喀斯特地貌課件

地下水的概念及其特征

一．概念：以各種形式存在于地表之下巖石和松散堆積物空隙中的水。二、地下水的來源（一）滲透水——大氣降水、冰雪融水、地面流水（江、河、湖、海）等從地面滲入地下積聚成。（二）凝結(jié)水——水蒸汽凝結(jié)成水滴后滲于地下。（三）巖漿水——（原生水）地下巖漿活動(dòng)形成的水（結(jié)晶水、水氣）。（四）埋藏水——（古水）地史中沉積物空隙中的水，被封閉保存下來。三、地下水的賦存狀態(tài)（一）吸著水——靠分子引力及靜電引力吸附在土和巖石顆粒表面上的水。不受重力影響，不被植物吸收。（二）薄膜水——包圍在吸著水的外層，可以從原處向薄處“移動(dòng)”少部分可被植物吸收。（三）毛細(xì)管水——受表面張力影響，保留在毛細(xì)管中，易被植物吸收。（四）重力水——受重力影響可自由流動(dòng)。四、巖石的空隙類型（一）孔隙——疏松未膠結(jié)好的巖石中形成的空隙顆粒之間的空隙。（二）裂隙——巖石中斷層、節(jié)理、縫隙等。（三）溶洞——可溶性巖石被溶蝕形成的洞穴。五、巖石的透水性----巖石允許水透過的能力不僅與孔隙度有關(guān)，跟孔隙絕對(duì)大小有關(guān)，空隙大、多、連通情況好，透水能力強(qiáng)。（一）透水層：孔隙大、孔隙及大的砂層和礫砂層，膠結(jié)不好，砂巖、礫巖及裂隙發(fā)育的其它巖石。當(dāng)透水層含水時(shí)稱含水層。（二）不透水層:常見由泥巖，粘土層等組成六、地下水與地表水的差異地下水大多被限制在透水層中流動(dòng)與自由流動(dòng)的地表水有一定的差異。

1。流速小、機(jī)械動(dòng)能小地下水除受重力影響由高向低流，受壓力影響由高壓向低壓流動(dòng)外，在流動(dòng)過程中受到透水層中巖石的阻礙，能量消耗在磨擦上，因此流速小，機(jī)械動(dòng)能小。

2.礦化度高、化學(xué)動(dòng)力大

礦化度的大小與水中所含的離子成分有一定關(guān)系（1）礦化度高的水Na+CL-（2）礦化物中等SO42-Na+或Ｃa2+（3）礦化度低HCO3-、Mg2+地下水之所以有較大的礦化度是因?yàn)椋簤毫^大，易溶入一些氣體；水溫較高；與巖石接觸面積大，有機(jī)會(huì)溶解元素3。地下水隨含礦物質(zhì)的不同，氣味等物理性質(zhì)不同。Ｎacl——咸味MgSO4——苦味Fe——蘭綠色CO2——清涼可口，成為可供飲用的礦泉水。4。礦化度高，作為溶劑濃度大，成分復(fù)雜，有較強(qiáng)的溶解能力，化學(xué)動(dòng)力強(qiáng)。地下水的類型一、按地下水的賦存空間分：孔隙水、裂隙水、巖溶水。二、按地下水的埋藏條件分：上層滯水、潛水、承壓水。（一）上層滯水及包氣帶1。包氣帶（不飽和帶）——地表向下至較穩(wěn)定的地下水面（潛水面）之間的土層或巖層。2。飽水帶——潛水面之下稱飽水帶包氣帶和飽水帶的區(qū)別在于：包氣帶中空隙主要是氣體；飽水帶中空隙帶中空隙主要是充填了地下水。包氣帶中的水主要有：氣態(tài)水，結(jié)合水（吸著薄膜水）、過路重力水及毛細(xì)管水。有時(shí)在包氣帶局部地區(qū)分布有面積不大，發(fā)育不穩(wěn)定的融水層在其上集聚了一些重力水稱上層滯水。3。上層滯水——包氣中局部隔水層上的重力水。特點(diǎn)：分布范圍小，水量有限，受氣候及季節(jié)變化的影響大。地下水的地質(zhì)作用

1.機(jī)械沖刷作用通常地下水動(dòng)能小對(duì)巖石的沖刷破壞是比較弱的，主要在一些較大的裂隙或洞穴，如暗河、水流集中，能夠沖刷帶走一些砂礫、粘土。機(jī)械沖刷在黃土地區(qū)應(yīng)該引起重視，黃土末膠結(jié)成巖，較疏松，易于被沖蝕掉，下部被掏空后引起地面貌一新埸陷，稱“假巖浴”。２．化學(xué)溶蝕作用——地下水以化學(xué)反應(yīng)的方式對(duì)可溶性巖石的溶解破壞。由于地下水礦物度較高，常含有多種不同的酸根離子，這種酸性水對(duì)某些巖石的溶蝕是很強(qiáng)烈的，一些在純水中難溶的物質(zhì)，遇到酸性水后，分解的比較快，Ｈ2Ｏ＋ＣＯ２＋ＣaＣＯ３Ｃa(ＨＣＯ３)２我們知道地下水中都含有一定量的ＣＯ２，因此，在地下水豐富的石灰?guī)r地區(qū)，由于這樣的溶蝕作用，常形成一種特殊的地質(zhì)現(xiàn)象，稱喀斯特Karst（巖溶）?！缘叵滤疄橹?，對(duì)可溶性巖石進(jìn)行的以化學(xué)溶解為主，機(jī)械沖刷為輔的地質(zhì)作用及由這些地質(zhì)作用所產(chǎn)生的特殊的地貌現(xiàn)象。什么是喀斯特地貌（Karstlandform）

喀斯特地貌是地表水和地下水對(duì)可溶性巖石(碳酸鹽巖、石膏、巖鹽)進(jìn)行以化學(xué)溶蝕作用為主而形成的地貌。

喀斯特是南斯拉夫西北部伊斯的利亞半島的石灰?guī)r高原的地名，19世紀(jì)末，南斯拉夫?qū)W者司威杰(J.Cvijic)首先對(duì)該地區(qū)進(jìn)行研究，并借用喀斯特一詞作為石灰?guī)r地區(qū)一系列作用過程的現(xiàn)象的總稱。中國(guó)是世界上對(duì)喀斯特地貌現(xiàn)象記述和研究最早的國(guó)家，早在晉代即有記載，尤以明徐宏祖(1586～1641)所著的《徐霞客游記）記述最為詳盡。到1966年我國(guó)第二次喀特學(xué)術(shù)會(huì)建議將“喀斯特”一詞改為“巖溶”。所以，喀斯特地貌亦稱巖溶地貌。第三節(jié)喀斯特地貌洞穴堆積地貌石筍、石鐘乳、石柱、石幔等等。◆可溶性巖石的分布碳酸鹽類巖約占全球沉積巖的15％，面積4100萬(wàn)km2，硫酸鹽巖面積為1100萬(wàn)km2，合計(jì)5200萬(wàn)km2，占全球面積的10.2％；中國(guó)碳酸鹽類巖的分布可分為裸露、覆蓋和埋藏等三種類型，面積共344.3萬(wàn)km2，其中裸露型面積為90.7萬(wàn)km2。主要分布在桂、貴、滇，其它還有鄂西、湘西、川東、魯、晉等地?？λ固匕l(fā)育的基本條件

一、喀斯特發(fā)育的基本條件:1、巖石的可溶性:2、巖石的透水性:

◆巖石的透水性對(duì)巖石的溶蝕速度和地下巖溶的發(fā)育有著重大影響。透水性不良的巖石，溶蝕作用只限于巖石表面，很難深入巖石內(nèi)部；透水性好的巖石，地表和地下溶蝕都很強(qiáng)，地貌發(fā)育也好。

◆透水性強(qiáng)弱取決于巖石的孔隙和裂隙大小和多少。一般石灰?guī)r的原生孔隙度都很?。?％，透水性較弱；巖石的透水性主要受由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的各種裂隙所控制。◆總之，巖石構(gòu)造越破碎、巖石純度越高、巖層越厚，則透水性就越好；3、水的溶蝕力:4、水的流動(dòng)性:二、影響喀斯特發(fā)育的因素:1、氣候:2、地質(zhì)構(gòu)造:3、地層的組合厚度及產(chǎn)狀的影響:石芽與溶溝1石芽與溶溝云南羅平石芽與溶溝2石芽與溶溝云南羅平石芽與溶溝3石芽與溶溝云南羅平路南石林阿詩(shī)瑪?shù)膫髡f大理石石林大理石石林廣西賀州，我國(guó)唯一的一個(gè)漏斗1漏斗貴州興義漏斗2漏斗貴州興義漏斗3漏斗貴州興義漏斗群2漏斗群云南羅平廣西樂業(yè)“天坑”廣西樂業(yè)“天坑群”最深613m樂業(yè)“天坑”仰視重慶小寨“天坑”1重慶小寨“天坑”深666m重慶小寨“天坑”2重慶小寨“天坑”重慶小寨“天坑”3重慶小寨“天坑”重慶小寨“天坑”4小寨“天坑”仰視落水洞天窗（落水洞）喀斯特地貌

5、溶蝕谷地:又稱坡立谷、喀斯特盆地、壩、壩子，是由溶蝕洼地進(jìn)一步發(fā)育而成，代表喀斯特發(fā)育的后期階段。6、干谷和盲谷：7、峰叢、峰林和孤峰：山峰頂部被溶蝕，基部相連稱為峰叢；峰林基部微微相連的成群山峰，是峰叢進(jìn)一步溶蝕結(jié)果；孤峰是在喀斯特平原或盆地中，喀斯特發(fā)展到后期的產(chǎn)物。通常，峰叢位于山地的中心部位，峰林位于山地的邊緣，而孤峰位于較大的喀斯特盆地中。8、喀斯特丘陵：峰林與孤峰的基礎(chǔ)上，經(jīng)后期溶蝕—?jiǎng)兾g形成的，呈平緩丘陵?duì)?，相?duì)高度在100—150m左右，坡度一般小于45°。峰叢與峰林峰林桂林山水甲天下九馬畫山漓江孤峰1孤峰孤峰2孤峰坡立谷坡立谷壩子1壩子云南羅平壩子2壩子云南羅平喀斯特平原喀斯特平原巖溶丘陵云南羅平喀斯特丘陵云南羅平喀斯特丘陵云南羅平喀斯特丘陵羅平喀斯特丘陵云南羅平廣東連山廣東連山陽(yáng)朔的月亮山月亮山陽(yáng)朔桂林駱駝山桂林象鼻山草海巖溶貴州威寧的草海，46.6km2廣東肇慶的七星巖七星巖廣東肇慶肇慶市七星云南白水臺(tái)地表“石灰華”／華鈣／泉華黃龍五彩池1黃龍五彩池黃龍五彩池2黃龍五彩池九寨溝華鈣九寨溝華鈣樹西藏泉華土耳其棉花堡1土耳其棉花堡土耳其棉花堡2土耳其棉花堡土耳其棉花堡3土耳其棉花堡黃石公園泉華黃石公園泉華江西石鐘山海中喀斯特越南下龍灣——“海上桂林”下龍灣泰國(guó)普吉島1泰國(guó)普吉島泰國(guó)普吉島2泰國(guó)普吉島側(cè)洞側(cè)洞喀斯特地貌

9、喀斯特平原：長(zhǎng)期喀斯特作用下形成的面積廣大，地面近水平的地形，面積可達(dá)數(shù)百平方公里，呈現(xiàn)出平緩起伏的形態(tài)。二、地下喀斯特地貌1、溶洞：是地下水沿著可溶性巖體的層面、節(jié)理面或斷裂面流動(dòng)，特別是沿著多組裂隙交叉的堆逐漸溶蝕而成的地下管道和洞穴系統(tǒng)。2、地下河：是指喀斯特管道中運(yùn)動(dòng)著的地下水流，位于全飽和帶，并與喀斯特含水層組成一個(gè)統(tǒng)一的含水體，具有地表河流的特征，它有固定的河床、階地、沉積物和地下水匯水流域。3、溶隙、溶孔地下喀斯特地貌地下河1地下河地下河2地下河地下河3地下河七星巖地下河七星巖雙源洞地下河地下河英西1地下河廣東英德地下河英西2地下河廣東英德地下河連州地下河廣東連州銀狐洞地下河銀狐洞地下河北京郊區(qū)地下河出口1地下河出口地下河出口2地下河出口地下河出口3地下河出口廣東英德地下瀑布地下瀑布地下河出口4地下河出口地下河出?？诘叵潞映龊？谝獯罄乃{(lán)洞垂直溶洞發(fā)育于充氣帶以落水洞居多美國(guó)200m深的溶洞克羅地亞水平溶洞貴陽(yáng)龍宮石鐘乳1英德通天巖石鐘石鐘乳2石鐘石筍1石石筍2石石筍3喀斯特泉華“石筍”美國(guó)加州魔鬼湖石筍與石鐘乳1石筍與石鐘石筍與石鐘乳2石筍與石鐘石柱1石石柱2石石柱3石石幔1石幔石幔2石幔鵝管石珊瑚卷曲石石水果純凈的鈣質(zhì)邊石堤黃龍的邊石堤黃龍的邊石堤石缸中國(guó)喀斯特的地帶性特征

①熱帶喀斯特以峰林—洼地為代表，分布于桂、粵西、滇東和黔南等地。地下洞穴眾多，以溶蝕性拱形洞穴為主。地下河的支流較多，流域面積大，故稱地下水系。地表發(fā)育了眾多洼地，峰叢區(qū)域平均每平方公里達(dá)2.5個(gè)，洼地間距為100～300米,正地形被分割破碎，呈現(xiàn)峰林一洼地地貌。峰林的坡度很陡，一般大于45度。峰林又可分為孤峰、疏峰和峰叢等類型，奇峰異洞是熱帶喀斯特的典型特征。中國(guó)熱帶海洋的珊湖礁是最年輕的碳酸鹽巖，大多形成于晚更新世和全新世。高出海面僅幾米至10余米，發(fā)育了大的洞穴和天生橋、濱岸溶蝕崖及溶溝、石芽等，構(gòu)成礁島的珊瑚礁多溶孔景觀。天生橋溶洞坍塌而成天生橋天生橋1天生橋貴州遵義天生橋2天生橋②亞熱帶喀斯特地貌以緩丘—洼地（谷地）為代表，分布于秦嶺淮河一線以南。地下河較熱帶多而短小，洼地較少，每平方公里僅為1個(gè)左右，且從南向北減少，相反，干谷的比例卻迅速增加。正地形不很典型，主要為饅頭狀丘陵，其坡度一般為25度左右，洞穴數(shù)量較熱帶大為減少，以溶蝕裂隙性洞穴居多，溶蝕型拱狀洞穴在亞熱帶喀斯特的南部較多。③溫帶喀斯特以喀斯特化山地干谷為代表，地下洞穴雖有發(fā)育，一般都為裂隙性洞穴，其規(guī)模較小。喀斯特泉較為突出，一般都有較大的匯水面積和較大的流量，例如趵突泉和娘子關(guān)泉等。這一帶中洼地極少，干谷眾多。正地形與普通山地類同，惟山頂有殘存的古亞熱帶發(fā)育的緩丘—洼地和緩丘—干谷等地貌。強(qiáng)烈下切的河流形成峽谷，局部地區(qū)，如拒馬河兩岸有類峰林地貌。中國(guó)喀斯特的地帶性特征喀斯特泉喀斯特泉停多噴少停多噴少濟(jì)南的泉雨量充沛時(shí)濟(jì)南百脈泉喀斯特泉（黃石公園）喀斯特泉黃石公園喀斯特?zé)崛S石公園）喀斯特?zé)崛S石公園黃石公園喀斯特泉眼黃石公園喀斯特泉眼

④干旱地區(qū)喀斯特現(xiàn)象發(fā)育微弱，僅在少數(shù)灰?guī)r裂隙中有輕微的溶蝕痕跡，有些裂隙被方解石充填，地下溶洞極少，已不能構(gòu)成滲漏和地基不穩(wěn)的因素。⑤寒凍高原喀斯特。青藏高原喀斯特處于冰緣作用下,凍融風(fēng)化強(qiáng)烈,喀斯特地貌頗具特色，常見的有凍融石丘、石墻等，其下部覆蓋冰緣作用形成的巖屑坡。山坡上發(fā)育有很淺的巖洞，還可見到一些穿洞。偶見洼地?？λ固匕l(fā)育的多輪回和地帶性特點(diǎn)，形成了各具特色的、千姿百態(tài)的喀斯特地貌景觀和巧奪天工的洞穴奇景，是重要的旅游資源。中國(guó)喀斯特的地帶性特征巖溶旋回①幼年期：地表面水系完整，地表巖溶開始發(fā)育，形成溶溝、石芽和少量的漏斗；②青年期：地下水系發(fā)育，地表僅存河流主干，地下、地表巖溶發(fā)育，形成溶洞、漏斗、落水洞、干谷、峰叢、溶蝕洼地等形態(tài)；③中年期：巖溶發(fā)育由地下轉(zhuǎn)向地表，洞頂多塌陷，