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第二节 喀斯特地貌. 化学溶蚀作用为主. 喀斯特作用. 学习指导：. 喀斯特发育的条件. 影响喀斯特发育的条件. 喀斯特地貌. 地下喀斯特地貌. 地表喀斯特地貌. 溶蚀地貌. 溶蚀地貌. 堆积地貌. 第二节 喀斯特地貌. 喀斯特地貌又叫岩溶地貌，发生在可溶岩分布地区，可溶岩主要是指碳酸盐类，硫酸盐类及卤盐类岩石。由可溶岩构成的地貌，景观奇特，有“奇峰异洞”之称。我国的岩溶地貌以桂林、阳朔一带最典型，自古以来就有“桂林山水甲天下，阳朔山水甲桂林”的美誉。
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第二节 喀斯特地貌 化学溶蚀作用为主 喀斯特作用 学习指导： 喀斯特发育的条件 影响喀斯特发育的条件 喀斯特地貌 地下喀斯特地貌 地表喀斯特地貌 溶蚀地貌 溶蚀地貌 堆积地貌
第二节 喀斯特地貌 喀斯特地貌又叫岩溶地貌，发生在可溶岩分布地区，可溶岩主要是指碳酸盐类，硫酸盐类及卤盐类岩石。由可溶岩构成的地貌，景观奇特，有“奇峰异洞”之称。我国的岩溶地貌以桂林、阳朔一带最典型，自古以来就有“桂林山水甲天下，阳朔山水甲桂林”的美誉。 我国对岩溶地貌的认识历史悠久，早在800多年前的宋代《梦溪笔谈》（沈括）、《桂海虞衡志》（范成大）和《岭外代答》（周去非）中已有记载，但最著名的是明代《徐霞客游记》（徐霞客，1586—1641）。作者是一名地理学家，曾经深入湘、桂、黔、滇等地进行岩溶地质地貌考察，成为我国和世界上最早的岩溶研究学者。 19世纪末，南斯拉夫学者士威直（J.Cvijic）也曾经对南斯拉夫西北的喀斯特（Karst）石灰岩高原进行研究，并于1893年正式用“Karst”来概括喀斯特高原的地貌景观。自此Karst一词渐被世界各国学者所接受。 中国地质学会第一届喀斯特学术会议（1966年2月，桂林），建议在我国使用“岩溶”一词，并把它作为Karst的汉语同义语。
一、喀斯特作用 凡是地下水和地表水对可溶性岩石所产生的作用叫喀斯特作用，喀斯特作用包括化学过程（溶蚀和沉淀）和机械过程（流水的侵蚀和沉积、重力崩塌、坍陷和堆积等）。这种作用所造成的地貌，称为喀斯特地貌或岩溶地貌。在我国西南地区的广西、贵州和云南分布最为普遍，其面积有55×104 km2。喀斯特作用主要取决于水的溶蚀能力和岩石的化学性质及透水性。
（一）喀斯特作用的化学过程 喀斯特作用主要是水与可溶性岩石之间的一系列化学反应过程。这种过程又为机械侵蚀和重力崩塌等创造了条件。就水对石灰岩的溶解而言，当水中含有C02时，溶解能力就大为提高。C02与水化合成碳酸，碳酸电解析出H+离子，与石灰岩中的CO3-离子起化学作用：CO2＋H20 ＝ H2C03＝ H+＋HC03-H2CO3＋CaCO3＝ Ca2+＋2HC03-这种离子状态的溶解物质（Ca2＋和2HCO3-）随水流排泄而流失。上述化学反应过程是可逆的，如果空气中CO2减少，或者水中游离C02减少时，化合的C02就要向相反方向转化，使水中碳酸含量减少，这时CaCO3就要发生沉淀作用。水中CO2的含量随空气中C02的分压加大而增加，随水温增加而减小。但温度的升高可加速化学反应，通常温度每升高10℃，反应速度约提高一倍。
（二）冲蚀作用 水在可溶岩表面流动时，如果流速大，特别是夹带着沙砾等固体物与岩面摩擦时，就会发生冲击和磨蚀，统称为冲蚀作用。 （三）崩塌作用 岩溶区的崩塌作用同样发生在地表和地下，而且与溶蚀作用有关，因为溶蚀首先为崩塌创造了空间条件，由溶蚀而诱发的崩塌，可称为岩溶崩塌作用。
（四）堆积作用 岩溶区的堆积比较复杂，它不仅有地表和地下堆积，而且还有化学性的CaCO3堆积（沉淀）与物理性的碎屑物堆积。化学堆积以CaCO3为主，特别是在地下溶洞内非常发达。堆积机制正与石灰岩的溶解作用相反，即当水中CO2逸出时，水中的碳酸氢钙即行分解，CaCO3就发生沉淀，反应式： Ca（HCO3）2→CaCO3↓＋CO2↑＋H2 导致CO2逸出的原因有多种：如水温或气温升高，二氧化碳分压力降低，水流速度加大，出现紊流或有生物（如藻类）吸收CO2等都会造成CaCO3的沉淀。此外，在干旱地区由于强烈的蒸发而引起水溶液的过饱和；高山冰雪融化的地下水，在温度较高的低处出露；海岸潮间带海水的蒸发而使CaCO3结晶，成为海滩岩的胶结物；海岸沙丘中大量的贝壳砂（CaCO3）被雨水溶解后CaCO3又重新结晶而成为砂丘岩的胶结物；岩溶淡水与海水混合等都会使CaCO3沉淀。另外，热带海洋的珊瑚礁（CaCO3）
（二）、喀斯特发育的条件 1.岩石的可溶性。 岩石的可溶性是岩溶地貌发育的最基本的物质条件，可溶性主要取决于岩石的化学成分与岩石结构。 可溶岩按化学成分可分为三大类：即卤盐类如钾盐、石盐；硫酸盐类如硬石膏、石膏、芒硝等；碳酸盐类如石灰岩和白云岩等。在三类岩石之中，溶解度最大的是卤盐类，其次是硫酸盐类，最小是碳酸盐类。但地球上卤盐类和硫酸盐类岩石分布不广，厚度小，加上溶解速度快，地貌不易保存，故地貌意义不大。碳酸盐类岩石溶解度虽小，但分布广，岩体大，地貌保存较好，所以最有地貌意义，世界上绝大多数岩溶地貌都发生在该类岩石中，特别以石灰岩为突出。 但碳酸盐岩类中，又因CaCO3含量不同而溶解度也有较大的差别。一般来说，CaCO3的含量越高，其他杂质（如MgO,A12O3，SiO2，Fe2O3等）含量越少的岩石，其溶解度就越大。因此碳酸盐岩石的溶蚀强度顺序为：质纯的石灰岩＞白云岩＞硅质石灰岩＞泥质石灰岩。
2.岩石的透水性 岩石的透水性对岩石的溶蚀速度和地下岩溶的发育有着重大影响。透水性不良的岩石，溶蚀作用只限于岩石表面，很难深入岩石内部。透水性好的岩石，地表和地下溶蚀都很强，地貌发育也好。透水性强弱取决于岩石的孔隙和裂隙大小和多少。按孔隙及裂隙的生成先后，可分出原生透水性与次生透水性二种，其透水性能差别较大。
3.水的溶蚀能力。 水的溶蚀力取决于水的化学成分、温度、气压、水的流动性及流量等方面。（1）水的化学成分。水含酸类是岩石溶蚀的关键，而酸的含量多少则影响岩石的溶蚀速度，酸的含量越高，溶蚀力也越强。酸的来源除了少部分来自矿物的分解和生物活动而直接产生之外，大多数是由大气中的CO2溶入水中而成，这些CO2有来自火山喷发、有机物的燃烧、动植物呼吸、有机物的分解及微生物的作用方面。其中有机成因的CO2十分重要，它所造成溶蚀强度也很大（表5－1），例如土壤中因有机质的氧化和分解而产生的CO2常达1％以上，最高可达6％（表5－2），比大气中CO2的一般含量（0.03％）高出33～199倍。CO2对岩石的溶解起着重要作用。
（2）水的温度。水中CO2的含量与温度成反比，一般温度越高，CO2的含量越少，温度越低，CO2的含量越多。温度高的水，CO2的含量虽然减少了，但水分子的离解速度加快，水中H+和OH-离子增多，溶蚀力反而得到加强。据测验气温每增加10℃，水的化学反应速度增加一倍，故高温地区的岩溶速度较快。（2）水的温度。水中CO2的含量与温度成反比，一般温度越高，CO2的含量越少，温度越低，CO2的含量越多。温度高的水，CO2的含量虽然减少了，但水分子的离解速度加快，水中H+和OH-离子增多，溶蚀力反而得到加强。据测验气温每增加10℃，水的化学反应速度增加一倍，故高温地区的岩溶速度较快。 （3）气压的影响。气压会影响水中的CO2的含量，一般大气中CO2的含量占空气体积的0.03％，因此在自由大气下，空气中CO2的分压力PCO2＝0.0003大气压。水中CO2的含量与气压成正比，在温度条件不变的情况下，局部分压力越高，水中CO2的含量也越多（表5－3），CaCO3的溶解度也越大。
（三）、影响喀斯特发育的因素 气温 气候的影响 溶蚀能力 降水 平原地区 地貌影响 水动力条件 丘陵、山地 地面坡度不同地区 CO2的量 植被、土壤的影响 大气降水的下渗量
地下径流的分带与水流特征 对喀斯作用的影响 垂直溶蚀的结果，多形成各种大小不同的垂直性的溶隙、管道和洞穴。 包气带（垂直循环带） 季节变动带 上部饱水带形成的地貌以水平状溶洞和地下河为主 下部饱水带溶蚀停滞，只形成规模小的孔洞 饱水带（水平循环带） 深部滞流带
二、地表地貌 按形态成因特点可分出9种：溶沟与石芽、溶斗、溶蚀洼地、大型溶蚀盆地、干谷与盲谷、喀斯特石山和溶蚀平原 1．溶沟与石芽 溶沟是雨雪水溶蚀岩石表面而成的沟槽，深数厘米至数米，宽数厘米至数十厘米，呈楔形或槽形，与地面垂直。它主要沿岩石裂隙或层理面等发育，先由溶痕逐渐扩大成为沟槽。 石芽为突出在溶沟之间的岩石，呈笋状、菌状、柱状或尖刀状等。排列成车轨状（互相平行）、棋盘状（方格）、或山脊状（不规则）。高数厘米至数米，有的高达10m以上。如云南的石林，最高超过35m，那里石芽密布如林，故得名。它是在亚热带气候环境下，台地被溶蚀破坏而成的。
在小石林内,有一泓湖水碧波粼粼。湖畔屹立着一座独立的石峰,每天都吸收着无数的游客前来观赏、留影。 那颀长高挑的身段,风姿绰约的动人体态, 还有那包头衫,身后的背篓, 多么像一位彝族撒尼少女。 这就是著名的阿诗玛石峰。阿诗码的传说故事被改编成了电影、 大型歌舞剧,在国内外放映和演出后, 引起了强烈的反响,阿诗玛的故事也随着广为流传。 那么阿诗玛怎么会变成了一座石峰呢？传说很久以前，彝族地区叫作阿着底的地方，一个穷苦人家的女儿阿诗玛爱上了诚实勇敢的彝族青年阿黑，霸道的财主热布巴拉的儿子阿支看中了美貌的阿诗玛，抢走了她。后被阿黑救出。就在这对彝族青年回家的路上，山洪暴发，卷走了阿诗玛。阿诗玛被传说中的应山歌姑娘救出，化成一座山峰，现在她仍然立在那里。她深情地眺望远方，似在期盼着她的阿黑哥。如果你高呼她的名字，她就会回答你。数千年来，人们到此一遍又一遍的呼喊她。
“不到石林，枉来云南”。石林风景区位于云南昆明市路南彝族自治县境内，距昆明89公里，离石林县城15公里，324国道、安石高等级公路、南昆铁路紧临而过。 石林风景区面积约2.7余万公顷，景区由大、小石林、乃古石林、大叠水、长湖、月湖、芝云洞、奇风洞７个风景片区组成。大小石林为岩柱林形态景观，乃古石林为黑岩体形态景观，芝云洞、奇风洞为地下溶洞景观，长湖、月湖为湖泊景观，大叠水为瀑布景观。景区拥有石灰岩形成的石峰、石柱、石钟乳、石笋、地下河流、地下溶洞等自然景观。远望犹如一片莽莽森林，雄浑浩瀚，被誉为“天下第一奇观”。1982年，经国务院批准定为第一批国家级重点风景名胜区。1999年被评为“中国文明示范景区”。
2．溶斗（漏斗） 溶斗是喀斯特地面上的一种封闭性小型洼地，呈碟状、漏斗状或竖井状。直径多为数十米，深数米至十余米。
3．溶蚀洼地 它是由溶斗合并扩大而成的小型溶蚀盆地，规模比溶斗要大得多，直径数百米至千米，深约30m，周围被石山环绕，四壁陡峭。底部比较平坦，并且堆积了碎屑物，但有时还可见到溶斗合并的遗迹，或有溶斗和落水洞出现，如果底部的落水洞被堵塞，洼地即将积水成为喀斯特湖。 4．溶蚀盆地 它是一种大型溶蚀盆地，在我国西南云贵高原及广西等地分布很广，当地称为“坝子”。呈长条形，长数公里至数十公里，宽数百米至数公里，面积十几至几百平方公里。四周为峰林石山所围绕，横剖面呈槽形，故又称槽谷。底部比溶蚀洼地更加平坦，多覆盖着数米厚的残积红色粘土或冲积层；常有河流穿过，它由四周石山的出水洞流出，向落水洞没入；盆地内有时还见到低矮的石灰岩孤峰。溶蚀盆地在南斯拉夫称为Polje （坡立谷），意指“可耕种的土地”。
5．干谷和盲谷 二种谷地都是喀斯特地区所特有。干谷曾经是昔日的河谷，但现在无水，成为干涸谷地。干谷的成因可能是地壳上升或侵蚀基准面下降，导致河水潜入地下，变成伏流，而地表河干涸。有的是地下河袭夺地表河，使其下游成为干谷。也有的是地下河裁弯取直，使弯曲段河流成为干谷。干谷谷底平坦，覆盖有松散堆积层。常有溶斗、落水洞分布。 盲谷是一种死胡同式的河谷，河流前方被石山陡崖阻挡，河谷消失，河水从崖下溶洞进入石山内变成伏流。这种前方失去谷形的河谷称为盲谷。
6．喀斯特石山 它是在喀斯特作用下所成的山体，形态奇特，例如山峰尖削挺拔，山坡陡峭，地面岩石裸露，满布石芽和溶沟，显得十分崎岖。山内分布着大小溶洞，管隙纵横交错。洞内还有各种石钟乳、石笋和石柱等，琳琅满目，构成一幅奇峰异洞的地貌景观。 石山的单个形态，受岩性和产状影响而不同。例如由质纯层厚和产状水平的石灰岩组成的石山，呈塔状或圆筒状；由水平产状但岩质不纯的石灰岩组成的石山，呈圆锥状；由单斜层石灰岩组成的石山，呈单面山状等。 石山的组合形态，按地貌发育过程分为三种：峰丛石山、峰林石山和孤峰石山。
（1）峰丛石山 它是喀斯特高原向山地转化初期的产物。山体分为上下二部分，上部为分离的山峰，下部连结成基座。基座厚度大于山峰部分，山峰之间多被溶蚀洼地隔开。正是这些洼地的发育，才使原来的高原面分割成为峰丛。峰丛在贵州高原上分布很广，有时排列成行，表示沿构造线方向发育所成。 （2）峰林石山 当峰丛石山之间的溶蚀洼地再度垂向发展而至饱水带时，把基座蚀去，成为没有基座的密集山峰群，称为峰林（图6．48）。此时，溶蚀洼地也扩大而被溶蚀盆地所代替。如果峰林发育后地壳上升，升起的峰林则将重新变为峰丛。 （3）孤峰石山 指零星分布于溶蚀平原上的低矮石山。它是峰林石山进一步发展，高度降低，个数减少，峰林间的盆地扩大成为溶蚀平原时的残丘。
7．溶蚀平原 原来的石灰岩高原或山地，经过长期溶蚀、侵蚀后，高度逐渐降低，最终成为起伏和缓的平原。平原上河流发育，覆盖有残积红土和冲积物，以及分布着残丘。
三、地下喀斯特地貌 1。 溶洞又称喀斯特洞穴。地下水沿岩局裂隙、落水洞向下流动，同时进行喀斯特作用，扩大空间，形成大小不一、形态多样的管道和洞穴。起初它们多数是孤立的，随着喀斯特作用的不断进行，它们逐渐沟通，小溶洞合并为大溶洞，形成一个统一的地下水面。以后如果地壳上升，则河流下切，地下水位下降，使洞穴脱离地下水面而成为干溶洞。
2。溶洞内的化学堆积（沉淀）地貌 在地下河发育时期，水平溶洞内是没有化学堆积的，它只能在干溶洞内发生。按堆积物的位置与成因分成三组： （1）石钟乳、石笋、石柱。这是一组由洞顶滴水而产生的堆积地貌。石钟 （2）石幔、石旗、边石坝、钙华板。这是一类由薄膜（层）状溶水所成的堆积地貌，总称为“流石”。 （3）石花、卷曲石、爆玉米。这是一类毛发状、草叶状、豆芽状或花球状的微小形态，常附生在其他大型碳酸钙堆积形态上。生长方向乱散，似是不受重力影响。其成因复杂，主要与毛细水的运动有关，同时还受洪水量少、环境较封闭、气温较稳定和气流扰动少等条件影响。石花的“花瓣”呈针状向外辐射，形似蓟草的花球，常由文石组成。卷曲石似豆芽，其卷曲可能是晶格错位所致。爆玉米是群生的小瘤，是毛细水蒸发的产物。
洞内堆积有化学沉积和其他堆积物。例如，地下水从干溶洞顶的裂隙渗出，遇到温度升高、压力降低、水分蒸发时，使水中CaCO3，沉淀而形成自洞顶向下增长的钟乳石。水滴从钟乳石上滴到洞底，CaCO3沉淀而形成自下而上增长的石笋。钟乳石和石笋相接则形成石柱，等等。此外，还有地下河和地下湖的沉积、生物堆积、崩塌堆积等。由于这些堆积物的填充或洞顶的崩塌，溶洞的面貌和性质也会发生改变。喀斯特作用形成的地下湖称暗湖，它与地下河相通，起着储存和调节地下水的作用。洞内堆积有化学沉积和其他堆积物。例如，地下水从干溶洞顶的裂隙渗出，遇到温度升高、压力降低、水分蒸发时，使水中CaCO3，沉淀而形成自洞顶向下增长的钟乳石。水滴从钟乳石上滴到洞底，CaCO3沉淀而形成自下而上增长的石笋。钟乳石和石笋相接则形成石柱，等等。此外，还有地下河和地下湖的沉积、生物堆积、崩塌堆积等。由于这些堆积物的填充或洞顶的崩塌，溶洞的面貌和性质也会发生改变。喀斯特作用形成的地下湖称暗湖，它与地下河相通，起着储存和调节地下水的作用。 栾川县城西4公里处有一座山， 山腰有一天然石灰岩溶洞， 名叫鸡 冠洞。此洞斜入地下，长达千多米，奇丽深幽，被称为北国第一洞。洞 中石灰质水溶液天然滴凝形成的石柱、石塔、石瀑、石川、石花、布满厅堂四壁，琼林玉树，千姿百态，俨然艺术殿堂、晶莹剔透的海底龙宫、梦幻中的童话世界。
黄龙洞是武陵源风景名胜区的王牌景点之一，位于湖南张家界市.她以规模大、内容全、景色美而被誉为溶洞景观的“全能冠军”。正如许多游人所说：黄龙洞是诗的结晶，哲学的凝聚，美学的雕像。 黄龙洞现已探明的洞底面积约10万平方米，全长7640米，垂直高度140米，内分两层旱洞两层水洞，有1库、2河、3潭、4瀑、13个厅、98廊以及上千个白玉池，上万座钟乳石峰。整个大洞犹如一株古木，错节盘根，散发开来，洞中有洞，天外有天，山重水复，峰回路转，由天生灰质溶液凝聚而成的洞穴景观琳琅满目、美不胜收、无所不奇、无所不有。 [定海神针] 这是黄龙洞景区的标志景点，,全高19．2米，围径40公分，为黄龙洞最高石笋，两头粗中间细，最细处直径只有10厘米，如果按专家测定的黄龙洞石笋的年平均生长速度仅为0．1毫米， 那么依此推算，“定海神针”生长发育至今已有20万年历史了，而且仍在继续生长，如果再长6万年，再长6米，就可直抵穹顶而“顶天立地”了!为了更好地保护这一标志景点，黄龙洞景区管理部门特地为“定海神针”买下—亿元巨额保险，创全国为世界自然资源性遗产买保险之先河……
