岩溶的形成与特征及地表岩溶形态

（一）岩溶的主要形态

岩溶形态是可溶岩被溶蚀过程中的地质表现。可分为地表岩溶形态和地下岩溶形态。地表岩溶形态有容沟（槽）、石芽、漏斗、溶蚀洼地、坡立谷、溶蚀平原等。地下岩溶形态有落水洞（井）、溶洞、暗河、天生桥等，如图7-17所示。

1.溶沟溶槽

图7-17　岩溶形态示意图

1—石林；2—溶沟；3—漏斗；4—落水洞；5—溶洞；6—暗河；7—钟乳石；8—石笋

图7-18　溶沟石芽断面示意图

溶沟溶槽是微小的地形形态，它是生成于地表岩石表面。由于地表水溶蚀与冲刷而形成的沟槽系统地形。溶沟溶槽将地表切成参差状，起伏不平，这种地貌称溶沟原野，这时的溶沟溶槽间距一般为2～3m。当沟槽继续发展，以致各沟槽互相沟通，在地表上残留下一些石笋状的岩柱，这种岩柱称为石芽。石芽一般高1～2m，多沿节理有规则排列，如图7-18所示。

2.漏斗

漏斗是由地表水的溶蚀和冲刷并伴随塌陷作用在地表形成的漏斗状形态。漏斗的大小不一，近地表处直径大到上百米，漏斗的深度一般为数米。漏斗常成群地沿一定方向分布，常沿构造破碎带方向排列。漏斗底部常有裂隙通道，通常为落水洞的生成处，使地表水能直接引入深部的岩溶化岩体中。如果漏斗底部的通道被堵塞，则漏斗内积水而成湖泊。

3.溶蚀洼地

溶蚀洼地是由许多的漏斗不断扩大汇合而成。平面上呈圆形或椭圆形，直径由数百米到数千米。溶蚀洼地周围常有溶蚀残丘、峰丛、峰林，底部有漏斗和落水洞。

4.坡立谷和溶蚀平原

坡立谷是一种大型封闭洼地，也称溶蚀盆地。面积由几平方公里到数百平方公里，坡立谷再发展而成溶蚀平原。在坡立谷和溶蚀平原内经常有湖泊、沼泽和湿地等，底部经常有残积层或河流冲积层覆盖。

5.落水洞和竖井

落水洞和竖井是地表通向地下深处的通道，其下部多与溶洞或暗河连通。它是岩层裂隙受流水溶蚀、冲刷扩大或坍塌而成。常出现在漏斗、槽谷、溶蚀洼地和坡立谷底部，或河床边部，呈串珠状排列。

6.溶洞

溶洞是地下水长期溶蚀、冲刷和塌陷作用而形成的近于水平方向发育的岩溶形态。溶洞早期是作为岩溶水的通道，因而其延伸和形态多变，溶洞内常有支洞、有钟乳石、石笋和石柱等岩溶产物，如图7-19所示。这些岩溶沉积是由于洞内的滴水为重碳酸钙水，因环境改变释放CO2，使碳酸钙沉淀而成。

7.暗河

暗河是地下岩溶水汇集和排泄的主要通道。部分暗河常与地面的沟槽、漏斗和落水洞相通，暗河的水源经常是通过地面的岩溶沟槽和漏斗经落水洞流入暗河内。因此，可以根据这些地表岩溶形态分布位置，概略地判断暗河的发展和延伸。

8.天生桥

天生桥是溶洞或暗河洞道塌陷直达地表而局部洞顶板不发生塌陷，形成的一个横跨水流的石桥，称其为天生桥。天生桥常为地表跨越槽谷或河流的通道。

（二）岩溶的形成条件

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图7-19 钟乳石、石笋和石柱生成示意图

岩溶的形成是由于水对岩石的溶蚀结果。因而其形成条件是必须有可溶于水而且是透水的岩石；同时，水在其中是流动的，有溶蚀能力的。这就是说，造成岩溶的物质基础有两个方面：岩体和水质。而水在岩体中是流动的。

1.岩体

岩体首先是可溶解。岩体不仅是由可溶解的岩石组成，而且岩体必须具有透水性能，这才有发展岩溶的可能。岩体的透水性要注意两个方面：一是可溶岩石本身的透水性，这就是说在岩石内要有畅通水流的孔隙；而另一方面是在岩体内要有裂隙，它们往往成为地下水流畅通的通道，是造成岩溶发育的主要原因。裂隙类型很多，而造成岩溶裂隙以构造裂隙和层理裂隙影响最大，它是造成深成岩发育的必要条件之一。

2.水质

水的溶蚀性，主要决定于水中侵蚀性CO2的含量。当CO2的含量过多时，则会大大增强对石灰岩的溶解速度。此外，有机酸和无机酸也可对碳酸盐类的岩石产生溶蚀作用。而湿热的气候条件（主要是温度）则有利于溶蚀作用的进行。

3.水在岩体中活动

水的流动性，决定于岩体中水的循环条件，它与地下水的补给、渗流及排泄直接有关。

地下水的主要补给来源是大气降水，故降雨量大的地区，由于水源补给充沛，岩溶就容易发育。

岩体中裂隙的规模、形态、数量以及连通情况，是决定地下水渗流条件的主要方面，它控制着地下水的比降、流速、流量、流向等一系列水文地质因素。此外，如地形坡度、覆盖层的性质和厚度等对水的渗透情况也有一定的影响。地形平缓，地表径流差，渗入地下的水量就多，因此岩溶就易于发育。覆盖层为不透水的黏土或亚黏土所组成，且厚度又大时，则会直接影响大气降水下渗，所以在覆盖层分布较厚的地带，岩溶发育程度相对减弱。

水文网的切割程度，决定着地下水的排泄条件，水文网切割强烈，地下水排泄畅通，岩溶就发育。因此，在岩溶地区深切峡谷或侵蚀沟谷时，河流经常成为岩溶水的排泄基准面，基准面以下岩溶的发育相对减小。新构造运动的性质和强度，对水文网的切割程度和侵蚀基准面的升降有明显的影响，因而也影响着岩溶的发育。上升运动使侵蚀基准面相对下降。会引起地下水垂直循环的加强，岩溶就强烈发育，下降运动则使岩溶减弱，甚至停止发展。

（三）岩溶的发育与分布规律

1.在水平方向上

岩溶的发育强度取决于地下水的交替强度。在同一地区，哪里的地下水交替强度大，哪里的岩溶就更发育。由于地下水交替强度通常是从河谷向分水岭核部逐渐变弱，因此，岩溶发育程度也是由河谷向分水岭核部逐渐减弱的。但是这种现象，在一些极特殊条件的影响下，也可能遭到破坏。有断层破碎带存在，将是水流的良好通道，因而形成岩溶显著发育的地段；又如，可溶岩与非可溶岩或某些金属矿床（如黄铁矿）的接触带，有利于水的活动或增强其侵蚀性，因而将导致这些地段的岩溶显著发育。

2.在垂直方向上

由于岩层裂隙随深度增加而逐渐减少，地下水运动也相对减弱，因而岩溶的发育一般是随深度增加而减弱。在地表，主要受降水及地表径流的影响，广泛发育有溶沟、溶槽等地表岩溶形态。在岩溶地块中，水的运动状况具有明显的垂直分带性，从而决定了地下岩溶的发育强度和形态分布的某些规律性。地下岩溶水的运动状况大致可分为以下四个带，如图7-20所示。

图7-20　岩溶水的垂直分带

Ⅰ—垂直循环带；Ⅱ—过渡循环带；Ⅲ—水平循环带；Ⅳ—深部循环带

（1）垂直循环带（充气带）。位于地面以下、潜水面之上，平时无水，当降雨时地表水沿裂隙向下渗流，开拓岩层中的裂隙形成竖向的岩溶形态，如漏斗、落水洞和竖井等。

（2）水平循环带（饱水带）。位于潜水面以下，为主要排水通道控制的饱和水层。在此带中岩溶水是常年存在的，水的运动主要沿水平方向进行，所以它是地下岩溶形态主要发育地带，并广泛发育水平溶洞、地下河、地下湖及其他大型水平延伸的岩溶形态。

（3）过渡循环带（季节变动带）。位于上述两带之间，潜水面随季节而升降。雨季潜水面升高，此带即变为水平循环带的一部分，旱季潜水面下降，此带又变为垂直循环带的一部分，是两者之间的过渡带。所以，此带既发育有竖向的岩溶形态，也发育有水平循环带的岩溶形态。由于岩层裂隙随深度增加而逐渐减少，因而以水平岩溶形态为主。

（4）深部循环带（滞流带）。在水平循环带之下，岩溶化的岩层也是饱和的，但因位于深部，地下水运动很缓慢，所以，这一带的岩溶作用是很微弱的。

新构造运动对岩溶的垂直分布有着重要的影响，当地壳上升时，侵蚀基准面相对下降，就加强了垂直或接近垂直方向的水流运动，因此，形成竖向的岩溶系统；而当地壳处于相对稳定或升降极缓慢时，水流即在稳定的基准面上水平运动，形成水平的岩溶系统；当地壳上升期与稳定期断续发生时，相应的就出现不同高程的水平溶洞层，并往往同侵蚀基准面相适应的河谷阶地的高程相一致。