喀斯特地貌

喀斯特地貌_6分词条

喀斯特地貌

喀斯特地貌特征

喀斯特地貌(karstlandform)指可溶岩(主要是分布最广的碳酸盐岩)经以溶蚀为先导的喀斯特作用,形成地面坎坷嶙峋,地下洞穴发育的特殊地貌。喀斯特一词取自南斯拉夫西北部喀尔斯高原地名。它作为术语发韧于19世纪中叶,1893年斯维奇(J.Cvijic)研究该第纳尔经典喀斯特区,把这一景观概念的山志名引进为喀斯特区一系列作用与现象的总称。现已成为国际通用术语。

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喀斯特地貌 简介

 

喀斯特地貌喀斯特地貌岩石
喀斯特又称岩溶。通常指岩石裸露、草木不生,具有洞穴、落水洞、地下河而缺乏地表河流和湖泊为特征的地区。是地下水对可溶性块状石灰岩溶蚀的结果。喀斯特一词原指亚得里亚海达尔马提亚沿岸的石灰岩地区,现已用于类似的一切地区。喀斯特分布在世界上极为零散的地区,如法国的科斯、中国的广西、美国肯塔基州等。

促使喀斯特发育的条件是:1、地表附近有节理发育的致密石灰岩;2、中等到较大的降雨量;3、地下水循环通畅。

石灰岩(碳酸钙)在略有酸性的水中容易发生溶解,而这种水在自然界中广泛存在。雨水沿水平的和垂直的裂缝渗透到石灰岩中,将石灰岩溶解并带走。由于地表物质也被流水带走,还没有被溶解的石灰岩就形成了石灰岩喀斯特面。沿节理发育的垂直裂缝逐渐加宽、加深,形成石骨嶙峋的地形。当雨水沿地下裂缝流动时,就不断使裂缝加宽加深,直到终于形成洞穴系统或地下河道。狭窄的垂直纵向竖井与这些河道联通,使地表水得已顺畅地经地下河流走。世界上的大洞穴,大多数都是喀斯特区。

在照片中常见到的岩沟、天生桥、石灰岩孤峰、石林等,都是喀斯特区特有的地形。如果洞穴足够大且顶部接近地表面,则洞顶会发生坍塌。这样就会产生名叫落水洞的洼地。落水洞是喀斯特地形的一种最有代表性的特征,常常合并成更大的凹陷,叫做坡立谷(俗称“天坑”),它常常是平底的,并由石灰岩中不溶残余特形成的土壤所覆盖。有些地区的石灰岩中不溶解物多一些,留下来的物质形成可以耕种的土壤。在一些降雨量很大喀斯特地区,所有降水都完全渗透到地下,甚至使那一地区连生活用水都难以找到。另一些地方,地表则可能会出现大泉,以河流的形式流过地表面,然后再次消失于地底下。

喀斯特地貌 历史概述

 

喀斯特地貌 喀斯特地貌景观
中国喀斯特现象的文字记载,可追溯到2400年前。距今约300多年前徐宏祖(霞客)已专门研究并记述了南方喀斯特地形与洞穴。喀斯特地貌特别受岩性为主的地质背景及气候为主导的地理环境的控制。其基本类型,按岩性分为碳酸盐岩喀斯特、石膏和盐喀斯特;按存在形式分为裸露型、覆盖型和埋藏型喀斯特;按发育程度分为全喀斯特、半喀斯特或流水喀斯特;按气候地貌带分为热带亚热带温带寒带喀斯特;按垂直动力带分为渗流(充气)带、浅潜水(饱水)带和深部喀斯特。喀斯特地貌特殊性又在于它不仅有地表的,且有与其成因联系的地下喀斯特形态——洞穴。

喀斯特地表形态类型属正地形的主要有峰林、孤峰、残丘、喀斯特丘陵和石芽。负地形主要类型有落水洞、斗淋、竖井、盲谷、干谷、喀斯特洼地、波立谷、喀斯特平原、喀斯特嶂谷(峡谷)、溶沟与溶隙等。地表正、负地形间及地表与地下喀斯特类型间常有成因联系,构成一定的地貌组合。喀斯特孤峰、残丘和喀斯特平原常构成一组合类型。喀斯特竖井即为地表落水洞和地下喀斯特系统水力联系的垂直通道。喀斯特地貌是长期发育的产物,其演化模式在侵蚀循环学说的影响下,从早期格朗德(A.Grund),至近期雅库斯(L.Jakucs)和威廉姆斯(P.W.Williams)的模式,基本为定性3~4阶段模式。

喀斯特地貌喀斯特地貌—桂林山水
1972年史密斯(D.I.Smith)等提出外成喀斯特地貌演化数学模型后,用数学方法建立喀斯特地貌发育与动力、形态因素的数学模型正在发展。如1988年怀特(W.B.White)又提出喀斯特地形发育速率过程模型。全球碳酸盐岩占大陆壳11%。中国仅裸露型喀斯特即约90万公里以上,为喀斯特分布最广、类型最全的国家。因喀斯特地貌特殊,使其区域经济开发和工程建设的问题也很突出。如干谷是一种因侵蚀基面和地下水位下降,使地表河转为地下河,遗留干涸的渗漏河谷。它在水利上划为悬托谷,一般不宜建水库,即使建库也要采取铺盖和帷幕灌浆防渗措施。喀斯特地貌因形态奇特和地下洞穴,以及一些洞穴空气和水的特性与有益成分而成为旅游资源。如中国桂林山水、云南路南石林等。

喀斯特地貌 不同类型

 

喀斯特地貌喀斯特地貌风光
根据不同分类原则,划分为许多不同的类型。按出露条件分为:裸露型喀斯特、覆盖型喀斯特、埋藏型喀斯特。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。按海拔高度分为:高山喀斯特、高原喀斯特、海岸喀斯特、海底喀斯特。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。按发育程度分为:全喀斯特、半喀斯特或流水喀斯特。按水文特征分为:充气带喀斯特、浅饱水带喀斯特深部喀斯特。按形成时期分为:化石喀斯特、古喀斯特、现代喀斯特等。还有生物喀斯特等。喀斯特作用以外由其他不同成因而产生形态上类似喀斯特的现象,统称为假喀斯特,包括碎屑喀斯特(砾岩、角砾岩、砂岩)、黄土和粘土喀斯特、热融喀斯特和火山岩区的熔岩喀斯特等。它们不是由可溶性岩石所构成,在本质上不同于喀斯特。

喀斯特地貌在碳酸盐岩地层分布区最为发育,该区岩石突露、奇峰林立,常见的地表喀斯特地貌有石芽、石林、峰林、喀斯特丘陵等喀斯特正地形,和溶沟、落水洞、盲谷、干谷、喀斯特洼地(包括漏斗、喀斯特盆地)等喀斯特负地形;地下喀斯特地貌有溶洞、地下河、地下湖等;以及与地表和地下密切相关联的喀斯特地貌有竖井、芽洞、天生桥等。

喀斯特地貌喀斯特地貌
石芽和溶沟 喀斯特水沿可溶性岩石的节理、裂隙进行溶蚀和冲蚀所形成的沟槽间突起与沟槽形态,是喀斯特区山坡上和盆地里常见的一种凹凸不平的地形。水的溶蚀和冲蚀,以及植物的作用,使岩石层面和节理处开始形成微小的沟槽,以及加深扩大的沟、小盆、斗和不规则坑等,统称为溶痕。溶痕加深成为沟槽形态,称溶沟;沟槽间的突起称石芽。溶沟宽十余厘米至2米,深由数厘米至3米,长度不超过深度5倍者为溶沟,大于5倍者为溶槽,其底部往往被土及碎石所充填。被溶沟分割残存的、高度不超过3米的石芽,常分布在斜坡上。当石芽全被溶蚀残余堆积物──红土所掩埋,则称为埋藏石芽。

石林 高温多雨的热带气候条件下,厚层质纯的碳酸盐岩地层中发育的形体高大的沟间耸岩。多数学者认为它是热带石芽的一种特殊形态。石林之间有很深的溶沟,沟坡垂直,坡壁上有平行垂直凹槽,以中国云南的路南石林最为典型 ,相对高一般20米左右,大者达50米。在有些喀斯特盆地里和喀斯特高原上, 满布的石芽和溶沟使地表崎岖不平,称为溶沟原野。

落水洞 流水沿裂隙进行溶蚀、机械侵蚀以及塌陷形成的近于垂直的洞穴。它是地表水流入喀斯特含水层和地下河的主要通道,分布于喀斯特洼地的底部,也有分布在斜坡上。其形态不一,深度可达100米以上,直径很少超过10米。中国各地对落水洞称谓有无底洞、消水洞、消洞等名称。落水洞进一步向下发育,形成井壁很陡、近于垂直的井状管道,称为竖井,又称天然井。

喀斯特地貌喀斯特地貌景观
喀斯特井 是地表水流入地下河的垂直通道,也可以由非落水洞形成。落水洞往往是喀斯特漏斗的雏形,而漏斗进一步发育可扩大为喀斯特洼地和喀斯特盆地。干谷盲谷 喀斯特区干涸的河谷和没有出口的地表河谷。干谷又称死谷,其底部较平坦,常覆盖有松散堆积物,沿干河床有漏斗、落水洞成群地作串球状分布,往往成为寻找地下河的重要标志。成因很多,中国南方的一些喀斯特谷地,或因地下水位下降、地表水下渗,使原来的喀斯特谷地成为干谷,或因地表曲流段被地下河袭夺,地表留下弯曲的干谷。中国北方喀斯特地区一些河谷,在洪水季节是地表河,在枯水季节则成为干谷。喀斯特区的地表河下游消失于落水洞或溶洞中,成为无出口的河谷,称为盲谷,又称断尾河。常发育于地下水水力坡降变陡处,是地下河夺走地表河所致,因此在地表水没入落水洞的上方为一陡壁。由喀斯特陡壁下流出的喀斯特泉或地下河,在地表出露形成的河流,称为断头河。

喀斯特丘陵 由喀斯特作用形成的起伏不大的石灰岩丘陵。相对高差通常在100~150米左右,坡度不如峰林陡,小于45°,已不具峰林形态。它与喀斯特洼地组合成亚热带喀斯特区的主要类型,以中国黔北、鄂西、川东为典型。若在新构造运动上升区,河流强烈下切,侵蚀作用加强,使丘陵、峰丛、峰林被切割成为陡峻的喀斯特山地。这些山地的相对高差可达数百米以上,顶部和上部喀斯特形态显著,半山腰则多出现悬挂泉水或暗河出口的洞流,山坡上石芽裸露,山体下部侵蚀作用显著,有喀斯特悬谷分布。

喀斯特地貌喀斯特地貌风光
喀斯特的研究在科学理论上和生产实践上都有重要的实际意义。喀斯特区有许多不利于生产的因素需要克服和预防。如有些地区因喀斯特发育使地表严重缺水,或在雨季时地表水来不及排泄,使一些喀斯特洼地积水成灾,影响农业生产;喀斯特洞穴导致坝区、库区发生渗漏;采矿或开挖隧道时发生涌水;喀斯特地下水位迅速下降,导致地面的塌陷;路基或铁路建筑物遇地下喀斯特泉水受淹等。但是,喀斯特区也有大量有利于生产的因素。如喀斯特洞穴是地下水运动和贮存的良好场所,可利用洞穴作为地下水库,进行发电和灌溉;喀斯特泉水水量充沛,水质良好,宜于灌溉、饮用,且有承压性,便于开发利用;喀斯特矿泉、温泉富含有益的元素气体,在医疗上价值很大;喀斯特区的矿产资源较丰富,尤以喀斯特洞穴和古喀斯特面上的各种沉积矿产最为丰富。近年来,随着石油天然气的勘探和开采,发现古喀斯特潜山是良好的储油气构造;喀斯特区的奇峰异洞、明暗相间的河流、清澈的喀斯特泉等,是很好的旅游资源

喀斯特地貌 演化分类

 

按其发育演化,喀斯特地形可分出以下6种:

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100m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。

喀斯特地貌 地貌分布

 

中国的石灰岩地区的面积约130万平方公里,占全国总面积的七分之一,均发育有不同程度的喀斯特地貌。

喀斯特地貌 喀斯特地形地貌
除了桂林和云南这些举世闻名的喀斯特地貌以外,在中国的华东地区(包括西安徽江苏浙江福建上海六省市),虽然出露地表的石灰岩仅占本区总面积的4.06%(27900平方公里),但仍然发育有形态各异的喀斯特地貌。在苏北皖北地区发育着相对高度100-150米左右,顶部浑圆的喀斯特丘陵;江西萍乡-宜春一带出现了具共同基座的短锥状峰丛;浙江天目山及皖南、赣北则为有少量溶洞的喀斯特化山地;喀斯特发育最为强烈的是福建西南部的龙岩、三名地区,不光有类峰林、峰丘、溶斗等还有长达数百米的喀斯特地下河。

在中国长江流域的十五个省及自治区内,四川省的石灰岩出露面积达128062平方公里,远远大于其它地区。湖北宜昌以西发育的喀斯特分布广、形态齐全,且景观绚丽。在云贵高原、鄂西、湘中、湘西及桂东北以喀斯特谷(盆)地为主。高山喀斯特则主要分布在川西、藏东高原及河源地区的横断山脉,在寒冻风化和冰源冰川的影响下,石灰岩的喀斯特作用微弱,地表景观乃呈高山地貌特征,多为海拔4000-6000米的高山地,喀斯特多分布在四川盆地的周缘,即秦岭岷山龙门山大凉山锦屏山五莲峰一带,大多为3500米以上的常态山地地貌,喀斯特景观仅出现在岩性有利的部位,为峰丛、峡谷的组合形态;在山间洼地处有大型洞穴和地下暗河出露;山原喀斯特的平均海拔为1000-1500米,分布在黔东北、鄂西、湘西、川东等地,长期的湿热气候和新生代以来的新构造运动使这一带的喀斯特发育得范围广、形态齐全,既有峰林喀斯特景观,又有峰丛峡谷和岭脊槽谷;海拔300-800米的峰林喀斯特广泛分布于湘南、桂东北一带,位于南岭山地西部,尤以桂林地区的峰林地貌为代表。那里的群峰挺拔,峰丛林立,丰姿多态的喀斯特星罗棋布,地下洞系密集交织,洞中琳琅满目的石钟乳、石笋、石帘、石幔、石瀑布、石葡萄、石花和流水潺潺与地表的秀丽山林交相辉映,构成了祖国大地上“奇峰、奇洞、美石”的奇葩。

中国东北地区的地质和地理条件不利喀斯特地貌的发育,但那里分布面积达70920平方公里的石灰岩是喀斯特发育的基础。在东北南部一些地区,由于气温、降雨、岩性、海平面的升降及海浪作用等条件,形成了风格独特的滨还喀斯特地貌景观。在辽东半岛南端的海滨地区,还可见到约10米高的成群丛状分布的石芽,也是喀斯特作用的产物。

横亘中国西部的昆仑山东西绵延2500公里,经过科学工作者的多年考察,在东昆仑山??无法形成的大面积古喀斯特地貌。据考证,这是当年随青藏高原强烈抬升而产生增热效应和印度洋季风对这一地区影响的产物。虽然后期强烈的地址构造运动和严寒冰冻气候大大地改造和破坏了这些古喀斯特地貌,但在海拔4700-5300米的山地上部和4300-4800米的下部,早,晚两期的古喀斯特峰林、石芽、溶洞、溶蚀裂隙等依然清晰可见,它们与本区南部藏被唐古拉山的古喀斯特地貌遥相呼应,成为大地沧海桑田、天翻地覆巨变的历史见证。

喀斯特地貌 人类系缘

 

喀斯特地貌 喀斯特地貌特色
类从古就与喀斯特结下了不解之缘。远古时代、喀斯特溶洞往往是原始人类栖息之所。著名的北京猿人山顶洞人化石及用火遗迹就是在溶洞中发现的。广西地区的甑皮岩先人也曾长期在洞穴中生活,留下了内容丰富的“洞穴文化”。

中国是世界上最早进行喀斯特研究的国家。“石钟乳”一词在西汉时代的《神农本草经》一书中便已提出,并有详细的划分。以后的三国时代的研究都有过很大的发展,明代的地理学家徐霞客不畏艰险,曾以连续三年(公元1637-1639年)的时间对华南广大的石灰岩分布区作了系统的考察,探查喀斯特洞穴300余处,是中国古代最伟大的一位洞穴探险家。

中国已经发现的喀斯特溶洞中常藏有丰富的矿产和地下水,可供工农业生产的需要。同时,这些洞穴也会使建筑物、道路悬空,这突然的大量涌水、涌泥沙往往给工程造成危害,这都是日常工作、生活中应引起注意的。

喀斯特地貌岩溶地貌(也称喀斯特地貌)
喀斯特地貌无论地表和地下都具有奇特的形态。在平原上和盆地中的石峰、石芽给人犹如树林和竹笋林立之感。溶蚀和化学沉积作用使各个山峰的形态更为奇特多变,既有连绵的峰丛和山高而尖圆的弧峰,也有分峙的峰林和亭亭直立的圆筒状弧峰,给人以奇异想象,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。发育于喀斯特高原边缘的黄果树那66米长、50米宽的大瀑布令人神往,宽阔的地下洞使观赏者感到神秘和惊异,产生高深莫测的神奇意境,被誉为“神奇的地下宫殿”。

由于种种原因和条件限制,中国还有大量深长溶洞的研究尚未开展,或尚未被发现,这些都可以开发作为探险、考察的场所,以满足中外探险家的需要,而且陡峭耸立的峰林更是从事攀岩运动的理想场所。

喀斯特地貌 参考资料

 

[1] 中国科学院 http://www.cas.cn/html/Dir/2002/02/28/0719.htm
[2] 大科普网 http://www.kepu.gov.cn/kply/kstdm.htm
[3] 桂林印象 http://www.glyx.cn/article/555.htm
[4] 资源网 http://www.lrn.cn/science/geoknowledge/200803/t20080306_205145.htm

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