第3章

巖溶發(fā)育作用及規(guī)律當(dāng)前第1頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)巖溶發(fā)育作用3.1溶蝕作用類型3.2溶蝕作用與侵蝕作用3.3溶蝕作用與崩塌作用3.4溶蝕作用與堆積作用當(dāng)前第2頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)

巖溶作用巖溶作用：以地下水為主，地表水為輔，以化學(xué)過程為主，機(jī)械過程為輔的對可溶性巖石的破壞和改造作用。巖溶：巖溶作用及其所產(chǎn)生的水文現(xiàn)象和地貌現(xiàn)象。一、基本概念與研究意義當(dāng)前第3頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)漓江勝景——九馬畫山當(dāng)前第4頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)漓江勝景——螺螄峰當(dāng)前第5頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)陽朔勝景——月亮洞當(dāng)前第6頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)地下河當(dāng)前第7頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)洞內(nèi)奇觀——石鐘乳石幔當(dāng)前第8頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)研究意義：由于巖溶地區(qū)有著獨(dú)特的水文特征和地貌特征，因此在，巖溶地區(qū)進(jìn)行各種經(jīng)濟(jì)建設(shè)和生產(chǎn)活動都會遇到非巖溶地區(qū)所沒有的問題，故對巖溶作用要進(jìn)行專門的研究。當(dāng)前第9頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)溶蝕作用溶蝕作用是溶解為化學(xué)風(fēng)化作用之一，地表部分礦物可直接溶解于水中，部分礦物則溶解于含有碳酸或有機(jī)酸的水溶液而不直接溶解于純水中。降落的雨水或地下水面以上至地表之間風(fēng)化帶中的地下水，因溶解多量二氧化碳或含有機(jī)酸，當(dāng)其沿巖石表面及其裂隙移動時，易溶性巖層便局部被溶解成流體物質(zhì)而他移；這種硬質(zhì)巖石因溶解而蝕失的現(xiàn)象，叫做溶蝕作用。當(dāng)前第10頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)3.1溶蝕作用類型溶蝕作用類型可分為：（1）碳酸鹽溶蝕：侵蝕性二氧化碳對碳酸鹽巖的溶蝕。（2）硫酸鹽溶蝕：侵蝕性水對硫酸鹽巖的溶蝕（3）氯化物溶蝕：侵蝕性水對氯化物巖的溶蝕當(dāng)前第11頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)3.1溶蝕作用類型溶蝕作用類型可分為：（4）混合溶蝕：兩種或兩種以上不同水溫、不同水質(zhì)的水混合后溶蝕作用加強(qiáng)。

混合溶蝕效應(yīng)是指不同成分或不同溫度的水混合后，其溶蝕能力有所增強(qiáng)的效應(yīng)。（5）接觸溶蝕：可溶巖與非可溶巖接觸帶，往往溶蝕作用加強(qiáng)，形成串珠狀洼地及巖溶管道。在可溶巖與下伏隔水層的接觸面上往往會發(fā)育成層的溶洞，這是由于水流下方受阻，流線密集于接觸界面上所致（6）交代溶蝕：當(dāng)前第12頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)當(dāng)前第13頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)交代溶蝕（6）交代溶蝕：可溶巖溶濾殘留物紅黏土的厚度與可溶巖中非可溶成分百分比含量不匹配。殘積紅黏土的層紋與裂隙構(gòu)造與母巖層紋及裂隙構(gòu)造的相似性。白云巖殘積紅黏土與基巖之間分布的白云巖風(fēng)化砂、灰?guī)r殘積紅黏土與基巖之間分布的灰白色多孔狀強(qiáng)風(fēng)化過渡層；殘積紅黏土下普遍分布有溶溝溶槽和石芽石柱，當(dāng)其上的紅黏土被侵蝕殆盡，在經(jīng)流水的進(jìn)一步塑造，便形成婀娜多姿的石柱、石林。當(dāng)前第14頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)3.2溶蝕作用與侵蝕作用溶蝕作用是溶解為化學(xué)風(fēng)化作用之一，地表部分礦物可直接溶解于水中，部分礦物則溶解于含有碳酸或有機(jī)酸的水溶液而不直接溶解于純水中。降落的雨水或地下水面以上至地表之間風(fēng)化帶中的地下水，因溶解多量二氧化碳或含有機(jī)酸，當(dāng)其沿巖石表面及其裂隙移動時，易溶性巖層便局部被溶解成流體物質(zhì)而他移；這種硬質(zhì)巖石因溶解而蝕失的現(xiàn)象，叫做溶蝕作用。當(dāng)前第15頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)地下洞穴的發(fā)育雨水或河水沿裂隙進(jìn)入地下，在巖層中長期溶蝕形成洞穴。洞穴內(nèi)含碳酸氫鈣溶液從巖層中滲出時，部分的水被蒸發(fā)，碳酸氫鈣被還原成CO2和CaCO3,CO2被空氣逸出。當(dāng)前第16頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)當(dāng)前第17頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)3.2溶蝕作用與侵蝕作用侵蝕作用指風(fēng)力、流水、冰川、波浪等外力在運(yùn)動狀態(tài)下改變地面巖石及其風(fēng)化物的過程。侵蝕作用可分為機(jī)械剝蝕作用和化學(xué)剝蝕作用。外營力對地表沖刷、磨蝕和溶蝕等作用的總稱。外營力包括流水、冰川、波浪、潮流、海流、風(fēng)等。當(dāng)前第18頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)

溶蝕作用與侵蝕作用在巖溶發(fā)育的初期（巖溶裂隙發(fā)育階段），侵蝕作用只是起輔助作用，巖溶發(fā)育后期（地下河發(fā)育階段），溶蝕作用、侵蝕作用都有起主導(dǎo)作用的時候。當(dāng)前第19頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)當(dāng)前第20頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)當(dāng)前第21頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)當(dāng)前第22頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)

侵蝕作用河流的侵蝕作用，橫向上以排泄基準(zhǔn)面控制著兩岸地下水徑流特點(diǎn)和分帶；縱向上控制著地貌的發(fā)育特點(diǎn)和分布面積。當(dāng)前第23頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)3.3溶蝕作用與崩塌作用重力地質(zhì)作用的一種形式。山坡上的巖石，經(jīng)風(fēng)化剝蝕、地震、人類活動等因素影響，巖塊在重力作用下，整塊地突然向下移動的過程。其運(yùn)動方式分為滾動和墜落兩類。前者呈很多碎塊向下滾動。而后者則是指斜坡上的物體因某種原因失去支持而脫離基巖發(fā)生的墜落現(xiàn)象。當(dāng)前第24頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)崩塌作用大型溶洞底部無不分布有孤石、塊石及碎石；天生橋塌陷不僅形成堰塞湖，而且還改變?nèi)芪g作用的環(huán)境條件；巖溶塌陷導(dǎo)致上覆非可溶巖塌陷，形成天窗。當(dāng)前第25頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)當(dāng)前第26頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)當(dāng)前第27頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)當(dāng)前第28頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)當(dāng)前第29頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)當(dāng)前第30頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)3.4溶蝕作用與堆積作用堆積作用：被搬運(yùn)的物質(zhì)因外營力減弱或失去搬運(yùn)能力，以及含溶解質(zhì)的水溶液受蒸發(fā)或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后出現(xiàn)的積聚過程。當(dāng)前第31頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)巖溶堆積物定義：巖溶堆積物是指與巖溶作用有關(guān)的各種堆積物的總稱。巖溶堆積物（一）地表巖溶堆積物（二）地下巖溶堆積物當(dāng)前第32頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)（一）地表巖溶堆積物

1、赭土（蝕余紅土）

1）空間分布：巖溶區(qū)的平緩地帶和溶洞底部，也有的充填于裂隙的隧道之中。

2）巖性：紅色黏土為主，粘性大并夾雜巖石碎塊，呈堿性反應(yīng)，富含F(xiàn)e2O3、Al2O3，鐵的氧化物使黏土呈紅色，被稱為“赭（zhe）土”或“紅色石灰土”。赭土有隔水作用。

與典型紅土的區(qū)別：成因不同，產(chǎn)狀不同。巖溶堆積物當(dāng)前第33頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)

2、泉華（石灰華）

定義：泉華是指巖溶泉出露的地方，形成的碳酸鈣沉積。黃龍寺鈣華分類：鈣華、硅華CO2+H2O+CaCO3Ca2++2（HCO3-）（一）地表巖溶堆積物巖溶堆積物當(dāng)前第34頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)云南中甸白水臺（鈣華池）當(dāng)前第35頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)（二）地下巖溶堆積物1、洞穴化學(xué)沉積物

1)、滴石：由洞中滴水形成的方解石及其他礦物沉積，其形態(tài)多樣。

A、石鐘乳特點(diǎn)：中空，橫切面有同心圓結(jié)構(gòu)。形成：地下水沿著細(xì)小的孔隙和裂隙從洞頂滲出而進(jìn)入溶洞空間，隨著溫度的升高，壓力的降低，水中Ca(HCO3)2變得過飽和，CaCO3就圍繞著水滴的出口沉淀下來，逐漸形成一種自洞頂向下生長的碳酸鈣沉積體。巖溶堆積物當(dāng)前第36頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)B、石筍形成：由于水滴從石鐘乳到洞底時散濺開來促使水中的CO2進(jìn)一步擴(kuò)散，剩余的Ca(HCO3)2再分解，形成由下向上的筍狀碳酸鈣沉積體。特點(diǎn)：中實(shí)，橫切面有同心圓結(jié)構(gòu)。

C、石柱——石鐘乳不斷地向下長，與之對應(yīng)的石筍也同時向上生長，兩者相連后所形成的柱狀體。CO2+H2O+CaCO3Ca2++2（HCO3-）當(dāng)前第37頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)當(dāng)前第38頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)九江獅子洞石鐘乳、石柱

美國馬默斯溶洞當(dāng)前第39頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)

石鐘乳石筍

當(dāng)前第40頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)石鐘乳（1）、石筍（2）和石柱（3）的形成過程(舒良樹等，2010，普通地質(zhì)學(xué))當(dāng)前第41頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)2）、流石：洞內(nèi)流水所形成的方解石及其他礦物沉積。

a、邊石是地下水流過洞底積水塘?xí)r，在其邊緣形成的碳酸鈣沉積。

b、石幔為飽含碳酸鈣的薄層水，從洞頂或洞壁裂隙流出，沉積的波狀或褶狀的流石。

當(dāng)前第42頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)A、霧水和凝結(jié)水沉積：呈叢花狀散布在洞壁或其他洞穴堆積物表面的石花狀方解石沉積物。

B、毛細(xì)管水沉積

a、石珊瑚在石鐘乳表面，由于毛細(xì)管水滲出而形成的狀如珊瑚的碳酸鈣沉積物。

b、卷曲石一種螺旋狀鐘乳石。3）、其他形態(tài)當(dāng)前第43頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)2、洞穴崩塌堆積

洞內(nèi)伴隨著巖溶作用過程從洞頂、洞壁、洞口崩塌的巖石、碎石的角礫堆積物的通稱。常和洞底的石灰華、黏土等混雜在一起，形成一種堅(jiān)硬的角礫巖。3、地下河湖堆積

主要是具有層理的沙土和礫石，成分比較單純；有時會出現(xiàn)魚化石。4、動物化石堆積古人類化石及其文化遺存

地下巖溶堆積為第四紀(jì)古氣候、古環(huán)境、生物地層學(xué)及年代學(xué)研究提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

（二）地下巖溶堆積物巖溶堆積物當(dāng)前第44頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)巖溶發(fā)育作用4.1溶蝕發(fā)育的選擇性4.2溶蝕發(fā)育的受控性4.3溶蝕發(fā)育的繼承性4.4溶蝕發(fā)育的不均勻性當(dāng)前第45頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)巖溶發(fā)育影響因素地層巖性--化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)氣候條件--降水量、氣溫地形地貌--高差、侵蝕基準(zhǔn)面地質(zhì)結(jié)構(gòu)--巖性組合、地質(zhì)構(gòu)造新構(gòu)造運(yùn)動--升、降、平當(dāng)前第46頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)一、巖性—主控基本條件①1、巖石化學(xué)成分—灰?guī)r越純，巖溶越發(fā)育。比溶蝕度Kv表溶蝕強(qiáng)度、比溶解度Kcv表溶蝕速度。

比溶蝕度Kv＝試樣溶蝕量／標(biāo)準(zhǔn)試樣溶蝕量比溶解度Kcv＝試樣溶解速度／標(biāo)準(zhǔn)試樣溶解速度按比溶蝕度Kv和比溶解度Kcv排序：灰?guī)r-云灰?guī)r-泥灰?guī)r-方解石-大理石-泥質(zhì)灰-灰云-泥質(zhì)灰云-白云-泥質(zhì)白云規(guī)律：①方解石含量高于白云石，巖溶發(fā)育；②酸不溶物含量高，巖溶不發(fā)育；③含黃鐵礦、石膏成分，有利于巖溶發(fā)育；④含有機(jī)質(zhì)、瀝青，不利于巖溶發(fā)育。巖溶發(fā)育影響因素當(dāng)前第47頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)2、巖石結(jié)構(gòu)：問題：環(huán)境、巖性相同的巖石，其巖溶發(fā)育程度有很大差異？巖石的結(jié)構(gòu)制約了巖溶發(fā)育強(qiáng)度。

按溶蝕性指標(biāo)排序：泥晶-粒屑-亮晶（灰?guī)r類）；泥晶-細(xì)晶-中晶-粗巨晶（白云巖類）。原因：巖石的孔隙度高，比溶蝕度、比溶解度值高，巖溶相應(yīng)發(fā)育。巖溶發(fā)育影響因素當(dāng)前第48頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)二、氣候—主控基本條件②1、降水量：決定水量、水的性質(zhì)（補(bǔ)給豐缺、化學(xué)成分），間接影響巖溶類型、發(fā)育規(guī)模、速度。水量-補(bǔ)給好、循環(huán)強(qiáng)烈，則巖溶發(fā)育；水質(zhì)-進(jìn)入系統(tǒng)的CO2及各種酸越多，巖溶越發(fā)育。2、氣溫：氣溫高、化學(xué)反應(yīng)速度快，巖溶相應(yīng)發(fā)育；溫度高，生物代謝快、產(chǎn)生CO2增多，巖溶發(fā)育速度增。巖溶發(fā)育影響因素當(dāng)前第49頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)三、地形地貌--主控基本條件③。1、地形：高差大、滲徑短、徑流強(qiáng)、交替條件好、巖溶發(fā)育強(qiáng)；2、地貌：區(qū)域侵蝕基準(zhǔn)面和排泄基準(zhǔn)面取決于地貌形態(tài)，控制地下水的運(yùn)動趨勢和方向，進(jìn)而控制巖溶發(fā)育程度。一般河谷兩岸發(fā)育最強(qiáng)，谷坡段較弱，分水嶺較強(qiáng)。巖溶發(fā)育影響因素當(dāng)前第50頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)四、地質(zhì)結(jié)構(gòu)--主控基本條件③1、巖性組合：按易溶程度排序：厚而純-可溶巖夾非可溶巖-互層-非可溶巖夾可溶巖。2、地質(zhì)構(gòu)造：斷裂—提供地下水運(yùn)移通道，水循環(huán)條件好則巖溶發(fā)育強(qiáng)烈；不同方向斷裂交匯，混合溶蝕作用加強(qiáng)。褶皺—軸部巖性破碎，巖溶發(fā)育；寬緩褶皺較緊閉型巖溶發(fā)育；其展布方向?？刂茙r溶的空間分布。巖溶發(fā)育影響因素當(dāng)前第51頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)五、新構(gòu)造運(yùn)動--主控基本條件③，主要考慮地殼升降及穩(wěn)定期。1、相對穩(wěn)定：有充分的條件循環(huán)交替、溶蝕，垂向、水平巖溶均發(fā)育，規(guī)模較大。穩(wěn)定期越長巖溶越發(fā)育。2、地殼上升：河谷深切，排泄條件好，垂直巖溶發(fā)育，側(cè)蝕弱。3、地殼下降：循環(huán)弱、巖溶發(fā)育也弱。一般間歇性升降。升平、升平可形成多層水平溶洞，據(jù)以判斷地殼相對運(yùn)動期次。制約巖溶發(fā)育→類型、規(guī)模、速度、分布、發(fā)展趨勢。巖溶發(fā)育影響因素當(dāng)前第52頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)

歸納：巖溶發(fā)育有規(guī)律可循巖性與氣候條件是基本地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地殼運(yùn)動控制宏觀地形地貌影響強(qiáng)弱巖溶發(fā)育影響因素當(dāng)前第53頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)4.1溶蝕發(fā)育的選擇性巖溶發(fā)育規(guī)律：巖溶發(fā)育的各種因素內(nèi)在的必然聯(lián)系，在一定條件下必然向著某些趨勢發(fā)展。巖溶發(fā)育的選擇性表現(xiàn)在巖性和地層兩方面。當(dāng)前第54頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)當(dāng)前第55頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)當(dāng)前第56頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)當(dāng)前第57頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)貴州強(qiáng)巖溶地層：震旦系上統(tǒng)燈影組（）寒武系下統(tǒng)清虛洞組（）奧陶系下統(tǒng)紅花園組（）二疊系下統(tǒng)棲霞組（）、茅口組（）三疊系下統(tǒng)夜郎組第二段（）、永寧鎮(zhèn)組第一、三段（）

當(dāng)前第58頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)4.2溶蝕發(fā)育的受控性（1）受非可溶巖控制當(dāng)前第59頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)懸掛泉當(dāng)前第60頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)懸掛泉當(dāng)前第61頁\共有73頁\編于星期二\6點(diǎn)接觸泉屬于下降泉的一種類型。是因?yàn)榈匦吻懈钸_(dá)到含水層隔水底板，地下水被迫從兩層接觸處出露而形成的泉。接觸泉當(dāng)前第62頁\共有7