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哪些地質情況容易產生岩溶

發布時間: 2021-02-03 16:35:07

『壹』 工程地質學影響岩溶發育的因素有哪些

岩溶發育須具有可溶性岩石、岩石的透水性、水有侵蝕能力、水的流動性.
影響岩溶發育的主內要因素是氣容候、地形、地質(岩性分布和構造).
岩石的可溶性、透水性、水的溶蝕性、流動性是岩溶作用的基本條件。

凡是以地下水為主,地表水為輔,以化學過程(溶解與沉澱)為主。機械過程(流水侵蝕和沉積,重力崩塌和堆積)為輔的對可溶性岩石的破壞和改造作用都叫岩溶作用。岩溶作用發生的條件,就岩石而言,必須是可溶的,水才能進行溶蝕。其次,岩石必須是透水的,這樣地表水才能轉化為地下水,因為在岩溶過程中,地下水起著主導作用,才能形成做為岩溶標志的地下溶洞。就水而言,首先水必須具有溶蝕力,當水中含有CO2時,溶蝕力便會增大,其次,水必須是流動的,因為停滯的水很快就變成了飽和溶液而失去了溶蝕力。所以岩石的可溶性、透水性、水的溶蝕性、流動性就是岩溶作用的基本條件。

『貳』 產生岩溶地面塌陷的地質條件及人為要素有哪些

岩溶地面塌陷是指覆蓋在溶蝕洞穴之上的鬆散土體,在外動力或人為因素作用下產生的突發性地面變形破壞,其結果多形成圓錐形塌陷坑。
岩溶地面塌陷是地面變形破壞的主要類型,多發生於碳酸鹽岩、鈣質碎屑岩和鹽岩等可溶性岩石分布地區。激發塌陷活動的直接誘因除降雨、洪水、乾旱、地震等自然因素外,往往與抽水、排水、蓄水和其他工程活動等人為因素密切相關,而後者往往規模大、突發性強、危害也就大。岩溶地面塌陷發現於碳酸鹽岩分布區,其形成受到環境和人類活動的雙重影響。
1. 可溶岩及岩溶發育程度
可溶岩是由岩溶地面塌陷形成的物質基礎,而岩溶洞穴的存在則為地面塌陷提供了必要的空間條件。大量塌陷事件表明,塌陷主要發生在覆蓋型岩溶和裸露型岩溶分布區,部分發育在埋藏型岩溶分布區。
溶穴的發育和分布受岩溶發育條件的制約,一般主要沿構造斷裂破碎帶、褶皺軸部張裂隙發育帶、質純層厚的可溶岩分布地段、與非可溶岩接觸地帶分布。岩溶的發育程度和岩溶洞穴的開啟程度,是決定岩溶地面塌陷的直接因素,可溶岩洞穴和裂隙一方面造成岩體結構的不完整,形成局部的不穩定;另一方面為容納陷落物質和地下水的強烈運動提供了充分的空間條件。一般情況下,岩溶越發育,溶穴的開啟性越好,洞穴的規模越大,則岩溶地面塌陷也越嚴重。
2. 覆蓋層厚度、結構和性質
鬆散破碎的蓋層是塌陷體的主要組成部分,由基岩構造成的塌陷體在重力作用下沿溶洞、管道頂板陷落而成的塌陷為基岩塌陷。塌陷體物質主要為第四系鬆散沉積物所形成的塌陷叫土層塌陷。據南方十省區統計,土層塌陷占塌陷總數的96.7%。
3. 地下水運動
地下水運動是塌陷產生的動力條件——主要動力。地下水的流動及其水動力條件的改變是岩溶塌陷形成的最重要動力因素,地下水徑流集中和強烈的地帶,最易產生塌陷,這些地帶有:
(1)岩溶地下水的主徑流帶;
(2)岩溶地下水的(集中)排泄帶;
(3)地下水位埋藏淺、變幅大的地帶(地段);
(4)地下水位在基岩面上下頻繁波動的地段;
(5)雙層(上為孔隙、下為岩溶)含水介質分布的地段,或地下水位急劇變化的地段;
(6)地下水與地表水轉移密切的地段。
地下水位急劇變化帶是塌陷產生的敏感區,水動力條件的改變是產生塌陷的主要觸發因素。
水動力條件發生急劇變化的原因主要有降雨、水庫蓄水、井下充水、灌溉滲漏、嚴重乾旱、礦井排水、強烈抽水等。
此外,地震、附加荷載、人為排放的酸鹼廢液對可溶岩的強烈溶蝕等均可誘發岩溶地面塌陷。

『叄』 產生岩溶塌陷的地質條件及人為因素有哪些

岩溶塌陷發育的基本條件是:岩溶洞隙的存在,一定厚度的鬆散蓋層和水動力條件易於改變回的岩溶答地下水。
(一)岩溶洞隙是岩溶塌陷產生的基礎。
(二)一定厚度的鬆散蓋層
(三)易於改變的岩溶地下水動力條件

『肆』 岩溶地形的形成有哪些條件

從前,在地理教科書里把這種溶蝕作用造成的地形叫「喀斯特」地形。這是因為,在歐洲的南斯拉夫亞得里亞海濱有一個叫「喀斯特」的高原,那裡有很大一片石灰岩山地,形成不少典型的溶蝕地形。科學家們在這里做過詳細的調查,並且把這類石灰岩地形通稱為喀斯特地形。

後來,有人覺得喀斯特這個詞總有些別扭,改稱「岩溶」兩個字。就是岩石被溶蝕的意思,這比起叫「喀斯特」來要明白精確多了。

你可能會問:這樣緩慢的溶蝕速度怎麼能把石灰岩溶蝕成石林、高峰和溶洞這種種岩溶地形呢?

當然,要溶蝕成這些岩溶地形確實都要花費很長很長的時間。這點,我們不必擔心。地質歷史本來就是非常漫長的。拿地球的一「歲」——一百萬年來說,就足夠了。這個算術題很簡單:以每年零點三毫米乘一百萬,得出的數就是三百米。

我們知道,雲南路南石林,一般高度只有幾十米,桂林的峰林只有一二百米,而一般溶洞的高度也只有幾十米,當然都不在話下了。

是不是凡有石灰岩的地方就能形成岩溶地形呢?也不是。岩溶地形的形成,一方面要有大面積、大厚度、質地純凈的石灰岩地層,另一方面還要有濕熱的氣候條件。在這種條件下,地表水和地下水豐富,植物的枯枝落葉腐解迅速,土壤和水中的二氧化碳含量高,這都有利於溶蝕作用的進行。所以,氣候越潮濕,越熱,石灰岩被溶蝕的速度也越快,岩溶地形也就能發育到十分完善的程度。

了解到這一點,你們就會明白為什麼岩溶地形在我國南方特別多,而北方比較少見的道理了。

當然,乾旱少雨的北方也不是絕對找不到岩溶地形。象北京附近的周口店猿人洞、上方山雲水洞等,都是岩溶地形,但它們並不是在今天的氣候條件下形成的。它們形成的時候,距離現在最少有幾十萬年了,當時北京地區的氣候比今天要炎熱潮濕得多,大概和今天我國南方的氣候沒有多大差別,所以才形成了這些岩溶地形。

『伍』 發生岩溶作用的氣候環境條件是什麼

岩溶:
最先出處 這個術語原先用於亞得里亞海達爾馬提亞(Dalmatia)沿岸的石灰岩區喀斯特,但經內過推廣容,現已用於有類似現象的一切地區。稱為喀斯特現象。
形成條件 喀斯特現象分布在世界上極為零散的地區∶法國的科斯( 重慶武隆岩溶國家地質公園Causses)、中國的廣西地區、墨西哥的猶加敦半島以及美國的中西部、肯塔基州和佛羅里達州等地。促使喀斯特發育的條件是∶1.地表附近有節理發育的緻密石灰岩;2.中等到較大的降雨量;3.地下水循環通暢。石灰岩在略有酸性的水中更易於溶解,而這種水在自然界中廣泛存在。雨水沿水平的和垂直的裂縫滲透,將石灰岩溶解,並以溶液形式帶走。沿節理發育的垂直裂隙逐漸加寬、加深,形成石骨嶙峋的地形。當雨水沿地下裂縫流動時,就不斷使裂縫加寬、加深,直到終於形成洞穴系統或地下河道。

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『陸』 岩溶洞穴的形成條件

以上述及的關於岩溶洞穴的成因,其中無可爭議的是「水」對可(易)溶性岩類的「溶蝕」。而且「水」是沿著岩石中的裂隙、縫隙等進行「溶蝕」的,從而導致岩溶作用的發生。明確表述了在岩溶發生及發展過程中,「水」、「可(易)溶性岩石」及岩石中的「裂隙、縫隙」,是三個同等重要又必不可少的條件。但在由於水的運行方式不同,導致出不同的地質作用———溶蝕、侵蝕、挖蝕等方面產生了爭議。

眾所周知,岩溶化進程的發生、發展、停頓等,還受到地殼升降運動的制約。當地殼運動處於相對停頓期,由於地下水向下運移受阻,會使岩溶向橫向發展或暫時停頓;當地殼運動處於連續緩慢的上升期,地下水向下運移,岩溶將逐漸向下發展;當地殼運動連續緩慢向下沉降,地下水向下運移受阻,這時岩溶將停止發育,原有的溶蝕空間將可能被沉積物充填。所以地殼的升降運動,也是制約岩溶發生、發展的重要因素。

可以看出「溶蝕」理論,是對自然界宏觀的、外在的地質作用進行觀察。由於是宏觀的、外在的,所以只是從水對岩石(岩體)的整體作用,進行討論和敘述。這種觀點的提出可能是建立在,碳酸鹽岩是一種簡單(結構、構造上)的、化學成因的、單純化學沉積的岩類的基礎上,只是簡單地從岩石的整體來進行觀察和研究。但是20世紀50年代末至60年代初,創立的石灰岩的結構-成因理論則認為:石灰岩的結構、構造比碎屑岩類還豐富,特別是它的顯微結構、顯微構造更是豐富多樣。這就提出了碳酸鹽岩內部,有著大量的顯微原生孔隙存在,對它們應該進行重新的認識。

既然是水對岩石(岩體)中的裂隙、縫隙、孔隙等宏觀構造進行「溶蝕」,然後逐漸擴大形成洞穴。那麼是否可以進一步思考,在岩溶化進程中,水對碳酸鹽岩內部的顯微結構、顯微構造所形成的顯微孔、縫隙的作用和影響,也同樣的重要。如果再從碳酸鹽岩內部顯微結構、顯微構造分布的廣度和數量上考慮,那麼顯而易見,它們在岩溶洞穴形成過程中的作用,就會顯得更加普遍、更加重要。如果用石灰岩的結構-成因理論來觀察、研究岩溶洞穴的成因機制,必將會得到一種全新的認識和觀點。

『柒』 岩溶地質性因素

(一)岩溶滲漏

桂中地區上林、賓陽、貴港、合山、興賓區、象州、武宣、忻城等8 個縣(市)岩溶分布面積達14 069km2,占土地總面積的75.4%。由於地處南亞熱帶濕潤氣候區,岩溶發育強烈,岩溶系統表層的岩溶化極強,岩層裸露、溶蝕溝槽、溶蝕縫隙、溶潭溶窪、滲(塌)坑、落水洞、豎井、漏斗、溶洞、岩溶管道和地下河等構成地表物質與能量迅速滲漏轉移的復雜介質結構系統。降水和地表水容易滲入地下,水文動態變化劇烈,因此造成所謂「地表滴水貴如油,地下河水白白流,一場暴雨十日澇,十日不雨禾焦頭」的岩溶型旱澇現象。

(二)地表、地下雙層水文網

岩溶地區由於同時存在著地表和地下兩個水文網,水流運移循環與非岩溶區差別很大。地面河網密度明顯小於非岩溶區,地下水徑流網發育,如興賓區河網密度平均僅0.15km/km2,為我國南方非岩溶區平均0.6~1.0km/km2的1/6~1/4。岩溶地區產流機制十分復雜,受地層岩性、構造、地貌和地表水系及排泄基準面的控制,雨水-地表水-地下水之間的關系密切,「三水」轉化頻繁,岩溶含水層是一種導水性強而貯水性偏弱的雙重介質,如同篩子過水而不是海綿吸水,岩溶區水文動態變化劇烈,徑流分布不均,水位動態變化大,自然狀態下對可再生資源的動儲量調節作用十分微弱。地表流域水量虧多盈少,按非岩溶區模式求得的產流量往往偏高30%~50%。岩溶區水庫、山塘等蓄水設施的岩溶滲漏嚴重,在興賓區近2/3的中、小型水庫蓄水達不到設計標准。岩溶地區獨特的水文網結構給水系治理帶來許多復雜的技術問題,大大增加了水利建設的技術難度,因此需要探尋一種適合岩溶環境特點的建設模式。

(三)土被保水性差

據初步調查,本區土被基本上為紅土化碳酸鹽岩風化殼,與有6 000萬年以上歷史的古老峰林地貌系統(晚白堊世開始發育)伴生形成。成土母質由殘積和坡洪積物經短途搬運的混合再沉積組成,並成為峰林平原岩溶景觀的重要組成部分。

峰林平原型風化殼整體上保水性能極差,強透水、持水性差,如興賓區,砂礫質土壤面積佔46.5%(表3-7)。其主要原因:一是土層淺薄,在碳酸鹽岩母岩層的溶蝕溝槽中呈囊狀產出,多數情況下平均厚度不到1~2 m;局部雖可達10m或更多,但在不同深度經常出現突起的石芽個體或群體,為水流沿石芽邊壁垂向下滲提供了方便條件。二是礫石多,增加了土層的漏水性。三是基岩面上往往有一層數十厘米厚的殘積和交代成因的粘土層,保水能力較好,但遇旱脫水出現龜裂,加快了水分的流失,對水田危害尤為嚴重。在興賓區持水能力較差的砂礫石土類佔耕地總面積的46.5%,而此類土壤的稻田耗水量比粉質土和粘質土的大1~3倍(表3-8、圖3-4),單位產量的耗水量達到12.5 m3/kg,可見農田高耗水進一步加劇了該地區的水資源供需矛盾。

表3-7 興賓區砂礫質土壤特徵與分布Tab.3-7 Characteristics and distribution of sandy-gravelly soil in Xingbin District

註:據譚宏志等統計,興賓區第二次土壤普查資料。

(四)生態環境惡化

岩溶平原區農業生態經濟系統的基本結構遭到嚴重破壞,運轉陷入惡性循環。首先是短缺森林這個重要的調節系統。如興賓區據1973年普查,全區森林覆蓋率為5.4%,據1989年簡易調查則降至3.1%,森林涵養水分的能力減弱,水土流失加快,更加重了區域乾旱。

森林是生態系統的主體,在亞熱帶岩溶地區其地位尤為突出,這里生境十分嚴酷,成片立生的岩溶森林群落,憑藉生物不同尋常的生長能力繁衍生存,成功地改造著乾旱的原始生態環境,為人類創造出較好的農業生產環境。森林的巨大水文學效應主要表現在它涵養水分的功能,據文獻資料,原始森林的(枯枝落葉)墊積層可把40%~80%的降水轉變成緩慢排泄的地下潛流,從而起到整存零取的作用。我國亞熱帶森林死地被物(主要是枯枝落葉)蓄水能力為50~200mm(水柱),即(5~20)×104m3/km2。若興賓區森林覆蓋率恢復到35%,其總蓄水能力相當於修建20座1 000×104m3的中型水庫,全區枯季地下水徑流量可增加一倍。

表3-8 小平陽鄉不同類型稻田平均灌溉用水量及產量(1981~1990)Tab.3-8 Average amount of irrigation water and rice yields in different types of rice fields in Xiaopingyang Country

(據張之淦,2005年)

圖3-4 小平陽岩溶平原不同土質的水稻灌溉水量與產量關系圖

Fig.3-4 Correlation between amount of irrigation water and rice yields in different types of soils in Xiaopingyang karst plain

『捌』 岩溶及其發育條件

(一)岩溶的概念

岩溶(國際上稱喀斯特)是地表水和地下水對可溶性岩石所進行的一種以化學溶蝕為主、機械剝蝕為輔的地質作用及其所產生的各種現象的總稱。由於地下水可以廣泛滲流入可溶性岩體的內部,在形成岩溶的過程中所起的作用,較之地表水更為重要。

某些具有一定溶解度的岩石或鬆散沉積也能形成類似岩溶的現象,統稱為類岩溶,或假喀斯特。例如:水對大量含有可溶性膠結物的碎屑岩或鬆散沉積進行溶蝕作用,可以產生類似於可溶性岩石中的岩溶現象,稱為碎屑岩類岩溶,或碎屑岩喀斯特;水對富含碳酸鈣的黃土進行溶蝕或潛蝕作用所生成的類似岩溶現象,稱為黃土類岩溶,或黃土喀斯特;在凍土和冰川的表層,由於不均勻融解所產生的類似岩溶的現象,稱為熱力類岩溶,或熱力喀斯特。

岩溶不僅發生於現代,也發生於過去的地質歷史時期,只要可溶性岩石被抬升至陸地環境內,經過較長時期的溶蝕發展,都能形成岩溶。我國主要的岩溶化時期有震旦紀末、寒武紀—中奧陶世、奧陶紀末、晚泥盆世、中石炭世、晚二疊世、中晚三疊世、白堊紀至老第三紀初、新第三紀末至第四紀初、第四紀以來。其中,第三紀以前發育的岩溶稱為古岩溶。古岩溶形態多已被剝蝕破壞或為後期沉積覆蓋與充填。如華北太行山地區中奧陶統頂面的古溶蝕窪地和溶洞中,常有鋁土礦和山西式鐵礦充填;滇東上二疊統玄武岩充填於下二疊統陽新灰岩古溶洞中;鄂西等地於白堊紀至第三紀初發育的岩溶現象有的已為第三系紅層所充填。有的古岩溶尚能透水,並是地下深處有岩溶分布的原因之一。

我國的岩溶分布廣泛,尤以廣西、貴州和雲南最廣泛。我國西南部的岩溶地區共達5500000km2。由此可見,岩溶的研究在我國具有十分重要的意義。

在岩溶地區,可溶性岩體內往往隱藏著許多溶蝕空洞與孔隙,並可有暗河分布。當修建水庫,開鑿隧道,採掘礦床或興築其他工程時,如遇溶洞可能發生滲漏、塌陷和涌水等現象,可給工程造成危害。所以,必須在施工前進行勘查,避開岩溶化嚴重,可能造成危害的不利地段,並注意竣工後的影響。

岩溶地區的地表水系一般都不發育,非常缺水,而在地下卻往往蘊藏有豐富的水源。因此必須通過研究岩溶地貌,以掌握岩溶水的分布規律,開采工農業和民用飲水所需的水源。這對促進農業生產而言,具有重要的意義。

岩溶作用還和一些礦床的生成有著密切的關系。例如,溶蝕的殘余物質可以富集成鋁土礦;溶洞內可以生成各種砂礦及磷礦、芒硝礦等;有些地下深處的古岩溶洞穴,如厚層鬆散沉積掩埋的古潛山,還能成為富集石油和天然氣的良好地點。此外,還可以使用岩溶地下水發電,利用溶洞內氣溫較低的特點作為天然冷藏倉庫等。洞穴內常有古人類和哺乳動物化石保存,是研究人類進化、哺乳動物演變和古氣候發展史的重要資料。

(二)岩溶發育條件

1.岩溶發育的基本條件

(1)岩石的可溶性岩石的可溶性主要取決於其成分和結構。

① 岩石的成分根據岩石的組成成分,可以將可溶性岩石分為碳酸鹽類岩石(包括石灰岩、白雲岩、泥灰岩和硅質灰岩)、硫酸鹽類岩石(包括石膏、硬石膏和芒硝)和鹵素鹽類岩石(包括岩鹽和鉀鹽)。其溶解度以鹵素鹽類最高,碳酸鹽類最低。但是在自然界中,鹵素鹽類和硫酸鹽類岩石不常見,遠不如碳酸鹽類岩石分布普遍。對岩溶現象來講,碳酸鹽類岩石的實際意義最大。

分布最廣的石灰岩在含CO的水溶液中,將發生以下的溶蝕作用,生成碳酸。

CO+HO→HCO

這種碳酸才會對石灰岩發生作用,產生易溶的重碳酸鈣。重碳酸鈣常呈Ca++

離子形式溶解於水中,並隨水而流失。其中一部分也可以產生逆反應,重新沉澱形成CaCO3

第四紀地質學及地貌學

在這一反應式中,正反應的速度取決於CO的濃度,逆反應的速度取決於Ca++的濃度。即水中CO的含量越高,水的溶蝕力就越大;水中Ca++的含量越高,水的溶蝕力越微弱。CO2來自於大氣和土壤的表層,可以不斷得到補充。所以在整個過程中,溶解流失的CaCO經常多於重新沉澱的CaCO。這一過程的結果是在石灰岩中形成了許多空洞。空洞一旦形成,又促進了水流的沖刷和洞壁的崩塌作用,使其不斷擴大,更加促進了岩溶的發展。

在含CO的水溶液中,方解石的溶解度比白雲石高。隨著它們的含量比值不同,溶解度也不同。一般說來,石灰岩比白雲岩容易溶蝕。如對四川東部下三疊統嘉陵江組石灰岩的實驗結果,純質白雲岩的溶解速度僅為純質石灰岩的1/2—1/3。

在白雲質石灰岩和石灰質白雲岩內,由於方解石和白雲石的溶解度有顯著的差別,首先被溶解的是方解石,使白雲石殘留下來,成為所謂的白雲岩粉,阻塞洞隙,使岩溶作用不易順利進行。

硅質灰岩常含有燧石結核或條帶。如果所含的硅質成分是較大的晶體,不能阻止水對方解石的溶蝕則有利於岩溶的進行。如果SiO呈微粒分散狀態或為膠結物時,便能阻礙岩溶作用。

泥灰岩含有許多粘土物質,經過溶蝕作用以後,其表面殘余的粘土顆粒也能填塞洞隙,妨礙水流運動,影響岩溶作用的繼續進行。

此外,含有其他雜質也能影響岩溶作用的強度。如石灰岩中含有石膏或黃鐵礦時,都能促進岩溶。

② 岩石的結構一般說來,晶粒愈小,相對溶解度就愈大,隱晶質和細晶質的溶解度常較粗晶質為高。不等粒結構比等粒結構的相對溶解度更大。但是,粗粒結構易於水流的滲透,又可以在一定的程度上促進溶解作用。所以岩石結構對岩石可溶性的影響是比較復雜的,必須從多方面加以考慮。

(2)岩石的透水性岩石的透水性創造了水和可溶性岩石廣泛接觸的可能性,使溶蝕作用不限於岩石的表面,還能向深部發展。

岩石的透水性取決於裂隙和孔隙度。其中,裂隙比孔隙更為重要。在各種裂隙中,層間裂隙和其他構造裂隙對岩溶的發育最密切,是水流滲入可溶性岩體內部的最主要的通道。較厚而堅硬的岩石中,構造裂隙雖然稀疏,但是比較開闊,透水性強,能生成較大的溶蝕孔洞。較軟弱的岩石,如泥灰岩,裂隙雖然較密,但是多呈封閉狀態,透水性弱,所以岩溶不發育。石膏與岩鹽具可塑性,節理細微,透水性更差,雖然溶解度較高,也不能形成較大的孔洞。風化裂隙破壞著可溶性岩石的表面,可以直接促進地表岩溶的發育。河岸剪切裂隙和其他局部因素產生的裂隙也可以在一定的條件下促進岩溶的發育。

可溶性岩石的孔隙度一般很小,但是在貝殼灰岩、珊瑚礁灰岩、其他有機碎屑岩和含有可溶性膠結物的碎屑岩中,孔隙大而多,對岩溶發育卻具有十分重要的意義。

(3)水的溶蝕能力水中的游離性CO2,一部分組成碳酸,在與CaCO3相互作用形成Ca(HCO32的過程中,又重新分解為CO2,實際上僅起著平衡的作用;另一部分則可以溶蝕CaCO3,在碳酸鹽類岩石中形成空洞的,稱為侵蝕性CO2。水的溶蝕能力主要取決於侵蝕性CO2的含量。其含量愈高,碳酸鹽類岩石的溶解度也愈益增高。

CO2含於空氣之中,在土壤上層中由生物地球化學作用生成。一般隨著深度的增加,形成CO2的生物地球化學作用逐漸消失,在與可溶性岩石相互作用的過程中,具有侵蝕性的CO2逐漸減少,礦化程度逐漸增加,地下水的溶蝕能力也逐漸下降。

但是在深循環帶內有時也存在著產生CO2的復雜的地球化學作用。如在高溫的條件下,SiO2與碳酸鈣相作用,也能釋放出一部分CO2

CaCO3+SiO2→CO2+CaSiO3

當水中含有

,CO-

離子時,方解石和白雲石的溶解度也能增加。所以在硫化礦床的氧化帶附近,溶蝕作用也很強烈。

水溫也可以影響溶蝕能力。水溫越高,溶蝕能力越強。水溫越低,溶蝕能力越弱。

對石膏和硬石膏而言,含有岩鹽的地下水可以增加其溶解度。

(4)水的流動性

① 影響地下水流動的因素如果水在靜止狀態下,隨著侵蝕性CO2的不斷消耗,便不能對可溶性岩石充分溶蝕,必須不斷循環流通,補充新鮮的侵蝕性CO2,才能不斷地進行溶蝕作用。

地下水的流動性取決於降水量、水位差和透水條件。降水量和地下水循環系統的水位差越大,水的流動越快。所以在多雨的濕潤地區和新構造運動上升強烈的地區,溶蝕作用都比較強烈。相反,在乾旱地區,降水很少,溶蝕作用很微弱。新構造運動相對穩定的準平原區,地下水循環系統的水位差不大,溶蝕作用也不如山區強烈。

地下水的透水條件,又與可溶性岩體內的岩溶發育程度有關,岩溶孔洞越多,地下水的流通條件就越好,結果又促使岩溶作用更強烈地進行。

② 地下水的流動形式

a.隙流隙流是滲流於可溶性岩石的孔隙和小裂隙內的地下水。其特點是水流細小,不集中,流動較緩慢。

b.管流管流是匯集在岩溶孔洞和較大裂隙內的地下水。其水流大而集中,流動較迅速,並可有局部承壓現象。

c.脈流管道水流如果進一步發展,主要的管道與一些較小的管道相通,互相保持水力聯系,便形成了樹枝狀的地下水流,稱為脈流。

d.網流脈狀水流進一步發展,並互相連接,擴大了地下流域,增加了可溶性岩體內的管道密度,在較大范圍內具有統一的地下水面,稱為網流。

隙流主要發生在岩溶發育的初期和可溶性岩體的管道之間的部分。管流常與地下暗河有關,集中向附近的河流排泄。在一般情況下,管流與周圍的隙流仍有水力聯系,但是連通情況較差,所以在可溶性岩體的內部,岩溶發育很不均衡。只有當管道系統充分發展,互相連接成為網流,可溶性岩體內部的岩溶發育程度才比較均勻。

在山區,往往由於地殼上升或地質構造比較復雜,兩個管道系統之間互不相通,因而形成孤立或半孤立的水流。如重慶附近的觀音峽背斜,發育在下三疊統嘉陵江石灰岩中的溶蝕槽谷,由於各層的岩性不同,往往平行發展2—3條暗河,其間缺乏明顯的水力聯系(圖5-1)。此外,由於隔水層的作用,或管道被崩坍物質和暗河沉積物所堵塞等,也能造成暫時孤立的水流。

在平原地區,由於地殼相對長期穩定或下降,可以使可溶性岩體內的溶蝕作用,得到較均勻的發展,形成明顯的地下流域,具有統一的地下水面。

③地下水垂直分帶在可溶性岩體的內部,岩溶發育不僅具有管道和周圍岩體之間的不均衡性,還有從地表向地下深部的垂直發育的不均衡性,表現為岩溶孔洞的發育程度、延伸方向和形態等,都有顯著的不同。

在厚層、較均一的可溶性岩體內,存在著下述的地下水垂直分帶的現象(圖5-2)。

圖5-1重慶觀音峽背斜青林庵-龍車寺平行暗河(據成都地質學院水文一隊)

1—落水洞;2—上升泉;3—下降泉;4—暗河;5—暗河出口;6—地質界線;7—背斜軸線

圖5-2岩溶水的垂直分帶

1—垂直循環帶;2—季節變化帶;3—水平循環帶;4—虹吸管式循環帶;5—深部循環帶

a.垂直循環帶該帶位於潛水面之上,平時一般無水或不為水所飽和,故又稱充氣帶;在降雨或溶雪時,水從地表沿垂直裂隙和管道向下滲流。水流在向下運動的過程中,如果遇到局部的隔水層或水平通道,也能作水平運動,形成局部的上層滯水,有時可在谷坡上以懸掛泉的方式流出(圖5-3)。本帶的厚度取決於潛水面的位置。潛水面決定於當地的排水基面,即主要河流水面的位置。地殼上升越強烈,河谷下切越深,垂直循環帶的厚度一般越大;地殼相對長期穩定,河谷下切較淺,垂直循環帶的厚度則較小。如廣西山區的垂直循環帶的厚度可達100m以上,而在平原地區一般在10m以下。本帶的厚度還隨季節而變化,在雨季或溶雪季節,潛水面升高,垂直循環帶的厚度便相應減薄;反之,在乾旱季節的厚度則較大。因此,在垂直循環帶和水平循環帶之間,實際上還存在一個季節變化帶。

b.水平循環帶該帶為水體所飽和,故又稱飽水帶。其上限是潛水面,其下部沒有明顯的界面,與下一帶逐漸過渡。在岩溶管道中常表現為規模不等的暗河,是岩溶地區最普遍、也最有實用價值的地下水。該帶水流主要沿水平方向運動,從補給區流向排泄區。愈接近排水基面,這種水平運動愈明顯。

本帶的地下水有時經過化學和機械充填,部分地段也可以轉化為承壓水。其滲流系數常大於5m/d,表現為紊流運動。僅在少數情況下,滲流系數較小,是層流運動。

隨著潛水面在不同季節內的升降,水平循環帶的厚度也發生變化。其厚度還有從補給區向排泄區逐漸加大的現象。如貴州貓跳河的兩側,接近補給區的地段,水平循環帶僅厚約5—10m,而在到達貓跳河谷坡附近的地段,則厚達20—30m以上。

c.虹吸管式循環帶本帶與水平循環帶逐漸過渡,沒有明顯的界面,但是地下水的運動方式有顯著不同。本帶地下水具有承壓性質,主要以虹吸管式沿著溶蝕裂隙緩慢流動,在谷底減壓區湧出,造成河谷底部的岩溶化。

本帶的水交替運動緩慢,流量也較小,通常作層流運動;但在當谷坡地形較陡,潛水面的傾斜度較大,或谷底減壓區埋藏較淺時,流速也較快。

本帶的分布深度取決於河谷兩側的暗河水面比降。水面比降愈大,谷底減壓區就分布愈深,厚度愈大;反之,谷底減壓區的厚度也相應減小。

d.深部循環帶地下水在水文網的直接影響范圍以外運動,其流向常由地質構造所決定,沿著地下深處的細小溶隙和溶孔,十分緩慢地流向排泄區。埋藏越深,流速越小,甚至近於停滯。有時,地下深處有較大的構造裂隙,古岩溶孔洞,或硫化礦床的氧化帶等,深層地下水也可以在這些局部地段有較大的流速,形成深部岩溶。我國南方常在地下深處,甚至海平面以下數十至上千米的部位,有深部岩溶發育。

在上述各帶中,地下水的運動方式和強度不同,決定了岩溶地貌的形態、位置、延伸方向和規模大小也不同。其中,地下水的水平循環在岩溶發育過程中起著最主要的作用,最多而最巨大的溶洞總是生成在該帶之中。隨著地殼的升降暗河為了適應當地的排水基面的新位置而發生變化,垂直循環帶和虹吸管式循環帶的位置也會作相應的變化;但深部循環帶的位置和動態比較穩定。

圖5-3上層滯水與懸掛泉(據北京大學)

上述垂直分帶現象僅在可溶性岩層的厚度較大並較均一,隔水層埋藏較深的情況下,才能得到充分表現。在這些地區,岩溶發育的深度主要取決於排水基面的位置。如果可溶性岩層較薄,隔水層埋藏較淺,岩溶的發育深度受到限制。因受隔水層的阻礙,可形成懸掛於當地排水基面以上的岩溶帶,在可溶性岩石與隔水層接觸的界面上發育水平溶洞,虹吸管式和深部循環帶都不復存在。

2.影響岩溶發育的因素除上述基本條件外,氣候、地質構造、新構造運動、植被、地形等因素對岩溶發育也有不同的影響。其中,以氣候和地質構造的影響最明顯。

(1)氣候因素氣候對岩溶發育的影響,主要表現在降水量和氣溫的變化上。降水量和氣溫越高,越有利於溶蝕作用,岩溶也愈發育。在溫濕氣候區,植被茂盛,生成大量有機酸,也能增加水的溶蝕能力,從而加強岩溶的發育。如在位於亞熱帶南部的廣西,由於高溫多雨、植被覆蓋度較大,大大促進溶蝕作用,因而普遍生成以大型的溶蝕窪地、坡立谷、孤峰、峰林和洞穴系統為特點的岩溶地貌類型;在內陸和高山、高緯度地區,由於氣候乾燥或寒冷,則不利於岩溶發育。

(2)地質構造因素地質構造對岩溶發育的影響,主要是裂隙發育程度、延伸方向、組合形式,以及地層構成情況和產狀等起作用。一般說來,裂隙制約了岩溶發育的方向、構式和程度。在裂隙發育的岩體內,岩溶也愈發育。可溶性岩層的厚度及非可溶性夾層,制約了岩溶發展的深度。不同的地質構造類型地區的岩溶發育特徵也不一樣。

水平與緩傾斜構造區,同一可溶性岩層在地表大面積分布,促使岩溶均勻發育,形成單一的地貌景觀。各種地表岩溶形態常沿構造裂隙發育,地下岩溶發育情況多由層面裂隙所控制。在水平或緩傾斜可溶性岩層地區,地下水的垂直分帶規律表現最明顯,所以岩溶地貌的垂直分帶也最清晰。

在單斜構造區,岩層傾角增大,傾向對地下水流動和岩溶發育的控製作用表現得更明顯。岩層的傾角不同,地下水循環和岩溶地貌的特點也不同。一般說來,傾角愈大,地下水循環越強烈,可溶性岩體的岩溶化程度也愈高。尤以臨近排泄基面附近的傾斜岩層的下端為更甚。

當有非溶性夾層時,單斜構造區常形成多條互相平行而不相通,或通過橫向裂隙而略有聯系的地下暗河。

在緊密褶皺的背斜軸部,張裂隙特別發育,有利於地下水向下滲透,岩溶發育程度常較其他部位更高,形成一系列沿軸向分布的岩溶地貌形態。在箱狀背斜的軸部,岩層平緩完整,岩溶化不如其兩側的轉折端。如廣西西部的三合-貢川箱狀背斜地區,寬闊的軸部岩溶作用微弱,以峰林和溶蝕窪地等地表岩溶形態為主。而在兩側岩層急劇轉折的地段,岩溶作用較深入,形成狹長的坡立谷和開闊的溶蝕窪地,並有許多溶洞分布。

穹窿構造核部岩層寬展平緩,常具放射狀和環狀兩組裂隙為特徵,岩溶發育受岩層傾向和裂隙走向所控制。如貴州烏江下游的穹窿構造區,許多溶洞即沿層面裂隙發育,一些地表岩溶形態則沿放射狀和環狀裂隙分布。

在向斜構造區,地下水富集於軸部,沿軸向排水,可形成暗河,因而岩溶化強烈,逐漸向兩翼減弱。如在貴州六枝地區,向斜軸部形成較大的坡立谷,向兩翼漸過渡為峰林和峰叢山地(圖5-4)。如果向斜軸部有非溶性蓋層,則地下水具承壓性質,向地表河流的谷底匯聚,缺少垂直循環帶及相應的各種垂直岩溶地貌,往往以岩體孔穴化為其特徵。

如果地層走向與河流垂直或斜交時,河谷兩側的廣闊地帶,直迄分水嶺都容易與作為當地排泄基面的河流相通,岩溶化強烈;如果地層走向與河流平行,由於受隔水層的阻礙,僅限於河谷兩側的狹窄地帶有較強的岩溶發育,廣大分水嶺地區的岩溶化微弱。

斷層是地下水的良好通道,所以沿斷裂帶的岩溶特別發育,常是控制岩溶形成和格局的主要因素。斷層的規模、性質、走向,斷裂帶的破碎及填實狀態,都和岩溶發育密切相關。一般說來,區域性的大斷裂帶,寬度和深度都大,延伸很遠,特別有利於岩溶的發育。在中、小型的斷層構造中,正斷層屬於張性斷層,岩體較破碎,斷層裂隙較寬大,破碎帶內多斷層角礫岩,沒有或很少糜棱岩,透水性較強,有利於岩溶發育。其上盤的岩溶發育程度常較下盤為高。逆斷層屬壓性斷層。在強烈的擠壓過程中,破碎帶內生成大量碎裂岩和糜棱岩,膠結好,孔隙率低,常呈緻密狀態,較不利於岩溶發育。如在大巴山東段某地區,由一系列的逆斷層組成疊瓦式斷裂帶。盡管斷層十分密集,其破碎帶的寬度達1.16km,但是除在地表有一些溶溝和小型溶蝕漏斗分布外,斷層帶內幾乎沒有什麼岩溶現象。通過隧道施工查明,僅有少量岩溶裂隙水點滴下流,有的地段甚至較乾燥,並無岩溶強烈發育的現象。但是,在壓性斷層的兩端和平面、剖面呈舒緩波狀的部位,也可能局部富水而促進岩溶的發育。平移斷層帶既有岩石的糜棱化,也存在次一級的構造裂隙,對岩溶發育的影響,介於二者之間。

脆性的可溶性岩石,如厚層純石灰岩,經過斷裂作用,易於破碎,有利於岩溶的發展;泥灰岩等較軟弱的岩石,易於受擠壓而產生糜棱化,不利於岩溶發育。時代較新的斷層,其破碎帶內沒有或很少有膠結作用,有利於岩溶發展;較老的斷層的破碎帶,往往局部和全部被次生膠結,不利岩溶發展。其中,硅質膠結比鈣質、鐵質或泥質膠結的密實程度更高,不利於岩溶作用的進行。如果經過斷層作用,上、下盤的隔水層被錯開,有利於岩溶作用;反之,也可以阻礙岩溶的進行。除斷層破碎帶是岩溶發育的主要部位外,其兩側上、下盤內的張裂隙也常是岩溶發育的地帶。

圖5-4貴州六枝—向斜構造的岩溶分布(據成都地質學院水文系)

『玖』 常見的地表岩溶風景主要有哪幾類

常見的地表岩溶風景(地貌形態)有:溶溝、石芽(石林)、峰叢、峰林和孤峰、溶斗和溶蝕窪地(岩溶胡)、落水洞、干谷和盲谷等多類。
喀斯特即岩溶,是水對可溶性岩石(碳酸鹽岩、石膏、岩鹽等)進行以化學溶蝕作用為主,流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機械作用為輔的地質作用,以及由這些作用所產生的現象的總稱。由喀斯特作用所造成地貌,稱喀斯特地貌(岩溶地貌)。
喀斯特(岩溶)可劃分許多不同的類型。
按出露條件分為:裸露型喀斯特、覆蓋型喀斯特、埋藏型喀斯特。
按氣候帶分為:熱帶喀斯特、亞熱帶喀斯特、溫帶喀斯特、寒帶喀斯特、乾旱區喀斯特。
按岩性分為:石灰岩喀斯特、白雲岩喀斯特、石膏喀斯特、鹽喀斯特。

此外,還有按海拔高度、發育程度、水文特徵、形成時期等不同的劃分等。
地表喀斯特形態有:
溶溝——地表水沿岩石表面流動,由溶蝕、侵蝕形成的許多凹槽稱為溶溝。
石芽——溶溝之間的突出部分叫石芽。石林是一種高大的石芽,高達20-30米,密布如林,故稱石林。它是由於石灰岩純度高、厚度大,層面水平,在熱帶多雨條件下形成的。
峰叢、峰林和孤峰 ——峰叢和峰林是石灰岩遭受強烈溶蝕而形成的山峰集合體。其中峰叢是底部基坐相連的石峰,峰林是由峰叢進一步向深處溶蝕、演化而形成。孤峰是岩溶區孤立的石灰岩山峰,多分布在岩溶盆地中。

溶斗和溶蝕窪地——溶斗是岩溶區地表圓形或橢圓形的窪地,溶蝕窪地是地貌由四周為低山、丘陵和峰林所包圍的封閉窪地。若溶斗和溶蝕窪地底部的通道被堵塞,可積水成塘,大的可以形成岩溶湖。
落水洞、干谷和盲谷——落水洞是岩溶區地表水流向地下或地下溶洞的通道,它是岩溶垂直流水對裂隙不斷溶蝕並隨坍塌而形成。在河道中的落水洞,常使河水會部匯入地下,使河水斷流形成干谷或盲谷。
地下喀斯特形態有:
地下溶洞:又稱洞穴,它是地下水沿著可溶性岩石的層面、節理或斷層進行溶蝕和侵蝕而形成的地下孔道。溶洞中的喀斯特形態主要有石鍾乳、石筍、石柱、石幔、石灰華和泉華。

『拾』 岩溶地區特有的地質災害有哪些它們的主要危害是什麼

岩溶地區特有的地質災害為岩溶塌陷
岩溶塌陷是地面塌陷的一種,指在岩溶地區,下部可溶岩層中的溶洞或上覆土層中的土洞,因自身洞體擴大或在自然與人為因素影響下,頂板失穩產生塌落或沉陷的統稱。其地面表現形式是局部范圍內的地表岩土體的開裂、不均勻下沉和突然陷落。

岩溶塌陷的危害主要有:
影響交通:岩溶塌陷對交通網路的正常運行會造成嚴重的影響,對公路、鐵路的安全構成較大的威脅。
毀壞農田:發生於農田中的岩溶塌陷,會使作物被毀,糧食減產,給人民群眾造成較大的危害;並且地面耕植土落入地下塌坑,造成了耕作面積的減少,未進行填埋或者由於塌坑規模太大而不便進行填埋的地方則無法繼續進行農作物耕種。
破壞建築:發生於建築及人口密集區的岩溶塌陷,會造成房屋牆壁裂縫、屋內地面裂縫下沉,嚴重的直接導致建築物倒塌。
溝通地表地下水系,污染地下水:由於近年來工業的發展,大部分河流等地表水體水質較差,岩溶塌陷發生後,揭穿了灰岩含水層頂板,溝通了地表水系與地下水系,使得地表水通過塌坑大量湧入岩溶含水層,加之岩溶裂隙、溶洞的連通性好,污水會在岩溶含水層中迅速擴散,污染岩溶地下水。
大規模的塌陷可引起地震效應。
希望對你有幫助。

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