(完整版)喀斯特地貌公开课教案

课题：喀斯特作用与喀斯特地貌 20 课时数：2课时

教学目标：了解喀斯特的研究历史及地区分布；

理解喀斯特作用概念、基本条件、影响因素；

掌握石芽与溶沟、溶斗与落水洞，溶蚀洼地和溶蚀谷地、干谷与育谷、峰丛、峰林和弧峰的成因及特点；

掌握溶洞和地下河的成因与特点。

教学重点：喀斯特地形。

教学难点：喀斯特地形的演化过程。

教学准备：制作幻灯片

一、“喀斯特”简介

喀斯特是指地下水和地表水对可溶性岩石的化学作用和物理作用及其形成的水文现象和地貌现象。

（一）喀斯特研究的起源

★明代地理学家徐霞客是我国和世界上最早的岩溶研究学者。他考察了广西、贵州和云南一带的石灰岩地形，探寻了许多地下溶洞，《徐霞客游记》中详细记述了各种石灰岩地形的景观。

★19世纪末，南斯拉夫学者司威治研究了南斯拉夫西北部沿海一带伊斯特里亚碳酸盐岩（石灰岩）高原溶蚀而成的奇特地貌，并把这种地貌叫做喀斯特。从此“喀斯特”一词逐渐变成了世界各国所通用的专有名词术语。

★1966年，我国第2次岩溶学术会议上，决定将喀斯特改称岩溶；1985年恢复“喀斯特”；1996年又改称岩溶。

所以在我国称喀斯特地貌为岩溶地貌，但由于传统上的原因，喀斯特一词流传甚广，与岩溶并存。目前，我国两种称谓并存。

（二）可溶性岩石的分布

全球喀斯特地区的面积约占陆地面积的15％，面积5100万km2。其中碳酸盐岩面积4100万km2，硫酸盐岩面积为1100万km2，合计5200万km2。分布在英格兰、地中海、中东经东南亚到中美洲的环球地带。

中国碳酸盐类岩的分布可分为裸露、覆盖和埋藏等三种类型，面积共346.3万km2，其中裸露型面积为 125万km2。主要分布在桂、贵、滇，其它还有鄂西、湘西、川东、鲁、晋等地。

二、喀斯特作用的概念（岩溶作用）

概念：以地下水为主、地表水为辅，以化学过程为主、以物理过程为辅的对可溶性岩石的破坏和改造作用叫岩溶作用。由概念可以得知：

1.简单地说，岩溶即是指流水对可溶性岩石的破坏作用。

2.作用的水流以地下水为主，地表水为辅。

3.破坏作用以化学过程为主，以机械过程为辅。这里说的化学作用即指水对可溶性岩石的溶解作用和沉积作用；物理过程即指水流对可溶性岩石的机械侵蚀和堆积过程，有重力崩塌和堆积等过程。所以我们可以粗略地说，岩溶作用即地下水对可溶性岩石的溶解和沉淀作用。

三、喀斯特作用的基本条件

（一）岩石的可溶性——最基本的条件

可溶性岩石是岩溶作用赖以进行的物质基础，没有它就不会发生岩溶作用，更不会形成岩溶地貌。自然界里的岩石有些是可溶的，有些是难溶的。就可溶性岩石来说，主要包括三大类：①卤素盐类岩石（钠盐和钾盐等）；②硫酸盐类岩石（石膏CaSO4.2H2O、熟石膏2CaSO4.H2O、芒硝NaSO4·10H2O等）；③碳酸盐类岩石（石灰岩、白云岩、泥灰岩等）。

就三类岩石的溶解度而言，卤素盐类岩石>硫酸盐岩＞碳酸盐岩，即①＞② ＞③。碳酸盐岩中，石灰岩＞白云岩；纯净、晶粒细的＞含杂质、晶粒粗的。

★但是卤素盐类岩石和硫酸盐类岩石分布不广，岩体较小；而碳酸盐，虽说它的溶解度较小，但它分布很广，岩

体一般都很大，经过长时期的岩溶作用，能发育成典型的岩溶地貌。所以目前存在的岩溶地貌基本上都分布在碳酸盐岩石分布区，以后我们讨论的岩溶地貌主要是指碳酸盐岩石经岩溶作用所形成的地貌。

（二）岩石的透水性

仅仅岩石可溶，也不能形成岩溶地貌。岩石不具有透水性，地表水就无法渗入地下转化为地下水，这样就不能形成以地下水为主的各种地下岩溶地貌，而岩溶地貌又主要发育在地下，所以岩石不透水就不能发育成岩溶地貌。

岩石的透水性，决定于岩石的孔隙度和裂隙度，尤其是裂隙度。两度大，岩石透水性就好，地下岩溶进行得比较迅速，能发育成典型的岩溶地貌。

孔隙度、裂隙度又与岩性、岩层厚薄、岩层构造特征有关。

◆总之：岩石构造越破碎、岩石纯度越高、岩层越厚，则透水性就越好

（三）水的溶蚀力

在纯水中，CaCO3的溶解度是很小的，不会发育成岩溶地貌。但是一旦水中溶解有CO2气体以后，其水的溶蚀力则大大加强。

1.CO2水溶液溶解碳酸盐的机制

现以CaCO3说明之：CO2溶解于水中之后便形成释碳酸溶液，并发生一级解离，解离出H+和HCO3-，如下列化学式：CO2＋H2O —— H2CO3 ；（形成碳酸）

H2CO3 —— H＋＋HCO3－；（碳酸离解）

H＋＋CaCO3—— HCO3－＋ Ca 2＋（溶解碳酸钙）

总的化学反应方程式：

CO2＋H2O＋CaCO3——Ca 2＋＋2（HCO3）－

其化学反应是可逆的，正反应速度取决于CO2的浓度，逆反应速度取决于Ca2＋的浓度。即溶解于水中的CO2

越多，水的溶蚀力就越强；水中的Ca2＋的含量越高，水的溶蚀力就越弱。

可见，如果水分是流动的，那么，CaCO3则不停地被溶解。如果水分不流动，Ca2+饱和后水就不再具有溶解能力了，所以岩溶作用，进行的第四个条件即水的流动性。

由上述可见，当各反应达到平衡时，CaCO3的溶解度取决于水中溶解的CO2气体的多少。CO2溶解多则CaCO3被溶蚀也就越多，反之则少。那么影响CO2溶解度的因素有哪些呢？无疑认识这些因素，对了解岩溶地貌的发育有重要参考意义。

2.影响CO2溶解度的因素

①大气CO2分压：CO2分压越高，水中CO2浓度就越大，反之则越小。但在自由大气下，空气中CO2的浓度只有

0.03%，即CO2分压只有0.0003个大气压，在20℃时，CO2的浓度0.53%。

②温度：温度越高，CO2溶解度越低，反之则越高。

③土壤有机质含量和微生物活动：有机物含量多的土壤，在有微生物活动的时候分解有机质的主要过程是：C+O2→CO2↑；结果土壤空气中CO2的浓度增大，远远高于大气中的CO2浓度，所以土壤溶液对CaCO3的溶蚀作用较强。

（四）水的流动性

1.流动水流对岩溶的重要性

水的流动性对岩溶作用的影响主要表现在，水处于不停的流动状态，可以将溶蚀下来的Ca2+淋失掉，使溶蚀水处于Ca2+不饱和状态，促使CaCO3的进一步溶解。此外饱和水和不饱和水在流动过程中发生混合，混合以后的溶液是不饱和状态，促使CaCO3溶解。

另外流动的水还具侵蚀作用，使更多岩石、在更大的面积上接受溶蚀，增大岩溶作用强度。

∴只有水不停流动才保证CaCO3持续溶蚀。

2.岩溶水的运动状况