第四章 喀斯特地貌

第一节  喀斯特作用

喀斯特作用：是指水对可溶岩石进行的以化学过程为主，机械过程为辅的破坏和改造作用。

一、喀斯特作用的化学过程

包括喀斯特溶蚀过程和溶积过程。以碳酸盐为例

二、影响喀斯特作用的因素

（一）地质因素

1.岩石成分 可溶性岩石：卤盐类、硫酸盐类、碳酸盐类

2.岩石结构 如粒径小的较粒径大的岩石更易受溶蚀；不等粒结构比等粒结构石灰岩的相对溶解度大。

3.地质构造 地质构造可控制喀斯特作用的方向和程度。

（二）气候因素

1.气温：气温高，虽水中CO2含量减少，但水的电离度大，H+ OH- 增多，溶蚀力增强，化学反应速度提高。据测验气温每增加10℃，水的化学反应速度增加一倍，故高温地区的喀斯特作用速度较快。

2.降水量：降水量大，径流量大，地表水地下水径流条件好，侵蚀力强。

3.气压：气压和水中CO2含量成正比，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，CaCO3的溶解度越大。

（三）生物因素

有机酸及生物成因的CO2，对可溶性岩石溶蚀强度的贡献值大。（表）

三、喀斯特水的动态

1. 垂直循环带（包气带）：地面以下至丰水期潜水面之间的地带，重力水由向下渗流。垂直溶蚀的结果，在该带多形成各种大小不同的垂直性的溶隙、管道和洞穴。

2.季节变动带：丰水期潜水面与枯水期潜水面之间的地带。潜水面具有季节变动的特点。丰水期水流方向近水平，向河谷排泄，为饱水带，溶蚀出水平状洞穴；干季潜水面下降，水流方向垂直，与包气带连成一起，垂直性溶隙得到发育。该带是上部包气带与下部饱水带之间的过渡带，喀斯特作用及地貌多变。

3.水平循环带（饱水带）：位于枯水期潜水面之下，直至可溶岩的底板之上。此带终年呈饱水状态，具有自由水面，水流方向近水平，多向河谷排泄。该带形成的地貌以水平状溶洞和地下河为主，数量多，规模大。

4.深部滞流带：该带地下水位置较深，有承压性，地下水运动缓慢，喀斯特作用微弱。该带可发育小型喀斯特溶蚀地貌。

第二节  喀斯特地貌

一、地表喀斯特地貌形态

（一）小型溶蚀地貌

1.溶沟：溶沟是刻入岩石表面的石质沟槽，横剖面呈楔形、V形或U形，长度不一，深数十厘米至数米不等。

2.石芽、石脊和石林

石芽为溶沟或沟槽之间突出的部分；呈岭脊状延伸的石芽称为石脊；高大而密集的石芽，称为石林或石林式石芽。

（二）落水洞

落水洞是地表水从谷地流向地下河或地下溶洞的通道，是垂直方向水流对裂隙不断进行溶蚀并伴塌陷而成。

（三）漏斗

喀斯特地面上一种口大底小的圆形洼地，平面轮廓圆形或椭圆形。下部有通道通往地下。按成因分为：溶蚀漏斗、沉陷漏斗、塌陷漏斗

（四）溶蚀洼地

溶蚀洼地是由四周围低山丘陵和峰丛所包围的封闭洼地。溶蚀洼地种类主要有：溶蚀洼地、塌陷洼地及沉陷洼地等。

（五）溶蚀盆地（坡立谷）

喀斯特区一些宽广平坦的盆地或谷地。

（六）干谷、盲谷

干谷是喀斯特区一种干涸的河谷。干谷是昔日的河谷，当地壳上升，或侵蚀基准面下降时，河水沿谷底漏陷地貌渗入地下成为伏流，使原来的河谷变为干涸的“悬谷”。

河谷上游水流从地下流出，在地表流经一段距离后，又潜入溶洞或落水洞之后，这种上下游封闭的谷地称为盲谷。

（七）峰丛、峰林、孤峰

1.峰丛：基座相连而峰顶分离的喀斯特山，基座的厚度大于峰顶的厚度。峰顶之间为深陷的溶蚀洼地所分隔。

2.峰林：峰林是基座分离或稍有相连的喀斯特山。

主要由峰丛演变而来。峰林常与溶蚀盆地或溶蚀平原相伴生，成为喀斯特后期的产物。如果地壳上升，峰林会重新变为峰丛。

3.孤峰（残丘）：分布在溶蚀平原或溶蚀盆地中的孤立山丘。形态低矮，相对高度数十米。是在地表长期稳定下，峰林进一步破坏而成，属喀斯特作用晚期的产物。

二、地下喀斯特地貌

（一）溶洞

溶洞是地下水沿着可溶性岩石的层面、节理或断层进行溶蚀和侵蚀而成的地下孔道。

（二）溶洞化学堆积形态

1. 石钟乳、石笋、石柱

是一组由洞顶滴水而产生的堆积地貌。

石钟乳：是从洞顶垂直往下悬挂的堆积形态,横剖面具有同心圆状结构,是喀斯特水沿洞顶细小孔隙和裂隙渗出后CaCO3 在滴水处沉淀而形成。

石笋：是石钟乳上的水滴滴到洞底时，水中C02进一步逸出，CaCO3由洞底向上逐渐堆积成笋状、锥状、塔状等形态。外形与下滴的水量和高度有关。

石柱：由石钟乳和石笋相对增长，连接起来形成。

2. 石幔、石旗、边石坝

这是一类由薄膜（层）状溶水所成的堆积地貌，总称为“流石”。

石幔：水沿额状洞壁往下漫流时，形成的布幔状或瀑布状流石；

石旗：水集中沿一条凸棱下流时，形成的薄片状的堆积；

边石堤：薄层水在洞底斜面上作缓流而又遇到小凸起时，水压降低，水中CO2逸出，在凸起处发生堆积。反复作用形成花边状弯曲小堤。

（三）溶洞崩塌地貌

溶洞内周围岩石的临空和洞顶的溶蚀变薄，使洞穴内的岩石应力失去平衡而发生崩塌，直到洞顶完全塌掉，变为常态坡面为止。崩塌是溶洞扩大和消失的重要作用力，形成的地貌主要有：（1）崩塌堆（2）天窗（3）天生桥、穿洞

第三节  喀斯特地貌发育和地貌组合

一、喀斯特地貌的地带性特征

（一） 热带喀斯特地貌

潮湿热带喀斯特是在气温较高、温差小、雨量多、降雨强度大、地表水量多、水流循环快、生物化学作用活跃和土壤中富含CO2气体等条件下进行。喀斯特作用具有速度快、强度大和集中于浅层等特点。地表喀斯特和浅层喀斯特地貌发育，地貌种类多、密度高和规模大。

（二） 温带季风气候区喀斯特

该带年降水季节分配不均，有明显的雨季。雨季降水集中，时间短，地表喀斯特地貌不发育，只有一些小的溶蚀浅沟，地下溶洞较发育。如我国北方地区。

（三）干旱区喀斯特

年降水量很少，风力强蒸发大，地表径流几乎绝迹，地下水深埋，地下径流微弱，地面植被和土壤缺乏，不利于喀斯特作用的进行，喀斯特地貌发育很差，数量少，且规模小，形态极不完全。

（四）寒带的喀斯特地貌

寒带气温低，结冰期长和冻土分布，限制了地表水的活动和地下水的补给，从而削弱了喀斯特作用的进行。低温水能溶入较多的CO2，在一定程度上加大了石灰岩的溶解量，但化学反应速度慢。

二、喀斯特地貌发育的阶段性

喀斯特发育阶段性的划分首先由 戴维斯和 J.司威次提出，理论上，一地区在地壳上升形成宽平高低后，地壳长期稳定，若地层由产状平缓，岩性致密和厚层石灰岩构成，喀斯特地貌的发育可以分为四个阶段：

1.幼年期：原始的河系切入可溶性岩石内，地表石芽、溶沟、漏斗和落水洞少量发育，地面河系占优势，此期没有统一的地下水面。

2.青年期：喀斯特作用向地下发展，地表水几乎全部流入地下，独立的洞穴系统归并为一个完整的洞穴系统，形成统一的地下水面。在地表喀斯特地貌广泛发育。地面水系逐渐消失。峰丛、溶蚀洼地为这一时期代表地形。

3.中年期：溶洞暗河因扩大而顶部坍塌，使其暴露地表，地下河转为地表河，溶蚀谷地、峰林等这一时期的代表地形。

4.老年期：地面高度接近侵蚀基准面，或不透水层广泛出露地面时溶蚀谷地扩大为溶蚀平原，峰林被侵蚀为残留在溶蚀平原原上的孤峰。

三、喀斯特地貌的变异性

1.气候条件和构造条件的变化，阻止了喀斯特地貌的继续发展，甚至破坏了早期形成的各种喀斯特景观。

2.气候条件和构造条件的变化进一步促使喀斯特的发展。

3.在气候条件和构造条件不变或变化不大的情况下，在相邻不远的两个区域，喀斯特发展阶段不同。

【本章主要地貌名词】

喀斯特地貌；喀斯特作用；溶沟；石芽、石脊、石林；落水洞；漏斗；溶蚀洼地；溶蚀盆地（坡立谷）；干谷、盲谷、伏流；峰丛；峰林；孤峰；溶洞；石钟乳；石笋；石柱；石幔、石旗、边石坝

【复习与思考】

1. 什么是喀斯特作用试述喀斯特作用的基本条件。

2. 简述喀斯特水的垂直分带性及与喀斯特地貌形成的关系。

3. 何谓干谷 、盲谷试举例图示说明。

4. 溶洞中化学沉积的原因是什么有哪些化学沉积形态

5. 试述喀斯特地貌的发育阶段及各阶段的地貌特点。

6. 试从喀斯特作用条件和发育的自然因素分析喀斯特地貌发育的地带性问题。

7. 举例说明喀斯特地貌发育的变异性。