第五章喀斯特地貌课件

第五章 喀斯特地貌第五章 喀斯特地貌1概述概述（一）什么叫喀斯特（一）什么叫喀斯特 水对可溶性岩石（碳酸盐类、硫酸盐类、卤酸盐类等）地区岩石发生的破坏和改造作用及其形成的一系列地貌。石灰岩石膏卤盐概述 石灰岩石膏卤盐2（二）我国喀斯特地貌发育概况（二）我国喀斯特地貌发育概况 我国喀斯特地貌分布广、面积大、发育也很典型，主要分布在石灰岩出露地区，约占全国总面积的13%，以桂、黔、滇东为大（例如：桂林山水、路南石林）。（二）我国喀斯特地貌发育概况3贵州荔波峰林贵州荔波峰林贵州荔波峰林4第五章喀斯特地貌课件5重庆武隆天生桥重庆武隆天生桥重庆武隆天生桥6（三）喀斯特的价值和不良影响（三）喀斯特的价值和不良影响 1 1、价值、价值 现已探明石油储处多在石灰岩溶洞中，约有一半在该地貌中。地表奇峰异石，地下有众多溶洞，各种造型景观奇特，称为丰富的旅游资源。地下洞穴埋藏的古生物和古人类化石有重大科学价值。（三）喀斯特的价值和不良影响7大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流8大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流8黄龙五彩池9黄龙五彩池10海中喀斯特海中喀斯特越南下龙湾越南下龙湾“海上桂林海上桂林”海中喀斯特越南下龙湾“海上桂林”11下龙湾下龙湾12泰国普吉岛13泰国普吉岛14喀斯特泉15岩岩溶溶湖湖贵州威宁的草海，贵州威宁的草海，46.6 km2岩贵州威宁的草海，46.6 km2162 2、不良影响、不良影响 裂隙、孔洞多，地表难吸收水，风化壳薄，会引起水土缺失，不利农业生产。常发生地基破裂，水库漏水，不利于居民点和交通建设等2、不良影响17武汉洪山区青莲乡武汉洪山区青莲乡 塌塌 陷陷武汉洪山区青莲乡18石漠化石漠化石漠化19第五章喀斯特地貌课件20第第一一节节 喀喀斯斯特特作作用用 一、喀斯特作用的概念一、喀斯特作用的概念 凡是水对可溶性岩石以化学过程（溶解和沉淀）为主，机械作用（流水侵蚀与沉积，以及重力崩塌和堆积等）为辅的破坏和改造作用（不仅发生在地表，更多的是在地下）。第一节 喀斯特作用 一、喀斯特作用的概念21二、喀斯特作用的化学过程二、喀斯特作用的化学过程 CaCO3+CO2+H2O 2HCO3-+Ca2+以上反应为可逆过程，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，另一部分保持气体状态。当水中气态的CO2减少或空气中CO2含量降低，该反应式往左发展以补充CO2，则发生CaCO3的重新沉淀。二、喀斯特作用的化学过程22三、喀斯特作用的基本条件三、喀斯特作用的基本条件 归纳起来是“四性”：岩石可溶性和透水性，水的流动性和溶蚀性。（一）岩石可溶性（一）岩石可溶性 主要取决于岩石成分和结构：石灰岩质含量增加，溶解度增加，铝质，铁质、硅质含量增加，溶解度降低。一般情况下，颗粒径小，溶解度就大。三、喀斯特作用的基本条件23（二）岩石透水性（二）岩石透水性（二）岩石透水性（二）岩石透水性 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，而裂隙度大小与岩石的构造、纯度和厚度等有关。（三）水的溶蚀力（三）水的溶蚀力（三）水的溶蚀力（三）水的溶蚀力 水的溶蚀力随深度增加而降低，一是深度增加，升华作用减少而最后消失；二是水和岩石相互作用而逐渐失去具有溶蚀性的碳酸。（四）水的流动性（四）水的流动性（四）水的流动性（四）水的流动性可增大溶蚀力可增大溶蚀力可增大溶蚀力可增大溶蚀力 水的流动性主要取决于气候条件:热带温带寒带；湿润地区半湿润地区半干旱地区干旱地区。（二）岩石透水性24垂直渗透带垂直渗透带垂直渗透带垂直渗透带 （充气带）；（充气带）；（充气带）；（充气带）；季节变动带季节变动带季节变动带季节变动带 （过渡带）；（过渡带）；（过渡带）；（过渡带）；水平流动带水平流动带水平流动带水平流动带 （饱水带）；（饱水带）；（饱水带）；（饱水带）；深部滞流带。深部滞流带。深部滞流带。深部滞流带。喀斯特水动态剖面喀斯特水动态剖面喀斯特水动态剖面喀斯特水动态剖面垂直渗透带喀斯特水动态剖面25（一）垂直渗透带（一）垂直渗透带 位于地面以下丰水期潜水面以上，平时少水，仅雨季或融雪季节才有大量水流。厚度取决于潜水面的位置。该带常发育垂直性洞穴。（一）垂直渗透带26（二）季节变动带（二）季节变动带 位于丰水期潜水面与枯水期潜水面之间，受季节性水位影响明显。雨季潜水面上升，该带水运动方向为水平，平时少水，潜水面下降，水流沿着重力方向运动，如此反复变化，有利于垂直、水平和倾斜的地下溶洞发育。（二）季节变动带27（三）水平流动带（三）水平流动带 位于枯水期潜水面以下，直到谷底补给河流喀斯特水的深处为止。该带地下水常年存在，水流总是排入河谷，流动的方向接近水平，且有自由水面。但在谷底深处，地下会有承压性，故水流向上。这里有活跃的水质交替和混合，故溶解力较强，可呈大规模的水平溶洞。（三）水平流动带28（四）深部滞流带（四）深部滞流带 水流极缓慢，甚至停滞，水质交替很弱，水流有承压性，水流方向不受主河谷影响，而向远处构造盆地或减压带排泄，如果近海则从海底涌出，该带仅见数量不多的蜂窝状小洞穴。29二、地表喀斯特地貌二、地表喀斯特地貌（一）石芽与溶沟（一）石芽与溶沟 1 1、溶沟、溶沟 地表流水沿岩石表面和裂隙流动时所溶解的石质小沟称溶沟。2 2、石芽、石芽 石芽是突出于溶沟之间的石脊 3 3、石芽地、石芽地 当石芽与溶沟连成一片，构成广阔的地面时，就称石芽地。裸露在地面的石芽因形态不同可分山脊式、石林式和车轨式。第第二二节节 喀喀斯斯特特地地貌貌二、地表喀斯特地貌第二节 喀斯特地貌30石芽地石芽地314 4、埋藏石芽、埋藏石芽 热带土壤空气CO2含量高，地下水有较多的碳酸，可溶蚀土层下的石灰岩形成石芽和溶沟，但因在地下未受雨水冲刷，故石芽外形圆滑，溶沟深度不大（如图）。4、埋藏石芽32云南罗平云南罗平石芽与溶沟云南罗平33云南罗平云南罗平云南罗平云南罗平石芽与溶沟云南罗平34云南罗平云南罗平云南罗平云南罗平石芽与溶沟云南罗平35木格错，青藏高原木格错，青藏高原木格错，青藏高原木格错，青藏高原石芽与溶沟木格错，青藏高原36路南石林路37阿诗玛的传说阿诗玛的传说38路南石林世界地质公园路南石林世界地质公园39广西贺州，我国唯一的一个广西贺州，我国唯一的一个广西贺州，我国唯一的一个广西贺州，我国唯一的一个大理石石林广西贺州，我国唯一的一个40（二）溶斗与落水洞（二）溶斗与落水洞 溶斗和落水洞都发育在垂直活动带上，是喀斯特地面上发育最广泛的漏陷地貌，但是形态和成因上有区别。1 1、溶斗（喀斯特漏斗）、溶斗（喀斯特漏斗）溶斗是一种碟形、漏斗形、圆筒形的小型封闭式圆洼地（深度一般小于直径）。当喀斯特谷底溶斗呈串珠状出现时，暗示着可能有地下河存在，因此常作为喀斯特地区寻找地下水的指示性地貌。（二）溶斗与落水洞41贵州兴义贵州兴义贵州兴义贵州兴义漏斗贵州兴义42贵州兴义贵州兴义贵州兴义贵州兴义漏斗贵州兴义43贵州兴义贵州兴义贵州兴义贵州兴义漏斗贵州兴义44云南罗平云南罗平云南罗平云南罗平漏斗群云南罗平45溶斗按成因可分为：溶斗按成因可分为：（1）溶蚀溶斗 地表径流沿裂隙密集地段溶蚀而成，深度不大，斗壁和缓，斗缘也不明显，外形多呈碟状。进一步下深时，斗壁变急峻，斗缘明显，呈漏斗状。（2）塌陷漏斗 地下常出现大小不等的洞穴，覆盖在洞顶上的土层或岩层。由于重力作用，有时崩塌，造成塌陷形溶斗。多呈井状，底部有崩积物，壁陡，斗缘明显，深度大于宽度，外形呈筒状。溶斗按成因可分为：46 2 2、落水洞、落水洞 开口于地面而通往地下深处裂隙、地下河或溶洞的洞穴。落水洞的深度比宽度大得多。落水洞形态主要有两种：一是裂隙状落水洞，形态狭长，作一定倾斜和曲折向地下延伸，分布最广；二是井状落水洞，深度和宽度都很大。落水洞成因除了溶蚀作用外，更重要在于重力和侵蚀作用。2、落水洞47广西乐业“天坑群”48乐业乐业乐业乐业“天坑天坑天坑天坑”仰视仰视仰视仰视乐业“天坑”仰视49重庆小寨“天坑”50重庆小寨“天坑”51重庆小寨“天坑”52小寨“天坑”仰视53（三）溶蚀洼地和溶蚀谷地（三）溶蚀洼地和溶蚀谷地 1 1、溶蚀洼地、溶蚀洼地 是一种面积较大的椭圆形封闭洼地，四周多被低山丘陵、峰林等围绕。底部堆积着2-3m厚的红土层，当洼地底部排水系统堵塞后（发育后期）积水成湖。Photograph from:（三）溶蚀洼地和溶蚀谷地Photograph from:54 2 2、溶蚀谷地、溶蚀谷地 是喀斯特地区一些宽阔而平坦的谷地，或者盆地两侧多被峰林夹峙，谷坡急陡，但谷底平坦，横剖面如槽形。谷地内常有过境河穿过，由一端流入，至另一端潜入地下。在河流作用下，谷地不仅迅速扩大，还堆积了较厚的冲积物。此外，还残留石灰岩残积红土及低矮的石灰岩孤峰或残丘。2、溶蚀谷地55 溶蚀谷地发育受构造影响很大：如有些谷地发育于向斜或背斜轴部，有些沿断陷盆地或断裂带发育，还有些则沿可溶性岩与非可溶性岩得接触带发育。沿断裂带发育的溶蚀谷地，谷底分布农田，两侧为峰丛夹峙（福建永安）溶蚀谷地发育受构造影响很大：如有些谷地发育于向斜或56坡立谷57云南罗平云南罗平云南罗平云南罗平坝子云南罗平58云南罗平云南罗平云南罗平云南罗平云南罗平坝子59（四）干谷、盲谷和地下河（四）干谷、盲谷和地下河 1 1、干谷、干谷 喀斯特区往昔的河谷（今已无水或仅洪水期有水）。2 2、盲谷和地下河、盲谷和地下河 盲谷是死胡同式河谷，前方常被陡崖所挡，河水从崖下落水洞潜入地下，变成地下河。盲谷前端的落水洞还会向上游迁移，表示地下河不断向河流上游袭夺。（四）干谷、盲谷和地下河60地下河61地下河62地下河63广东英得64广广东东连连州州地下河广65北京郊区北京郊区北京郊区北京郊区北京郊区银狐洞地下河66地下河出口67地下河出口68广东英德广东英德广东英德广东英德地下河出口广东英德69地下瀑布70地下河出口71意大利著名的蓝洞意大利著名的蓝洞意大利著名的蓝洞意大利著名的蓝洞意大利著名的蓝洞地下河出海口72（五）峰丛、峰林和孤峰（五）峰丛、峰林和孤峰 1 1、峰丛、峰丛 峰丛顶部山峰分散，基部连成一体，地势较高，侵蚀较轻微，是位于垂直渗透带上的峰林集合体。Photograph from:（五）峰丛、峰林和孤峰Photograph from:73 2 2、峰林、峰林 成群的石灰岩山峰基部分离或微微相连，接近地下水位线。是地壳长期稳定下石灰岩体遭受强烈破坏并深切至水平流动带所成的山群。与其相伴多是大型溶蚀谷地和深陷溶蚀洼地等。Photograph from:2、峰林Photograph from:74 3 3、孤峰、孤峰 散立在溶蚀谷地或溶蚀平原上的低矮山峰，是长期喀斯特作用的产物。如桂林独秀峰，伏波岩。Photograph from:3、孤峰Photograph from:75 4 4、三者联系、三者联系 时间上：发育早期中期晚期（峰丛峰林孤峰）空间上：中间边缘外缘（峰丛峰林孤峰）峰丛、峰林与孤峰分布剖面示意图 4、三者联系峰丛、峰林与孤峰分布剖面示意图76孤峰77孤峰78峰丛与峰林峰丛与峰林峰丛与峰林79峰林峰林峰林80桂林山水甲天下桂林山水甲天下桂林山水甲天下桂林山水甲天下桂林山水甲天下81漓江漓江82（六）岩溶盆地和岩溶平原（六）岩溶盆地和岩溶平原 岩溶盆地是一种大型的岩溶洼地，边缘略陡并发育发育峰林。多分布于地壳相对稳定地区。岩溶盆地继续扩大形成岩溶平原，地表覆盖红土并发育孤峰残丘。（六）岩溶盆地和岩溶平原83Photograph from:Photograph from:84Photograph from:Photograph from:85湖南波月洞湖南波月洞二、地下喀斯特地貌二、地下喀斯特地貌湖南波月洞二、地下喀斯特地貌86溶溶 洞洞溶 洞87边石堤石石珊珊瑚瑚 千姿百态的地下喀斯特（碳酸盐岩）堆积是在漫长的地质历史时期形成的边石堤石 千姿百态的地下喀斯特（碳酸盐岩）堆积是88卷曲石卷曲石卷曲石89石水果石水果石水果90纯净的钙质纯净的钙质纯净的钙质91石石 缸缸石 缸92第五章喀斯特地貌课件93 石钟乳（垂直于洞顶的倒锥状石钟乳（垂直于洞顶的倒锥状CaCOCaCO3 3堆积体）堆积体）因洞顶渗入的地下水CO2含量较高，对石灰岩有较强的溶蚀力。溶解成饱和态的CaCO3在水滴表面结晶为极薄的钙膜，水滴落下时，钙 膜 破 裂，残 留 下 来 的CaCO3便与顶板连结成为钙环。由 于 下 渗 水 滴 不 断 供 应CaCO3，钙环不断下伸，形成细长中空的石钟乳。石钟乳（垂直于洞顶的倒锥状CaCO3堆积体）因94 石笋（由洞底往上增高的石笋（由洞底往上增高的CaCOCaCO3 3堆积体）堆积体）与石钟乳方向相反、位置相对。当水滴从石钟乳上跌落至洞底时，变成许多小水珠或流动的水膜，使原已含过量CO2的水滴有了更大的表面积，CO2逸散，产生CaCO3堆积。石笋（由洞底往上增高的CaCO3堆积体）95贵州桐梓石笋横断面与纵断面(基本连续沉积)广西桂林石钟乳断面(沉积间断)贵州桐梓石笋横断面与纵断面广西桂林石钟乳断面96二、石笋与过去二、石笋与过去气候变化记录气候变化记录二、石笋与过去气候变化记录97Wang et al.,Nature,2005Wang et al.,Nature,200598Zhang et al.,Science,2008Zhang et al.,Science,200899第第三三节节 喀喀斯斯特特地地貌貌的的发发育育一、喀斯特地貌的发育阶段一、喀斯特地貌的发育阶段（一）早期（一）早期 披覆在石灰岩上的非溶性被剥除，石灰岩体露出地面后，喀斯特开始发育。地表水流，包括河流作用仍占优势，但地面上已出现溶沟、石芽、溶斗、落水洞等漏陷地貌。第三节 喀斯特地貌的发育一、喀斯特地貌的发育阶段100（二）中期（二）中期 是喀斯特地貌发育最盛，也是地下水占优势的时期。地表水大部分转入地下（主河流除外），形成地下水系和地下洞穴系统。地面十分干旱，并广泛发育出溶蚀洼地，干谷和盲谷等，此后，许多地下河和溶洞顶部崩塌，出露后成地表河或峡谷等。地面切割及十分破碎，产生许多深陷洼地，大型溶蚀谷地、峰丛和峰林等地貌。（二）中期101（三）晚期（三）晚期 当地下水及溶洞大量崩塌，溶蚀谷地，洼地不断扩大，以及可溶性岩层之下的非溶性岩层广泛出露时，地表水系又发育起来，河流作用重新占上风，此期发育出广阔的溶蚀平原，平原上还堆积着石灰岩残积红土、峰林蚀余的孤峰与残丘。（三）晚期102二、喀斯特地貌的地带性二、喀斯特地貌的地带性 气候，尤其是气温和降水直接或间接影响着喀斯特水的径流量和溶解速度，从而使喀斯特地貌具有地带性的特征。二、喀斯特地貌的地带性103（一）热带亚热带季风型（一）热带亚热带季风型 高温多雨是热带 亚热带气候典型特征，喀斯特作用强度大，速度快，地貌发育比其它气候好：峰林发育得最好；地面露陷地貌，溶蚀洼地及溶蚀谷地等广泛发育。石芽和溶沟也十分显著，石芽高大而呈山脊式和石林式；地下喀斯特地貌发达，形成广大的洞穴系统，“逢山必有洞”。这种类型的喀斯特地貌主要分布在西印度群岛、爪哇、越南、中国广西地区和云贵高原。（一）热带亚热带季风型104（二）地中海型（二）地中海型 水热条件不如热带，但是地表或地下喀斯特地貌仍相当显著。以溶斗、落水洞、溶蚀洼地、坡立谷、盲谷及干谷等多见，还有少数河流切割造成糟形峡谷（地下河崩塌地段峡谷更为明显）。主要分布在地中海沿岸，如巴尔干半岛、爱琴海群岛、克里米亚和南高加索等地。（二）地中海型105（三）温带型（三）温带型 温带水热条件不如热带、亚热带地区和地中海型，故喀斯特作用不很强烈，地貌不很明显。国内代表是华北和东北地区，国外以法国中央高原为代表，地貌特点是地表上原有的石芽、溶沟和落水洞等已被风化物覆盖，地下喀斯特以溶隙、溶孔及小型溶洞为主，个别地区可能存在较大的溶洞和石芽等，多与古气候有关。主要分布在北美密西西比高原，乌拉尔、捷克、法国、中国华北、东北等地。（三）温带型106（四）寒带及高山型（四）寒带及高山型 温度低，喀斯特作用受限，只有少数圆洼地及小型溶斗。高山地区由于冻融风化强烈，崩解作用往往沿断层、节理或层理面进行，形成类似于热带的峰林地貌，但是规模极矮小。（五）干燥型（五）干燥型 地表因干旱，无法形成喀斯特地貌，但是在地下仍有溶洞，主要是降雨量。较多时期形成，如阿富汗西南部沙漠及中国西北干旱区所见。（四）寒带及高山型107思考题1、喀斯特作用的化学过程以及气候对岩溶作用的影响分别是什么？2、溶斗、溶蚀洼地和溶蚀谷地的异同点在哪里？3、水平溶洞、垂直溶洞和倾斜溶洞分别发育在喀斯特水的哪一带，为什么？4、峰丛、峰林和孤峰在成因和形态上的区别与联系是什么？5、石柱是如何形成的？6、请简述喀斯特地貌发育各个阶段的主要地貌特征。7、请简述喀斯特地貌发育的地带性特征。8、喀斯特地貌对人类生产生活的影响有哪些？思考题108