1、地球科学大辞典岩溶地质学岩溶地质学总论【岩溶】karst 又称喀斯特。水对可溶性岩石(碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化物岩等)进行以化学溶蚀作用为特征(并包括水的机械侵蚀和崩塌作用,以及物质的携出、转移和再沉积)的综合地质作用,以及由此所产生的现象的统称。因此,岩溶一词,在不同的场合可有“岩溶现象” 、 “岩溶作用” 、 “岩溶地区”等多重含义。地球上可溶性岩石以石灰岩为最多,其分布面积约占地球上陆地面积的 15%。Karst 一词是克罗地亚西北部伊斯特拉半岛的石灰岩高原的地名,当地称为 Kras,意大利语叫 carso,德语叫 karst,为石头之意。18 世纪初,欧洲人使用了德语 karst 一词
2、。19 世纪末,前南斯拉夫学者司威依奇(J.Cvijic)首先对该地区进行研究,他借用了“karst”这一名词作为石灰岩地区的一系列溶蚀作用过程和产物的名称,现已成为世界各国通用的专门术语。中国对岩溶现象,远在晋代(公元 265420年)就有文字记载。在 17 世纪初,明代地理学家徐霞客(15871641)考察了湖南、广西、贵州、云南一带的岩溶地貌,探寻了 300 多个洞穴,详细记述了岩溶地区的地貌特征。但把岩溶的研究作为一门独立的学科,却还是 20 世纪初开始的。1966 年中国第二次喀斯特学术会议决定将“喀斯特”一词改为“岩溶” 。1981 年在山西召开的“北方岩溶学术讨论会”上,议定“岩
3、溶”和“喀斯特”二者可通用。【假岩溶】pseudokarst 有些学者把主要由非化学溶蚀作用产生的在形态上类似岩溶的现象,统称为假岩溶。如黄土地区的土林、天生桥、张家界的砂岩峰、火山熔岩洞穴等。【岩溶学】karstology 即喀斯特学。是介于地质学与地理学之间的边缘学科。它主要研究岩溶现象及其形成过程和岩溶的改造利用,其内容包括岩溶发育的理论基础、岩溶地貌、岩溶洞穴、岩溶水文地质和工程地质、岩溶水文学、岩溶矿床、岩溶地区的生物地球化学、岩溶区的环境及综合开发利用等。【岩溶地质学】karstology 见 84 页“岩溶地质学” 。【岩溶地貌学】karst geomorphology 研究岩溶
4、地貌特征及其发生、发展和分布规律,以及有关的改造、利用、预测问题的学科。【洞穴学】speleology 探查、研究人可进入的洞穴的科学。岩溶洞穴是洞穴研究的主要对象,它与岩溶研究密切相关。研究内容主要包括:洞穴成因、洞穴地貌和地质、洞穴物理、化学和水文、气象、洞穴生物、洞穴古生物和考古、洞穴文化艺术、洞穴的勘测技术、洞穴制图与摄影及洞穴生态环境与保护等。【洞穴沉积年代学】cave deposit chronology 属地质年代学的一部分。指以洞穴沉积物进行相对的和绝对的年龄测定(含古生物、古地貌、古地磁、14C、U 系、ESR、热释光、光释光、裂变径迹法等方法) ,结合各种古环境变化信息建立
5、地球历史变化过程,特别是各种事件发生的时间系列的研究。【岩溶水文学】karst hydrology 研究岩溶地区地表陆地水循环为主,以及地表水和地下水径流的形态、水量、泥沙、水质变化、分布、运移、排泄规律、水文结构、化学成分的形成及其观测、预测、水文分析、岩溶地区水资源评价和开发利用的学科。【岩溶水文地质学】karst hydrogeology 在建立区域地层、含水层性质的基础上探索岩溶地区地下水的形成、赋存、水量、水质、分布和运动规律等地下水的循环问题,进而进行地下水资源评价和勘察、开发治理方法。【岩溶工程地质学】karst engineering geology 研究岩溶地基有关特征对工程
6、建设的影响并进行勘察、对工程安全作出评价、提出防治方法的学科。【岩溶地球化学】karst geochemistry 研究岩溶动力系统中化学作用的规律及其应用的学科,属低温低压地球化学范畴。其研究内容包括岩溶动力系统的地球化学背景条件、岩溶发育的化学机理以及岩溶水水质形成和变化规律。岩溶地球化学的特点是:主要研究碳酸盐的三相开放不平衡系统;以研究正在进行的低温低压条件下的地球化学作用为主;常常是研究低矿化度的溶液。岩溶地球化学的这些特点决定了它的一些关键指标(pH,HCO-3、温度、电导率等)在野外现场测定的极端重要性,以及自动监测的必要性。【岩溶动力学】karst dynamics 研究岩溶水
7、动力系统的结构、功能、运行规律、类型、区域分布及其应用的学科,是地球系统科学引入岩溶学以后发展起来的现代岩溶学的基础学科。【岩溶动力系统】karst dynamic system 在岩溶地区的岩石圈、水圈、生物圈、大气圈界面上的水、碳、钙(镁)循环系统(见图) 。岩溶动力系统的功能是:驱动岩溶形成;调节大气温室气体和缓解环境酸化;驱动元素迁移、富集、沉淀,从而影响生物多样性、人类健康及矿产资源形成;记录环境变化。岩溶地区的一切资源环境问题(水资源、土地资源、矿产资源、油气资源、洞穴旅游资源、岩溶塌陷、水污染和石漠化等)都是岩溶动力系统运行规律的产物。岩溶动力系统是一个开放的不平衡系统,其研究方
8、法也有以下特点:强调地球系统各圈层的相互作用;注重系统中物质、能量运移、转移的监测;强调必要的自动化系统连续监测;以及区分不同类型,因地制宜提出不同的研究目标。岩溶动力系统模式图【岩溶环境系统】karst environmental system 围绕着人类受到岩溶条件制约的由空气、水、岩土、生命、能量所构成的系统。它由五个部分组成:可溶岩及其风化残余的土壤;岩溶形态;岩溶水文系统;岩溶地区的地表地下空气层;岩溶生物群等。其基本特征是:可溶岩造壤能力低而导致的土壤贫瘠;碳酸盐岩的富钙镁偏碱性环境;地下空间造成的地表水源漏失和地下的无光、相对恒温和潮湿的环境。由此产生了特殊的生物群。【岩溶生态系
9、统】karst ecosystem 受岩溶环境制约的生态系统。以岩溶环境系统为平台,受岩溶动力系统和遗传系统的联合驱动,在岩溶环境与生命的长期相互作用下,构成了不断演替的地表地下特殊的生产者、消费者和分解者群落系统。【岩溶作用的碳循环】carbon cycle in karst processes 碳在岩溶动力系统的岩石圈、水圈、气圈和生物圈之间,以 CO2-3(以 CaCO3、MgCO3 为主) 、HCO-3、CO2、CH4 和(CH2O)n(有机碳)等形式相互转换和运移的过程。掌握岩溶作用的碳循环规律,对解决岩溶地区一系列资源环境问题和全面评价大气温室气体的源和汇有重要意义。【环境变化的岩
10、溶记录】karst records of environmental change 由各种岩溶现象,特别是各种岩溶沉积物(洞内外化学和碎屑沉积物)及其所含的古生物、同位素、微量元素等信息所揭示的古气候、古水文、古地理、古植被变化信息的统称。【石笋古气候记录】paleoclimatologic record of stalagmite 岩溶洞穴中的石笋是地质历史时期形成的,至今仍在不断地增长着;石笋在漫长的生长过程中,记录了气候变迁的信息。运用地质年代学、同位素地质学等技术,研究石笋的结构、成分变化、同位素组成,可以恢复古气候。如果气候变暖,冰川消融,导致海平面上升,海水淹没溶洞,石笋停止生长,
11、并在其上堆积海相沉积物。若气候再度变冷,冰期来临,海平面下降,溶洞又暴露在大气中,石笋会继续生长。1991 年法布里齐奥安东尼奥在意大利西海岸阿根塔罗石笋古气候记录1 14.5 万年前; 2 18.9 万年前; 3 20.1 万年前; 4 20.6 万年前拉岛附近海区水下 30 米发现一个溶洞,取出了 30 厘米高的一个石笋,这个石笋记录了 20 多万年以来的气候变迁历史(见图)。这个石笋纵切面上呈现出黄色岩石层与白色沉积层的交替现象。运用铀系测年技术,对石笋逐层测年发现,这个石笋在 20.6 万年前开始生长,到 20.2 万年,由于气候变暖,海平面上升,海水淹没了石笋,在其上堆积了白色沉积层
12、,这种沉积作用持续了 1.2 万年。然后,又一个冰期来临,海平面下降,溶洞露出水面,岩溶作用继续,石笋接着生长,至 14.5 万年停止。14.5 万年至今,石笋上又继续堆积了白色沉积。这个石笋完美记录了 20.6 万年以来的古气候冰暖变迁的历史。【岩溶环境】karst environment 围绕着人类的、受到岩溶条件制约的环境。许多岩溶地区地形崎岖,土层贫瘠,水资源分布极不均匀,既干旱又易涝,生产量和环境容量均较低。有些地区的岩溶环境同沙漠边缘一样,被环境科学家称为一种脆弱环境。【岩溶矿床】karst mineral deposit 通过岩溶作用而产生的机械、化学和生物化学堆积的各种金属与非
13、金属矿床和由各种岩溶空间自然储集的固体或流体矿床。【可溶性岩石】soluble rock 由易溶解矿物组合的岩石。有些岩石含有易溶解的矿物,如碳酸盐类岩石(石灰岩、白云岩、大理岩)、硫酸盐类岩石(石膏)及卤化物岩(石盐岩)等。其中硫酸盐岩、卤化物岩可直接被水溶解又称易溶岩(readily soluble rock),这些岩石遇水以后就容易部分或全部溶解,形成各种岩溶地貌,在某些部位形成岩溶沉积物。【岩溶率】factor of karst,karst ratio, karst percentage 又称喀斯特率。反映可溶岩(主要是碳酸盐岩)分布区在一定地段内岩溶发育程度的指标。岩溶率在一定程度上
14、能反映岩溶发育的强度及方式。它分为:点岩溶率:单位面积内岩溶空间形态的个数;线岩溶率:单位长度上岩溶空间形态长度之百分比;面岩溶率:单位面积上岩溶空间形态面积的百分比;体岩溶率:孔洞体积占所测量可溶岩体积之百分比;钻孔岩溶揭露率:在一定深度或层位的条件下,揭露到孔洞的钻孔占勘探钻孔总数之百分比。依据统计方法不同可计算出:线岩溶率钻孔所遇溶洞、溶隙长度钻孔穿过可溶岩的长度100%面岩溶率地面漏斗、落水洞和溶洞面积所测地段面积100%体岩溶率溶洞体积岩石总体积100%通常线岩溶率法适用于勘探钻孔 ,面岩溶率法适用于水文地质测绘,体岩溶率法仅用于特定的工程项目。【岩溶作用】karstificatio
15、n 又称喀斯特作用。是水对可溶性岩石进行的以化学作用(溶解与沉淀)为主要特征,并伴随有机械作用(流水侵蚀和沉积,重力崩塌和堆积)的地质作用。岩溶作用的结果是形成岩溶地貌景观。自然界最普遍而规模最大的岩溶现象多发生在石灰岩、大理岩、白云岩等碳酸盐类岩石中。主要原因是构成这类岩石的碳酸钙在含有二氧化碳的水的作用下,溶解为钙离子和重碳酸根离子而被水带走。因而碳酸盐类岩石在特定的地质条件与气候条件下,易于产生大小不一的空洞和各种形态的岩溶地形,图示为石林形成过程。由于温度、压力等条件的变化,被溶于水中的钙和重碳酸根离子又可结合成碳酸钙沉淀,形成各种灰华,可简单用下列方程式表示:CaCO3+H2O+CO
16、2Ca2+2HCO3岩溶石林的形成过程【岩溶现象】karst phenomena 可溶性岩石发生以化学溶蚀作用为特征的现象的统称。为前南斯拉夫学者 J.司威依奇提出(1893)的术语。包括碳酸盐岩石的水的机械侵蚀和崩塌作用以及物质的携出、转移和再沉积的综合地质作用。【溶蚀】corrosion 水对可溶性岩石的化学侵蚀作用。在大面积范围内主要是气体(CO2) 、水与碳酸盐类岩石的化学反应,有时还包括其他酸类作用导致的溶解过程。【混合溶蚀】mixture corrosion 两种以上碳酸盐浓度不同或温度不同的饱和溶液混合时产生的溶蚀作用。在饱和的碳酸盐溶液中,水中碳酸盐和 CO2 处于动态平衡。当
17、两种以上碳酸盐浓度不同的或温度不同的饱和溶液混合时,则破坏了这种平衡。由于混合后的溶液达到平衡时所需的 CO2 比原来两种平衡溶液中含量为少,导致 CO2 释放,因而产生或加强对可溶岩的溶蚀。【热水溶蚀】hot water corrosion 地下热水对可溶岩的溶蚀作用。有热水的直接溶蚀作用,也有热水汇入地表冷水后的混合溶蚀作用。前者的特征是作用由下向上,溶蚀由热源向四周发展,它所形成的溶洞壁较圆滑;后者的特征是在温度增高的地表水体边缘常产生岩屋。【土下溶蚀】subsoil corrosion 在土层下发生的溶蚀作用。主要是指对碳酸盐岩的溶蚀作用。在温暖潮湿的气候条件下,土下溶蚀一般比气下溶蚀
18、(subaerial corrosion)要强。这是因为土下微生物分解土中有机质,产生大量 CO2,与下渗的大气降水结合,形成大量碳酸,加上有机酸的作用,使其溶蚀作用比气下溶蚀强数倍至一个数量级。由于土中水是在孔隙中运动,比气下水(雨水、岩面水等)较均匀,因此两者产生的溶蚀形态也不同。气下溶蚀可产生深尖溶痕、藻类等钻孔所产生的麻面;而土下溶蚀则多产生浑圆的溶痕、溶芽及小穿孔等形态。在干旱半干旱条件下,即便土层中也有浓度很高的 CO2,但由于水分不足,往往不能产生明显的土下溶蚀现象,甚至还有淀积作用。【矿物饱和指数】mineral saturation indices 表示溶液对某种矿物的溶解能
19、力的热力学指标。以某种矿物在溶液中的离子的活度积与其平衡常数之比的对数值来表示。例如某种溶液的方解石饱和指数小于零,则说明此溶液对石灰岩有侵蚀性,反之,则说明其已达饱和或过饱和。【岩溶化】karstification 可溶岩地区造成各种地表及地下形态的发生及演化的一切作用。其含义因岩溶发育概念的差别而不同,从接近于溶蚀作用的同义词一直到表示岩溶发育的全部过程(除溶蚀外,尚包括地质构造、机械侵蚀等因素在内) ,而不管它发育阶段和完善程度。【岩溶充填率】rate of karst filling 充填物体积与孔洞体积之百分比。根据充填率的多少可分为充填、半充填和少量充填。【岩溶不均匀性】heter
20、ogeneity of karst 岩溶化岩体中各种岩溶形态的分布、规模和组合在空间上的差异性。它是岩溶发育和分布的基本特征,并给水文地质、工程地质和与岩溶有关的流体及固体矿产的勘探评价带来特殊的复杂性。岩溶的不均匀性存在程度的差别,它们受可溶岩的成岩作用、岩性、构造、岩溶化岩体所处的水动力条件以及溶蚀作用方式等诸因素所制约。【岩溶旋回】cycle of karst development 岩溶地貌由上升的岩溶高地开始发育,经幼年期、壮年期、壮年后期和老年期,完成一个发展序列,称为岩溶旋回。假定在上升的厚层石灰岩地区,地面微有起伏,岩溶地貌发育过程大致可分为四个阶段:幼年期,地表有水系,地面上
21、石芽、溶沟、落水洞逐渐发育,漏斗开始出现,地下水流处于孤立状态;壮年期,地面落水洞、漏斗和溶蚀洼地满布,地下洞穴相互连接,成为完整的系统,地表水几乎全部被它们所吸收转为地下水,地表河逐渐消失,地下则形成一个统一的地下水面;壮年后期,即盲谷期,洞顶不断地塌陷,地面上溶蚀洼地不断合并成盲谷,许多地下河又转为地表河,四周山岭被蚀低,盲谷底平坦,渐渐扩大成岩溶平原;老年期,即准平原期,地面起伏渐小,残留着一些孤峰残丘,形成准平原,洞穴顶部已坍塌,地下河多成为地表河,但准平原之下岩溶作用仍在继续进行。【岩溶发育阶段性】developmental stage of karst 根据岩溶旋回理论,岩溶地貌发
22、育过程,在地壳上升的情况下,经历幼年期、青年期、壮年期而达老年期,这样的发展序列称为岩溶发育的阶段性。幼年期岩溶地表出现溶沟、石芽和溶斗,有较完整的地表水系;青年期岩溶地表岩溶地貌发育,地表水循环岩溶负地形迅速转入地下,地表水系消失,仅存主谷水源水系;壮年期岩溶地表有大量溶蚀洼地、溶蚀谷地。由于溶洞顶板坍落,部分地下河出露地表;老年期岩溶不透水岩层广泛出露,地表水系发育,仅留一些岩溶孤峰、残丘等。【岩溶期】karst stage 地质历史中,经历强烈岩溶化的时期。在这一时期中,一般是地壳发生区域性上升,长期沉积间断,有利于岩溶作用的气候条件,碳酸盐岩层才能遭受强烈岩溶作用。在中国北方的岩溶期,
23、如青白口纪末期、奥陶纪末期、第四纪以来等。华南地区在白垩纪后有三个岩溶期:第一期为白垩纪至古近纪、新近纪初、第二期为新近纪末至第四纪初、第三期为第四纪以来。【岩溶景观】karst landscape 岩溶地区各种地表、地下自然形态的综合景象,其主要特征因地而异。有溶沟石牙、干沟大泉、溶蚀洼地、峰林、地下水系网,以及独特的植被等。中国桂林的峰林、北方的干沟和大泉、云南路南的石林,都是岩溶景观的代表。【岩溶地带性】karst zonality 不同气候带内所表现的岩溶气候形态组合,即岩溶的地带性。但地带性岩溶也同时受地形、岩性、构造等非地带性因素的影响。【岩溶基准面】karst base leve
24、l 岩溶作用向地下深处发展所能达到的下限。一种是指排水基准面,一种是指可溶岩的底板。随着岩溶作用的发展,岩溶水逐渐形成相对稳定的统一地下水面,在其附近一般有一个强岩溶发育带。有的学者把这个地下水面作为岩溶基准面。但是在该水面以下的深饱水带,地下水流动尽管是很缓慢的,但仍有岩溶作用。如近年来在河底、海面以下很深的地方发现了大的溶洞。所以有的学者认为岩溶基准面就是巨厚的非可溶岩层的顶板。局部隔水层作为基准面只是暂时的现象,称为暂时(临时)岩溶基准面。【岩溶剥蚀面】karst denudation plane 在地壳运动相对稳定的碳酸盐岩分布区,遭受区域性的强烈溶蚀作用后,在较大的面积内形成的孤峰波
25、地,这种区域性的剥蚀面叫做岩溶剥蚀面。当地壳相对上升运动较强时,剥蚀面被侵蚀切割,原有的岩溶景观受到破坏,同时发育新的岩溶现象。如果地壳多次阶段性上升,则形成多级区域性岩溶剥蚀面。【植物岩溶】phytokarst 因植物的作用而产生的岩溶作用过程或形态的统称。植物放出或吸收 CO2,加速水对碳酸盐矿物的溶蚀或水中碳酸盐的沉积;植物分泌的有机酸,以及植物本身的钻孔作用,都能导致植物岩溶的产生。常见的植物岩溶形态有溶盘、洞口石刺、洞口或洞外钟乳石。常表现向光性,如地表河中的钙华坝,以及一些显微形态等。【外源水】allogenic water 来源于非可溶岩地区而进入岩溶区的水流。常具有较低的碳酸盐
26、饱和指数,对岩溶地貌和洞穴的发展有特殊的作用。【岩溶形态组合】karst functional assemblage 一组在大致相同环境里形成的,由地表形态和地下形态、宏观形态和微观形态、溶蚀形态和沉积形态组成的岩溶形态。它同以前的岩溶地貌组合形态,如峰林 平原,峰丛 洼地,丘丛 洼地等的差别在于:后者只是考虑了地表宏观溶蚀地貌的组合,而没有考虑与沉积形态、微观形态和地下形态综合起来的研究。在 20 世纪 60 年代初,由中国学者提出的这种研究思路和方法,克服了在国际岩溶对比中以单种形态作对比造成的“异质同相”现象的混乱,推动了由联合国教科文组织和国际地科联所组织的国际岩溶对比计划的顺利进行。
27、【表层岩溶带】epikarst zone,subcutaneous zone 在岩溶地区包气带上部,碳酸盐岩基岩与上覆土层交界面以下一定厚度(一般为 530 米)内的岩溶和裂隙强烈发育带。该带与饱水带之间被岩溶发育相对较弱常常是无水的基岩所隔开,仅局部被垂直溶蚀裂隙或竖井所贯通。表层岩溶带常可调蓄一定的地下水,并可在高于饱水带数十米至数百米高处排出而成表层岩溶带泉,常被用作岩溶山区居民饮用水源。表层岩溶带泉的动态明显受森林植被影响,在石漠化地区旱季断流,而在森林植被较好的地区终年不干。【岩溶植被】karst vegetation 在岩溶地区富钙(镁)偏碱性,土壤贫瘠,水源漏失的特定环境里发育的
28、植被,常有石生、旱生和喜钙的特征。【洞穴生物】cave biota 在无光、相对恒温和潮湿的洞穴环境中发育的生物群,由洞穴微生物(放线菌、真菌等) 、藻类、草本植物、木本植物等和鱼类、节肢运动、哺乳动物等洞穴动物组成。洞穴食物链的基础营养物质来源除由空气、水流和进洞动物如蝙蝠等带入的洞外有机质外,也包括由化学自养细菌对岩石矿物的作用而直接获取。在洞穴的特殊环境中,洞穴动物以色素、眼球退化、触角加长、新陈代谢作用减缓为特征。根据生命周期在洞内所占时间的长短,洞穴动物可分为洞居者、喜洞者和偶来洞者(如蝙蝠、洞熊等) 。【岩溶气爆】karst gas explosion 岩溶管道中的气水压力作用破坏
29、周围岩土的突发现象。存在于封闭条件较好的洞穴中的自由气体,由于地下水位的大幅度涨落,造成洞内气体压缩或局部真空,产生势能,当积聚能量超过周围岩体强度时,引起周围岩体或土层破裂、塌陷以致穿孔,是一种释放能量并伴有巨响的机械破坏作用。气爆多沿岩体的软弱结构面发生。在利用天然溶蚀洼地修建水库时,这种作用常因库水位的涨落而引起岩体塌陷穿孔。气爆现象也可在自然界发生。岩 溶 类 型【岩溶类型】type of karst 按气候条件、形态特征、出露条件、可溶岩岩性、水文地质条件等对岩溶特点、发育规律的科学分类。例如,按气候带可划分为:冰川岩溶、寒带岩溶、温带岩溶、中欧型岩溶、亚热带岩溶、地中海型岩溶、热带
30、岩溶、干旱区岩溶;按高度或地貌区可划分为:高山岩溶、高原岩溶、丘陵平原岩溶、滨海岩溶、礁坪岩溶;按出露条件可划分为:裸露岩溶、隐伏岩溶、埋藏岩溶、悬挂岩溶、绿岩溶;按所在深度可划分为:地表岩溶、地下岩溶、浅层岩溶、深部岩溶;按岩溶形成时期可划分为:化石岩溶、现代岩溶、古岩溶;按可溶岩岩性可划分为:碳酸盐岩溶(石灰岩岩溶、白云岩岩溶)、硫酸盐岩溶(石膏岩溶)、卤化物岩溶(岩盐岩溶、盐湖岩溶)、假岩溶、红层岩溶以及半岩溶、全岩溶;按水文地质条件可划分为:包气带岩溶、饱水带岩溶、深部缓流带岩溶;按溶蚀特征可划分为溶蚀为主类型、溶蚀 侵蚀类型和溶蚀构造类型等。【冰川岩溶】glacial karst 在
31、最近地质历史时期经受过冰川作用影响地区的岩溶;或现代冰川分布区,由融冰水,融雪水,有时兼有霜冻作用影响产生的岩溶。冰川岩溶以英国、挪威、加拿大东南部湖区、阿尔卑斯山区、加拿大落基山区、比利牛斯山区所见者最典型。【寒带岩溶】frigid karst 发育在寒带气候条件下的岩溶。寒带气温虽低,但水中含二氧化碳较多,地面被溶蚀成溶痕或浅洼地,因有常年或季节性冻土,地表水不能下渗(夏季渗入深度一般不超过 50 厘米) ,影响地下岩溶发育。但在永冻层以下也有岩溶发育。此类岩溶在西伯利亚北部、加拿大北部、格陵兰北部和挪威斯匹次卑尔根均有分布。【温带岩溶】temperate karst 在温带气候条件下形成
32、的岩溶。本带气温、雨量和降水强度都低于热带,所以地表岩溶发育程度也低于热带,但蒸发量也较热带为低,又有融雪水的缓慢渗透,因而地下岩溶比较发育。温带岩溶以溶洞、干谷、浅封闭洼地和岩溶裂隙泉为主要形态,也有地下河。在奥地利的阿尔卑斯地区和捷克等地的温带岩溶,称为中欧型岩溶。中国华北一带的岩溶区,以干谷、大泉为主要特征,属于温带半干旱区的岩溶。英国约克郡、日本秋吉台、中国东北岩溶区,则为温带湿润区岩溶。【亚热带岩溶】subtropical karst 亚热带条件下形成的岩溶。中国的亚热带受东亚季风影响有明显的干季和雨季,年降水量在 800 毫米以上,雨季主要集中在夏季。在这种气候条件下,岩溶发育以各
33、种岩溶洼地、溶蚀盆地、漏斗及岩溶丘陵为其特征,并有一些大的洞穴及地下河系。亚热带岩溶以中国四川、湖北、湖南、贵州、浙江及安徽等处的岩溶为代表。地中海型岩溶也是一种亚热带岩溶。它的气候特点是夏季干燥炎热,但冬季温和多雨,植被繁茂。地质条件则以中生界碳酸盐岩和板块构造碰撞带常有较多推覆体为特征。以封闭洼地、坡立谷为地表主要形态,地下岩溶作用也比较强烈,有许多巨大的洞穴系统、竖井及地下河。地中海型岩溶以前南斯拉夫的岩溶为代表。【热带岩溶】tropical karst 在湿润的热带地区发育的岩溶。因其具有岩溶发育的最高水分有效性,地表与地下岩溶均强烈发育。这是由于:溶蚀速度较快。植被繁密,同时微生物作
34、用强烈,植物腐殖质分解完全,使土壤空气中所含二氧化碳较高,增加岩溶发育的强度。年降水量大,常达 15002000 毫米,且多是暴雨。降雨强度大,故溶蚀率高。此外由于暴雨多,使河流泛滥,特别在有外源水的条件下,地表河旁蚀作用强,加强了岩溶作用。从古地理看,温带地区第四纪气候变化大,有的地区还受过冰川作用影响。当有冰川覆盖时,岩溶作用缓慢,冰川作用还能破坏原有的地表岩溶形态。而热带则除个别高山外,在整个第四纪从未遭受过冰川覆盖。因此热带地区,岩溶发育强烈,而且由于雨量、雨强都大,常有流水岩溶及土下溶蚀的积极作用,形成独特的峰林地形和峰丛地形、大型漏斗和槽谷。由于热带地区岩溶水较快地达到饱和,因此大
35、量的钟乳石,尤其是大量的洞外钟乳石,也是其特征之一。【干旱区岩溶】arid region karst 干旱气候条件下发育的岩溶。干旱区降水量小,地面植被稀少,故地表地下岩溶微弱,一般只有溶痕、干谷等形态,且发育不完全。在热带干旱区,因降雨后常跟随强烈的蒸发,其特点是在灰岩表面常结成次生碳酸钙硬壳,如阿拉伯半岛、肯尼亚等地所见。【高山岩溶】high mountain karst, alpine karst 在森林线以上发育的岩溶。其发育的自然条件是低温多雨,并含一定量的二氧化碳,因此可加速石灰岩的溶蚀。低温和日温度变化大还有利于机械风化作用。缺乏森林和土层的覆盖,水能直接与可溶岩接触,从另一方面
36、加速岩溶过程。这一类岩溶特征是地表有各种形态的溶痕、漏斗和竖井,但常受到其他外营力作用改造。由于岩溶水不能很快饱和,地下发育垂直型的大洞,以及洞内溶痕也是其重要特征。常见于我国青藏高原及阿尔卑斯、喀尔巴阡等高山区。【裸露型岩溶】bare karst 缺少植物和土层覆盖,可溶岩裸露地表,经地表水溶蚀、冲蚀形成的各种岩溶地貌。如广西都安七百弄岩溶区。有植物覆盖的裸露岩溶,称为绿岩溶(green karst) 。此类岩溶多出现于新构造上升区。【覆盖型岩溶】covered karst 被松散堆积物覆盖的岩溶。如桂林市区以南至雁山之间的岩溶。【隐伏型岩溶】covered karst 埋藏在已成岩的非可溶
37、性岩层之下的岩溶。这种岩溶一般不反映于地表。如四川盆地底部被中生界红层覆盖的岩溶。【埋藏型岩溶】buried karst 可溶性岩层表面有蚀余红土等松散土层覆盖,渗透水流对可溶岩石进行溶蚀,形成埋藏于土下的石芽、溶沟、溶斗、溶蚀洼地等岩溶微地貌。【悬挂岩溶】perched karst 发育于包气带内,不透水层之上的岩溶。【石膏岩溶】gypsum karst 发育在石膏、硬石膏层,及与石灰岩、白云岩、岩盐共生但以石膏层为主的岩层中的岩溶。常见的岩溶形态有膏盐角砾岩、溶孔、小溶穴、落水洞、塌陷漏斗、竖井、溶蚀洼地、洞穴、地下河及地下湖等。如中国北方中奥陶统灰岩、南方中三叠统灰岩中的“膏盐角砾岩”
38、,都与此种岩溶作用有关。【岩盐岩溶】rock salt karst 发育在岩盐及其他卤化物岩中的岩溶。它所形成的岩溶形态一般较石膏和碳酸盐岩的形态为复杂,常见的形态有沉陷、塌陷、溶坑、溶蚀漏斗、落水洞、蜂窝状溶孔、盐钟孔、盐石笋、盐泉等。如云南禄丰元永井附近所见。【盐湖岩溶】salt lake karst 在现代盐湖沉积物中发育的岩溶。主要形态有溶孔、盐壳、盐芽、溶坑、溶沟、盐坎、溶洞、丝状涌泉等。它是在盐层底部由承压淡水、大气降水以及蒸发重结晶作用下形成的。多分布在盐湖的边部,青海察尔汗盐湖所见较为典型。【红层岩溶】red bed karst 在钙质或其他可溶性物质胶结的或含有碳酸盐岩砾石成
39、分的红色碎屑岩中形成的岩溶。红层岩溶的地表形态也称为丹霞地形。其溶蚀形态有溶孔、溶蚀裂隙、小型溶洞和地下河等;也可以有类似峰林的地形,如粤北、赣南、湖南中部、福建小武夷山等地所见。在湖南通道县城南可见其典型地貌。【滨海岩溶】coastal karst 在滨海地区发育的岩溶。以陆源淡水和海水混合带的混合溶蚀产生的溶洞、溶潭,以及由冰期间冰期海平面升降造成的海底淡水泉等现象为特征。【礁坪岩溶】reef platform karst 在潮间带新生代珊瑚礁的浪蚀礁坪上发育的岩溶。礁坪上因溶蚀作用常发育低洼的礁塘和沟槽溶洞等岩溶现象。见于台湾岛及南海诸岛。【深部岩溶】deep karst 在深部缓流带内
40、发育或存在于深部缓流带的岩溶。包括承压作用下发育的深部溶穴,受硫化矿体影响发育的深部溶洞以及埋藏在深部的古岩溶。如任丘油田的古岩溶残山(古潜山) 。这些深部岩溶,有的是古岩溶,有的则是正在继续发展的岩溶。【化石岩溶】fossil karst 地下岩溶空间已全部被充填,与现代地下水循环系统关系不密切的岩溶。【古岩溶】paleokarst 非现代营力环境下形成的岩溶。如中国热带岩溶分布范围远远超过现在的热带,它们便是古岩溶的现象。有的人认为云南石林为古近纪时发育的岩溶,因石林间有古近纪的路南群地层充填。云南东部高原(古近纪云南准平原)上有残留的峰林,也属于古岩溶。中国南方二叠系茅口灰岩与乐平煤系之
41、间,北方中奥陶统与中石炭统之间也有古岩溶。现代岩溶作用往往在古岩溶基础上的继承性发展。【热喀斯特】thermokarst 指在多年冻土和冰川区,由于气温和地温升高,部分冰块融化,产生类似石灰岩区的岩溶现象。如冰洞、冰塔、热融坍陷、热融洼地等。【流水岩溶】fluvial karst 以地表流水作用为主形成的岩溶。常见于有外源水的岩溶区,或碳酸盐岩不纯或厚度不大的地区,后者也常称半岩溶(merokarst) 。中国南方的峰林平原地形,常常与流水岩溶有关。【岩溶石漠化】karst rocky desertification 在缺水少土的岩溶地区,陡坡开垦、刀耕火种、过度放牧等不适当的土地利用方式,导
42、致岩溶裂隙中的土壤流失,最终变成石漠的过程。此种现象主要见于中国南方、东南亚以及地中海沿岸的岩溶区。【峰林平原型岩溶】peak forestplain type karst 石峰与平原相间出现的地貌组合形态。具有基本平坦的基岩地面,平地拔起的石峰,地表水与地下水融为一体,石峰脚洞普遍发育,峰林洞穴化。属流水岩溶。以广西桂林、柳州一带为典型,多脚洞。【孤峰平原型岩溶】isolated peakplain type karst 石峰稀散,孤立在岩溶平原上的地貌组合形态。石峰相对高度在 100 米以下,甚至仅数十米,如广西黎塘、宾阳一带。它是在较强的流水岩溶作用下所形成的。【溶丘洼地型岩溶】hill
43、depression type karst 岩溶丘陵和岩溶洼地及干谷组成的组合地形。是以溶蚀作用为主形成的岩溶地貌。指岩石长期受水溶蚀的结果,形成溶蚀丘陵和洼地(或漏斗),串珠状洼地可发育成谷地,洼地内有落水洞或竖井。落水洞被堵塞后,洼地常积水成池塘或湖泊。地下逐渐发育成集中渗流通道或暗河。这种组合形态,常分布在河间地带与分水岭地带,如长江三峡与清江的分水岭地带,川东、湘西、鄂西高原与黔北高原等地。【石林溶沟型岩溶】stone forest karrentype karst 是以溶蚀作用为主形成的岩溶地貌。指水流沿厚层状岩石的垂直裂隙溶蚀,形成溶沟和林立的溶柱等。这类地区,地下水埋深一般几米至
44、十几米,有集中渗流;低洼地带常有泉水出露,或集水成湖。云南省路南石林是典型的石林溶沟型岩溶地貌(见图)。云南路南石林【峰丛洼地型岩溶】peak cluster depression type karst 是以溶蚀作用为主形成的岩溶地貌。指由峰脚高低不一的塔状、锥状溶峰组广西兴坪岩溶峰丛成峰丛,峰丛间有溶蚀洼地(或溶蚀漏斗)的地貌组合。主要分布在桂西北和云南、贵州高原边缘的斜坡地带,以及红水河、南盘江、北盘江及其一级支流两侧。海拔 2001000 米左右,峰丛相对高度最大可达 600 米。其间的岩溶洼地深陷,多呈圆筒状,它们在广西被称为弄或峒(见图),广西全区共有弄四万以上。【峰丛谷地型岩溶】p
45、eak clustervalley type karst 是以溶蚀作用为主形成的岩溶地貌。指受水流溶蚀形成的峰丛、谷地或串珠状洼地相间的岩溶地貌组合。有些谷地中有季节性或常年性地表水流,成为较大的暗河的泄水通道。有的地区峰丛进一步发育如林,称峰林。广西漓江、阳朔等地区峰丛、峰林及谷地、串珠状洼地极为发育,成为闻名世界的名胜。【峰林谷地型岩溶】peak forestvalley type karst 是以溶蚀作用为主形成的岩溶地貌。指受水流溶蚀作用形成的峰林、孤峰、洼地相间的岩溶地貌。峰林间有较大的谷地或串珠状洼地,其中有漏斗、落水洞分布,区内地下暗河发育,汇水面积较大。在暗河规模较大的地区常由
46、主干与多数支流组成地下水系。广西阳朔、漓江(见图)及贵州安顺较为典型。岩溶地貌(广西漓江)【孤峰波地型岩溶】isolated peak rolling land type karst 又称残丘波地型岩溶。是以溶蚀作用为主形成的岩溶地貌。为碳酸盐岩岩层分布地区,受到长期而强烈的岩溶作用后,形成有孤峰残丘点缀的起伏平缓的波状地形。在低洼地带多为残积冲积土层覆盖。多具有统一的地下水力面。如广西宾阳、桂林地区为典型的孤峰波地型岩溶地貌。【高山深谷型岩溶】high mountaindeep valley type karst 是由溶蚀 侵蚀作用形成的岩溶地貌。在碳酸盐岩分布的高山地区,相对高差达千米以上
47、,呈高山深谷地貌;在较高部位常有早期岩溶现象存在,近期岩溶发育微弱,河谷地带有岩溶泉水出露。珠穆朗玛峰地区、巴颜喀拉山地区这种类型的岩溶地貌比较发育。【中山峡谷型岩溶】mediumhigh mountaingorge type karst 是以溶蚀 侵蚀作用形成的岩溶地貌。指在碳酸盐岩层分布的中山地区,相对高差为 5001000 米,其地形与一般中山峡谷相似。但在分水岭地区,地表仍保持有早期发育的岩溶,山体内岩溶水埋藏较深,沿断裂带有流量较大的岩溶泉出露。四川大渡河地区这种类型的地貌比较发育。【低山沟谷型岩溶】low mountainvalley type karst 以溶蚀 侵蚀作用形成的岩
48、溶地貌。指在碳酸盐岩岩层分布地区,地表水流以机械侵蚀作用为主,形成相对高差 200500 米的低山,地下溶蚀作用较显著,溶洞常在河谷地带出露。北京附近碳酸盐岩构成的低山地带,多形成这类岩溶地貌。【海岸型岩溶】coastal type karst 以溶蚀 侵蚀作用形成的海岸岩溶地貌。指在碳酸盐岩岩层分布的海岸带,受海水的长期溶蚀、侵蚀作用形成的海蚀岩溶地形。如海蚀阶地、海蚀柱、海蚀礁、溶洞、溶沟等,有时岩溶泉沿海岸出露。如辽宁大连沿岸发育的海蚀柱、溶洞等构成壮丽的海岸岩溶景观。【礁岛型岩溶】reefisland type karst 海岸生物礁体受海水长期的溶蚀 侵蚀作用形成的溶沟、洞穴。中国南
49、海诸岛这类岩溶地貌极为发育。【垄脊槽谷型岩溶】ridgetrough type karst 是在构造形迹的控制下,长期受溶蚀作用形成的岩溶地形。垄脊槽谷型岩溶的特征是狭长的背斜轴部出露的碳酸盐岩在长期的溶蚀作用下,形成与褶皱轴向一致的条形槽谷或串珠状洼地。谷槽两侧脊状山冈显示原有构造地形基本特征。一般说来槽谷中地表水流季节性变化大,主暗河与褶皱轴向一致,有时横切轴向,深埋几米至几十米。这类岩溶地形在重庆附近发育比较典型。【垄冈谷地型岩溶】moundvalley type karst 是在构造形迹的控制下,长期受溶蚀作用形成的岩溶地形。在狭长的向斜构造轴部出露的碳酸盐岩被溶蚀后,形成与轴向一致的条形谷地,谷地两侧垄冈中的碳酸盐岩分布地区,发育有漏斗和小洼地;谷地中有地表水流;主暗河一般与轴向一致。【断陷盆地型岩溶】faulted basin type karst 指断陷盆地内虽有古近 新近系及第四系地层分布,但在地下深处,碳酸盐岩岩溶仍较发育。盆地周边地带有较大的岩溶泉及暗河出露,如山西汾河谷地的许多大泉。有的盆地中仍有以岩溶水补给为主的湖泊。云南昆明的滇池就是这种类型的岩溶地貌。【断块山地型岩溶】block mounta
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