岩溶及岩溶水课件 (一)

岩溶是指流动的侵蚀性水流与可溶的岩石之间相互作用过程和由此产生的结果。

其作用包括化学溶解、沉淀、水流冲饰，重力崩塌及生物溶蚀等；作用结果指所形成的各种地貌形态，如溶沟、石芽、溶槽、落水洞、漏斗、洼地、峰林等地表形态和溶孔、溶隙、溶洞、管道等地下空间。

赋存于各种岩溶空隙中的地下水便是岩溶水。

与其它类型的地下水相比，它的独特性在于不断改造其赋存环境，通过溶蚀的分异作用，使含水空间及本身的赋存趋于不均一性，常造成岩溶区地表严重缺水，而深部地下水富集并趋于“地下河系化”的现象。

岩溶水的基本特点是：水量丰富而不均一，在不均一之中又有相对均一的地段；含水系统中多重含水介质并存，既具有统一水位面的含水网络，又有相对孤立的管道流；既有向排泄区的运动，又有导水通道与蓄水网络之间的互相补排运动；水质水量动态受岩溶发育程度的控制，在强烈发育区，动态变化大，对大气降水或地表水的补给响应快；岩溶水既是赋存于溶孔、溶隙、溶洞中的水，又是改造其赋存环境的动力，不断促进含水空间的演化。

一、岩溶水分布的不均一性岩溶水的不均一性是指岩溶含水系统中不同地段富水的差异性和水力联系的各向异性。

它是由于岩溶发育过程中的分异作用造成的，而且其不均一程度取决于岩溶发育程度。

岩溶水的不均一性不但给岩溶水资源的勘探和评价带来困难，而且也控制了岩溶地区一些环境问题的分布和发展，如过量抽取地下水引起的地面塌陷常沿抽水降落漏斗的长轴方向延伸；污染质在岩溶含水层中的扩散晕，也常常表现出明显的各向异性，甚至线状分布。

二、岩溶含水层的含水介质特征碳酸盐岩地区并不一定都是岩溶含水层，在那些岩溶不发育，岩块致密，仍以原生孔隙为主的地区或地段，实际上是碳酸盐岩地区的“相对隔水层”。

岩溶水含水体中存在着溶蚀孔隙、微裂隙，层面等扩散流介质，溶蚀大裂隙含水介质和管道流介质，可以根据它们各自在岩体中所占的比例大小来划分岩溶含水层类型。

三、岩溶水的运动特征岩溶含水体中多重含水介质并存，所以导致岩溶水的运动非常复杂多变，总的来说可以概括为四个并存：层流和紊流并存；在压流和无压流并存；统一水流与孤立水流并存；明流与伏流并存。

1. 世界岩溶的分布，主要分布在地中海沿岸、东欧、中东、东南亚、美国东南部、加勒比海地区等，岩溶分布区多为资源丰富，人口稠密的地区。

2. 我国岩溶分布广泛，类型众多，比较集中的分布在以下几个地区：一、华南地区，包括广西、广东和台湾，均为我国典型的热带岩溶地区，广西岩溶分布面积大，碳酸盐类岩石的分布面积占全省面积的41%左右，以泥盆（D）、石炭（C）、二迭系岩层（P）岩溶发育最强，岩性多为厚层石灰岩和白云岩。

因此，岩溶地貌可分为四种类型：峰丛---峰林---孤峰---残丘。

广东岩溶主要分布在西北部北江、连江和西江流域，面积小，多呈零星分布。

台湾岩溶主要分布在南部，面积很小。

二、西南地区。

包括贵州的中部和南部以及云南的东部。

贵州碳酸盐类岩石的分布面积占全省的80%左右，厚度占地层部厚度的50-70%，以石炭系和二迭系岩层岩溶发育最强。

云南东部碳酸盐岩石面积约占总面积的50%，其厚度占地层部厚度的63%，以中上石炭系、下二迭系和中三迭系岩层岩溶最为发育。

贵州在构造上以线形褶皱为主，可溶岩与非右溶岩常成五层，在地表呈带状交替出露，故岩溶多作与构造纹一致的带状分布，非可溶岩构成隔水层，有利于岩溶区的水为建设。

贵州黔西高原的水城、威宁一带，主要发育一些小洼地、漏斗、落水洞和低矮峰林地貌，贵州南部为向广西盆地倾斜的斜坡地带，地下水以垂向运动为主，峰林最发育，还伴有峰丛、洼地地貌，如兴义一带。

贵州中南部六枝一带有覆盖石林，高达10m以上，已被第四系沉积物掩盖。

三、中部地区，包括长江中下游各省及浙江，其中尤以贵州北部、湖北西部、湖南西部和四川东部碳酸盐类岩石分布较广，从震旦系到三迭系的碳酸盐类岩层均有出露。

贵州北部主要为北北东----南南西的平等褶皱，岩溶分布亦作北北东---南南西的平行条带。

由于灰岩与页岩相间分布，一般页岩或垅状丘陵，灰岩成槽形谷地，故在地形上，丘陵与槽谷相间分布，如遵义一带。

四、华北地区。

主要分布在北京的西山地区，山东中南部，山西与河北的太行山、太岳山、吕梁山和燕山一带，该区碳酸盐类岩石以寒武奥陶系为主。

孔隙水、裂隙水和岩溶水岩土中的空隙按其成因可以分为孔隙、岩土中的空隙按其成因可以分为孔隙、裂隙和溶隙，所以我们可以根据空隙的类型将含水介质分为孔隙、裂隙和岩溶含水介质。

孔隙介质主要是松散沉积物，裂隙介质主要是岩层裂隙，岩溶介质主要是岩溶化的岩体。

孔隙水从广义上讲就是赋存于岩层孔隙中的地下水，孔隙水可以存在于松散沉积物中，也可以存在于砂岩中，但只有未充分固结的砂岩中才会存在孔隙水，还可以存在于溶蚀孔隙中，这些溶蚀孔隙不同于岩溶介质，孔隙之间都不是相互连通的，但最常见的孔隙水埋藏于松散的沉积物中，因此可以将孔隙水定义为埋藏和运动于松散沉积物孔隙中的重力水。

孔隙水的特点共有两点：一是水量在空间分布上相对均匀，连续性好，孔隙水一般呈层状分布，这是由于沉积的环境所决定的，沉积物成层分布，因此孔隙水也成层分布；二是同一含水层中孔隙水具有密切的水力联系，并具有统一的地下水水面，主要是因为松散沉积物都具有一定的透水性，使得同一含水层中的孔隙水可以相互的交换。

裂隙水存在于岩层的裂隙中，按照裂隙的成因可以将裂隙水分为：成岩裂隙水、风化裂隙水和构造裂隙水。

裂隙水的主要特点有：1.裂隙水的埋藏和分布受到岩石裂隙成因类型、裂隙的性质、裂隙的发育程度控制，它的埋藏和分布具有不均匀性；2.由于裂隙水的水动力条件复杂，它的渗透性具有强烈的非均匀性和各向异性；3.裂隙含水系统的形态多样，可以分为层状、带状、脉状；4.裂隙水的运动性质十分复杂，它的流速、流态、流向变化大。

断层是一种特殊的地质构造，它是地层受力达到一定强度之后，发生破裂并沿破裂面有明显的相对位移的构造。

它具有特殊的水文地质意义——断层两盘的岩性和断层的力学性质控制着断层的导水—储水特征。

岩溶是指水对可溶性岩石进行化学溶解，将空隙扩大为管道或洞穴，携带泥砂的急速水流不断冲蚀扩展管道及洞穴，导致重力崩坍，有时直达地表，这样，在地下就会形成贯通的洞穴通道，在地表塑造独特的地貌景观，形成独特的水文特征，这种作用及其所产生的地表和地下现象称为岩溶，也叫喀斯特。

岩溶水的概念岩溶水是指在岩层中流动、穿透和溶蚀的水，也称为溶蚀水。

岩溶水对地表和地下岩石的溶蚀作用十分重要，是形成溶洞、地下河流、地下水系等岩溶地貌和地下水资源的重要因素之一。

岩溶水的形成是由于地下水与溶蚀性的岩层接触并溶解而产生的。

溶解作用是岩溶水的基本特征之一，它指的是溶质溶于溶剂形成溶液的过程。

在岩溶水中，主要的溶解作用是碳酸盐岩中的碳酸钙溶解，导致溶洞和其他岩溶地貌的形成。

一个岩溶水系统通常由三个主要组成部分组成：供水区、传递区和排水区。

供水区指的是源头区域，也就是岩溶水的来源，一般是地表水、降水或者田地中的水体。

传递区是指岩溶水在岩石中穿透和传输的部分，可以是地表或地下的空隙和裂缝、地下河流或者水下洞穴。

排水区是指岩溶水通过地下河流或者渗透进入地下水系统的部分。

岩溶水对地表和地下的岩石有着很强的溶蚀能力。

碳酸盐岩由于其含有可溶性的碳酸钙晶体，容易受到岩溶水的溶解作用。

溶解作用会加速岩石的侵蚀和溶解，形成各种形状的洞穴和通道。

随着时间的推移，这些洞穴和通道会逐渐扩大，形成复杂的地下洞穴系统。

世界上一些著名的岩溶地貌，如中国的桂林喀斯特地貌、美国的卡尔斯巴德洞穴、马来西亚的槟岛洞穴等，都是由岩溶水的溶蚀作用形成的。

此外，岩溶水还对地下水资源的形成和补给有着重要的影响。

岩溶山区通常有着丰富的地下水资源，这是因为岩溶水可以通过地下洞穴和裂缝快速地储存和传输水分。

这些地下水资源对于人类生活和农业生产是至关重要的。

总的来说，岩溶水是在岩层中流动、穿透和溶蚀的水。

岩溶水通过溶解作用形成各种形状的洞穴和通道，造成了岩溶地貌的形成。

此外，岩溶水还对地下水资源的形成和补给起着重要的作用。

深入研究岩溶水的形成和作用机制，对于认识地貌演化和水资源管理具有重要的意义。

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）。