地貌学教案

4、 水道总长度 在任何一个流域内，各级水道的总长度与级别之间成半对数直线关系。不同级别水

道的总长度，接近一个反对数的几何级数，其第一项为最高级水道的总长度。

（Horton第三定律）

b＝－1.67

5、 水道纵比降 在任何一个流域内，各级水道的平均比降，构成按级别递减的几何级数，其中的第

一项为第一级水道的平均比降。

a、b为常数

6、 流域面积 在自然条件一致的流域内，各级河道的流域面积与其级别之间存在着一个半对数的回

归关系。

第六章 岩溶地貌（Karst）

引 言

岩溶地貌又称Karst。Karst原是南斯拉夫西北部一个石灰岩高原的地名。上个世纪末，前南斯拉夫学者司威茨（J . Cvijic）研究那个地区的地貌时，将各种奇异的石灰岩地形称为Karst。以后Karst这一术语被专门用来描述碳酸盐岩地区一系列独特的地貌过程和水文现象。成为了世界各国科学家研究灰岩地形的专门术语。1996年，我国在桂林召开的岩溶学术会议上，建议将Karst改称岩溶地貌。

可溶性岩石地区，在地下水和地表水的化学过程（溶解和沉淀）和物理过程（流水的侵蚀、堆积、重力崩塌和堆积）的共同作用下，对可溶性岩石的破坏和改造作用称为岩溶作用（Karst作用）。这种作用所形成的地貌（包括地表形态和地下地貌形态）称为岩溶地貌。岩溶作用及所产生的水文现象和地貌现象统称为岩溶（Karst）。

岩溶(Karst)概念的含义越来越广，现在有狭义和广义的两种理解。

发生在石灰岩、白岩、石膏、岩盐等可溶性岩石中的岩溶现象称真岩溶，是对岩溶的狭义理解。 在由非可溶性岩石组成的地区，由于独特的外力作用也可以形成类似于可溶性岩石地区的地貌现象。这称为假Karst（岩溶），是对岩溶的广义理解。如：黄土Karst、热力Karst。

岩溶地貌在我国主要分布在云南、广西、贵州等西南地区。岩溶问题是石灰岩地区工农业生产中经常碰到的问题，因此有着十分重要的意义。

第一节：岩溶作用

一 岩溶作用的化学过程.

二 岩溶作用的基本条件： （一）岩石要形成Karst首先必须

1、岩石的可溶性 岩石的可溶性取决于其化学成份、矿物组成和岩石结构。根据岩石的可溶性可将其分为：

碳酸盐类：石灰岩 方解石

白云岩 白云石 硫酸盐类：石 膏 芝 硝 卤化物类：食 盐 钾 盐

从溶解度来看，卤性物质和硫酸盐要比碳酸盐类高。但地球上岩溶地貌为什么主要形成于石灰岩地区，这主要是因为石灰岩分布广，厚度大。

就碳酸盐类岩石的溶解性看，它主要取决于CaO/MgO.该比值越高，溶解度越高。

岩石的结构对岩石的可溶性也有重要影响。一般来说晶粒越小，溶解度越大。对于白云岩来说，微粒的（CaO/MgO=2.15）相对溶解度为0.82。细粒的（CaO/MgO=2.11）为0.74。中粒的（CaO/MgO=2.02）为0.65。不等粒结构的岩石比等粒结构的岩石相对溶解度要大。.

2、.岩石的透水性.岩石的透水性决定于其裂隙度和孔隙度。一般的可溶性岩石的孔隙度较低，如表的石灰岩孔隙放在2—7%，对岩石透水性的影响较小，影响岩石透水性的因素主要是岩石的裂隙度。

岩石的裂隙度大小与岩石的构造、纯度和厚度有关： 构造 张性断裂带，背斜的轴部和向斜的深部，裂隙度大。 纯度 纯度高，刚性强，裂隙易扩张深长。

厚度 厚度大，隔水层少，裂隙深长较大，有利于岩石的溶解。 （二）水的因素

1、水的溶蚀力，纯水的溶解能力是极其弱微的，只有当有CO2加入时，水的溶解能力有很重要的岩溶意义。所以水的溶蚀力的大小取决于水中CO2含量的多少。水中CO2的来源主要有三个方面： 大气中的CO2

有机成因的CO2 无机成因的CO2

水中CO2含量的多少与水温和大气CO2的分压力有关。水温高，CO2含量少。水温低，CO2含量高。大气中CO2的分压力越大，水中的CO2越高。反之则水中含量就低。

据研究CO2含量： PCO2=0.0003大气压 PCO2=1个大气压 0℃ 1.02 mg/kg 3347 mg/kg 10℃ 0.7 mg/kg 2319 mg/kg 20℃ 0.52 mg/kg 1689 mg/kg

30℃ 0.39 mg/kg 1250 mg/kg 温度的影响: 有两种作用,影响水中CO2的含量，影响化学反映的速度 压力的影响：在土壤中PCO2的压力高，CO2含量高，岩溶能力强。 2、水的流动性

水中CO2含量与其能溶解CaCO3能力的关系不是一种直线关系，它是一种下凹的曲线。由于这种曲线关系，两种不同浓度饱和的水溶液相混合时，能使混合水溶液处于饱和状态，而重新获得溶蚀能力。这种因水的混合而产生的溶蚀作用称为混合溶蚀作用。

在自然界不流动的水质很容易达到饱和状态。但是由于流动性使不同浓度的饱和水溶液相混合产生混合溶蚀作用。故自然界的水才具有较强的溶蚀能力。

自然界是复杂的，当水流动时，其水量，水温和气压等条件是不断变化的。当条件合适时可以产生混合溶蚀作用。但是当水由水温低、气压大的地区流动到水温高、气压低的环境中时，也可造成原来不饱和的水达到饱和和过饱和状态，化学反应向着逆反应的方向进行，发生沉淀作用，重新形成碳酸盐沉积。

三．岩溶水的状态

在岩溶地区，地表水大多通过各种裂隙和孔隙进入地下，形成地下水流，故地表水比较缺乏，相反则地下水比较丰富。因此岩溶作用不仅发生在地表，更主要的是发生在地下。通常把可溶岩石内所含的一切地下水总称为Karst水或岩溶水。

岩溶水的运动直接影响着岩溶作用的进行和岩溶地貌的形成，故有十分重要的意义。岩溶水具有多种形式，如孔隙水、裂隙水、溶洞水等。有的有自由水面。而有的呈承压状态。在被大河深切的岩溶地区，岩溶水根据他们的运动方向自地表而下可分为四个带：

1、渗透带：地表以下至丰水期潜水面以上，有利垂直洞穴发育

2、季节变动带：丰水期潜水面至枯水期潜水面，丰水期呈水平流动，枯水期呈垂直流，发育垂直和水平溶洞。

3、水平流动带：枯水期潜水面以下，直到低谷能补给河流的深度。水流呈水平流动补给河流、常年流动、并且有自由水面。十分有利于水平发育大规模的水平溶洞。

4、深部滞留带：位于水平流动带以下，水流动慢、水质交替弱、岩溶作用微弱。

第二节 岩溶地貌

一 .地表岩溶地貌 1、沟、石芽、石林

地表水流沿石灰岩坡上流动，溶蚀和侵蚀出的许多凹槽称为溶沟。溶沟宽十几厘米至数米，深半米至数米，规模不等。

溶沟之间的相对突出部分称为石芽一般的石芽较低，多为1—2m。

在条件适宜的地区石芽的高度可在10m以上，这种比较高的石芽称石林。云南 南石林的高度可达20—30m。

石芽可以出现在地表，也可以出现在地下，形成埋藏石芽。

2、落水洞 岩溶地区地表水从谷地流向地下河或地下溶洞的通道。它是岩溶垂直流水对裂隙不断溶蚀并伴随坍陷的结果。其直径一般小于其深度，直径一般<10m。深度在数十米至数百米以下。法国的“牧羊人深渊”落水洞深达1122m。而比利牛斯山上的“马丁石”落水洞深达1138m。

3、漏斗（岩溶漏斗） 岩溶地区一种碗碟状的圆形洼地，直径数十米以上，深数米至十几米，底部常有水道把其汇水排走。

4、 岩溶洼地 四周由低山丘陵所包围的封闭洼地。其形状与漏斗相似。但规模大得多。其底部比较平坦，直径在100m以上，最大可达1—2km。岩溶洼地是漏斗逐步扩大，彼此相互连结发育而成的，其底部通常有落水洞和漏斗将地表水排入地下。

5、坡立谷（Polje）。指岩溶地区的一些宽广平坦的盆地或谷地。是由J.Cvijic首先使用。其原意为“可耕种的平地”，现已演变为专门描述平坦溶蚀盆地或谷地的专业术语。如桂林就处于一个坡立谷中，坡立谷中有漓江流过。

6、干谷与盲谷

7、 峰丛、峰林和孤峰（Karst山峰）

a) 岩溶山峰的特征. b) 孤峰、峰林、峰丛

二 地下岩溶地貌

地下岩溶地貌主要指溶洞和地下河 （一）溶洞的发育与溶洞的成层性 1、溶洞的发育

溶洞是地下水沿可溶性岩体的各种构造面（层面、节理面或断层面）。特别是沿各种构造面互相交汇的地方，通过溶蚀和侵蚀而形成的地下洞室。

溶洞的大小和规模差异很大，世界上最著名的单个溶洞是美国新墨西哥州的卡斯伯（Carsbad）洞。其内巨室长400m、宽230m、高100m。我国桂林著名的七星岩溶洞最宽处70m，高约15m。

溶洞在发育上主要集中在水平流动带，那里不仅常年有地下水活动，并且地下水具有承压性。其溶蚀能力不仅高，具有承压性质的水流也具有极强的侵蚀冲刷能力，有利于洞室的扩大。溶洞发育初期往往是溶蚀占主导地位。但洞穴已经形成，具有承压性质的地下水流的侵蚀作用也不可忽视，它是溶洞迅速扩大合并的重要动力条件。

由于大型得典型溶洞主要形成于地下水的水平流动带，而地下水的水平流动带又表面大河流的水面控制，因此典型溶洞的分布有成层性，并且这个层的高度与大河流的水面有关。如若大河流因构造和其他条件的变化，水面多次下降的话，在石灰岩地区可以形成多层溶洞，并且各层溶洞的高度和时代也可以和大河流的阶地进行对比。据此我们也可以研究溶洞发育的时代和区域构造活动，地貌演化等。

（二）溶洞堆积物及其堆积地貌形态

溶洞是由地下水的溶蚀和侵蚀作用造成的。但是当地下水在流动过程中因条件的变化有时也发生堆积，形成各种堆积地貌形态和堆积物。发生在溶洞中的各种堆积作用统称为溶洞堆积作用。概括起来溶洞中主要有以下几类堆积：

1、 化学堆积 在可溶性岩石地区，当地下水自洞顶或洞壁字裂隙渗出后，由于压力、温度等条

件的变化，水中的Ca（HCO3）2变得过饱和时，CaCO3便沉淀下来形成化学堆积。它可以形成如下形态；

①石钟乳（钟乳石）

②石笋 ③石柱 ④石幕（石幔）

2、重力堆积 3、地下河湖相堆积 4、生物与文化堆积