地貌学04岩溶地貌精选课件.ppt
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- 地貌学 04 岩溶 地貌 精选 课件
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1、地 貌 学主讲人:林叶彬主讲人:林叶彬forrestbingmail岩溶作用岩溶作用岩溶水岩溶水地表岩溶形态地表岩溶形态地下岩溶形态地下岩溶形态岩溶地貌发育与地貌组合岩溶地貌发育与地貌组合地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌第四章第四章 岩溶地貌岩溶地貌地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌 岩溶亦称喀斯特(岩溶亦称喀斯特(Karst),是指地下水和地表水对),是指地下水和地表水对可溶性岩石进行可溶性岩石进行溶蚀与沉淀溶蚀与沉淀、侵蚀与堆积侵蚀与堆积,以及,以及重力重力崩塌、崩塌、坍塌、堆积等作用形成的地貌。坍塌、堆积等作用形成的地貌。地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌一、岩溶作用一、岩溶作用 岩溶作用岩溶作用是指是
2、指地表水和地下水地表水和地下水对对可溶性岩石可溶性岩石(碳酸盐岩类、硫(碳酸盐岩类、硫酸盐岩、卤盐岩)所进行的以酸盐岩、卤盐岩)所进行的以化学溶解作用为主化学溶解作用为主,机械侵蚀作用为辅,机械侵蚀作用为辅的溶蚀作用、侵蚀的溶蚀作用、侵蚀溶蚀作用以及与之相伴生的堆积作用的总称。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。当大气该过程是可逆的。当大气中的中的CO2向水中浸入时,一向水中浸入时,一部分与水结合为碳酸溶解部分与水结合为碳酸溶解固体固体CaCO3。当水中气态。当水中气态的的CO2减少时,该反应式往减少时,该反应式往左进行,左进行,CaCO3重新沉淀。重新沉淀。地貌学地貌学岩
3、溶地貌岩溶地貌(一)岩溶作用的基本条件(一)岩溶作用的基本条件1.1.岩石的可溶性岩石的可溶性主要取决于岩石成分和结构: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。质含量增加而降低。一般情况下,颗粒径小,溶解度就大。p 易溶的卤盐岩易溶的卤盐岩:岩盐岩盐(NaCl),钾岩,钾岩(KCl),镁岩,镁岩(MgCl2)p 中等溶解的硫酸盐岩中等溶解的硫酸盐岩:石膏石膏(CaSO4 2H2O),),芒硝芒硝(Na2SO4 10H2O)p 难溶的碳酸盐类难溶的
4、碳酸盐类:石灰岩石灰岩(CaCO3),白云岩白云岩(CaMg(CaMg(CO3)2)地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌2.2.岩石的透水性岩石的透水性 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,而裂隙度大小与进行。岩石孔隙度和裂隙度对岩石透水性影响最大,而裂隙度大小与岩石的构造、纯度和厚度等有关。岩石的构造、纯度和厚度等有关。3.3.水的溶蚀力水的溶蚀力水的溶蚀力随深度增加而降低。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;二是水和岩石相互一是深度增加,升华作用
5、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。作用而逐渐失去具有溶蚀性的碳酸。温度越高,温度越高,CaCO3在水中的溶解度越小;当温度相同时,在水中的溶解度越小;当温度相同时,CO2 浓度越高,浓度越高,CaCO3在水中的溶解度越大。在水中的溶解度越大。地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌4.4.水的流动性水的流动性滞流的水,由于不能及时补给滞流的水,由于不能及时补给CO2,其溶解力是有限的,很容易被,其溶解力是有限的,很容易被CaCO3所饱和。所饱和。流动的水,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
6、同溶解性能,特别是不同CO2浓度地下水混合,会大大提高水的溶解浓度地下水混合,会大大提高水的溶解力。力。地区地区年降水量(年降水量(mmmm)气候带气候带溶蚀量(溶蚀量(mm/kamm/ka)河北西北部河北西北部400600暖温带半干旱区暖温带半干旱区2030广西中部广西中部15002000亚热带湿润地区亚热带湿润地区120300热带温带寒带;湿润地区半湿润地区半干旱地区干旱地区热带温带寒带;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区的溶蚀量为北方半干旱地区的我国南方湿润多雨岩溶区的溶蚀量为北方半干旱地区的1010倍之多!倍之多!地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌(二)影响岩溶作用
7、的因素(二)影响岩溶作用的因素1.1.气候因素气候因素 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。2.2.生物因素生物因素3.3.地质因素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)。地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌二、岩溶水二、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.深部滞流带地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌1.1.垂直渗透带垂直渗透带(充气带)(充气带)q 位于地面以下至丰水期潜水面之上。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
8、,它雨水沿裂隙下渗到潜水面,它的厚度由潜水面的厚度由潜水面(地下水位地下水位)高低来决定。若在构造上升区高低来决定。若在构造上升区(潜水面、河潜水面、河水面下降水面下降),厚度可达几百,厚度可达几百-几千米,反之,构造沉降区,厚度小。几千米,反之,构造沉降区,厚度小。q 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,为主,多漏斗、落水洞多漏斗、落水洞等个体小深度大的地貌。等个体小深度大的地貌。2.2.季节变动带季节变动带(过渡带)(过渡带)q 位于丰水期潜水面与枯水期潜水面之间。位于丰水期潜水面与枯水期潜水面之间。它在
9、雨季或融冰化雪时,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特地貌既有水平溶洞,又有垂直溶洞既有水平溶洞,又有垂直溶洞发育。发育。地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌3.3.水平流动带水平流动带(饱水带)(饱水带)q 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,如斯特强烈发
10、育地带,多为水平型喀斯特,如地下河地下河、水平溶洞水平溶洞等。等。q 在靠近河谷地段,水平带的下部在河底减压区,地下水由下而上运在靠近河谷地段,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。动,这是一种虹吸管状流动,向着谷底减压区排泄。4.4.深部滞留带深部滞留带(循环带)(循环带)q 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。的控制,流速相当缓慢甚至停滞,溶蚀作用微弱。q 该带的地下水位置较深,具有承压性质。该带的地下水位置较深,具有
11、承压性质。地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌q 上述上述4 4个喀斯特水动力带内,由于水的交替强度不同、流动方向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。不同,所发育的喀斯特形态也不同,形成明显的分带现象。q 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。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。q 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。高原地区。地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌三、地表岩溶形态三、地表岩溶形态11峰林峰林 22溶蚀洼地溶蚀洼
12、地 33喀斯特盆地喀斯特盆地 44喀斯特平原喀斯特平原 5 5孤峰孤峰 66喀斯特漏斗喀斯特漏斗 77喀斯特坍塌喀斯特坍塌 88溶洞溶洞 99地下河地下河 aa钟乳石钟乳石 bb石笋石笋 cc石柱石柱地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌(一)溶沟(一)溶沟(karren)与石芽与石芽(clint)石芽石芽埋藏石芽埋藏石芽半裸露石芽半裸露石芽裸露石芽裸露石芽 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,称为溶沟沟。溶沟之间的突出部分,称为。溶沟之间的突出部分,称为石芽石芽。石芽除有裸露的外,还有埋藏的。从山坡上部到下部,由全裸露石芽除有裸露的
13、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。石芽过渡为半裸露石芽至埋藏石芽。溶沟溶沟地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌 石芽有的呈尖脊状、尖刀山状、车轨状、棋盘状、石石芽有的呈尖脊状、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。性的控制。1.1.地形条件地形条件 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。缓的地面上,溶沟和石芽则纵横交错。2.2.地质条件地质条件 在节理发育的
14、区域,形成格状的溶沟。在纯而致密的石灰岩地面,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。溶沟和石芽发育较差。地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌剑剑 状状 喀喀 斯斯 特特柱柱 状状 喀喀 斯斯 特特地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌20192019年,在新西兰召开的第年,在新西兰召开的第3131届世界遗产大会上,贵州荔波与云南届世界遗产大会上,贵州荔波与云南石石林林、重庆武隆捆绑申报的、重庆武隆捆绑申报的“中国南方喀斯特中国南方喀斯特”世界自然遗产项目
15、,成世界自然遗产项目,成为中国第为中国第6 6个世界自然遗产个世界自然遗产。地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌(二)落水洞(二)落水洞(sinkhole)与竖井与竖井(shaft)落水洞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垂直方向流水对裂隙不断进行溶蚀溶蚀并伴随并伴随塌陷塌陷而成。而成。落水洞大小不等,形状也各不相同。按其垂直断面形态特征,可落水洞大小不等,形状也各不相同。按其垂直断面形态特征,可分为分为裂隙状裂隙状落水洞、落水洞、竖井状竖井状落水洞和落水洞和漏斗状漏斗状落水洞等;按其分布方向落水洞等;按其分
16、布方向有垂直的、倾斜的和弯曲的。(深几十至几百米,宽一般小于有垂直的、倾斜的和弯曲的。(深几十至几百米,宽一般小于10 m10 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。下可以看到地下河的水面。地貌学地貌学岩溶地貌岩溶地貌落水洞落水洞落水洞落水洞竖井竖井地貌学地
17、貌学岩溶地貌岩溶地貌(三)漏斗(三)漏斗(doline)岩溶漏斗岩溶漏斗又称斗淋,即又称斗淋,即d doline的音译的音译,是石灰岩地区呈碗碟状或漏是石灰岩地区呈碗碟状或漏斗状的凹地。斗状的凹地。按成因可分为按成因可分为溶蚀漏斗溶蚀漏斗、沉陷漏斗沉陷漏斗和和塌陷漏斗塌陷漏斗三种。三种。溶蚀漏斗溶蚀漏斗是地面低洼处汇集的雨水是地面低洼处汇集的雨水沿节理裂隙垂直向下渗漏而不断溶蚀形沿节理裂隙垂直向下渗漏而不断溶蚀形成的。成的。在有较厚的松散沉积物或砂岩覆盖在有较厚的松散沉积物或砂岩覆盖的岩溶地区,如有通往地下的裂隙,水的岩溶地区,如有通往地下的裂隙,水流在下渗过程中,带走一部分细粒的砂流在下渗过
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