岩溶地貌发展过程与成因
湘渝黔红色岩溶地貌形成的地质条件及成因分析
doi: 10.19700/j.0379-1726.2021.04.009湘渝黔红色岩溶地貌形成的地质条件及成因分析陈友智1*, 姜伏伟1, 于 宁1, 苏孝良2, 曹晓娟3(1. 贵州理工学院资源与环境工程学院, 贵州 贵阳 550003; 2. 贵州省科学技术厅, 贵州 贵阳 550002; 3. 中国地质调查局环境监测院, 北京 100089)摘 要: 湘渝黔交界处红色岩溶地貌为新发现的特殊岩溶地貌, 以地层凹凸相间排列以及单层蜂窝状形态为明显特征。
古生代–新生代研究区处于黔中隆起和雪峰隆起北缘, 地层沉积岩相和构造变形受到隆起的影响。
目前, 关于红色岩溶地貌与隆起的关系未见深入研究。
针对这一问题, 本文基于野外露头观测、显微结构分析以及元素地球化学分析, 从构造变形的角度探讨了隆起与红色岩溶地貌之间的成因关系。
结果表明, 加里东期牯牛潭组形成于干燥、炎热气候环境, 黔中–雪峰隆起的发育影响了沉积水体盐度以及地层中粘土矿物含量, 限定了地貌发育区域和基本形态格架; 晚印支–早燕山期受雪峰隆起向北西推覆的影响, 形成北东向劈理, 劈理多沿准同生期“龟裂纹”构造薄弱带发育, 劈理与缝合线组合共同围限石灰岩砾石, 后期地下水差异溶蚀形成蜂窝状; 晚燕山–新构造期雪峰隆起持续向北逆冲, 研究区以隆升、剥蚀为主, 形成多组共轭节理, 红色岩溶地层抬升至近地表, 地下水沿节理侵蚀, 最终形成该地貌。
关键词: 红色岩溶地貌; 劈理; 节理; 成因; 雪峰隆起 中图分类号: P588.121; P597.3Analysis on the geological conditions and genesis of red karst landform inHunan-Chongqing-GuizhouCHEN You-zhi 1, JIANG Fu-wei 1, YU Ning 1, SU Xiao-liang 2 and CAO Xiao-juan 31. College of Resources and Environmental Engineering , Guizhou Institute of Technology , Guiyang 550003, China ;2. Guizhou Provincial Department of Science and Technology , Guiyang 550002, China ;3. China geological environment monitoring institute , Beijing 100089, ChinaAbstract: There is a red special karst landform newly discovered at the Tri-Province area of Hunan, Chongqing,and Guizhou provinces, that strata is characterized by alternate arrangement of concave and convex and mono-layer of honeycomb morphology. The Paleozoic-Cenozoic study area is located in the northern margin of the Central Guizhou Uplift and Xuefeng Uplift, and the stratigraphic sedimentary facies and structural deformation are affected by the uplift. Now there is no extensive study on the relationship between red karst landform and uplift. This paper aims at this problem, put forward the genetic relationship between uplift and red karst landform from the perspective of tectonic deformation, via outcrop observation, microstructure analysis and element geochemical analysis. The results show that the Caledonian Guniutan Formation was formed in a dry and hot climate environment, and the development of the Central Guizhou-Xuefeng Uplift affected the change of salinity of sedimentary water and clay mineral content of the strata, and limited the development area and basic morphological framework. During the late Indosinian epoch and early Yanshanian epoch, impacted by the NW nappe of Xuefeng Uplift, the NE cleavages were formed. Most of cleavages developed along the weak belt of pene-sedimentary turtle crack structure. The combination of cleavages and stylolites confined the carbonate gravel, and the different dissolutions formed the honeycomb in late. Coming to the late Yanshan-Neotectonic period, the Xuefeng uplift continued to thrust northward, and the study area was dominated by uplifts and denudation, forming several sets of conjugate joints. Then the red karst strata were uplifted to the adjacent surface, and the groundwater eroded along the joints, resulting in the formation of such landform.收稿日期(Received): 2020-06-20; 改回日期(Revised): 2021-01-27; 接受日期(Accepted):基金项目: 中国地质调查局项目《全国地质遗迹立典调查与评价》(DD20190074); 贵州省科技计划项目(黔科合JZ 字[2015]2005);贵州理工学院科技专项大地论文工程项目(KJZX20-002)联合资助; 贵州省重点学科项目(ZDXK[2018]001)作者简介: 陈友智(1982–), 男, 博士, 讲师, 构造地质学专业。
喀斯特地貌形态、形成和影响
多喀斯特地貌
——身正心定
喀斯特地貌形态、形成和影响
河北正定中学 闫莉莉
——身正心定
闳中博学——
一、喀斯特地貌的成因
喀斯特地貌（又称岩溶地貌）是由 喀斯特作用而成的一种奇特地貌。 喀斯特作用即指水对可溶性岩石 （如石灰岩）的破坏与改造的作用。
——身正心定
闳中博学——
一、喀斯特地貌的成因
(08 年北京卷 )1. 与图示地区山体岩石、地貌类型及其形 成的外力作用对应的是 A.石灰岩、球状风化地貌、风力作用 B.花岗岩、流水堆积地貌、流水作用 C.大理岩、喀斯特地貌、风力作用 D.石灰岩、喀斯特地貌、流水作用
——身正心定
闳中博学——
二、喀斯特地貌的形态
雨后春笋
——身正心定
闳中博学——
二、喀斯特地貌的形态
——身正心定
闳中博学——
三、喀斯特地貌的影响
(2010山东文综)下图为某地地质地貌示意图。读图回答6～7题。 6．图中岩石和地貌形态形成的先后顺序是 A．②④① B．③①④ C．④②① D．④①③ D 7．该类地貌发育典型的山区 A．风蚀现象显著 B．岩石类型是花岗岩 C．土层较薄，土壤贫瘠 D．地表水丰富，地下水贫乏
——身正心定
闳中博学——
二、喀斯特地貌的形态
地表喀斯特地貌
地下喀斯特地貌
——身正心定
闳中博学——
二、喀斯特地貌的形态
三山迎客——身正心定闳中博学——二、喀斯特地貌的形态
天坑是指具有巨大的容积，陡峭而圈闭 的岩壁，深陷的井状或者桶状轮廓等非凡的 空间与形态特质，发育在厚度特别巨大、地 下水位特别深的可溶性岩层中，从地下通往 地面，平均宽度与深度均大于100米，底部与 地下河相连接(或者有证据证明地下河道已迁 移)的一种特大型喀斯特负地形。
喀斯特地貌流水地貌
1.该版面景观是 C
A、九寨沟 B、鼎湖山保护区 C、桂林山水 D、长白山天池
2.该景观的主要成因是 B
A、冰蚀作用
B、流水溶蚀作用
C、风力侵蚀作用 D、海浪侵蚀作用
3.该景观位于＿广＿西＿壮＿族＿自＿治＿区＿＿＿ （省／区），这里广泛分布着＿石＿灰＿＿ 岩，且岩石的＿＿可＿溶＿性＿＿、＿透＿水＿性＿
（4）影响工程建设
我国西南部地区有大型 水库吗？
（4）影响工程建设
沪昆高速铁路
2009年2月开建，2016 年12月28日正式开通运 营。沪昆高铁经过西南 片区时地形、地质条件 非常复杂：喀斯特地貌， 地形崎岖；经过雪峰山 脉，增大了施工难度； 多滑坡、泥石流等自然 灾害。
沪昆高铁北盘江特大桥（贵州） 大桥创下了贵州高铁桥梁建设的两项纪录： 世界钢筋混凝土拱桥最大跨度桥梁；中国高铁铁路桥最大跨度桥梁。
5.该类地貌发于典型的山区（ C ）
A．风蚀现象显著
B．岩石类型是花岗岩
C．土层较薄，土壤贫瘠 D．地表水丰富，地下水贫乏
＿＿都很好；气候温暖，降水丰沛，是 我国的＿亚＿热＿带＿湿＿润＿区；生物生长旺盛， 导致土壤和流水中的＿有＿机＿酸＿含量高， 为喀斯特地貌的形成创造了条件。
4.喀斯特峰林、孤峰平原地貌（C ）
A.是流水机械作用的结果 B.是化学作用的结果 C.形成于热带、亚热带湿润的石灰岩地区 D.形成于各地带的石灰岩地区
相互 作用
石芽（地表）
溶沟 （地表）
溶沟 （地表）
石林 （地表）
石林 （地表）
峰林 （地表）
云贵高原上的峰林、孤峰（地表）
溶蚀洼地 （地表）
漏斗 （地表）
天坑 （地表）
重庆奉节天坑（地表）
地貌学04 岩溶地貌
白云岩(CaMg(CO3)2)
2. 岩石的透水性
—
地
岩石透水性影响着水向地下的渗流，并关系到地下喀斯特作用的 进行。岩石孔隙度和裂隙度对岩石透水性影响最大，而裂隙度大小与
貌 岩石的构造、纯度和厚度等有关。
学
3. 水的溶蚀力
岩 水的溶蚀力随深度增加而降低。
（二）落水洞（sinkhole）与竖井（shaft）
—
地
落水洞是岩溶区地表水流向地下河或地下溶洞的通道，它是由
貌 垂直方向流水对裂隙不断进行溶蚀并伴随塌陷而成。
学
落水洞大小不等，形状也各不相同。按其垂直断面形态特征，可
分为裂隙状落水洞、竖井状落水洞和漏斗状落水洞等；按其分布方向
岩 有垂直的、倾斜的和弯曲的。（深几十至几百米，宽一般小于10 m）
貌 河水面下降)，厚度可达几百-几千米，反之，构造沉降区，厚度小。
学
该带内水的运动以垂直下渗为主，故喀斯特地貌以垂直形态的溶
岩 洞为主，多漏斗、落水洞等个体小深度大的地貌。
溶 地
2. 季节变动带（过渡带）
貌 位于丰水期潜水面与枯水期潜水面之间。它在雨季或融冰化雪时，
潜水面上升，地下水作水平运动；在旱季作垂直运动。故该带内喀斯
的CO2减少时，该反应式往
左进行，CaCO3重新沉淀。
（一）岩溶作用的基本条件
—
地 1. 岩石的可溶性
貌 主要取决于岩石成分和结构：
学
岩石的溶解度随石灰岩质含量的增加而增加，随铝质、铁质、硅
质含量增加而降低。一般情况下，颗粒径小，溶解度就大。
岩 易溶的卤盐岩:岩盐(NaCl)，钾岩 溶 (KCl)，镁岩(MgCl2) 地 中等溶解的硫酸盐岩:石膏(CaSO4 貌 2H2O), 芒硝(Na2SO4 10H2O)
岩溶地貌
二 溶蚀作用的基本过程 (一)溶蚀作用及其化学机制
溶蚀作用是指水通过化学作用对矿物和岩石的破坏作 用。化学作用主要有溶解、水解、水合、碳酸化及氧化等。 其中水对可溶岩的溶解和水解十分普遍。
大气中的CO2与水化合后即成为碳酸： CO2+H2O H2CO3 H++CaCO3 H2CO3 H++HCO3HCO3-+Ca2+ 2HCO3-+Ca2+
19世纪末，南斯拉夫学者对南斯拉夫西北的喀斯特 (Karst)石灰岩高原进行研究，并于 1893年正式“karst'’ 来概括喀斯特高原的地貌景观。自此Karst一词渐被世 界各国学者所接受。
中国地质学会第一届喀斯特学术会议(1966年2月， 桂林)，建议在我国使用“岩溶”一词，并把它作为 Karst的汉语同义语。
我国不同气候带的碳酸盐岩溶蚀量
地 区 气候带 年降水量(毫米) 400-600 1 000—1 200 1 271 1 734 1 500—2000 年平均气温(℃) 6 8 6～8 12～15 15．6 15．1 20～22 年溶蚀量(毫米) 0 02—0 03 0．02—0．03 0．06 0．036 0．051 0．12～0．3
第二节 岩 溶 作 用
一 岩溶作用的概念
岩溶地貌由岩溶作用所成，岩溶作用主要是指水对可溶 岩石的溶蚀、冲蚀、崩塌和沉积的总称。作用有物理的，也 溶蚀、冲蚀、崩塌和沉 溶蚀 有化学的，但以化学溶蚀作用为主，物理作用为次。岩溶作 用的空间十分广阔，既在地表也在地下，从而造成了丰富多 彩的地表与地下地貌。
河北西北部 暖温带半干旱区 湖北三峡 黔北务川 滇东罗平 广西中部 中亚热带湿润区 中亚热带湿润区 中亚热带湿润区 南亚热带湿润区
喀斯特地貌形态、形成和影响
C
甲
——身正心定
闳中博学——
乙
一、喀斯特地貌的成因
3.(2005年广东卷)喀斯特峰林、孤峰平原地貌
A.是流水机械作用的结果 B.是化学作用的结果 C.形成于热带、亚热带湿润的石灰岩地区 D.形成于各地带的石灰岩地区
C
——身正心定
闳中博学——
一、喀斯特地貌的成因
4.读我国某石灰岩地区不同植被下土壤空气中CO2 浓度示意图。
思考：如果水分条件相同，那么图中哪种植被下 的岩石最易被溶蚀?
——身正心定
闳中博学——
一、喀斯特地貌的成因
岩石圈
水圈
溶蚀力 流动性 溶解性 透水性
相互 作用
生物圈
CO2
大气圈
CO2、气温、 降水
——身正心定
闳中博学——
二、喀斯特地貌的成因
5.据图判断喀斯特地貌发育过程的先后排序是
石灰岩形成（海洋环境）—地壳抬升—化学风化和流水侵蚀
D
——身正心定
闳中博学——
一、喀斯特地貌的成因
2.甲、乙两处景观所在地是我国著名旅游胜地，两地地貌 形成主导外力作用与岩石组合正确的是
A.甲—物理风化 - 风力侵蚀 - 砂岩
B.乙—物理风化 - 风力侵蚀 - 砂岩 C.甲—化学风化 - 流水侵蚀 - 石灰岩 D.乙—化学风化 - 流水侵蚀 - 石灰岩
“工业梯田”是将荒山、荒坡建设成台阶式的“梯田”，是用 于工业生产的新型土地开发利用模式。近年来，贵州省仁怀市 实施了“工业上山”政策，大力发展“工业梯田”，昔日的贫 瘠荒山变成了聚宝盆。下图示意贵州省仁怀市位置。 (1)简述仁怀市发展“工业梯田”的主要意义。（8分） (2)为了保护仁怀市的生态环境，请你就当地工业生产提出合理 化建议。（4分） （ 1 ）保护有限的耕地资源；（ 2分） （ 2 ）发展循环经济，实施清洁生 提高土地利用率，降低企业用地成 产；加强工业“三废”处理，严 本；（ 2分）促进工业发展，提升 禁污水直接排入河流；在资源开 经济实力；（ 2分）提高城市化水 采和工程建设中避免生态破坏。 平（拓展城市空间）。（2分）
喀斯特地貌广泛发育的自然原因
喀斯特地貌广泛发育的自然原因
我国西南地区之所以喀斯特地貌分布广泛，最主要的是这里有大量的碳酸盐岩、硫酸
盐岩和卤化盐岩，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溶洞。
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。
喀斯特地貌，是具有溶蚀力的水对可溶性岩石（大多为石灰岩）进行溶蚀作用等所形
成的.地表和地下形态的总称，又称岩溶地貌。
除溶蚀作用以外，还包括流水的冲蚀、潜蚀，以及坍陷等机械侵蚀过程。
喀斯特（karst）一词源自前南斯拉夫西北部伊斯特拉半岛碳酸盐岩高原的名称，当
地称呼，意为岩石外露的地方，“喀斯特地貌”因近代喀斯特研究发轫于该地而闻名。
我
国云贵高原、湖南南部郴州等地区属典型的喀斯特地貌区。
我国喀斯特地貌分布区域较广，如广西、云南等地。
喀斯特地貌主要特征体现在溶洞、天坑等地理现象喀斯特地貌成因是石灰岩地区地下水长期溶蚀。
石灰岩的主要成分是碳酸钙，在有水和二氧化碳时发生化学反应生成碳酸氢钙，后者可溶于水，于是空洞形成并逐
步扩大。
第四章 岩溶地貌
第四章岩溶地貌岩溶，原称喀斯特（Karst）。
喀斯特原是南斯拉夫西北部一带碳酸岩高原的地名，那里发育着各种碳酸岩地形。
19世纪末，南斯拉夫学者司威治研究了喀斯特高原的奇特地貌，并把这种地貌叫做喀斯特。
以后，就借用喀斯特这个地名来称呼碳酸盐岩地区一系列特殊的地貌过程和水文现象。
这样，喀斯特一词便一直成为世界各国所通用的专有术语。
我国对碳酸盐地区的地貌现象，早在晋代就有文字记载。
距今300多年前，我国明代的旅行家徐霞客（1586～1641）考察了广西、贵州、云南一带的碳酸盐岩地形，探寻了100多个地下溶洞，详细记述了碳酸盐岩地区的景观。
1966年在广西桂林召开的我国岩溶学术会议上，决定将喀斯特一词改称岩溶。
岩溶地区的许多特征，不仅在碳酸盐岩地区存在，而且在其他可溶性岩石地区，如白云岩、石膏、岩盐等分布的地区也可见到。
第一节岩溶作用概念：凡是地下水为主、地表水为辅，以化学过程（溶解与沉积）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。
发生在石灰岩、白云岩(一种以白云石〔CaMg(CO)2〕)、石膏、岩盐(岩盐，又叫3石盐，主要化学成分是氯化钠)等可溶性岩石中的岩溶叫真岩溶。
另外，在碎屑岩（砾岩、角砾岩、砂岩等）、冻土和黄土地区，也存在着类似岩溶的现象，称为假岩溶。
一、岩溶作用的基本条件岩石条件：第一，岩石必须具有可溶性。
第二，岩石必须具有透水性。
水的条件：第一，水必须具有溶蚀性。
第二，水必须具有流动性。
（一）岩石的可溶性岩石的可溶性主要取决于岩石成分和岩石结构。
岩石成分指岩石的矿物成分和化学成分。
岩石结构是指组成岩石的颗粒大小、形状和排列、岩石的胶结物性质等。
可溶性岩石分为三类：碳酸盐类岩石——石灰岩、白云岩〔CaMg(CO3)2〕、硅质灰岩、泥灰岩硫酸盐类岩石——石膏(CaSO·2H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)4卤盐类岩石——石盐、钾盐溶解度大小：卤盐＞硫酸盐＞碳酸盐（如20℃纯水，各种可溶性盐的溶解量为NaCl为360g/l；CaSO4为2.0g/l；CaCO3为0.015g/l）。
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岩溶地貌发展过程与成因
岩溶地貌是指由于溶蚀作用形成的地形特征。
它以溶洞、溶壑、钟乳石等独特
的地貌形态而闻名于世。
岩溶地貌发育于石灰岩、大理石等可溶性岩石地层之上，其形成和发展是一个复杂而长期的过程，涉及到地质、水文、气候等多个因素。
岩溶地貌的发展过程可以分为溶蚀、溶洞形成、地表下施工三个阶段。
首先是溶蚀阶段。
在石灰岩地区，水和二氧化碳会形成碳酸，这是岩溶地貌形
成过程中最重要的化学反应。
雨水和地下水透过裂隙渗入岩石中，与石灰岩中的碳酸反应，形成了溶蚀作用。
这种溶蚀作用会逐渐侵蚀石灰岩地层，使其发生溶解、溜变和脱灰等作用，形成带有孔洞和裂隙的地层。
其次是溶洞形成阶段。
随着溶蚀作用的继续，地下水通过流动和侵蚀，逐渐扩
大了石灰岩中的洞穴。
当地表下的洞穴相互连接或与地表相连时，形成了典型的溶洞。
溶洞主要分为溶蚀型和溶洞型两种类型。
溶蚀型溶洞是指由于上述溶蚀作用而形成的大型溶洞，其特点是空间广阔、洞壁平坦。
溶洞型溶洞是指由于地下河流侵蚀的结果，其特点是河流穿过溶洞形成的。
最后是地表下施工阶段。
随着地下水的深入，水在地下流动，沿着溶洞或岩石
裂缝发展形成地下河流。
地下河流在地下与石灰岩岩层接触，侵蚀更多的岩石，形成地下河流系统。
这种地下河流系统在地下大量开凿，进一步加速了岩溶地貌的发展。
岩溶地貌的形成还受到其他因素的影响，例如气候和植被。
在石灰岩地区，气
候湿润时，水侵入岩石中的速度会增加，溶蚀作用加剧。
而植被覆盖可以保持水分，减缓水流速度，从而减缓溶蚀作用的发展。
因此，岩溶地貌的发育在不同的气候和植被条件下可能呈现不同的特点。
总之，岩溶地貌的形成是一个复杂而长期的过程，涉及到多个地质、水文、气
候等因素。
从溶蚀到溶洞形成，再到地表下施工，每个阶段都有其独特的特点和影
响因素。
了解岩溶地貌的发展过程与成因，对于探索地球地貌演化、资源开发和环境保护具有重要意义。