岩溶地貌的特征及奇观（工程地质）

1.岩溶地貌的定义

岩溶地貌（karst landform），是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称，又称喀斯特地貌。岩溶（karst）一词源自南斯拉夫西北部伊斯特拉半岛碳酸盐岩高原的名称，当地称为喀斯特，意为岩石裸露的地方。“岩溶地貌”因近代岩溶研究发轫于该地而得名，它以溶蚀作用为主，还包括流水的冲蚀、潜蚀，以及塌陷等机械侵蚀过程。这种作用及其产生的现象统称为岩溶。岩溶地貌分布在世界各地的可溶性岩石地区。

2.岩溶地貌形成的原因

岩溶地貌的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果。石灰岩的主要成分是碳酸钙（CaCO3），在有水和二氧化碳时发生化学反应生成可溶性的碳酸氢钙[Ca（HCO3）2]，后者可溶于水，于是空洞形成并逐步扩大。这种现象在南欧亚德利亚海岸的岩溶高原上最为典型，所以常把石灰岩地区的这种地形笼统地称为岩溶地貌。

水的溶蚀能力来源于二氧化碳（CO2）与水结合形成可溶性的碳酸氢钙[Ca（HCO3）2]。二氧化碳是岩溶地貌形成的功臣，水中的二氧化碳主要来自大气流动、有机物在水中的腐蚀和矿物风化。岩溶在地表会形成千奇百怪的形状，在地下主要是形成溶洞、地下裂隙与暗河等，如图 5.36 所示。

图5.36　岩溶地貌

3.岩溶地貌的地貌特征

（1）溶沟和石芽。

溶沟是指地表水沿岩石表面和裂隙流动过程中不断对岩石溶蚀和侵蚀，从而形成的石质沟槽；石芽指突出于溶沟之间的石脊，其实它是溶沟形成过程中的残余物。云南地区的石林就是发育比较好的形态高大的石芽群，它的形成条件是厚层、质纯、产状平缓、垂直节理稀疏和湿热的气候环境，如图 5.37 所示。

图5.37　岩溶地貌

（2）天坑和竖井。

天坑和竖井主要是由于岩溶地面不断凹陷，形成漏斗状的圆形洼地或竖井状的洞，在我国的重庆和四川南部地区分布较为广泛。它形成于陡峭的坡地两侧和洼地、盆地底部，因为流水沿着岩石的裂隙侵蚀强烈，所以天坑或竖井深达几十米到几百米。

（3）溶蚀洼地和溶蚀谷地。

溶蚀洼地是一种范围广、近似圆形的封闭性岩溶洼地，四周多低山和峰林，底部平坦，雨季易涝、旱季易干，面积一般为数平方千米至十几平方千米。溶蚀谷地是溶蚀洼地进一步扩大或融合而形成的，它受构造影响比较大，面积更为广大，一般为数十平方千米至数百平方千米，平面呈条状分布，长达数十千米，底部平坦，常有地表径流，如广西都安有一溶蚀谷地宽 1 km、长 10 km。这种岩溶地形在我国云贵高原分布广泛，当地人称之为“坝”。

（4）干谷。

干谷是地表径流消失后岩溶区遗留下来的谷地，它的形成原因是河流的某一段河道水流沿着谷底的竖井或水洞流入地下，形成地下径流。这种地表径流转为地下径流的现象叫作伏流。还有一种形成原因即水流对河道进行裁弯取直。这样的地貌类型在我国华北地区和东北地区比较常见。

（5）峰林、峰丛、孤峰、天生桥。

“桂林山水甲天下，阳朔山水甲桂林”，我国广西风光独特，岩溶作用是形成这天然屏风的主要原因，如图 5.38 所示。

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图5.38　岩溶地貌

峰丛是可溶性岩受到强烈溶蚀而形成的山峰集合体。峰林是由峰丛进一步演化而形成的。当然，在新构造作用下，峰林会随着地壳的上升转化为峰丛。峰丛的山峰表现为锥状、塔状、圆柱状等尖锐峰体，表面发育石芽、溶沟，山峰之间又常常有溶洞、竖井。峰丛地貌可以说是岩溶地貌的博物馆。

孤峰是岩溶区孤立的石灰岩山峰，它需要地壳长期稳定而无太大的地质运动。奇特美丽的桂林山水会把大自然对它的宠爱告诉你。

天生桥是可溶性岩下部受流水溶蚀而形成的拱桥状地貌。

（6）地表钙华堆积。

这是一类典型的地表岩溶地貌，主要有瀑布华、钙华堤坝和岩溶泉华。

瀑布华指地表瀑布水流速度陡然增大，内力作用减小，水中的二氧化碳外逸，形成瀑布华。我国贵州著名的黄果树瀑布就属于这一种。

钙华堤坝的形成是溶解大量 CaCO3 的高山冰雪溶水和含大量 CaCO3 的地下渗透岩溶水在地下径流一段距离后，以泉的形式排出地表的过程。随着水温增高和水流速度增大以及大量藻类植物的作用，形成了大量钙华沉积。钙华中含许多杂质和多种不同元素，并且有水生植物的影响，还使钙华呈现出多种色彩。这种地貌在我国四川黄龙寺一代分布较广，黄龙寺旅游业的发展可以说与这种独特的岩溶地貌景观紧密相连。

岩溶泉华是溶有大量CaCO3 的泉水涌出地表，由于温度升高和压力减小，使得CaCO3在泉口形成钙华沉积，长时间的积累使泉华形成不同的形状，这也是大自然赐予人类的一幅美景。这种岩溶地貌在我国云南较为常见，如图5.39 所示。

图5.39　岩溶地貌

拓展阅读 5.8：永无止境的烈火——乌兹别克斯坦“地狱之门”奇观

据台湾 2009年9月22日《今日新闻》报道，有地质学家在乌兹别克斯坦一个名为达尔瓦兹的小镇附近，意外发现一个地下洞穴。这个深不见底的大洞被当地人称为“地狱之门”，洞穴里充满着可燃气体，所以内部就像地狱一般持续燃烧着，导致没有人敢接近那个地方。

地质学家 1974年在乌兹别克斯坦钻探天然气时，意外地发现一个地下洞穴，这个洞穴又大又深，考察团队将帐篷和所有设备都搬进洞穴时才发现，洞穴的深度根本无法测量，最后只好作罢。

研究团队最后决定，将洞穴内的气体点燃，等有毒气体都燃烧殆尽之后再进入探勘。

研究人员放火之后，熊熊大火已经燃烧了 35年仍未熄灭，该洞穴目前真的有如地狱一般，这些年不知已经有多少吨优质气体被烧掉。专家表示，感觉这洞里的气体似乎是无穷无尽，完全烧不完的，“地狱之门”全貌及其燃烧着的洞口如图 5.40 和图 5.41 所示。

图5.40　燃烧的“地狱之门”全貌

图5.41　燃烧的“地狱之门”洞口