地貌学04 岩溶地貌.ppt
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1、地 貌 学,主讲人:林叶彬 ,岩溶作用,岩溶水,地表岩溶形态,地下岩溶形态,岩溶地貌发育与地貌组合,地貌学岩溶地貌,第四章 岩溶地貌,地貌学岩溶地貌,岩溶亦称喀斯特(Karst),是指地下水和地表水对可溶性岩石进行溶蚀与沉淀、侵蚀与堆积,以及重力崩塌、坍塌、堆积等作用形成的地貌。,地貌学岩溶地貌,一、岩溶作用,岩溶作用是指地表水和地下水对可溶性岩石(碳酸盐岩类、硫酸盐岩、卤盐岩)所进行的以化学溶解作用为主,机械侵蚀作用为辅的溶蚀作用、侵蚀溶蚀作用以及与之相伴生的堆积作用的总称。,该过程是可逆的。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。当水中气态的CO2减少时,该反
2、应式往左进行,CaCO3重新沉淀。,地貌学岩溶地貌,(一)岩溶作用的基本条件,1. 岩石的可溶性,主要取决于岩石成分和结构: 岩石的溶解度随石灰岩质含量的增加而增加,随铝质、铁质、硅质含量增加而降低。一般情况下,颗粒径小,溶解度就大。,易溶的卤盐岩:岩盐(NaCl),钾岩(KCl),镁岩(MgCl2) 中等溶解的硫酸盐岩:石膏(CaSO4 2H2O), 芒硝(Na2SO4 10H2O) 难溶的碳酸盐类:石灰岩(CaCO3) ,白云岩(CaMg(CO3)2),地貌学岩溶地貌,2. 岩石的透水性,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,
3、而裂隙度大小与岩石的构造、纯度和厚度等有关。,3. 水的溶蚀力,水的溶蚀力随深度增加而降低。 一是深度增加,升华作用减少直至完全消失;二是水和岩石相互作用而逐渐失去具有溶蚀性的碳酸。,温度越高,CaCO3在水中的溶解度越小;当温度相同时,CO2 浓度越高, CaCO3在水中的溶解度越大。,地貌学岩溶地貌,4. 水的流动性,滞流的水,由于不能及时补给CO2,其溶解力是有限的,很容易被CaCO3所饱和。 流动的水, 由于水温、水量及气压条件的不断改变,可保持水的溶解性能,特别是不同CO2浓度地下水混合,会大大提高水的溶解力。,热带温带寒带;湿润地区半湿润地区半干旱地区干旱地区 我国南方湿润多雨岩溶
4、区的溶蚀量为北方半干旱地区的10倍之多!,地貌学岩溶地貌,(二)影响岩溶作用的因素,1. 气候因素,气候因素对岩溶作用的影响主要表现在温度、降水和气压等方面。,2. 生物因素,3. 地质因素,包括岩石成分、岩石结构和地质构造等三方面。,有机质-分解、藻类-分泌溶蚀性酸、动物(蝙蝠和鸟类的粪)。,地貌学岩溶地貌,二、岩溶水,通常把岩溶化岩体中的地下水总称岩溶水。,地下喀斯特水的垂直分带 1.垂直渗透带;2.季节变动带;3.水平流动带;4.深部滞流带,地貌学岩溶地貌,1. 垂直渗透带(充气带),位于地面以下至丰水期潜水面之上。雨水沿裂隙下渗到潜水面,它的厚度由潜水面(地下水位)高低来决定。若在构造
5、上升区(潜水面、河水面下降),厚度可达几百-几千米,反之,构造沉降区,厚度小。 该带内水的运动以垂直下渗为主,故喀斯特地貌以垂直形态的溶洞为主,多漏斗、落水洞等个体小深度大的地貌。,2. 季节变动带(过渡带),位于丰水期潜水面与枯水期潜水面之间。它在雨季或融冰化雪时,潜水面上升,地下水作水平运动;在旱季作垂直运动。故该带内喀斯特地貌既有水平溶洞,又有垂直溶洞发育。,地貌学岩溶地貌,3. 水平流动带(饱水带),位于枯水期潜水面以下,直到谷底补给河流岩溶水的深处为止。经常处于饱水状态,地下水流向近于水平方向,向河谷排泄。此带是喀斯特强烈发育地带,多为水平型喀斯特,如地下河、水平溶洞等。 在靠近河谷
6、地段,水平带的下部在河底减压区,地下水由下而上运动,这是一种虹吸管状流动,向着谷底减压区排泄。,4. 深部滞留带(循环带),位于水平流动带以下,水的流动方向不受河谷限制,而受地质构造的控制,流速相当缓慢甚至停滞,溶蚀作用微弱。 该带的地下水位置较深,具有承压性质。,地貌学岩溶地貌,上述4个喀斯特水动力带内,由于水的交替强度不同、流动方向不同,所发育的喀斯特形态也不同,形成明显的分带现象。 这种垂直分带可以因为气候、地貌和构造的变动而发生变化。 垂直分带比较明显的地方一般分布咋在长期稳定、有河流深切的高原地区。,地貌学岩溶地貌,三、地表岩溶形态,1峰林 2溶蚀洼地 3喀斯特盆地 4喀斯特平原 5
7、孤峰 6喀斯特漏斗 7喀斯特坍塌 8溶洞 9地下河 a钟乳石 b石笋 c石柱,地貌学岩溶地貌,(一)溶沟(karren)与石芽(clint),石芽,埋藏石芽,半裸露石芽,裸露石芽,地表水流沿石灰岩坡面上流动,溶蚀和侵蚀出许多凹槽,称为溶沟。溶沟之间的突出部分,称为石芽。 石芽除有裸露的外,还有埋藏的。从山坡上部到下部,由全裸露石芽过渡为半裸露石芽至埋藏石芽。,溶沟,地貌学岩溶地貌,石芽有的呈尖脊状、尖刀山状、车轨状、棋盘状、石柱状。溶沟和石芽的形态和分布特征常受地形、节理及岩性的控制。,1. 地形条件,地形坡度较大的地面上,常形成彼此平行的溶沟和石芽,而在平缓的地面上,溶沟和石芽则纵横交错。,
8、2. 地质条件,在节理发育的区域,形成格状的溶沟。在纯而致密的石灰岩地面,溶沟和石芽较密集;在硅质灰岩、泥质灰岩和白云岩等组成的地面,溶沟和石芽发育较差。,地貌学岩溶地貌,剑 状 喀 斯 特,柱 状 喀 斯 特,地貌学岩溶地貌,2007年,在新西兰召开的第31届世界遗产大会上,贵州荔波与云南石林、重庆武隆捆绑申报的“中国南方喀斯特”世界自然遗产项目,成为中国第6个世界自然遗产。,地貌学岩溶地貌,(二)落水洞(sinkhole)与竖井(shaft),落水洞是岩溶区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对裂隙不断进行溶蚀并伴随塌陷而成。,落水洞大小不等,形状也各不相同。按其垂直断面形
9、态特征,可分为裂隙状落水洞、竖井状落水洞和漏斗状落水洞等;按其分布方向有垂直的、倾斜的和弯曲的。(深几十至几百米,宽一般小于10 m),竖井是指岩溶地区井壁陡峭,近乎直立的井状管道。实际是一种坍陷漏斗,平面轮廓上呈方形、长条状或不规则圆形。长条状是沿一组节理发育的,方形或圆形则是沿着两组节理发育的,有时从竖井往下可以看到地下河的水面。,地貌学岩溶地貌,落水洞,落水洞,竖井,地貌学岩溶地貌,(三)漏斗(doline),岩溶漏斗又称斗淋,即doline的音译,是石灰岩地区呈碗碟状或漏斗状的凹地。按成因可分为溶蚀漏斗、沉陷漏斗和塌陷漏斗三种。,溶蚀漏斗是地面低洼处汇集的雨水沿节理裂隙垂直向下渗漏而不
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