神奇的喀斯特地貌

喀斯特地貌（karst landform）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。由于岩溶地貌在石灰岩地层中分布最广、发育最典型，所以有的教科书上也称之为石灰岩地形。

“喀斯特”原是南斯拉夫伊斯的利亚半岛北部与意大利交界处一个石灰岩高原的地名，那里岩溶地貌发育得比较典型，于是，人们便用“喀斯特”一词来代表岩溶地貌。1966年，我国正式将“喀斯特”一词改为岩溶，岩溶是岩溶作用和岩溶地貌的总称。

喀斯特地貌形成为石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果。石灰岩的主要成分是碳酸钙（CaCO3），在有水和二氧化碳时发生化学反应生成碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]，后者可溶于水，于是空洞形成并逐步扩大。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。水库选址时应尽量避免断层、破碎带、喀斯特地貌等。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。

喀斯特地貌无论在地表和地下都具有奇特的形态，使它们又有“变幻造型地貌”之称。正是喀斯特的可观性强、独特性鲜明的特征，使它成为得天独厚的旅游资源。如湖南张家界桑植县的九天洞已列入洞穴学会会员洞，堪称亚洲第一洞、黄龙洞被列为世界自然遗产、世界地质公园、首批国家5A级旅游区张家界武陵源的组成部分，是张家界地下喀斯特的地形代表，其中喀斯特地貌约占全市面积的百分之四十。广西的桂林山水、云南的路南石林等驰名中外。喀斯特地貌由于其独特的地貌特征，经常容易“产出”类型各异的风景区，例如，贵州龙宫、织金洞等。

一、形成条件

1.可溶性岩石

可溶性岩石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主体。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喀斯特景观。从溶解度上看，卤化盐岩>硫酸盐岩> 碳酸盐岩；由于碳酸盐岩种类较多，其各类岩石溶解度随着难溶性杂质的多少而定，石灰岩> 白云岩> 泥灰岩。从岩石结构分析 ，结晶质岩石晶粒愈大溶解度愈小；等粒岩比不等粒岩溶解度要小。

2.岩石透水性

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.流水作用

1）流水的溶蚀作用。水的溶蚀能力来源于二氧化碳（CO2）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 + CO2H2CO3；（第一步：形成碳酸）

H2CO3H＋ + HCO3－；（第二步：碳酸离解生成H＋）

H＋ + CaCO3HCO3－ + 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.其它

区域性气候变化，降水量的差别，地质构造，石灰岩的产状、成分和结构乃至地面梯度、植被等因素也都会对喀斯特地貌的特征造成影响。

比如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。

二、发展阶段

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，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。云南路南的石林是上述第一阶段（溶沟阶段）的产物。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”或“仙女镜”。

三、分类

按出露条件，喀斯特地貌可划分为：裸露型喀斯特、覆盖型喀斯特、埋藏型喀斯特这三种。

按气候带分为：热带喀斯特、亚热带喀斯特、温带喀斯特、寒带喀斯特、干旱区喀斯特五种。

按岩性分为：石灰岩喀斯特、白云岩喀斯特、石膏喀斯特、盐喀斯特四种。

此外，还有按海拔高度、发育程度、水文特征、形成时期等不同的划分等。

四、分布

喀斯特地貌分布在世界各地的可溶性岩石里。从热带到寒带、由大陆到海岛都有喀斯特地貌的发育。较著名的区域有中国广西、云南和贵州等省（区），越南北部，南斯拉夫狄那里克阿尔卑斯山区，意大利和奥地利交界的阿尔卑斯山区，法国中央高原，苏联乌拉尔山，澳大利亚南部,美国肯塔基和印第安纳州，古巴及牙买加等地。

五、中国喀斯特地貌

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,面积为91～130万平方公里，各学者的统计数不完全一致。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；西藏和北方一些地区也有分布。广西、广东主要是热带和亚热带喀斯特，贵州、云南、西藏多为高原喀斯特，高山喀斯特多分布在四川、云南和西藏等高海拔地区。

地表喀斯特地貌：

1.溶沟和石芽

溶沟是指地表水沿岩石表面和裂隙流动过程中不断对岩石溶蚀和侵蚀，从而形成的石质沟槽；石芽指突出于溶沟之间的石脊，其实它是溶沟形成过程中的残余物。云南地区的石林就是发育比较好的形态高大的石芽群，它的形成条件是厚层、质纯、产状平缓、垂直节理稀疏和湿热的气候环境。

2.天坑和竖井

主要是由于岩溶地面不断凹陷，形成漏斗状的圆形洼地或竖井状的洞，在我国的重庆和四川南部地区分布较为广泛，它形成于陡峭的坡地两侧和洼地、盆地底部，因为流水沿着岩石的裂隙侵蚀强烈，所以天坑或竖井深达几十米到几百米。

3.溶蚀洼地和溶蚀谷地

溶蚀洼地是一种范围广，近似圆形的封闭性岩溶洼地，四周多低山和峰林，底部平坦，雨季易涝，旱季易干。面积一半数平方千米至十几平方千米。溶蚀谷地是溶蚀洼地进一步扩大或融合而形成的，它受构造影响比较大，面积更为广，一般数十平方千米至数百平方千米，平面条状分布，长达数十公里，底部平坦，常有地表径流，例如广西都安有一溶蚀谷地宽一公里，长十公里。这种喀斯特地形在我国云贵高原分布广泛，当地人称之为“坝”。

4.干谷

干谷是地表径流消失后岩溶区遗留下来的谷地，它的形成原因是河流的某一段河道水流沿着谷底的竖井或水洞流入地下，形成地下径流。这种地表径流转为地下径流的现象叫做伏流。还有一种形成原因即类对河道进行裁弯取直的结果。这样的地貌类型在我国华北地区和东北地区比较常见。

5.峰林、峰丛、孤峰、天生桥

“桂林山水甲天下，阳朔山水甲桂林”，我国广西省风光独特，岩溶作用是形成这天然屏风的主要原因。

峰丛是可溶性岩受到强烈溶蚀而形成的山峰集合体。峰林是由峰丛进一步演化而形成的。当然，在新构造作用下，峰林会随着地壳的上升转化为峰丛。山峰表现为锥状、塔状、圆柱状等尖锐峰体，表面发育石芽、溶沟，山峰之间又常常有溶洞、竖井。峰丛地貌可以说是喀斯特地貌的博物馆。

孤峰是岩溶区孤立的石灰岩山峰，它需要地壳长期稳定而无太大的地质运动。天生桥是可溶性岩下部受流水溶蚀而形成的拱桥状地貌。

6.地表钙华堆积

这是一类典型的地表喀斯特地貌，主要有瀑布华，钙华堤坝和岩溶泉华。

瀑布华指地表瀑布水流速度陡然增大，内力作用减小，水中的二氧化碳外逸，形成瀑布华。我国贵州著名的黄果树瀑布就属于这一种。

钙华堤坝形成是溶解大量CaCO3的高山冰雪溶水和含大量CaCO3地下渗透的岩溶水在地下径流一段距离后，以泉的形式排出地表。随着水温增高和水流速度增大以及大量藻类植物的作用，形成了大量钙华沉积。钙华中含许多杂质和多种不同元素，并且有水生植物的影响，使得钙华呈现出多种色彩。这种地貌在我国四川黄龙寺一代分布较广，黄龙寺旅游业的发展可以说与这种独特的喀斯特地貌景观紧密相连。

岩溶泉华是溶有大量CaCO3的泉水涌出地表，由于温度升高和压力减小，使得CaCO3在泉口形成钙华沉积，长时间的积累使泉华形成不同的形状，这也是大自然赐予人类的一幅美景。这种喀斯特地貌在我国云南较为常见。

地下喀斯特地貌：

1.溶洞

溶洞是地下水沿可溶性岩的裂隙溶蚀扩张而形成的的地下洞穴，规模大小不一，大的可以容纳千人以上；形态千奇百怪，溶洞中有许多奇特景观，如石笋、石柱、石钟乳、石幔等。小的连一个人都难以通过。溶洞是水的溶蚀作用、流水侵蚀以及重力作用的长期结果。溶洞景观在我国的湖南、四川、贵州、云南、广西等省区分布较为广泛。

2.溶蚀地貌——石锅和边槽

如果一个溶洞顶部的某一局部地点受到较为强烈的紊流作用，随着水压增大，溶蚀能力增强，这些地方的溶蚀量比周围大，从而形成向顶侧凹入的弧形面，这样的地貌称为石锅。边槽是指溶洞的边壁在水的溶蚀作用下形成向洞测凹陷的槽状地貌。这两种溶蚀地貌在溶洞中很常见。

3.堆积地貌

堆积地貌是溶洞景观中的精华部分，在我国西南地区的溶洞中你尽可以欣赏那神奇的洞天世界。重力水的堆积是溶洞堆积地貌的主要形成方式，溶解了大量可溶性岩的水滴断续的从溶洞顶部落下并不断积累，从而形成绚丽多彩的石钟乳、石笋、石柱、石幔、边石堤等。

石钟乳是一种呈倒锥状的岩溶堆积物，大的可达数米，小的只有几厘米，主要是岩溶水沿着溶洞顶部细小的裂隙渗出并在滴水处不断沉淀产生的。它紧紧与洞顶相连，不断向洞底延伸。

石笋是由洞底向上伸展的岩溶堆积物，主要是岩溶水滴滴落到洞底并不断沉积的产物，它与石钟乳相对生长，一般呈笋状、塔状和锥状。

石钟乳和石笋的横剖面都具有同心圆结构。

石钟乳和石笋相对生长，并逐渐结合成一体，随着岩溶水的不断沉积，慢慢形成粗壮的石柱。

石幔是岩溶水沿着洞壁呈薄膜状的漫流过程中CaCO3逐渐沉积的产物，一般呈片状、层状，并且有弯曲的流纹，高者达数十米，非常壮观。

边石堤是指溶洞底部两侧堤状堆积物，高度一般几厘米到几十厘米，呈弧形阶梯状。

另外，在溶洞中还有许多奇特的景观，有的似莲花开放，有的如树枝伸展，还有一些石葡萄、石珊瑚等。

（百度百科）

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