, October 14, 2022灰?guī)r中的落水洞、石芽Tuesday, October 11, 2022

9、灰?guī)r中的落Friday, October 14, 2022沙鍋店?yáng)|山梁灰?guī)r石芽Tuesday, October 11, 2022沙鍋店?yáng)|山二巖溶地貌（一）地表巖溶（二）地下巖溶二巖溶地貌（一）地表巖溶（一）地表巖溶1石芽與溶溝溶溝：地表水沿可溶蝕巖石的節(jié)理裂隙進(jìn)行溶蝕與侵蝕，形成縱橫交錯(cuò)的凹槽。石芽：凹槽之間殘存的突起巖石。（一）地表巖溶1石芽與溶溝 2石林與巖溶漏斗石林：由密集林立的錐柱狀、錐狀、塔狀巖體組成的地貌景觀。 2石林與巖溶漏斗石林：由密集林立的錐柱狀、錐狀、塔狀Friday, October 14, 2022石林Tuesday, October 11, 2022石林Friday,

10、 October 14, 2022Tuesday, October 11, 2022宜賓興文石海宜賓興文石海巖溶漏斗呈碟狀或倒錐狀的封閉洼地。巖溶漏斗呈碟狀或倒錐狀的封閉洼地。世界最大的巖溶漏斗-小寨天坑位于重慶奉節(jié)，深度為521米-662米，寬度為535-625米。 世界最大的巖溶漏斗-小寨天坑位于重慶奉節(jié)，深度為521米-6Friday, October 14, 20223峰林、峰叢與溶蝕洼地峰林：成群分布的山體基部分離的石灰?guī)r山峰群。峰叢：一種基部相聯(lián)的峰林“U”形的馬鞍地形，峰與峰之間常形成。溶蝕洼地：與峰林、峰叢同期形成的一種負(fù)地貌類(lèi)型。Tuesday, October 11, 20

11、223峰林、峰 叢峰 叢峰 林峰 林張家界地貌張家界地貌Friday, October 14, 2022張家界地貌Tuesday, October 11, 2022張家界地貌溶蝕洼地溶蝕洼地Friday, October 14, 2022黃布倒影山上色彩斑斕的石紋，像一匹一匹黃色布幕，倒影水中，游船而過(guò)，方體會(huì)到“船在青山頂上行”之快感。Tuesday, October 11, 2022黃布倒影山Friday, October 14, 20224孤峰與巖溶平原孤峰是兀立在巖溶平原或盆地上的孤立的灰?guī)r山峰。巖溶平原是比溶蝕洼地更為寬廣的地面平坦的巖溶地形。Tuesday, October 11,

12、 20224孤峰與桂林獨(dú)秀峰桂林獨(dú)秀峰Friday, October 14, 2022 落水洞與豎井（過(guò)渡型）落水洞：消泄地表水的過(guò)于垂直的或傾斜的洞穴。豎井：落水洞進(jìn)一步發(fā)展，崩塌作用加劇，就可形成一種垂向深井。沙鍋店?yáng)|山梁灰?guī)r落水洞Tuesday, October 11, 2022 落水第五章巖溶地貌及巖溶堆積物課件Friday, October 14, 2022（二)地下巖溶地貌1 溶洞:巖溶作用所形成的地下巖洞的通稱(chēng)。2 地下河、伏流與地下湖地下河：又稱(chēng)暗河，是具有河流主要特性的位于巖溶區(qū)地下的有水通道。伏流：為地表河流經(jīng)過(guò)地下的潛伏段。地下湖：指天然洞穴中具有開(kāi)擴(kuò)自由水面的比較平靜的

13、地下水體。Tuesday, October 11, 2022（二)地下利川騰龍洞中國(guó)目前最大的溶洞之一，世界特級(jí)洞穴之一。位于利川市城郊6公里處，門(mén)票180元。旱洞全長(zhǎng)59.8公里，洞口高74米，寬64米，為亞洲第一大旱洞，水洞則吸盡了清江水，更形成了23米高的瀑布，清江水至此變成長(zhǎng)16.8公里的地下暗流。 利川騰龍洞中國(guó)目前最大的溶洞之一，世界特級(jí)洞穴之一。位于利川溶洞溶洞Friday, October 14, 2022Tuesday, October 11, 2022Friday, October 14, 2022Tuesday, October 11, 2022Friday, Octob

14、er 14, 2022三巖溶堆積物（一）地表巖溶堆積物（二）地下巖溶堆積物Tuesday, October 11, 2022三巖溶堆Friday, October 14, 2022（一）地表巖溶堆積物1 赭土（蝕余紅土） 地表碳酸巖鹽被溶蝕后原巖中殘留的粘土雜質(zhì)。由于含次生氧化鋁和氧化鐵而成紅色，有時(shí)含未被溶蝕的灰?guī)r角礫。課后思考：與典型紅土的區(qū)別？ 成因不同、產(chǎn)狀不同Tuesday, October 11, 2022（一）地表2泉華（石灰華）是指地表巖溶水中沉積的大孔隙次生管狀、層狀碳酸鈣物質(zhì)。九寨溝黃龍2泉華（石灰華）是指地表巖溶水中沉積的大孔隙次生管狀、層狀Friday, October

15、 14, 2022Tuesday, October 11, 2022Friday, October 14, 2022（二）地下巖溶堆積物1 洞穴化學(xué)沉積物（1）滴石由洞中滴水形成的方解石及其他礦物沉積，其形態(tài)多樣：石鐘乳石筍石柱Tuesday, October 11, 2022（二）地下Friday, October 14, 2022石鐘乳是地下水沿著細(xì)小的孔隙和裂隙從洞頂滲出而進(jìn)入溶洞空間，隨著溫度的升高，壓力的降低，水中Ca（HCO3）變得過(guò)飽和， CaCO3就圍繞著水滴的出口沉淀下來(lái)，逐漸形成一種自洞頂向下生長(zhǎng)的碳酸鈣沉積體體。Tuesday, October 11, 2022石鐘乳是地

16、Friday, October 14, 2022Tuesday, October 11, 2022Friday, October 14, 2022Tuesday, October 11, 2022（2）流石：洞內(nèi)流水所形成的方解石及其他礦物沉積。邊石：是地下水流過(guò)洞底積水塘?xí)r，在其邊緣形成的碳酸鈣沉積（2）流石：洞內(nèi)流水所形成的方解石及其他礦物沉積。邊石：是地Friday, October 14, 2022Tuesday, October 11, 2022Friday, October 14, 2022石幔：為飽含碳酸鈣的薄層水，從洞頂或洞壁裂隙流出，沉積的波狀或褶狀的流石。Tuesday,

17、October 11, 2022石幔：為飽Friday, October 14, 2022Tuesday, October 11, 2022Friday, October 14, 2022（3）霧水和凝結(jié)水沉積呈叢花狀散布在洞壁或其他洞穴堆積物表面的石花狀方解石沉積物。（4）毛細(xì)管水沉積石珊瑚：在石鐘乳表面，由于毛細(xì)管水滲出而形成的狀如珊瑚的碳酸鈣沉積物。卷曲石：一種螺旋狀鐘乳石。Tuesday, October 11, 2022（3）霧水卷曲石卷曲石2 洞穴崩塌堆積洞內(nèi)伴隨著巖溶作用過(guò)程從洞頂、洞壁、洞口崩塌的巖石、碎石的角礫堆積物的通稱(chēng)。3 地下河湖堆積主要是具有層理的沙土和礫石，成分比較

18、單純。4 動(dòng)物化石堆積5 古人類(lèi)化石及其文化遺存2 洞穴崩塌堆積洞內(nèi)伴隨著巖溶作用過(guò)程從洞頂、洞壁、洞口崩Friday, October 14, 2022灰?guī)r中的蛇卷螺化石Tuesday, October 11, 2022灰?guī)r中的蛇Friday, October 14, 2022四巖溶旋回幼年期：巖溶開(kāi)始發(fā)育，以垂直巖溶作用為主，地表水向下運(yùn)動(dòng)，無(wú)統(tǒng)一的地下水面。石芽、溶溝、巖溶漏斗發(fā)育。壯年期：垂直溶蝕轉(zhuǎn)變?yōu)樗饺芪g占優(yōu)勢(shì)，溶洞、暗河發(fā)育；地下水水平流動(dòng)，加速了巖溶發(fā)育，頂板崩塌，地下水系重新出露地表。老年期：水系又轉(zhuǎn)變?yōu)榈乇硭稻W(wǎng)，殘丘、巖溶平原、孤峰發(fā)育。Tuesday, October 11, 2022四巖溶旋Friday, October 14, 2022氣候與巖溶發(fā)展的關(guān)系(1)熱帶巖溶：以溶蝕作用為主，具最典型的巖溶地貌。廣東、廣西、海南。(2)亞熱帶巖溶：除溶蝕作用外，侵蝕作用也起較