我国古岩溶分布特征研究
中国岩溶生态地质研究

2.1 岩溶多重介质环境的基本特点
岩溶多重介质环境是一个非常复杂的系统,系指岩溶地区的水体 (大气水、地表水、地下水)、碳酸盐岩(岩溶化程度不同的地表和地 下结构)、土体、生物及其它物质组成的复杂体系。岩溶多重介质环境 富钙,在地壳运动和岩溶的双重作用下,使其内的岩体、水体、土体、 生物群落具有层次结构,形成了特殊的岩溶——水文——地貌——生态 系统。
(2) 输蓄水介质,具有一定的蓄水空间和输水能力,包括岩溶洞穴和岩溶裂隙之间的组合 及少量的岩溶管道等,主要指在季节变动带(含岩溶表层带)附近的岩溶含水介质体。
(3) 输水介质,包括岩溶大裂缝、岩溶主管道和相互连通的岩溶洞穴等,一般占环境地下 含水介质总空隙空间的小部分(15%~20%),主要作用是汇水和输水,有时仅起输水作用。
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1 中国岩溶与发育特征
全球岩溶地区面积2200万km2,居住着约10亿人口。中国境内碳 酸盐岩类岩层纵深横广,岩溶现象普遍,类型繁杂,形式多样,发育 强烈。中国岩溶地区若按含可溶岩的地层分布面积计,可达344.4万 km2,已占国土面积的1/3;若按碳酸盐岩的出露面积计,则为90.7万 km2,也接近国土面积的1/10;基本分布于天山——阴山构造带以南, 即大致在北纬42°—43°以南,此线以北仅有小面积的碳酸盐岩零星 分布。如以北纬34°的秦岭为界,分为北方干旱、半干旱、温带与南 方潮湿、亚热带两大岩溶区。中国南方岩溶区主要分布于滇、黔、桂、 川、渝、鄂、湘、粤一带;中国北方岩溶区主要位于晋、鲁、豫、冀 一带。
中国碳酸盐类岩层从太古代至近代都有沉积,晚古生代分布面积最
大,早古生代次之。新生代海相沉积仅见于西藏及北回归线以南的海岸、 陆棚和海洋之中。中国南方岩溶区从古生代至三叠纪有巨厚(3000m— 10000m)的碳酸盐类岩层分布。它包括扬子准地台和华南地槽褶皱系。 第四纪以来,该岩溶区是上升区,碳酸盐岩出露面积广而大,且连成一 片。目前,中国南方岩溶区处于热带——亚热带、湿润气候条件下,年 平均气温为15℃—20℃,年降雨量800mm—2000mm;干燥度小于1, 溶蚀速度大于20mm/ka,岩溶作用以溶蚀和侵蚀为主。中国北方岩溶区 主要分布于中朝准地台区。该岩溶区碳酸盐岩虽直接出露面积不是很广,
岩溶及岩溶地区的工程地质分析报告

岩溶及岩溶地区的工程地质分析第一章岩溶一.基本概念岩溶也称喀斯特(karst),是指以碳酸盐为主的可溶性岩石(石灰岩、白云岩、石膏、岩盐)地区,由于地表径流和地下水流对岩石的溶蚀作用和机械破坏作用,在岩体中形成洞穴,或在岩层的表面形成奇峰异石等独特的地貌景观。
南斯拉夫的喀斯特高原是典型地区,并因此得名"喀斯特"。
1966年5月在中国第二次全国岩溶学术会议上将“喀斯特”以“岩溶”作为中国的通用术语。
凡是以地下水为主,地表水为辅,以化学过程(溶解与沉淀)为主。
机械过程(流水侵蚀和沉积,重力崩塌和堆积)为辅的对可溶性岩石的破坏和改造作用都叫岩溶作用。
这种作用所造成的地表形态和地下形态叫岩溶地貌。
岩溶作用及其所产生的水文现象和地貌现象统称岩溶。
岩溶在我国分布非常广泛,典型的分布区有、阳朔、以及东部、的大部分地区的山水、的路南石林皆闻名于世。
这些奇异的景观都发育在碳酸盐岩地区。
整个西南石灰岩地区连成一片,面积共达550000km2;全国石灰岩分布面积约1300000km2,约占全国总面积的13.5%二.研究意义由于岩溶地区有着独特的水文特征和地貌特征,因此在岩溶地区进行各种经济建设和生活生产会遇到非岩溶地区所没有的问题。
在岩溶地区,由于存在大量的地下空洞,尽心水库修建时要注意防止渗漏问题,在开凿睡到和建设矿井时要注意涌水排水问题,在建筑铁路、桥梁和厂房时要注意地基塌陷问题。
三.岩溶作用的基本条件在自然界,要保证岩溶作用能进行,必须有水在碳酸盐岩部的裂隙或孔隙中流动,使两者不断地相互接触和相互作用,而且不断循环更替,排除钙离子饱和的补入未饱和的。
这就要求具有以下条件:1.在可溶性岩石中具有一定的裂隙或孔隙系统,为水的循环提供通道。
碳酸盐岩一般都是又层面裂隙与构造裂隙的,如果有裂隙就会形成更好的通道。
白云岩由于白云岩化作用还有较高的孔隙度。
2.有适宜的地貌条件和地质构造条件,为谁的向碳酸盐岩中、中渗入提供补给途径,并为水的排出碳酸盐岩体之外提供通道。
古岩溶和古岩溶地球化学概念与研究展望

第5卷 第2期高 校 地 质 学 报Vol.5 No.2 1999年6月G eological Journal of China Universities J une,1999古岩溶和古岩溶地球化学概念与研究展望3李定龙(淮南工业学院资源与环境工程系)摘 要 古岩溶地球化学是古岩溶与地球化学相结合的产物。
本文在详细评述了有关古岩溶研究现状(包括概念、研究进展、存在问题等)的基础上,初步提出了古岩溶地球化学的概念与研究方法,认为岩溶岩是其研究的主要对象。
通过岩溶岩地球化学信息来解释和恢复古岩溶发育环境是其概念的基本内涵。
研究方法是以数理统计为基础,定性与定量相结合,以定量分析、综合解释为主。
最后对古岩溶和古岩溶地球化学的研究前景进行了展望。
关键词 古岩溶 古岩溶地球化学 岩溶岩 岩溶环境 研究方法分类号 P642125 P591 古岩溶研究现状111 关于古岩溶概念什么是古岩溶?目前尚无公认的定义,只有一个笼统的概念:即古岩溶是指地质历史阶段的岩溶。
但这个历史阶段是指新生代前[1],还是第四纪以前,莫衷一是。
Walkden(1974)和Wright(1982)将古岩溶定义为“被年青沉积物或沉积岩所埋藏的岩溶”[2,3];我国南、北方不少地区地层(O、C、P等)发育的现代岩溶,追索其岩溶岩层暴露地表的历史远在第四纪或新生代以前;在西藏、云贵高原的某些山顶,发育有裸露的第三纪古岩溶(海拔5200m)[4,5]。
近10多年来,随着研究的深入,人们在第四系中也识别出了古岩溶,如在巴哈马的阿巴科海湾海底发现埋藏有更新世形成的古岩溶洞穴,称为蓝洞(blue hole)[6]。
总之,现在人们尚未找到一个统一的时间尺度来划分现代岩溶与古岩溶。
众所周知,某个地区某套可溶性地层确立后,则控制岩溶发育的主要条件就是运移于岩层中的水流环境,即水文地质环境。
因此,划分古、现代岩溶的依据可考虑其水文地质环境是在什么时候形成为标准。
岩溶地貌

4.6 岩溶地貌岩溶又称喀斯特(karst),是由于地表水和地下水活动所引起的可溶性岩石溶蚀作用,以及由于这种作用所形成的各种地表和地下溶蚀现象的总称。
在可溶性岩石地区,地下水和地表水对可溶岩进行化学溶蚀作用、机械侵蚀作用以及与之伴生的迁移、堆积作用,总称为岩溶作用。
在岩溶作用下所产生的地貌形态,称为岩溶地貌。
4.6.1 岩溶地貌的形态与类型1. 岩溶地貌的形态岩石分布地区,溶蚀作用在地表和地下形成了一系列溶蚀现象,称为岩溶的形态。
岩溶形态可分为地表岩溶形态和地下岩溶形态。
地表岩溶形态有溶沟(槽)、石芽、漏斗、溶蚀洼地、坡立谷、溶蚀平原等。
地下岩溶形态有落水洞(井)、溶洞、暗河、钟乳石等(图4-11 )。
①溶沟(槽)、石芽和石林溶沟、溶槽是微小的地形形态,它是地表水沿地表岩石低洼处或沿节理溶蚀和冲刷,在可溶性岩石表面形成的沟槽称溶沟。
溶沟溶槽将地表刻切成参差状,起伏不平,其宽深可由数十厘米至数米不等。
当沟槽继续发展,以致各沟槽互相沟通,在地表上残留下一些石笋状的岩柱。
这种岩柱称为石芽。
石芽一般高1~2m,多沿节理有规则排列。
如果溶沟继续向下溶蚀,石芽逐渐高大,沟坡近于直立,且发育成群,远观像石芽林,称为石林。
如云南石林。
②溶蚀洼地和坡立谷由溶蚀作用为主形成的一种封闭、半封闭洼地称为溶蚀洼地。
溶蚀洼地多由地面漏斗群不断扩大汇合而成,平面上呈圆形或椭圆形,面积由数十平方米至数万平方米。
溶蚀洼地周围常有溶蚀残丘、峰丛、峰林,底部有漏斗和落水洞。
坡立谷是一种大型封闭洼地,也称溶蚀盆地。
面积由数平方千米至数百平方千米,进一步发展则成溶蚀平原。
坡立谷谷底平坦,常有较厚的第四纪沉积物,谷周为陡峻斜坡,谷内有岩溶泉水形成的地表流水至落水洞又降至地下,故谷内常有沼泽、湿地或小型湖泊。
底部经常有残积洪积层或河流冲积层覆盖。
③漏斗及落水洞漏斗是由地表水顺着可溶性岩石的竖直裂隙下渗,最先产生溶隙,待顶部岩石溶蚀破碎及竖直溶隙扩大,岩层顶部塌落形成近乎圆形坑。
中国岩溶地质调查报告

中国岩溶地质调查报告(2016年)在国土资源部正确领导和财政部的大力支持下,中国地质调查局会同相关省级人民政府及其国土资源主管部门,组织实施了一系列岩溶地质调查项目,完成1:25万水文地质环境地质调查78万平方千米,1:5万水文地质调查30万平方千米,1:5万岩溶塌陷调查3万平方千米,建立了10处石漠化综合治理示范区,调查具有开发价值的岩溶洞穴和天坑3000多处,在有效服务区域经济社会发展方面取得了突出成就。
在岩溶动力学理论、岩溶石笋高分辨率测年、岩溶人工增汇和岩溶地下水探测等方面实现了重大科技创新。
牵头承担国际地质对比计划,建立全球岩溶碳循环监测站,为推动全球岩溶合作研究与交流做出了重要贡献。
一、岩溶地质调查有效服务区域经济社会发展,在解决人畜饮水困难、石漠化治理示范、洞穴探测、碳汇调查、塌陷易发区评估和岩溶油气储层评价等6方面取得突出成就。
一是查明西南8省(区、市)岩溶区地下水资源开发利用潜力534亿立方米/年,实施地下河开发利用示范工程20多处,钻探成井8000多眼,解决了1500万人饮用水困难,为抗旱找水做出了突出贡献。
二是发现西南8省(区、市)岩溶石漠化面积由2005年的13万平方千米减少到2015年的9.2万平方千米。
总结出4种石漠化综合治理模式,可在西南岩溶区300个县石漠化治理中推广应用。
三是调查了3000多个岩溶洞穴和天坑的开发利用条件,指导建设52处岩溶国家地质公园、7处世界岩溶地质公园、11处世界岩溶自然遗产以及500多处旅游洞穴开发,产生了显著的经济社会效益。
四是评价得出我国岩溶地质碳汇潜力为4000万吨/年,近10年西南岩溶区石漠化综合治理工程增加的岩溶碳汇量为2500万吨,查明不同生态环境背景条件下岩溶碳汇差异,为应对全球气候变化提供了重要支撑。
五是圈定岩溶塌陷高易发区面积34万平方千米,年均发生岩溶塌陷灾害150多处,涉及41个地级以上城市和143个县级城镇,高速铁路、高速公路和油气管线等重大线性工程受岩溶塌陷影响的总长度达7200多千米。
8.5 我国的岩溶地貌

8.5 我国岩溶地貌的分布
p
我国的岩溶分布
•为华北地区,岩溶化程度远不及南方;
•青藏高原海拔4000米以上的残存古热带岩溶岩。
•主要集中于华南和西南,大面积热带岩溶;
•长江中下游,岩溶化程度较弱;
漓江峰丛
桂林象鼻山
桂林芦笛岩
桂林冠岩
广西阳溯
云南路南石林
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湖南湘西
湘西红石林
四川黄龙
——岩溶沉积地貌
中国南方喀斯特
“中国南方喀斯特”是我国政府2006年申报世界自然遗产的唯一项目,由云南石林的剑状、柱状和塔状喀斯特、贵州荔波的森林喀斯特、重庆武隆的以天生桥、地缝、天洞为代表的立体喀斯特共同组成,形成于50万年至3亿年间,总面积达1460平方公里,其中提名地(核心区)面积480平方公里。
云南石林
剑状、柱状和塔状喀斯特
贵州荔波
森林喀斯特(处在贵州高原南部斜坡地带,森林覆盖率为88.54% )
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重庆武隆
天生桥、地缝、天坑。
岩溶地貌的分析与介绍

石笋(stalagmite):发育在溶洞底部的竹笋 状碳酸钙沉淀。
68
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70
石柱(stalacto--stalagmite):石钟乳和石柱, 经长 期的增长连接成柱状,即为石柱。
71
(2)石幔、石旗、边石坝、钙华板
均是由薄膜层状岩溶水沉淀而成 的堆积地貌,总称为“流石”。
50
2、干谷 干谷——岩溶地区往昔的河谷,现已无
水。
成因有三:
1)潜水面降低到河谷之下: a.地壳上升 b.岩溶作用向地下发展
2)地下河袭夺地表河上游,使它的 下游变成干谷。
3)曲流河段因地下河的裁弯取直产 生干谷(见前图)
51
(五)、岩溶石山 岩溶石山——岩溶作用下所形成的石山。
52
1、峰丛石山
成,它出露之前,曾
经埋藏在第三系红层
之下。
33
34
城堡状石林
35
拟人石林
36
高 大 的 剑 状 石 林
37
柱 状 石 林
38
塔柱状、蘑菇状、锥状石林
39
云南路南石林世界地质公园:
位于云南省,面积400km2,以碳酸盐峰 林地貌为特色景观,由晚古生代浅海相灰 岩、白云岩构成。
因厚层块状碳酸盐岩中垂直节理发育, 丰沛的雨水沿裂隙节理下渗、溶蚀,形成 各种岩溶地貌,如石牙、溶沟、溶斗、峰 林、溶洞和溶蚀盆地等。
20
四、堆积作用
1、物理性的碎屑物堆积(主要由崩塌作用 产生)
2、化学堆积(CO2逸出,水中的碳酸氢钙分 解为CaCO3, 并沉淀)
CaCO3+CO2+H2O Ca(HCO3)
水温或气温升高
CO2浓度降低 导致CO2逸出的原因 水流速度加大
中国岩溶研究历史

中国岩溶研究历史1、古代—文献记述、探究与利用阶段(1)我国最早记叙岩溶现象的书,一般首推成书于战国至西汉初年的《山海经》,其中记有洞穴、伏流、地下河、泉等岩溶现象,如“曰熊山,有穴焉”(〈中山经〉),双如〈南次山经〉中写道:“南禺之山……其下多水,有穴焉,水春辄入,夏乃出,冬则闭”。
山海经(2)“石钟乳”这一名称最早见于战国的《计倪子》(约公元前4世纪)及我国第一部药物学著作《神农本草经》(西汉或公元1世纪)。
《神农本草经》中详细记述:“石钟乳,味甘温,主咳逆上气,明目益精,安五脏,通百节,利九窍,下乳汁”。
《神农本草经》中的石钟乳插图(3)秦朝于公元前214年,为攻打华南的百越,在桂林兴安修建沟通湘江和漓江的灵渠,将岩溶区地表径流连接起来,也打通了长江流域与珠江流域的航道。
灵渠水利工程(4)西汉初年(约公元前168年),长沙马王堆三号汉墓出土的古地图,形象地绘出了湖南宁远县南部九嶷山的峰丛地貌,图件制作者用鱼鳞状图形表示石峰挺拔、峰峰相连的特征,是中国、也是世界现有的古典地图中最为古老的“岩溶地貌图”。
注:图片来自马王堆汉墓帛书整理小组.马王堆汉墓帛书古地图[M].北京:文物出版社,1977(5)三国(公元220-265年)时的《娄地记》(顾启期)是我国早期的溶洞著作。
(6)两晋至南北朝(公元220-265年)记载有关溶洞的地方性著作不少。
沈怀远的《南越志》记载了广东的七星岩,称“高要县(今肇庆)有石室,自生风烟,南北二门,状如人巧”;张勃的《吴录·地理志》记载了桂林溶洞,称“始安(今桂林)、始阳有洞山,山有穴如洞庭,其中生石钟乳”。
(7)北朝北魏时期(386年—534年),郦道元的《水经注》在《涢水注》初步指出了湖北大洪山岩溶地貌特点,称“……山下有石门,夹嶂层峻崖高,皆数百许仞。
入石门,又得石钟乳……幽穴潜运,行者不极穷深”。
同时,《水经注》还记载了山西太原的晋祠泉用于灌溉的情况。
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图 1 中 国震 旦 一 奥 陶 纪 碳 酸 盐 岩 分 布 图
Fi u e s rbu i n o i i n— d v c a ar on t o k n Chi a g r 1 Dit i to fS n a Or o i i n c b a e r c s i n
别 是相 似性 ) 的研 究 成 果 对 于 从 事 古 岩溶 相关 领域 ( 文 地 质 、 油 地 质 、 水 石 环境 地 质 等 ) 研 究 将 起 到 事 半 功 倍 的 效 的
果。
关键 词 : 岩 溶 ; 岩 溶 岩 系 ; 岩 溶 期 古 古 古
中 图分 类 号 :P 4 .5 62 2
作者简介 : 向清 (9 1 )男 , 方 16 一 , 安徽省岳西县人 , 8 年毕业于合肥 1 3 9
工 业 大学 . 文地 质 高 级 工 程 师 , 直 从 事 水 文 地质 工作 。 水 一
图 2 中 国志 留一 泥 盆 纪 碳 酸 盐 岩 分 布 图
Fi u e sr bu o fS l r a —De o i n c r n t o k n Ch n g r 2 Dit i t n o iu n i i v n a b a er s i i a a o c
I I
在北方 图 5 。 ( ) 裸露 碳酸 盐岩 的分 布 面积 占整个 国 土 面积 的 2 % . 0 以贵 州 为 中心 的 桂 、 、 、 等 相 滇 川 湘 邻地 区 的连 片裸 露岩 溶石 山地 区 . 分 布面 积 约 5 其 4
万 k 。 m
一
区所 经 历 的地 壳 运动期 数 不一 .古 岩溶发 育期 数不
中 国境 内裸露 的可 溶性 岩 主 要是 晚古 生 界 到
中生 界 的碳 酸 盐 岩 , 主 要 分 布 在 南 方 , 古 生 代 且 早 或 更早 时期 的碳 酸盐 岩 出露 面积 较 小 , 主要 分 布 且
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增刊2
方向清, 我 国古岩溶分布特征研 究 等:
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第 1 9卷增 刊 2 20 年 1 月 07 0
文 章编 号 :0 4 97 (0 7 ¥— 0 0 0 10 — 17 20 )20 1— 5
中
国 煤
CHI NA
Vo.9 S p2 11 u 0c. 2 0 t 07
.
且 因这些 期古 岩溶 具有 继 承性 . 分 清发 育期需 要
进 行细 致 的研 究 。 这些 区基本处 于地 壳运 动 活动期 . 可 溶性 岩受 带状 分布 构造 控制 。 因而 . 动 区古岩溶 活
1 可溶性岩分布概况
可溶 性 岩 在 中 国境 内各 地 质 历 史 时期 均 有 不 同程 度 的 分 布 , 大范 围 的沉 积 主要 有 二 次 , 是 元 一 古代 晚 期 ( 震旦 纪 ) 早 古 生代 ( 至 寒武 一 奥 陶纪 ) 二 ; 是古 生代 晚期 ( 炭一 二 叠纪 ) 中生 代 早 期 ( 叠 石 至 三 纪 ) 其 他 时期可 溶性 岩均 有小 范 围的分 布 。 时期 。 各 分布 特征 如下 : 震 旦 纪时期 , 主要 分 布 在 中 国 中部 , 起 天 山 、 西
文献 标 识 码 :A
岩溶 是 水 对 可 溶 性 岩 ( 文 指 碳 酸 盐 岩 ) 本 的作 用( 这种 作 用是 以化 学 作 用为 主 , 理 作 用 为辅 ) 物 过 程 及 其产 物 的 总称 , 名思 义 古 岩 溶是 地 质 历 史 时 顾 期 水对 可溶 性岩 作用 过程 及其 产物 的遗 迹 。
我 国古 岩 溶 分 布特 征研 究
方 向清 , 耀 军 , 解 明 傅 华
( 国煤 炭 地 质 总 局 水 文 地 质 局 . 北 邯 郸 0 6 0 ) 中 河 50 4
摘
要: 对中国境 内古岩溶分布规律在时 间上 、 空间上 的差异性 和相似性 的研究 , 将古岩溶 所赋存 的介 质分为前活
部 向北 至 长 江 中游 , 上带 相 汇 , “ ” 分 布 。寒 与 呈 T型 武 一 奥 陶纪 时期 , 要 分 布 在 东 部 地 区 , 起 杨 子 主 南
地块 向北 至 华北 地 块 。奥 陶 纪在 西 部 ( 里 木 盆地 塔
边 缘 、 马 拉 雅 山 、 达 木 盆 地 北 缘 ) 少 量 分 布 喜 柴 有
( 1。 图 )
志 留纪仅 在西 藏 自治 区中部分 布 泥盆 纪 主要 在西 藏 自治 区 、 青海 、 尔泰 、 龙 江 北部 等 局 部 地 阿 黑 区分 布 ( 2 。 图 ) 石 炭纪 至二叠 纪分 布较 广 石炭 纪主要 分 布于 西 北 至东南 地 区 . 起 新疆 向东南 至 中 国东部 的广 西 大 地 区 二叠 纪 主要 分 布在 中 国东南 部 地 区 , 藏 西 自治 区 、 青海 等 局部 也 有 少量 分 布 。 三叠 纪 主要 分 布 于 中 国南 部 地 区 , 东部 在长 江 以南 , 部 在 西 藏 西 自治 区北部 和南 部及 新疆 西南 边缘 ( 3 。 图 ) 侏罗纪至第 三纪主要分 布于西藏 自治 区( 4 。 图 )
动 型古 岩 溶 岩 系 、 动 型 古 岩 溶 岩 系 、 定 型 古 岩 溶 岩 系 、 活 动 型 古 岩 溶 岩 系 , 活 稳 再 每一 岩 系 按沉 积 旋 回 分 为 若 干 个 岩 组 ; 古 岩 溶期 分为 前 活 动 期 、 将 活动 期 、 定 期 、 活 动 期 … 每 一 期 按 构造 运 动 为 若 干 亚 期 。古 岩 溶 分 布 特 征 ( 稳 再 , 分 特