地球科学概论论文--喀斯特地貌的研究

关于喀斯特地貌的成因及特点的分析

摘要：

喀斯特地形也称为石灰岩地形，是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称。又称岩溶地貌，是碳酸盐类岩石分布地区特有的地貌现象。水对可溶性岩石所进行的作用，统称为喀斯特作用。一般指碳酸盐岩分布地区或存在流经石灰岩的地下水所特有的地貌现象。当雨水或者地下水与地面碳酸盐类岩石接触时，就会有少量碳酸盐溶于水中。经过长时期的溶解侵蚀，形成了以地表岩层千沟万壑为标志的地表特征。在喀斯特地貌下往往存在地下河、溶洞等景象。

中国是世界上对喀斯特地貌现象记述最早的国家，早在晋代即有记载。我国西南地区气候湿润，降雨丰沛，流水作用显著，并且存在大量的可溶性岩石，因此，这一地区是喀斯特地貌广为分布的地区。而且这一地区的很多美丽的自然景观都是建立在这种特殊的地貌类型基础之上的。

该种地形地理学家最早在克罗地亚喀斯特高原做有系统的研究，因此又称喀斯特地形。“喀斯特”原指南斯拉夫西北部的一个大量分布石灰岩的高原，人们研究地貌类型，因此称这种地貌类型为“喀斯特地貌”。

喀斯特地形的地表崎岖、土壤十分贫瘠，不利农业发展，因此在云贵高原有“地无三里平，天无三日晴，人无三两银”的俗谚。但其千沟万壑的特色却十分受到观光客青睐。目前巴尔干半岛及中国重庆、广西、贵州、云南一带均有喀斯特地形的存在，其中重庆-贵州的武隆喀斯特国家地质公园为联合国自然遗产。 关键字： 石灰岩 水 暖湿的气候条件 溶洞

引言：中国是一个有5000年悠久历史的东方文明古国.独具特色的传统文化、丰富多彩的民族习俗以及美丽的自然风景一直吸引着世界的目光。中国的自然景观、人文风貌富于东方风韵，它有宽广的陆地，高大的山脉，辽阔的海洋和长长的河流。在其中喀斯特地貌别具一格。这篇文章综合一些学者的观点和本人对相关资料的理解做的一个对喀斯特地貌的概述，主要涉及喀斯特地貌的成因，特点，类型，演化过程和以及有关喀斯特地区的一些环境问题相关的一些介绍。 正文：

1．喀斯特起源

“喀斯特”是斯洛文尼亚伊斯特拉半岛的一个地区。(当地称为Kras，意为岩石裸露的地方)这里在中生代形成了分布广泛的厚实的石灰岩层。经过长时间的水流侵蚀，形成了可能是世界上最典型的喀斯特地貌之一。故而地质学家们将这种石灰岩层所特有的地形冠名以“喀斯特”。

2．喀斯特地貌的特点

喀斯特地貌指水对岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态.喀斯特地

貌千沟万壑，常见的景观如石芽、石沟、石林、峰林、落水洞、漏斗、喀斯特洼地、溶洞、地下河等。

3. 化学原理

喀斯特地形的形成通常是温带气候地区pH值较低的酸性雨和石灰岩层所造成的。随着地表下的岩石不断与水反应，将不溶的碳酸盐在与二氧化碳的共同作用下不断生成可溶但不稳定的碳酸氢盐，在排水较好的地下岩层就能形成一个大的溶洞。溶洞中的水在流动时，其溶解的碳酸氢盐就可能分解，再度形成不溶的碳酸盐沉降在地面。溶洞中从高处落下这样的水滴就可能在很短的时间内将碳酸盐沉降在溶洞顶部，而另一部分则会在地面沉降。上部的碳酸盐沉降往往形成一个倒锥形的钟乳石，而地面上会形成形如其名的石笋。

4．形成条件

(1)有大量的可溶性岩石存在

可溶性岩石是喀斯特地貌形成的根本条件，我国西南地区之所以喀斯特地貌分布广泛，最主要的是这里有其发育的大量的碳酸盐岩、硫酸盐岩及卤化盐岩等。在流水的不断溶蚀作用下，在地表和地下形成了各种奇特的喀斯特景观。

(2) 岩石要有一定的透水性

岩石具有一定的孔隙和裂隙，它们是流动水下渗的主要渠道。岩石裂

隙越大，岩石的透水性越强，岩溶作用越显著。在溶洞中，岩溶作用愈强烈，溶洞越大，地下管道越多，喀斯特地貌发育越完整，并且形成一个不断扩大的循环网。

(3)流水的动力作用

1）流水的溶蚀作用

水的溶蚀能力来源于二氧化碳(C02)与水结合形成的碳酸(H2CO3 ),

二氧化碳是喀斯特地貌形成的功臣，水中的二氧化碳主要来自大气流动、有机物在水中的腐蚀和矿物风化。下面几个化学方程式反映了岩溶作用的进行。

H2O+CO2⇋ H2CO3 (第一步:形成碳酸)

H2CO3⇋ H+ + HCO3- (第二步:碳酸离解生成H+)

H++CaCO3⇋ HCO3- + Ca2+ (第三步:H+与CaCO3反应生

成HCO3-，从而使CaCO3溶解)

这几步反应在大自然间是十分复杂的过程，因为温度，气压，生物，

土壤等许多自然条件制约着反应的进行，并且这些反应都是可逆的，水中的二氧化碳增多，反应向右进行，就有利于CaCO3的分解;岩溶作用进行就比较容易，反之则不利于岩溶作用。

2) 流水的流动作用

流动的水溶蚀性更强烈一些，这是为什么?因为水中的二氧化碳需要

得到及时的补充，水的溶蚀作用才能顺利进行，水的溶蚀能力才得以巩

固加强。同时，流动的水带动河底砂砾对岩石进行机械侵蚀，这样更有利于岩溶作用的深入。

（4）气候的影响

我国西南地区气候湿润，降水量大，地表径流相对稳定，流水下渗

作用连续，并且降水使流水得以更新和有效补充。因此岩溶作用得以延续进行。我国喀斯特地貌分布广泛，造物主为中华儿女精雕细刻了许多天然的屏风，喀斯特地貌为我国的旅游业带来无限生机，并且我国喀斯特地貌类型性多样，是进行科学研究的宝贵财富。

5．形成过程

(1) 地表水沿灰岩内的节理面或裂隙面等发生溶蚀，形成溶沟(或溶槽)，原

先成层分布的石灰岩被溶沟分开成石柱或石笋。

(2) 地表水沿灰岩裂缝向下渗流和溶蚀，超过100米深后形成落水洞。

(3) 从落水洞下落的地下水到含水层后发生横向流动，形成溶洞。

(4) 随地下洞穴的形成地表发生塌陷，深度大面积小，称坍陷漏斗，深度小

面积大则称陷塘。

(5) 地下水的溶蚀与塌陷作用长期相结合地作用，形成坡立谷天生桥。

(6) 地面上升，原溶洞和地下河等被抬出地表成干谷和石林，地下水的溶蚀

作用在旧日的溶洞和地下河之云南路南的石林是上述第一阶段(溶沟阶段)的产物，这里的自然风光因阿诗玛姑娘的动人传说而变得格外旖旎。桂林的象鼻山，则是原地下河道出露地表形成的。在广西境内，经常可看到这种抬升到地表以上的溶洞，俗称“神女镜”。

6. 喀斯特地形分类

6.1按其发育演化

（1）地表水沿灰岩内的节理面或裂隙面等发生溶蚀，形成溶沟（或溶槽），

原先成层分布的石灰岩被溶沟分开成石柱或石笋。

（2）地表水沿灰岩裂缝向下渗流和溶蚀，超过100m深后形成落水洞。

（3）从落水洞下落的地下水到含水层后发生横向流动，形成溶洞。

（4）随地下洞穴的形成地表发生塌陷，塌陷的深度大面积小，称坍陷漏斗，

深度小面积大则称陷塘。

（5）地下水的溶蚀与塌陷作用长期相结合地作用，形成坡立谷和天生桥。

（6）地面上升，原溶洞和地下河等被抬出地表成干谷和石林，地下水的溶

蚀作用在旧日的溶洞和地下河之下继续进行。

6.2按出露条件

裸露型喀斯特 覆盖型喀斯特 埋藏型喀斯特

6.3按气候带

热带喀斯特 亚热带喀斯特 温带喀斯特 寒带喀斯特 干旱区喀斯特。

6.4按岩性

石灰岩喀斯特 白云岩喀斯特 石膏喀斯特 盐喀斯特

7. 地形种类

一、岩面地形：与岩性植被有无，岩石节理、片理、层理以及其破裂面程度有

关。多孔隙纯石灰岩与白云岩不易发生，有植被的地表比无植被

的容易被溶蚀。

二、石灰岩河谷：石灰岩地面理论上不会有表面迳流，但仍存在因大多发源地

是非石灰岩区，只是刚好流经此处。地区内干沟最普遍，原为表

流，没入地底；原来河谷便成为干沟，可能被误认成河川袭夺的

风口谷。

三、陷穴：水在石灰岩上节理处渗入石灰岩，溶蚀节理，起初是水入地下的孔

道，久之入口加大如漏斗，深度至少三至五米。

四、构造谷地

五、洞穴：石灰岩被入渗地下的水溶解成穴、孔道，又连结起来成为一地下水

系。石灰岩水系是立体系，连结各洞口孔道好几层，可能各层生成不

同时，越老越高，只有最低的一层有流水。

六、白垩区域：英国东南和法国，白垩容易溶蚀，透水性强，不容积水，地面

表流冲刷出的常是干沟。

由其他不同成因而产生形态上类似喀斯特的现象，统称为假喀斯特，包括 碎屑喀斯特、黄土和粘土喀斯特、热融喀斯特和火山岩区的熔岩喀斯特等。它们 不是由可溶性岩石所构成，在本质上不同于喀斯特。

8. 地势分布及运用

喀斯特地貌主要分布在气候暖湿的石灰岩层分布区。较著名的区域有中国广西、 云南和贵州等省（区）。中国喀斯特地貌分布广、面积大。主要分布在碳酸

盐岩出露地区，面积约91～130万平方千米 。其中以广西、贵州和云南东部所占的面积最大，是世界上最大的喀斯特区之一；有著名的云南石林。

喀斯特矿泉、温泉富含有益元素和气体，有医疗价值。喀斯特洞穴和古喀斯特面上各种沉积矿产较为丰富，古喀斯特潜山是良好的储油气构造。喀斯特地区的奇峰异洞、明暗相间的河流、清澈的喀斯特泉等，是很好的旅游资源。

9. 中国溶岩地区的环境问题

1.石漠化问题：热带亚热带湿润与半湿润气候条件，溶岩极其发育的自然背景

下，受人为活动干扰，使地表植被遭受破坏，造成土壤严重侵蚀，基岩大面积裸露，土地退化的极端表现。

2.缺水问题： 河深坡陡,地下水深埋,水资源利用难度大

3.地下水污染：岩溶地区人类活动，常在地下河系统的汇水区，而地表水常通

过落水洞排入地下，缺乏过滤作用，岩溶水极易受到污染，中国

南方多地下河已变成下水道。

4.地面塌陷

(1)基岩塌陷 : 分别有地下河塌陷、矿产开采塌陷、蒸发岩溶石塌陷。岩溶上

松散沉积层中的塌陷 : 地下水位坡动引起土中潜蚀，产生土洞，

导致塌陷。(抽水、气候变化、水库蓄水)

(2)震动 : 工程施工。(广西贵港市樟木镇塌陷)

5.洪涝产生与加剧原因 :

(1)季风区降水分配时间不均匀(5-9月降水佔全年75~85%)

(2)岩溶地下水系发育

(3)水土流失，泥沙淤塞地下河咽喉部位

(4)大江大河上建水库，地表水沿地下河倒灌以致其内涝问题加剧。 总结： 喀斯特研究在理论和生产实践上都有重要意义，喀斯特地区有许多不利于生产的因素，需要克服和预防，也有大量有利于生产的因素可以开发利用，因此，要在本质上区分不同的喀斯特地貌，了解其在水库选址、储油气构造、桥梁建设以及医疗上的利弊影响，这样才能真正的克服与运用这一奇特的地质景观。

参考文献： 《地理科学进展》 2000年03期 喀斯特地貌研究进展与趋势 《国土资源高等职业教育研究》 2006年02期 喀斯特地貌形成的主要作用分析

《地貌学》 严钦尚 曾昭璇 主编