下篇第三章喀斯特地貌PPT課件.ppt

1、第三章 喀斯特地貌,上圖：地下喀斯特地貌 Photograph by Peter L. Kresan 下圖：地表喀斯特地貌,1,概述 （一）什么叫喀斯特 水對可溶性巖石（碳酸鹽類、硫酸鹽類、鹵酸鹽類等）地區(qū)巖石發(fā)生的破壞和改造作用及其形成的一系列地貌。 （二）我國喀斯特地貌發(fā)育概況 我國喀斯特地貌分布廣、面積大、發(fā)育也很典型，主要分布在石灰?guī)r出露地區(qū)，約占全國總面積的13%，以桂、黔、滇東為大（例如：桂林山水、路南石林）。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,2,（三）喀斯特的價值和不良影響 1、價值 現(xiàn)已探明石油儲處多在石灰?guī)r溶洞中，約有一半在該地貌中。地表奇峰異石，地下有眾多溶洞，各種造型景觀奇特，稱為豐

2、富的旅游資源。地下洞穴埋藏的古生物和古人類化石有重大科學(xué)價值。 2、不良影響 裂隙、孔洞多，地表難吸收水，風(fēng)化殼薄，會引起水土缺失，不利農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。常發(fā)生地基破裂，水庫漏水，不利于居民點和交通建設(shè)等。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,3,第一節(jié) 喀斯特作用,一、喀斯特作用的概念 凡是水對可溶性巖石以化學(xué)過程（溶解和沉淀）為主，機械作用（流水侵蝕與沉積，以及重力崩塌和堆積等）為輔的破壞和改造作用（不僅發(fā)生在地表，更多的是在地下）。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,4,二、喀斯特作用的化學(xué)過程 CaCO3 + CO2+H2O 2HCO3-+Ca2+ 以上反應(yīng)為可逆過程，當(dāng)大氣中的CO2向水中浸入時，一部分與水結(jié)合為碳酸溶解

3、固體CaCO3，另一部分保持氣體狀態(tài)。當(dāng)水中氣態(tài)的CO2減少或空氣中CO2含量降低，該反應(yīng)式往左發(fā)展以補充CO2 ，則發(fā)生CaCO3的重新沉淀。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,5,三、喀斯特作用的基本條件 歸納起來是“四性”：巖石可溶性和透水性，水的流動性和溶蝕性。 （一）巖石可溶性 主要取決于巖石成分和結(jié)構(gòu)： 石灰?guī)r質(zhì)含量增加，溶解度增加，鋁質(zhì)，鐵質(zhì)、硅質(zhì)含量增加，溶解度降低。一般情況下，顆粒徑小，溶解度就大。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,6,（二）巖石透水性 巖石透水性影響著水向地下的滲流，并關(guān)系到地下喀斯特作用的進行，巖石孔隙度和裂隙度對巖石透水性影響最大，而裂隙度大小與巖石的構(gòu)造、純度和厚度等有關(guān)。 （

4、三）水的溶蝕力 水的溶蝕力隨深度增加而降低，一是深度增加，升華作用減少而最后消失；二是水和巖石相互作用而逐漸失去具有溶蝕性的碳酸。 （四）水的流動性可增大溶蝕力 水的流動性主要取決于氣候條件: 熱帶溫帶寒帶； 濕潤地區(qū)半濕潤地區(qū)半干旱地區(qū)干旱地區(qū)。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,7,四、喀斯特水的動態(tài)(如圖，分四個帶）,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,8,（一）垂直滲透帶 位于地面以下豐水期潛水面以上，平時少水，僅雨季或融雪季節(jié)才有大量水流。厚度取決于潛水面的位置。該帶常發(fā)育垂直性洞穴。 （二）季節(jié)變動帶 位于豐水期潛水面與枯水期潛水面之間，受季節(jié)性水位影響明顯。雨季潛水面上升，該帶水運動方向為水平，平時少水，潛水

5、面下降，水流沿著重力方向運動，如此反復(fù)變化，有利于垂直、水平和傾斜的地下溶洞發(fā)育。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,9,（三）水平流動帶 位于枯水期潛水面以下，直到谷底補給河流喀斯特水的深處為止。該帶地下水常年存在，水流總是排入河谷，流動的方向接近水平，且有自由水面。但在谷底深處，地下會有承壓性，故水流向上。這里有活躍的水質(zhì)交替和混合，故溶解力較強，可呈大規(guī)模的水平溶洞。 （四）深部滯流帶 水流極緩慢，甚至停滯，水質(zhì)交替很弱，水流有承壓性，水流方向不受主河谷影響，而向遠處構(gòu)造盆地或減壓帶排泄，如果近海則從海底涌出，該帶僅見數(shù)量不多的蜂窩狀小洞穴。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,10,第二節(jié) 喀斯特地貌,一、地表喀斯

6、特地貌 （一）石芽與溶溝 1、溶溝 地表流水沿巖石表面和裂隙流動時所溶解的石質(zhì)小溝稱溶溝。 2、石芽 石芽是突出于溶溝之間的石脊 3、石芽地 當(dāng)石芽與溶溝連成一片，構(gòu)成廣闊的地面時，就稱石芽地。裸露在地面的石芽因形態(tài)不同可分山脊式、石林式和車軌式。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,11,4、埋藏石芽 熱帶土壤空氣CO2含量高，地下水有較多的碳酸，可溶蝕土層下的石灰?guī)r形成石芽和溶溝，但因在地下未受雨水沖刷，故石芽外形圓滑，溶溝深度不大（如圖）。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,12,（二）溶斗與落水洞 溶斗和落水洞都發(fā)育在垂直活動帶上，是喀斯特地面上發(fā)育最廣泛的漏陷地貌，但是形態(tài)和成因上有區(qū)別。 1、溶斗（喀斯特漏斗）

7、 溶斗是一種碟形、漏斗形、圓筒形的小型封閉式圓洼地（深度一般小于直徑）。 當(dāng)喀斯特谷底溶斗呈串珠狀出現(xiàn)時，暗示著可能有地下河存在，因此常作為喀斯特地區(qū)尋找地下水的指示性地貌。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,13,溶斗按成因可分為： （1）溶蝕溶斗 地表徑流沿裂隙密集地段溶蝕而成，深度不大，斗壁和緩，斗緣也不明顯，外形多呈碟狀。進一步下深時，斗壁變急峻，斗緣明顯，呈漏斗狀。 （2）塌陷漏斗 地下常出現(xiàn)大小不等的洞穴，覆蓋在洞頂上的土層或巖層。由于重力作用，有時崩塌，造成塌陷形溶斗。多呈井狀，底部有崩積物，壁陡，斗緣明顯，深度大于寬度，外形呈筒狀。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,14,2、落水洞 開口于地面而通往地下

8、深處裂隙、地下河或溶洞的洞穴。落水洞的深度比寬度大得多。 落水洞形態(tài)主要有兩種：一是裂隙狀落水洞，形態(tài)狹長，作一定傾斜和曲折向地下延伸，分布最廣；二是井狀落水洞，深度和寬度都很大。 落水洞成因除了溶蝕作用外，更重要在于重力和侵蝕作用。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,15,（三）溶蝕洼地和溶蝕谷地 1、溶蝕洼地 是一種面積較大的橢圓形封閉洼地，四周多被低山丘陵、峰林等圍繞。底部堆積著2-3m厚的紅土層，當(dāng)洼地底部排水系統(tǒng)堵塞后（發(fā)育后期）積水成湖。,Photograph from: ,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,16,2、溶蝕谷地 是喀斯特地區(qū)一些寬闊而平坦的谷地，或者盆地兩側(cè)多被峰林夾峙，谷坡急陡，但谷底平坦，

9、橫剖面如槽形。谷地內(nèi)常有過境河穿過，由一端流入，至另一端潛入地下。在河流作用下，谷地不僅迅速擴大，還堆積了較厚的沖積物。此外，還殘留石灰?guī)r殘積紅土及低矮的石灰?guī)r孤峰或殘丘。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,17,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,溶蝕谷地發(fā)育受構(gòu)造影響很大：如有些谷地發(fā)育于向斜或背斜軸部，有些沿斷陷盆地或斷裂帶發(fā)育，還有些則沿可溶性巖與非可溶性巖得接觸帶發(fā)育。,沿斷裂帶發(fā)育的溶蝕谷地，谷底分布農(nóng)田，兩側(cè)為峰叢夾峙（福建永安）,18,（四）干谷、盲谷和地下河 1、干谷 喀斯特區(qū)往昔的河谷（今已無水或僅洪水期有水）。 2、盲谷和地下河 盲谷是死胡同式河谷，前方常被陡崖所擋，河水從崖下落水洞潛入地下，變成地下

10、河。盲谷前端的落水洞還會向上游遷移，表示地下河不斷向河流上游襲奪。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,19,（五）峰叢、峰林和孤峰 1、峰叢 峰叢頂部山峰分散，基部連成一體，地勢較高，侵蝕較輕微，是位于垂直滲透帶上的峰林集合體。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,Photograph from: ,20,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,2、峰林 成群的石灰?guī)r山峰基部分離或微微相連，接近地下水位線。是地殼長期穩(wěn)定下石灰?guī)r體遭受強烈破壞并深切至水平流動帶所成的山群。與其相伴多是大型溶蝕谷地和深陷溶蝕洼地等。,Photograph from: ,21,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,3、孤峰 散立在溶蝕谷地或溶蝕平原上的低矮山峰，是長期喀斯特作用的產(chǎn)

11、物。如桂林獨秀峰，伏波巖。,Photograph from: ,22,4、三者聯(lián)系 時間上：發(fā)育早期中期晚期（峰叢峰林孤峰） 空間上：中間邊緣外緣（峰叢峰林孤峰）,峰叢、峰林與孤峰分布剖面示意圖,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,23,（六）巖溶盆地和巖溶平原 巖溶盆地是一種大型的巖溶洼地，邊緣略陡并發(fā)育發(fā)育峰林。多分布于地殼相對穩(wěn)定地區(qū)。 巖溶盆地繼續(xù)擴大形成巖溶平原，地表覆蓋紅土并發(fā)育孤峰殘丘。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,24,二、地下喀斯特地貌 （一）溶洞的發(fā)育 溶洞：地下水的可溶性巖體各種裂隙溶蝕，侵蝕擴大而成的地下空間。多個溶洞連通組合成一個整體時，可稱為洞穴系統(tǒng)，溶洞形成后期還會受到構(gòu)造影響，形成穿洞

12、、峽谷、天生橋等地貌。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,25,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,（二）溶洞地貌 1、溶蝕地貌 發(fā)育在潛水面附近的水平溶洞，經(jīng)常受自由水面溶蝕和侵蝕作用，形成向洞頂凹入的弧面，槽洞兩側(cè)邊壁有邊槽，如果地殼上升，在原邊槽下方又成一新邊槽。 2、堆積地貌 多種多樣，最常見的是大量的CaCO3化學(xué)堆積，并構(gòu)成了各種堆積地貌，如石鐘乳、石筍、石幔和邊石堤等。,26,石鐘乳（垂直于洞頂?shù)牡瑰F狀CaCO3堆積體）,因洞頂滲入的地下水CO2含量較高，對石灰?guī)r有較強的溶蝕力。溶解成飽和態(tài)的CaCO3在水滴表面結(jié)晶為極薄的鈣膜，水滴落下時，鈣膜破裂，殘留下來的CaCO3便與頂板連結(jié)成為鈣環(huán)。由于下滲水滴不斷

13、供應(yīng)CaCO3 ，鈣環(huán)不斷下伸，形成細長中空的石鐘乳。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,27,石筍（由洞底往上增高的CaCO3堆積體） 與石鐘乳方向相反、位置相對。當(dāng)水滴從石鐘乳上跌落至洞底時，變成許多小水珠或流動的水膜，使原已含過量CO2的水滴有了更大的表面積，CO2逸散，產(chǎn)生CaCO3堆積。,Photograph by Peter L. Kresan,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,28,（3）石柱 石鐘乳與石筍相對增長，直至兩者連成石柱，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,石筍,石鐘乳,Photograph from：,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,29,石幔 含CaCO3的水溶液在洞壁漫流，因C

14、O2迅速逸散而產(chǎn)生片狀、層狀的CaCO3堆積，表面由彎曲的流紋，高達數(shù)十米。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,30,邊石堤 是在洞底，尤其是底部兩邊的堤狀積水成池，稱為邊石池或石田（如圖）。,Photograph from：,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,31,第三節(jié) 喀斯特地貌的發(fā)育,一、喀斯特地貌的發(fā)育階段 （一）早期 披覆在石灰?guī)r上的非溶性被剝除，石灰?guī)r體露出地面后，喀斯特開始發(fā)育。地表水流，包括河流作用仍占優(yōu)勢，但地面上已出現(xiàn)溶溝、石芽、溶斗、落水洞等漏陷地貌。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,32,（二）中期 是喀斯特地貌發(fā)育最盛，也是地下水占優(yōu)勢的時期。地表水大部分轉(zhuǎn)入地下（主河流除外），形成地下水系和地下洞穴系統(tǒng)

15、。地面十分干旱，并廣泛發(fā)育出溶蝕洼地，干谷和盲谷等，此后，許多地下河和溶洞頂部崩塌，出露后成地表河或峽谷等。地面切割及十分破碎，產(chǎn)生許多深陷洼地，大型溶蝕谷地、峰叢和峰林等地貌。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,33,（三）晚期 當(dāng)?shù)叵滤叭芏创罅勘浪芪g谷地，洼地不斷擴大，以及可溶性巖層之下的非溶性巖層廣泛出露時，地表水系又發(fā)育起來，河流作用重新占上風(fēng)，此期發(fā)育出廣闊的溶蝕平原，平原上還堆積著石灰?guī)r殘積紅土、峰林蝕余的孤峰與殘丘。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,34,二、喀斯特地貌的地帶性 氣候，尤其是氣溫和降水直接或間接影響著喀斯特水的徑流量和溶解速度，從而使喀斯特地貌具有地帶性的特征。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,

16、35,（一）熱帶亞熱帶季風(fēng)型 高溫多雨是熱帶 亞熱帶氣候典型特征，喀斯特作用強度大，速度快，地貌發(fā)育比其它氣候好： 峰林發(fā)育得最好；地面露陷地貌，溶蝕洼地及溶蝕谷地等廣泛發(fā)育。石芽和溶溝也十分顯著，石芽高大而呈山脊式和石林式；地下喀斯特地貌發(fā)達，形成廣大的洞穴系統(tǒng)，“逢山必有洞”。 這種類型的喀斯特地貌主要分布在西印度群島、爪哇、越南、中國廣西地區(qū)和云貴高原。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,36,（二）地中海型 水熱條件不如熱帶，但是地表或地下喀斯特地貌仍相當(dāng)顯著。 以溶斗、落水洞、溶蝕洼地、坡立谷、盲谷及干谷等多見，還有少數(shù)河流切割造成糟形峽谷（地下河崩塌地段峽谷更為明顯）。 主要分布在地中海沿岸，如巴爾干半島、愛琴海群島、克里米亞和南高加索等地 。,地質(zhì)地貌學(xué)下第三章,37,（三）溫帶型 溫帶水熱條件不如熱帶、亞熱帶地區(qū)和地中海型，故喀斯特作用不很強烈，地貌不很明顯。 國內(nèi)代表是華北和東北地區(qū)，國外以法國中央高原為代表，地貌特點是地表上原有的石芽、溶溝和落水洞等已被風(fēng)化物覆蓋，地下喀斯特