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[科普中国]-"岩溶系统

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形态及特征

根据岩溶分布位置和出露于地表的情况,可相对划分为地表和地下及组合形态。

地表溶岩形态及特征(1)石芽与溶沟

地表水沿可溶岩石的节理裂隙流动,不断进行溶蚀和冲蚀,开始是微小的溶痕,溶痕进一步形成沟槽的形态,称溶沟;沟槽间突起者为石芽;

(2)岩溶裂隙

地表水或地下水沿可溶岩的节理裂隙或层面流动,不断对裂隙四壁进行溶蚀和冲蚀,从而不断扩大成几厘米至数十厘米宽的岩溶裂隙。

(3)岩溶洼地

由岩溶作用而产生的封闭洼地。

(4)构造岩溶盆地(坡立谷)

在地表相对稳定条件下,地下水的水平作用增强,岩溶洼地进一步扩大,构成封闭或半封闭的盆状地形

(5)岩溶夷平面

这种岩溶化夷平的地面,只是由于后期抬升至山顶,其地貌上呈现波状起伏、峰顶齐一的形态,在西山的汾河以北及东山,现今海拔均在1550-1650m左右。

(6)红土台地

碳酸盐岩类岩石被溶蚀后,留下不溶的残余堆积物为棕红色粘土,湿热的气候条件下氧化溶淋作用较强,使氧化铁富集,呈现红色。

(7)岩溶丘陵

丘陵起伏不大,相对高度通常100-150m左右,坡度一般小于45,。

(8)干谷

岩溶地区的干涸的河谷即干谷。一般地说,干谷作为以前地表水的排水道,后因地壳上升或气候变化,侵蚀基准面下降,发育了更深的地下排水系统,使其成为干谷,洪水期可有间歇性水流。

(9)岩溶槽谷

长条状的岩溶洼地即岩溶槽谷,其发育主要受构造控制。

(10)岩洞

主要是地表水冲蚀、溶蚀或风蚀的结果。由生物化学、霜冻作用、差异风化而形成,一般呈水平的洞穴。一般宽度大于高度,深度不超过l0m,整个洞都处于日光影响带,通常分布在河谷两侧。

(11)岩溶泉

即岩溶水向地表溢出的天然露头。

地下溶岩形态及特征岩溶地下水在可溶性岩体内溶蚀、冲蚀和堆积所形成的各种岩溶形态,有下列类型:

(1)溶孔

可溶岩矿物颗粒间的原生孔隙,解理等被溶蚀后,形成直径小于几厘米的小孔称为溶孔。

(2)微孔隙

这类孔隙由碳酸盐岩矿物的晶洞孔隙和晶间孔隙及粒间孔隙等构成,孔隙介于0.5-5/μm,个别达25/μm。这种低渗透的微孔隙可以存储地下水,但一般条件下这种微孔隙水难于参加地下水运动,只是裂隙带附近的微孔隙可以表现出一定的导水性,岩石的导水性能是借助于各种不同级别的裂隙和微孔隙连通。

(3)溶穴

直径一般小于50cm的穴孔。在岩溶地下水主径流区和灰岩裸露区均可见。

(4)溶蚀裂隙

水流沿可溶岩的节理裂隙进行流动,不断对:裂隙壁进行溶蚀和冲蚀,从而不断扩大而成具有较大的高宽比,有时与溶孔连接呈串珠状溶孔、溶隙。

(5)流痕

水在石灰岩上流动通过溶蚀或侵蚀作用在其上形成流痕。其一是位于洞底及缓倾斜的洞脚的贝壳状流痕。其二是位于洞顶的大的浅凹穴,叫做洞顶流痕。流痕对水文地理学来说具有重要意义,因为流痕的形成需要时间,流痕反映水流覆盖的最后持续时期的流水状态,其陡坡指向水流方向。

(6)涡穴

这种形态多为混合溶蚀作用的产物,即节理水和通道水的混合溶蚀。

(7)裂缝通道

在形态和方向上总是由裂隙所决定,并且总是高度大于宽处。在潜流条件下形成的椭圆形通道常常往上延变成一条裂隙,这类通道是由张性裂隙发育而成。

(8)洞顶悬吊岩

系指洞穴内位于洞顶的母岩突出物,有的状若钟乳,洞顶悬吊岩多形成于洞穴发育的饱水带阶段。

(9)溶洞

亦称洞穴,本区所见溶洞一般是水平型溶洞,它是与不同时期的侵蚀基准面相适应的溶洞,主要发育于饱水带内。

分布我国是世界上岩溶最发育的国家之一,岩溶分布较广,类型较多。2

通过碳酸盐岩储集性能宏观或微观研究,对含水介质孔隙、裂隙、管道或洞穴及其组合类型有了比较全面的认识。岩溶地质工作者根据我国岩溶发育规律、发育程度、组合类型和形态等,将我国岩溶划分为北方岩溶、南方岩溶和西部岩溶三大类,总结了孔隙-裂隙、裂隙网络-强径流带、岩溶裂隙-溶洞、溶洞-管道等多重介质岩溶水渗流或岩溶水管道流模式。

岩溶-环境岩溶环境被视为与沙漠边缘一样的脆弱生态环境。3其脆弱性主要表现在:环境容量小,植被遭破坏后很长时间才能恢复,以及水文过程变化迅速,旱涝时常发生,生物生产量过渡依赖于生境条件,但生境条件受到环境影响明显;生态环境的良性演化依赖于植被的恢复;水资源利用与土地利用方式间的可持续发展途径缺乏有效性和可操作性,结果是不合理的土地利用(如刀耕火种、过度开垦),造成生态环境中种子库严重丢失,物种多样性受到影响,植被演化趋于单一或种群趋于退化。反过来制约了生态环境向有利的方向发展。在我国南方广大岩溶区,尽管降雨丰沛,但缺乏土壤植被系统的调节,加之岩溶水分布的不均匀性,以及蒸发量较大,因此,干旱问题依然突出。岩溶区石漠化现象正是在“水-土-植被”这一矛盾运动中产生的。已有研究成果证明(朱守谦,1997;周政贤,1987),“光秃的石山”并不是岩溶与生俱来的特征,早在明代,桂林地区就曾有大量的森林,后因人口增长和社会文明的发展而丧失了。所幸的是,现今在我国西南尚存小面积的原始岩溶森林,它为人类研究岩溶生态系统的良性演化机制提供了可能,也是岩溶地区生物多样性的宝库。

识别标志岩溶发育的影响因素较多4,最主要的有地形地貌、地层岩性、地质构造、水文气象、水文地质条件等,在这些因素共同作用下,促进了岩溶地质作用的形成,它是一个以碳酸盐岩的化学溶解作用和物理破坏作用为主的缓慢溶蚀过程,在这一漫长的地质作用过程中,也必将不断对原有地形地貌、水文地质条件发生影响和改变,并形成了一整套特殊的岩溶化地形地貌标志性影响,也是我们宏观上判断岩溶发育程度的直接识别标志。

(1)岩溶槽谷、岩溶盆地、岩溶洼地、岩溶漏斗等岩溶地形地貌形态的发育程度与其下部的岩溶洞穴发育成正比。岩溶槽谷、盆地、洼地、漏斗等在地表的发育分布,其实质是促进了地表水的集中下渗,促进岩溶系统向下部的竖直发育,常形成竖管状深落水洞、地下暗河天窗等地表水入渗通道,是岩溶地下水的补给区,并在其下部一定溶蚀基准面附近汇流成地下暗河系统排泄出地表。

(2)地表水系形成盲谷或部分伏流。在地表水系的径流过程中,在流经了岩溶发育区地段后,当地表水系流量明显减小甚至变成盲谷后,说明该区段内地下水岩溶暗河系统极为发育,有地表水入渗通道,是岩溶地下水的补给区,且水流顺畅,排泄能力强。

(3)岩溶洞穴、地下暗河出口及岩溶泉水的分布出现,也是表明岩溶发育的直接标志。并且,根据对岩溶洞穴的进一步调查,如洞内水流情况,动植物分布情况,洞穴内充填物情况等,可分析洞穴的发育历史,确定岩溶所处的发育阶段。

地下暗河出口及岩溶泉水的发育和分布情况,不仅可分析该地表河段的河谷地下水动力条件类型,分析地下水分水岭高程,还可根据水量、水温、水质的变化情况,分析判明地下水的补给源情况,如补给源水质,径流途径及埋藏基本情况,为判断水库渗漏及防渗处理提供依据。