Question

岩溶地貌

Answer 1

根据所在的位置，可将岩溶地貌划分为出露于地表和埋藏在地下的两大类。

（一）地表岩溶地貌

1.溶沟和石芽　溶沟和石芽是地表岩溶的最初形态。当可溶性岩石在地表出露后，在水流的作用下，发生不均衡的溶浊，沿着层面及其他裂隙较强烈处，逐渐形成许多凹槽，称为溶沟，其间的突起部分称为石芽。其规模从数厘米至数米不等，最大可达十余米。

溶沟和石芽的延伸方向由裂隙走向所决定，间距疏密不定，有规律地排列。因此，编制出溶沟和石芽的走向玫瑰图，可以作为预查地质构造的一个方法。地形对溶沟和石芽的形成也有一定的作用。在较陡的斜坡上，水流沿着坡面流动，也可以形成互相平行的溶沟和石芽。在平缓的斜坡上，水流形成树枝状的交织系统，如果是厚层的可溶性岩石，溶沟和石芽也作类似的排列分布。质纯、层厚而致密的石灰岩坡面上，溶沟石芽非常密集；薄层或含有白云质、硅质、泥质等成分的则发育较差。

石芽有裸露的，也有埋藏的。埋藏石芽常是裸露石芽被后期的松散堆沉物所复盖而形成，多分布在斜坡的下部。在高温多雨的热带和亚热带，植被发育，土壤中的腐殖质分解形成大量CO，地下水的溶蚀能力特别强，也可以形成埋藏石芽。

据其形态特征，可以分为三种类型：

（1）尖脊式石芽　这种石芽发生在厚层质纯的石灰岩上。溶沟狭窄，石芽呈尖脊状。石灰岩越纯，石芽脊越尖锐。岩层越厚，石芽脊向四周分岔越明显，常呈无规律的排列。石灰岩区的河流，在洪、枯水位变幅带内，也能形成尖脊式的石芽。

（2）车轨式和棋盘式石芽　发生在薄层和构造裂隙发育的石灰岩区。如果裂隙平行排列，石牙也互相平行呈车轨状；如果两组沿着裂隙相交，则石牙排列成棋盘状。由于沿着裂隙分布，溶沟一般都较深而长。

（3）块状石芽　厚层石灰岩区，当溶沟扩大为宽阔的溶槽，可以形成块状石芽，耸立地面上。

（4）石林　石林由特别巨大的石芽组成。这种石芽生成在近于水平的巨厚层或厚层石灰石之上，具有两组以上的垂直裂隙、地形一般均较平坦。巨厚层的石灰岩的刚性较强，在构造变动中易产生多组深而长的裂隙。水流沿着这些裂隙向下溶蚀的结果，使其不断扩大加深，便形成石林。云南东部的路南地区，发育在下二叠统阳新灰岩中的石林最典型。路南石林由密集的石柱所组成，其间是窄而深的溶沟，沟壁陡直，一般高约5—25m。（图5-5）。

薄层和产状斜倾较大，或在谷坡附近的石灰岩，都不易生成石林。白云岩，泥灰岩和硅质灰岩也不能生成石林。

石林进一步发展，由于溶蚀作用继续沿深沟向下发展，使石柱不断增高。彼此进一步脱离，便开始发生大量崩坍，使其遭受破坏而衰亡

2.溶蚀漏斗和塌陷漏斗　溶蚀漏斗是碟形或圆锥形的洼地，平面轮廓呈圆或椭圆形，其宽度较深度为大，一般宽约数至数十米，深约数至十余米。当其向下剧烈发展，深度也可以达到数十米，与宽度相当。其底部常有垂直裂隙或管道与地下暗河相通（图5-6）。如果管道不发育，或被溶蚀残余粘土碎石所堵塞，可以暂时积水成湖。溶蚀漏斗是地下水沿裂隙向下溶蚀发展的结果，在两组裂隙的交汇处或原始地形较低洼处最易发生。如果暗河埋藏较深，地下水的垂直循环作用较强烈，漏斗也较发育。所以宽浅的碟形漏斗多分布在暗河埋藏较浅的分水岭地段，深陷的圆锥形漏斗多分布在暗河埋藏较深的谷坡地段。溶蚀漏斗常在地面成串排列，这种现象是判定暗河位置和延伸方向的可靠标志（图5-7）。它的发育和逐渐衰退对研究新构造运动处于活动或相对稳定，也具有重要的意义。

图5-5　石林（云南路南）

图5-6　成串排列的溶蚀漏斗（湖南茶陵）

如果地下洞穴的洞顶崩坍，也能形成漏斗状的洼地，称为塌陷漏斗。其特点是漏斗壁较陡，底部有较多的崩积岩块（图5-8）。

由孤立的囊状洞穴崩坍所造成的塌陷漏斗，不能作为判定暗河位置的标志，如果沿着暗河的洞顶发生一连串的崩坍，也能确定暗河的延伸方向和位置。

3.落水洞和竖井　落水洞是联接地表水流和地下暗河的垂直管道。一般沿着裂隙发育，受裂隙的形态所控制，可以是垂直、倾斜或曲折的。其宽度比深度小得多，很少超过10m；深度视暗河的埋深而定，一般深约数至数十米，最大可以达到100m以上。落水洞是地下水溶蚀和机械侵蚀交互作用下的产物。当其处于发育的初期，溶蚀作用比较显著，被溶蚀所扩大了的裂隙表现为缝隙状。随着裂隙逐渐扩大，机械冲刷和局部崩坍作用开始发生，落水洞也逐渐转变为井状。落水洞可以直接出露于地面，也常分布在溶蚀漏斗，溶蚀洼地，干谷和盲谷的底部。地下多层溶洞之间的垂直通道也是落水洞的一种。落水洞也可以被溶蚀的残余粘土或碎石所堵塞。按照其吸水的性质，还可以分为长期有效的，周期有效的和干落水洞。

图5-7　溶蚀漏斗和暗河的关系

图5-8　塌陷漏斗的形成过程

竖井是暗河顶部崩坍而形成的。缝隙状落水洞在发育过程中，如果崩坍作用显著，也可以生成竖井。竖井与一般的井状落水洞的区别在于其井壁特别陡直，往往可以从竖井中直接看到暗河的水面。

成列分布的落水洞和竖井都有助于判定暗河的位置。

4.溶蚀洼地　指溶蚀作用所形成的小型封闭洼地，面积一般为数至数十平方公里，平面形态多呈圆或椭圆形，其长轴常沿构造线而发育（图5-9）。溶蚀洼地的底部一般呈浅凹形或略有轻微起伏，有较厚的溶蚀残余粘土覆盖，并有若干落水洞和小型溶蚀漏斗分布。随着这些落水洞和漏斗的发展，使洼地底部更加起伏不平。一般认为溶蚀洼地是岩溶地貌发育的早期产物，由溶蚀漏斗逐渐溶蚀扩大，或相邻的漏斗合并而成。

在地壳运动间歇性上升的影响下，溶蚀洼地可以成层分布。有时在同一洼地的底部也有不同时期生成的溶蚀残余平台。残余平台镶嵌式套生在一起，反映了它们在形成过程中的阶段性。如在广西都安地区，成层分布的溶蚀洼地可以与成层的溶洞和河流阶地互相对比，二者均可以作为研究新构造运动间歇性上升的标志。

溶蚀洼地也可以积水成湖。

5.坡立谷　坡立谷（又称岩溶盆地或岩溶平原）是大型的有地表河流穿过的岩溶洼地。其面积较大，可达十余至上百平方公里。坡立谷常生成在地壳运动相对长期稳定的地区。在这里，经过长期的作用，垂直循环带内的形态被破坏无遗，水平循环带内的暗河在谷缘出露，成为地表河流。其谷底平坦，接近于附近的排水基面的高程，有冲积层覆盖，有时还有蚀余的孤峰和峰林分布。所以坡立谷实质上是四周有山地围绕的溶蚀准平原。坡立谷的生成常与地质构造有关，其长轴多与构造线相一致。沿断层，较大的构造裂隙，不同岩层的接触面，向斜及其他构造洼地，都能生成坡立谷（图5-10、11）。

在山区，某些孤立的或悬挂式的水平循环带出露于地表，也能形成规模较小的坡立谷。由于其谷底远远高出于附近的排水基面，还能不断向下发展，谷底并有落水洞和溶蚀漏斗分布。因为水流的水平循环式运动较不稳定或流量补给不足，地表河流有时干枯，只有雨季才有水。所以与典型的溶蚀准平原式的坡立谷不同，属于与溶蚀洼地的过渡类型。是溶蚀洼地向下发展至局部的悬挂式水平循环带的产物，有时由于地下溶洞逐渐扩大，引起洞顶崩坍也能生成。

图5-9　重庆青木关附近，沿背斜轴分布的溶蚀洼地与坡立谷（据成都地质学院水文一队）

图5-10　坡立谷与地质构造的关系（据广西水文地质队）

1—断裂带；2—向斜轴；3砂页岩露头；4—沿构造裂隙发育的坡立谷

6.干谷和盲谷　干谷是岩溶地区的古河谷。它是由于后期地壳上升，水平循环带下降，水流沿落水洞或溶蚀漏斗转入地下而遗留在地表的干涸河谷。有些地区，由于河流借地下通道贯穿而裁弯取直，也能在地面留下弯曲的干谷（图5-12）。但是，大多数的干谷都受地质构造所控制，表现为平直延伸的槽状谷地，所以又常称为溶蚀槽谷。

于谷内除保留有原来的河流地貌外，还分布着大量生成后期的岩溶形态。随着地壳间歇性上升，谷底常套生着多级溶蚀台地。如在川东的许多溶蚀槽谷内，便有可与附近的河流阶地相应的溶蚀台地成层分布。

盲谷是死胡同式的干涸古河谷，其末端为石灰岩陡壁所限，地表水流经落水洞转入地下。

在岩溶山区，地表河流与暗河常交替出现，水流大多转入地下，干谷和盲谷分布十分普遍。地表河流由于水量小，河流地形和冲积物都不太发育。

7.峰丛、峰林和孤峰

图5-11　四川岳池溪口的坡立谷（据南江水文地质大队）

图5-12　干谷（据北京大学）

（1）峰丛　峰丛指成簇突起于石灰岩山地或高原面上的溶蚀残丘，其顶部多呈尖锐或圆锥形，与溶蚀洼地、溶蚀漏斗、溶蚀槽谷或干谷互相套生在一起。常分布在石灰岩山区的中心部分，形成大面积分布的峰丛山地。

（2）峰林　峰林是基部微微相连的成群簇生的石灰岩山峰，是峰丛进一步溶蚀发展的结果。其特殊的笔架式地形常是岩性不同，经差异溶蚀的产物。基部往往是难溶的岩层，顶峰是易溶的岩层。峰林常分布在石灰岩山区的边沿部分，在褶皱舒展、岩层平缓的地区，峰林呈星点状分布；在褶皱紧密、岩层倾斜的地区，峰林呈条带状分布。在簇生的峰林顶峰之间，常有溶蚀洼地存在。

（3）孤峰　孤峰是孤立的石灰岩山峰，是峰林进一步发展的结果。它常分布在坡立谷底和其他溶蚀平原上。根据产状和岩性的差异，其形态可有不同的表现。质纯、层厚、产状水平的石灰岩，孤峰峭拔挺立，形若石笋。如果垂直裂隙发育，其边坡更陡。在广西的厚层及块状，质纯的上石炭统马平灰岩，中泥盆统东岗岭灰岩和中石炭统黄龙灰岩的上部发育最佳；产状水平的不纯石灰岩，基部大，顶部小，如圆锥状。在广西以二叠系栖霞和茅口灰岩发育最好；在倾斜的地层中，则形成不对称的单面丘式的孤峰。

在山间的溶蚀洼地，干谷和小型的坡立谷底，有时由于难溶岩层的存在，也能沿着岩层走向生成成串排列的孤立的溶蚀残丘，但是其形态多呈圆锥、穹状或长垣形，很少能发育成平地峭立的石笋状孤峰形态。

峰丛、峰林和孤峰的生成和构造裂隙发育程度有关，裂隙的密度越大，它们越发育。也和高温多雨的湿热气候及长期溶蚀发展密切相关（图5-13）。

8.天生桥　天生桥多系水平溶洞或暗河顶部崩坍后的残余部分。某些裂隙经溶蚀扩大，也能形成规模较小的天生桥。

（二）地下岩溶地貌

1.溶洞　溶洞是大型的地下管道，多沿层面裂隙、断层或其他构造裂隙发育，它常是水平循环带的产物，是地下暗河的水平通道。需要指出的是，即使沿水平循环带发育，也往往沿着与其相近的各种裂隙延伸。所以溶洞的平面和纵剖面形态都十分曲折，在裂隙交会的地段常形成巨大的“大厅”，而在沿单一裂隙的地段比较顺直狭窄，水平的溶洞常与上、下穿插的各种垂直或倾斜的管道相通，加以伸展四出的大小支洞，组成十分复杂的地下洞穴体系。如某洞，其主洞长达64km，全部洞穴体系共长在250km以上。不仅在岩洞内有许多规模十分巨大的“大厅”与狭窄的通道并存，形成显著的对比。而且整个岩洞管道系统还与周围围岩中的细微溶蚀裂隙和孔隙并存，具有极不均衡发育的现象，是地下岩溶地貌的重要特点。

图5-13　峰丛、峰林和孤峰（广西漓江，据贾疏源）

溶洞地下水属管道水流，与周围岩体内的裂隙水流不同的是其水流较大而集中，流通循环比较迅速，常有较多的侵蚀性CO₂不断补充，因此其溶蚀作用和冲刷作用都较显著，逐渐扩大地下管道。随着管道的加大，沿着各种裂隙面，尤其是破碎带集中的地段，很容易发生机械崩解，便使整个溶洞越来越迅速地发展。

根据成因，可将溶洞划为三种类型：

（1）阶地型溶洞　新构造运动相对稳定的条件下，沿地下水水平循环带生成，其形态基本上水平顺直。随着新构造运动间歇上升，可以形成成层溶洞，上、下层之间互以垂直管道相通，一般可以和附近的河流阶地相对比，作为研究新构造运动的一种标志（图5-14、15）。

图5-14　阶地型溶洞

在作溶洞和阶地的对比时，应充分认识当时的暗河与河床水面之间的原始水位差，以及由于新构造运动强烈上升，河床迅速下切，溶蚀作用落后于河床下切作用的特点，同一期的溶洞应较阶地为高，不能单纯使用高程资料作硬性对比。

与现代水平循环带相应的阶地型溶洞是暗河的主要通道，有时在较低洼的溶蚀洼坑或盲洞内，或因大量崩坍堵塞暗河，还能积水形成地下湖。地下湖水不流动，或通过溶隙及其上、下游的暗河而很缓慢地流动。

（2）层面型溶洞　沿可溶性岩石的层面裂隙生成。常发生在隔水层之上或某一性质较纯的可溶性岩层内（图5-16）。层面型溶洞的状态由产状所决定，可以是倾斜、水平或微弯的。当其产状水平时，必须慎重与阶地型溶洞相区别。

图5-15　阶地型多层溶洞（广西都安）

（3）裂隙型溶洞　沿断层或其他构造裂隙生成，其形态、产状和规模变化都很大。其中，沿断层发生的较大，沿其他裂隙发生的较小（图5-17）。

图5-16　层面型溶洞

图5-17　裂隙型溶洞

层面型和裂隙型溶洞有时也能成为暗河的通道，但是由于其产状常是倾斜的，所以往往只在较低的一端位在地下水水位之中，可以积水或有水流通过，较高的一端则是干洞，可以和阶地型溶洞相区别。

2.溶孔和溶隙　溶孔和溶隙多见于虹吸管式和深部循环带内，是地下水沿构造裂隙缓慢流动的溶蚀产物。其直径一般从几毫米到十余厘米，延伸方向和形态由构造裂隙和地下水流动方式所决定。在虹吸管式循环带，多呈弯曲的管道，从河谷两侧汇集在河底低压区，使河底的可溶性岩石成为蜂窝状，在深部循环带，溶孔的形态受构造裂隙控制更明显，越往深部，溶孔越少也越小。

沿裂隙生成的溶蚀裂缝称为洞隙。