岩溶的形成条件ppt课件

❖一般为潜水（未风化的母岩往往构成相对隔水底板）；被后期 沉积物覆盖的古风化壳可赋存承压水。通常情况下，风化壳规 模相当有限，风化裂隙含水层水量不大，就地补给、就地排泄， 旱季泉流量变小或干涸。
❖（3）影响风化裂隙发育的因素 风化裂隙的发育受岩性、气候及地形的控制。
风化裂隙水示意图——层状裂隙水（局部性）
❖ 风化裂隙深度有限 ❖ 局部形成层状裂隙含水层 ❖ 动态变化大
10.3.2 裂隙的成因类型及其中的地下水
10.3.2.2 构造裂隙水
1、裂隙发育规律的控制因素 ❖ 岩石（层）力学性质
▪ 岩性：受力后的破坏（脆，塑）
▪ 结构：厚层，互层等 ❖ 构造应力
▪ 大小， ▪ 应力频率， ▪ 性质（张，压） ❖ 构造部位 应力集中的部位，裂隙常较发育，岩层透水性也好。 背斜轴部常较两翼富水，倾斜岩层较平缓岩层富水，断 层带附近往往格外富水。
具有统一的地下水位 ➢ 孔隙水的流动通常呈层流流态，符合达西定律
10.1 .1 孔隙水特征
孔隙水赋存于松散沉积物的孔隙之中。 在我国，第四系与部分第三系属未胶结或半胶 结的松散沉积物，赋存孔隙地下水。下面主要讨 论第四系松散沉积物中的孔隙水。
❖ 第四纪松散沉积物分布： 平原和盆地中普遍发育；砂砾构成含水层，粘性土
Fundamentals of Hydrogeology
水文地质学基础
第十章 不同含水介质 中的地下水
水资源与L环O境GO工程学院
本章内容
10.1 孔隙水 10.2 岩溶水 10.3 裂隙水
孔隙水的特点
➢ 一般呈层状分布（与岩层分布一致） ➢ 水量空间分布均匀，连续性好 ➢Байду номын сангаас同一含水层中的孔隙水具有密切的水力联系，并

石灰岩是碳酸 盐岩的一种， 主要由碳酸钙
组成
石灰岩的形成 沉积阶段：海 过程包括沉积、 洋生物的骨骼、 压实、胶结和 贝壳等碳酸钙
成岩等阶段 物质在海底沉 积
压实阶段：沉 积物受到压力 和温度作用， 逐渐变成坚硬
的岩石
胶结阶段：碳 酸钙物质与海 水中的钙离子 结合，形成碳
酸钙胶结物
成岩阶段：碳 酸钙胶结物逐 渐变成坚硬的 岩石，形成石
发展趋势：岩溶研究将更加注重多 学科交叉，如地质、水文、环境等
发展趋势：岩溶研究将更加注重应 用，如地下水开发、地质灾害防治 等
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挑战：岩溶地区生态环境脆弱，需 要加强保护与修复
挑战：岩溶地区地质条件复杂，需 要加强监测与预警
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汇报人：
洞穴探险：吸引游客进行洞穴探险，体验神秘和刺激 洞穴景观：开发洞穴内的奇特景观，如钟乳石、石笋等 洞穴文化：挖掘洞穴的历史文化，如古代洞穴壁画、洞穴传说等 洞穴生态：保护洞穴内的生态环境，如蝙蝠、洞穴鱼等生物多样性
岩溶生态系统的重要性：生物多样性、水源涵养、水土保持等 岩溶生态破坏的原因：过度开发、污染、气候变化等 岩溶生态保护措施：建立自然保护区、生态修复、生态补偿等 岩溶生态恢复技术：植被恢复、土壤修复、水文修复等
遥感技术在岩溶 研究中的应用
遥感技术可以获取 岩溶地区的地形、 地貌、植被等信息
遥感技术可以监测 岩溶地区的地表变 Nhomakorabea形、地下水变化等 动态过程
遥感技术可以辅助 岩溶地区的资源调 查、环境监测等工 作
数值模拟技术简介：通过计算机模拟岩溶发育过程，预测岩溶发育趋势 数值模拟技术应用：应用于岩溶发育机理研究、岩溶灾害预测与防治等领域 数值模拟技术特点：能够模拟复杂的岩溶发育过程，提高研究效率

➢ 石芽为溶沟之间突起的石脊
– 高大的石芽称为石林。
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溶沟 Karren
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石芽
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石林
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云南精罗品课平件
Florida, 2008-0923
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位于距重庆奉节县城91 千米的荆竹乡小寨村。 "天坑"在地理学上叫" 岩溶漏斗地貌"。小寨 天坑坑口地面标高1331 米，深666.2米，坑口 直径622米，坑底直径 522米。坑壁四周陡峭， 在东北方向峭壁上有小 道通到坑底。
（3）中年期：进一步发育，离地面较浅的溶洞开始崩塌，地下河局部 由于塌顶而成为地面河，地面逐渐被蚀低，溶蚀洼地、溶蚀盆地、 峰丛、峰林广泛分布。
（4）老年期：地下河和溶洞大量崩塌，成为地面岩溶盆地和平原地貌 。此时石灰岩已大量蚀去，不透水层广泛出露。除了溶蚀平原上残 留少量的残丘及孤峰，地面起伏很小，形成一个准平原。
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第四节 岩溶地区水文特征
地表水大部或几乎全部流入岩溶岩层以 补给地下水，地表河网密度较小
地下径流往往大于地表径流 地表分水岭与地下分水岭常不一致，导
致流域常具有非闭合现象 由于可溶性岩石的裂隙分布复杂，地下
径流具有高度复杂性与不均匀性
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Thin soil cover on hillslope
➢ 构造条件对岩溶发育的影响，在大范围内主要反映在不同大地 构造单元的石灰岩沉积厚度、岩性变化、分布面积等差异导致 岩溶发育的差异；在小区域内主要表现在构造转折部位和断裂 破碎带的岩溶发育一般较强烈。
➢ 不同气候区的岩溶地貌形态、发展的速度和过程不相同。湿热 地区雨量丰富，气温高，地下水的流动性强，岩溶作用强烈； 干旱地区降水很少，地下水流动缓慢，地表岩溶作用微弱；寒 冷区多固体降水，并发育冻土，阻碍了地下水的流动，岩溶作 用极缓慢。

、Na+、Cl-、SO42-等离子。 在湿热气候区，化 学风化作用强烈而彻底，地下水搬运的物质除
上述物质以外，可有较多的SiO2、Al(OH)3、 Fe(OH)3等胶体物质。地下水的溶运能力，与水 温、压力、运移速度、酸碱度及CO2含量有关。 一般来说，温度高、压力大、流速快、CO2和酸 类物质含量高时,其溶运能力强；反之，则较弱
岩石的透水性与流动性 透水性强 的岩石利于岩溶作用的进行。在这些岩石 中的地下水运动速度相对较快，新鲜的地 下水不断补充，使它处于不饱和状态，具 较大溶蚀能力。
地下水的溶蚀能力 地下水的溶蚀 能力取决CO2的含量和适宜的气候条件。
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地下水的运动特征： 地下水的垂直运动与岩溶地形 在包气带 ，地下水主要作垂直运动，因而岩溶地形也 沿垂直方向发育，主为有溶沟、石芽、落水 洞、溶斗等。
色，有时含未被溶蚀的灰岩角砾。
与典型红土的区别：成因不同 产状不同
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2、地下岩溶堆积物
(1)地下河湖堆积
(2)地下洞穴堆积
A、化学沉积：石钟乳、石笋、石幔、赭土
B、机械沉积：重力崩塌堆积
C、生物化石堆积：包括古人类化石及其文 化遗存
地下岩溶堆积为第四纪古气候、古环境、
生物地层学及年代学研究提供了重要的
• 岩溶化程度 小
中
灰岩 方解石
>10.0 ≈1 大
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2、岩溶的空间分布规律
• 岩溶发育的优势部位：
– 河水与地下水交汇区 – 断裂带、裂隙带 – 两种不同岩性的交界面
• 岩溶的发育受溶蚀基准面控制
– 溶蚀基准面可分为局部性的和终极性
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Q&A问答环节
敏而好学，不耻下问。 学问学问，边学边问。

(1)分析盐溶溶洞内盐钟乳形成的自然条件。(2)分析该 处“盐溶喀斯特”地貌长期以来没有被人们发现的主要 原因。 （3）该地区自然地理条件恶劣，位置偏僻；该处盐溶喀斯特地 貌规模较小，隐蔽性强；石盐易溶于水，盐溶喀斯特地貌一般 发育、形成较快，受外界自然条件变化影响大，存留时间相对 较短(减少了被人们发现的概率)。
考点四 人类活动与喀斯特地貌
喀斯特地貌
岩溶地貌中有丰富的沉积矿床，世界上 50%的石油储藏在多孔的岩溶系统中。
但对于农业生产来说，岩溶地貌并不是 福音。石灰岩溶解后能提供形成土壤的物质 特别少，成土过程极为缓慢，每形成1厘米 的土层需要8000年。
因此，大部分岩溶地区，土层不到10厘米， 生产力很低。 一旦人类活动加剧植被破坏，土壤经过雨水 冲刷，山就全秃了，土地变成石头的荒漠， 也被叫作石漠化。
(1)分析建厂初期,“老干妈”加工厂选址贵州并主要用当地辣 椒的原因。 (2)分析贵州辣椒品质优但产量少的原因。 (3)请为贵州辣椒产业提出合理化建议。
(3)加快土地流转,实现规模生产,降低生产成本;加大 科技投入,改善生长条件,提高产量和品质;加强与辣椒 下游产业的联系与合作,延长产业链,进行深加工,提高 产品附加值;发展与辣椒相关的旅游、文化等产业,实 现经营多元化;保护和改善生态环境,发展绿色农业。
本课结束
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(1)分析盐溶溶洞内盐钟乳形成的自然条件。(2)分析该 处“盐溶喀斯特”地貌长期以来没有被人们发现的主要 原因。
（2）物质条件：长期从溶洞壁或顶部渗出的高浓度卤水(矿化
度大的水或含有大量盐分的水)；溶洞内气候条件：空气干热。
经典习题
“盐溶喀斯特”是喀斯特地貌的一种特殊类型,在我国,盐溶喀斯特地貌主要发育在盐岩 地层中。盐岩是由蒸发海水或湖泊作用沉淀而成的一种沉积岩,主要成分是石盐(NaCl、 KCl),通常也混有其他类型的沉积岩。2019年5月,地质学家在距离拜城县城西北23千米处 的山区,发现了一处全国罕见的盐溶喀斯特地貌,形态为盐岩天坑和盐溶溶洞,盐岩天坑南 北长约150米,东西宽约60米,深约50米,内部分布着近一百座尖锐挺拔的盐石林、石柱。距 离天坑约1千米的一处峭壁上有一个盐溶溶洞,溶洞面积大约500平方米,分布有盐钟乳、盐 柱、盐峰林等形态。新疆拜城县地处天山中段南麓、塔里木盆地北部,科学家曾经在塔里 木盆地发现古海洋生物化石。

岩溶平原是比溶蚀洼地 更为宽广的地面平坦的 岩溶地形。
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桂林独秀峰
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落水洞与竖井（过渡型）
落水洞：消泄地表水的过于垂直的或倾斜的洞穴。 竖井：落水洞进一步发展，崩塌作用加剧，就可形成一
种垂向深井。
沙锅店东山梁 灰岩落水洞
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（二)地下岩溶地貌
1 ．溶洞:岩溶作用所形成的地下岩洞的通称。
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相对溶解度 0.35~0.82
岩溶化程度 小
白云质灰岩 白云石+方解石
2.2~10.0 0.8~0.99
中
灰岩 方解石 >10.0 ≈1
大
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2．岩石结构对溶蚀率的影响
结晶岩石的晶粒愈小，相对溶解速度愈大在，隐晶结构一 般具有较高的溶蚀率。
不等粒结构石灰岩比等粒结构石灰岩的相对溶解度要大。
矿物种类：方解石为主岩溶发育，以白云石为主岩溶
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岩溶作用类型
1. 地下水的潜蚀作用 2. 地下水的搬运作用 3. 地下水的沉积作用
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1 ．地下水的潜蚀作用
定义：地下水在运动过程中对周围岩石的破坏作 用。
由于地下水的化学成分较复杂，常含有较多CO2 和各种溶剂，因而化学潜蚀作用显著。
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地下水的运动特征：
➢ 地下水的垂直运动
➢ 在包气带，地下水主要作垂直运动。因而岩溶地形也沿垂 直方向发育，主为有溶沟、石芽、落水洞、溶斗等。
0.39
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④ 水的流动性
滞流的水，由于不能及时补给CO2，其溶解力是有 限的，很容易被CaCO3所饱和。流动的水，由于水 温、水量及气压条件的不断改变，可保持水的溶解 性能，特别是不同CO2浓度地下水混合，会大大提 高水的溶解力。

碳酸盐岩因碳酸钙含量不同，其溶解度也有较大的差别。 一般来说，碳酸钙的含量越高，其他杂质含量越少的岩 石，其溶解度就越大，碳酸盐岩石的溶蚀强度顺序为质 纯的石灰岩>白云岩>硅质石灰岩>泥质石灰岩。岩石的 结构与溶解度有密切关系，试验表明，结晶的岩石，晶 粒越小，溶解度也越大，隐晶质微粒结构的石灰岩相对 溶解度为1．12，而中、粗粒结构为0．32，比前者少 2．5倍。此外，不等粒结构的石灰岩比等粒结构石灰岩 的相对溶解度大。
石钟乳
石钟乳
石钟乳、石笋、石柱
石塔
岩溶沉积以CaCO3为主，特别是在地下溶洞内 非常发达。沉积机制正与石灰岩的溶解作用相反，
即当水中CO2逸出时，水中的碳酸氢钙即行分解， CaCO3就发生沉淀，反应式：
Ca(HCO3)2
CaCO3 +CO2 +H2O
导致CO2逸出的原因有多种：如水温或气温升高，二氧化 碳分压力降低，水流速度加大，出现紊流或有生物(如藻类)吸 收CO2等都会造成CaCO3的沉淀。此外，在干旱地区由于强烈 的蒸发而引起水溶液的过饱和；高山冰雪融化的地下水，在温 度较高的低处出露；海岸潮间带海水的蒸发而使CaCO3结晶， 成为海滩岩的胶结物。
可溶岩在世界上分布很广，据统计，碳酸盐类岩约占全 球沉积岩的15％，面积4 100万平方千米，硫酸盐岩面积为1 100万平方千米，合计面积为5 200万千方千米，占全球面积 的10．2％，因此由可溶岩所成的地貌分布也很广。
在我国，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344．3万平方千米，其中裸露型面 积为90．7万平方千米。形成的地貌主要分布在广西、贵 州和云南等地，它们是世界上岩溶地貌最发育的地区之一。
二 溶蚀作用的基本过程

岩溶地区工程建设的注意事项
充分了解岩溶发育规律
加强勘察工作
在工程建设前，应充分了解岩溶发育的规 律和特征，评估其对工程的影响程度。
在工程建设前，应加强地质勘察工作，了 解岩溶发育的规模、形态、分布等特征， 为工程设计和施工提供依据。
合理选择施工方法和工艺
加强监测和预警
在施工过程中，应根据实际情况选择合理 的施工方法和工艺，避免因施工不当引发 岩溶灾害。
04
岩溶工程地质评价与防治
岩溶工程地质评价方法
1 2
岩溶发育规律分析
研究岩溶发育的规律，包括岩溶发育的时期、影 响因素、分布特征等，为工程地质评价提供基础。
岩溶工程地质勘察
通过地质勘察，了解岩溶发育的规模、形态、分 布等特征，评估岩溶对工程的影响程度。勘察资料，建立岩溶工程地质模型，预测岩 溶发育的趋势和可能对工程的影响。
地下水污染的来源
地下水污染主要来源于工业废水、农业化肥和农药、生活 污水等。这些污染物通过渗透、泄漏等方式进入地下水体， 造成水质恶化。
地下水污染的防治
为了防止地下水污染，需要采取一系列措施，包括加强污 水处理和排放管理、控制农业化肥和农药的使用、加强地 下水监测等。
岩溶地区的地震效应
岩溶地区地震效应的定义
岩溶地区地震效应是指地震对岩溶地区的影响和作用。由于岩溶地区的特殊地质结构，地 震对岩溶地区的影响更加复杂和严重。
岩溶地区地震效应的表现
地震可能导致岩溶塌陷、地下水位波动、泉水枯竭或暴涨等现象，还可能引起山体滑坡、 泥石流等次生灾害。
岩溶地区地震效应的预防
为了减轻地震对岩溶地区的危害，需要加强地震监测和预警，同时采取工程措施加强地质 结构的稳定性，提高抗震能力。

工程的影响。
评价方法与标准
安全性评价
评估岩溶与土洞对工程结构的 安全性影响，如稳定性、承载
能力等。
环境影响评价
评估岩溶与土洞对周边环境的 影响，如地下水、土壤质量等 。
经济性评价
评估岩溶与土洞对工程投资的 影响，如工程成本、工期等。
规范标准评价
根据相关规范和标准，对岩溶 与土洞进行评价和分类。
岩溶与土洞的监测与预警
土洞对边坡稳定性的影响
在斜坡地带，土洞发育可能引发边坡 失稳，造成滑坡、泥石流等灾害。
土洞发育可能对地下管线造成威胁， 导致管线破裂、损坏。
岩溶与土洞对工程的影响与防范措施
影响建筑物安全
岩溶和土洞引起的地面塌陷、沉降等 问题，可能对建筑物安全造成威胁， 需采取相应措施防范。
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02
影响道路安全
地面塌陷、沉降等会导致道路损坏， 影响交通安全，需加强道路的维护和 监测。
保护措施与建议
加强监测与预警
限制工程活动
建立完善的监测网络，对岩溶与土洞进行 实时监测，及时发现异常情况并采取应对 措施。
在岩溶与土洞发育区域，限制大规模的工 程活动，避免对地质环境造成破坏。
生态恢复与治理
加强宣传教育
对已经破坏的岩溶与土洞进行生态恢复和 治理，采取植被恢复、土壤改良等措施， 促进生态系统的恢复和稳定。
岩溶发育的阶段与模式
岩溶发育的阶段
岩溶发育通常分为初期、中期和晚期 三个阶段，每个阶段有不同的特征和 形成机制。
岩溶发育的模式
根据不同地区和不同地质条件，岩溶 发育的模式也不同，常见的有峰林、 峰丛、石林等。
03
土洞的形成与发育
土洞的定义与特征
土洞定义

分O2==H2CO3 ；（第一步： 形成碳酸）
溶
地
貌
H2CO3==H＋ + HCO3－；（第二步： 碳酸离解生成H
的
化
学
H＋ + CaCO3==HCO3－ + Ca2＋ （第三步：H＋与CaCO3反应生成
方
HCO3－，从而使CaCO3溶解）
程
式
岩溶地貌主要形态
地表
石芽,石林 孤峰,峰林
喀
斯
是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行
特
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
地
它得名于巴尔干半岛上的喀斯特高原,
貌
那里发育着各种奇特的石灰岩地形. ,
因其比较典型人们便用“喀斯特”一
词来代表岩溶地貌。
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
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、
特
埋藏型喀斯特这四种。
地
按气候带分为：热带喀斯特、亚
貌
热带喀斯特、温带喀斯特、寒带喀斯
分
特、干旱区喀斯特五种。
类
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
溶蚀洼地,溶蚀盆地
过渡:落水洞,天坑 地下:地下河,溶洞
石钟乳 石笋 石柱 石瀑
桂林
云南石林
地 下 河
连 州 地 下 河
连 州 地 下 河
梅里雪山内的溶洞