喀斯特地貌概述

喀斯特原是亞得裡亞海北端東海岸（地中海的一個大海灣）石灰岩高原的地名，那裡發育着各種奇特的石灰岩地形。

19世紀末，司威治研究了喀斯特高原的各種石灰岩地形，并把這種地貌叫喀斯特。喀斯特一詞便成為各國通用術語。在我國以前也稱作喀斯特，1966年在廣西桂林召開的全國喀斯特學術會議上，将喀斯特改為岩溶。

我國的許多典籍和地方志中都曾對石灰岩地形和岩洞進行過描述和記載。在距今300多年前，我國明代地理學家徐霞客考察了廣西、貴州和雲南一帶的石灰岩地形，探尋了許多地下溶洞，詳細記述了各種石灰岩地形的景觀。

徐霞客（1587年-1641年）

岩溶地貌分布廣泛，全國碳酸鹽類岩石分布面積（出露地表的）約125萬平方千米，西南幾省石灰岩分布面積達55萬平方千米，約占全國分布面積一半。那裡岩溶非常發育，廣西桂林山水和雲南路南石林皆聞名于世。

雲南昆明石林

廣西桂林象鼻山

岩溶地區有許多國民經濟建設問題。例如，在岩溶發育的地區，地下蘊藏着豐富的水資源，合理開采和利用岩溶地區的地下水對工農業生産有重要意義。

岩溶地區有許多溶洞和暗河，因此在岩溶區修建水庫時要注意漏水問題，在修築道路和橋梁時要注意地基的塌陷問題。

典型負地形示意圖

岩溶還與一些礦産的生成和富集有密切關系，例如，溶蝕殘留的鋁土可以富集成鋁土礦，地下溶洞往往是蘊藏砂礦和儲存石油、天然氣的良好場所。

此外，岩溶地貌也是重要的旅遊資源。

喀斯特地貌形成原理

地表水和地下水的化學作用過程（分解和化合）和物理作用過程（流水的侵蝕和沉積、重力 崩塌和堆積）對可溶性岩石的破壞和改造作用，叫岩溶作用。

岩溶形态示意圖

岩溶地貌是可溶性岩石受地表水、地下水的化學和物理作用後所形成的一種地形。其中物理的侵蝕和堆積作用是次要的，而化學的分解和沉澱過程是主要的。

上面這個化學反應式是可逆的，當水中的二氧化碳濃度增大時，反應向右側進行，石灰岩被溶解；當水中二氧化碳濃度減少時，反應向左側進行，石灰岩被沉澱出來。岩溶地區的多種多樣的地形也就是這兩個過程作用形成的。

岩溶形态示意圖

形成條件：

1、岩石一定要是可溶的

石灰岩、硫酸鹽岩、岩鹽都是可溶的，但由于硫酸岩、岩鹽分布範圍小，石灰岩分布面積大，（匠心地理公衆号整理）所以喀斯特地貌隻在石灰岩地區才發育典型。

2、岩石一定要是能透水的

因為不透水的岩石，隻能在岩石表面産生溶解和沉澱，不能深入到岩石内部。這樣也就産生不了豐富的地下喀斯特地形。

3、水一定要具有溶解力

這取決于水中含有的二氧化碳數量多少、有機酸無機酸的數量、水的溫度高低。溫度高反應快，溶解石灰岩的數量就多。

4、水一定要是流動的

不流動的水會很快飽和而失去溶解力，隻有不斷的流動，水中的二氧化碳濃度才會變化，産生碳酸鈣的沉澱或重新溶解。

地表喀斯特地貌

在岩溶作用下，地表形成各種不同的岩溶地貌。由于岩溶發育的不同階段和分布在不同地區，岩溶地貌類型和規模各有不同。

岩溶形态示意圖

一

溶溝、石芽、石林

溶溝和石芽是石灰岩表面的溶蝕地貌。

水流沿石灰岩表面流動，溶蝕和侵蝕出許多凹槽，稱為溶溝。

溶溝寬十幾厘米至幾百厘米，深以米計，長度不等。溶溝之間的突出部分，稱為石芽。溶溝間的石芽除有裸露的外，還有埋藏的。埋藏的石芽多是在地下水滲透過程中溶蝕而成。

通常，從山坡上部到下部，由全裸露石芽過渡為半裸露石芽至埋藏石芽，如下圖：

斜坡上的石芽分布示意圖

溶溝和石芽的分布特征常與地形、地質等條件有關。地形坡度較大的地面上，常形成彼此平行的溶溝和石芽，而在平緩的地面上，溶溝和石芽則縱橫交錯。在石灰岩節理發育的區域水流沿節理溶蝕，形成格狀的溶溝。

石林：是一種非常高大的石芽，石芽之間有很深的溶溝，溝壁陡直，崖壁上形成直立的溶蝕凹槽。

石林是在熱帶多雨氣候條件下形成的，雲南路南石林，高達20~30m，密布如林，故名石林。

石林景觀圖

二

落水洞和豎井

落水洞：是岩溶區地表水流向地下河或地下溶洞的通道，它是由垂直方向流水對裂隙不斷 進行溶蝕并伴随塌陷而成。

落水洞

落水洞常分布在溶蝕窪地和岩溶溝谷内，也有在斜坡上。落水洞大小不等，形狀也各不相同。在廣西，許多落水洞的洞口直徑為7-10m，深度為10-30m，最深可達百米以上。

豎井（天坑）：是一種深度較大的垂向洞穴。當地殼上升，地下水位即随之下降，落水洞 進一步向下發育而成，深度可達數百米。

重慶奉節的天坑，深660多米

三

漏鬥

漏鬥是岩溶化地面上的一種口大底小的圓錐形窪地，平面輪廓為圓形或橢圓形，直徑數十米，深十幾米至數百米。

漏鬥是岩溶水垂直循環作用的地面标志，因而漏鬥多數分布在岩溶化的高原面上。

高原面上的岩溶漏鬥

漏鬥按成因可分為溶蝕漏鬥、沉陷漏鬥和塌陷漏鬥三種。

溶蝕漏鬥：是地面低窪處彙集的雨水沿節理裂隙垂直向下滲漏而不斷溶蝕形成的。

溶蝕漏鬥示意圖

繪圖 | 椰子皮

沉陷漏鬥：在有較厚的松散沉積物或砂岩覆蓋的岩溶地區，如有通往地下的裂隙，水流在下滲過程中，帶走一部分細粒的砂和黏土物質使地面下沉形成沉陷漏鬥。

沉陷漏鬥示意圖

繪圖 | 椰子皮

塌陷漏鬥：多是溶洞的頂闆受到雨水的滲透、溶蝕或強烈地震發生塌陷而成。

塌陷漏鬥示意圖

繪圖 | 椰子皮

四

溶蝕窪地

溶蝕窪地是由四周為低山丘陵和峰林所包圍的封閉注地。它的形狀和溶蝕漏鬥相似，但規模比溶蝕漏鬥大得多。溶蝕窪地的底較平坦，直徑超過100m，最大可達1~2km。

岩溶窪地示意圖

溶蝕窪地是漏鬥進一步溶蝕擴大而成。它的底部常發育落水洞和漏鬥，還有一些小溪。（匠心地理公衆号整理）從窪地四壁流出的泉水，經小溪最後流進落水洞中。溶蝕窪地常在褶皺軸部或斷裂帶中發育。沿大的斷裂帶發育的溶蝕窪地，常呈串珠狀排列。

溶蝕窪地底部如被黏土或邊緣的墜積岩塊覆蓋，底部的漏鬥和落水洞就被阻塞，将形成岩溶湖。

五

溶蝕盆地

岩溶盆地：是指岩溶地區的一些寬廣平坦的盆地或谷地。岩溶盆地（谷地)）的寬度自數百米至數千米，長度可達幾十千米。

盆地的邊坡陡峭，底部平坦，常覆蓋着溶蝕殘留的黃棕色或紅色黏土，有些地方還有河流沖積物。

岩溶盆地中的河流常從某一端流出到另一端經落水洞彙入地下河。在許多岩溶盆地中還聳立着一些岩溶丘。岩溶盆地是岩溶地貌發育後期的産物。

岩溶盆地（谷地）示意圖

六

幹谷、盲谷和伏流

幹谷：是岩溶區的幹涸河谷。

由于地殼上升，岩溶水的水平循環帶下降，或上遊河道水流流入落水洞成為地下河，原來由地下水和上遊河道補給的河流失去了水源，因而變成幹谷。

盲谷：在岩溶區，常見河谷上遊的水流從某一陡壩下的泉眼湧出，而河流流向的前方又有一落水洞，河水沿落水洞流入地下，這種上下遊封閉的谷地，稱為盲谷，轉入地下的河流暗流段，叫伏流。

我國廣西、雲南和貴州等地發育許多盲谷。在貴陽市西南，紅水河的支流漣水時隐時現，出現許多伏流。

岩溶地貌示意圖

七

峰叢、峰林和孤峰

石灰岩山峰群

峰叢：岩溶地區發育的基部相連，且相連部分高度比例大于上部分開部分的山峰群，相對高度在200-300m。

雲南羅平金雞峰叢

峰林：岩溶地區成群分布的，基部分離，相對高度在100-200m左右，坡度一般在45°以上的岩溶山峰群。

貴州播雨峰林

孤峰：是岩溶區的孤立石灰岩山峰，常分布在岩溶平原或岩溶盆地中，相對高度由數十米至百餘米。

喀斯特峰叢峰林地貌演化模式如下圖：

來源 | 星球研究所

地下喀斯特地貌

典型負喀斯特地形示意圖

地下岩溶地貌

地下喀斯特地貌：是喀斯特地區最富有特色的地貌，其中主要有溶洞和地下河道兩種。

一

溶洞

溶洞：是地下水沿可溶性岩體的層面、節理或斷層進行溶蝕和侵蝕而成的地下孔道。

宜良九鄉溶洞

我國的溶洞規模很大，如桂林七星岩長千餘米，高數十米。多個溶洞連通組合成一個整體時，可稱為洞穴系統。

桂林七星岩

二

地下河

當地下水流沿着可溶性岩石的較小裂隙和孔道流動時，其運動速度很慢，這時隻能進行溶蝕作用。

随着裂隙的不斷擴大，地下水除了繼續進行溶蝕作用，還發生重力崩塌，使孔道擴大為溶洞，也就形成了管道式的流水，稱為地下河。

宜良九鄉溶洞-雌雄飛瀑（雙飛瀑布）

三

溶洞地貌

1

溶蝕地貌

發育在潛水面附近的水平溶洞，由于經常受自由水面的溶蝕、侵蝕作用，所以洞頂平坦。如果洞頂局部地點受到強烈的紊流作用，由于水壓增大，溶蝕、侵蝕力加強，結果這些地方的溶蝕量比周圍大，形成向洞頂凹入的弧形面。

水平溶洞橫剖面圖

溶洞兩側邊壁有邊槽，它标志地下河水面變動時的位置，這裡溶蝕侵蝕作用也較強烈，故形成向洞側凹入的槽狀地貌。

2

堆積地貌

溶洞堆積物多種多樣，除了地下河床沖積物如卵石泥沙（其中有用砂礦、黏土礦物等)外，還有崩積物、古生物以及古人類文化層等堆積。

但最常見和大量的是碳酸鈣化學堆積，并且構成了各種堆積地貌，如石鐘乳、石筍、石柱、石幔和邊石堤等。

石鐘乳

石鐘乳：是懸垂于洞頂的碳溶鈣堆積，呈倒錐狀。

其生成是由于洞頂部滲入的地下水中CO2含量較高，對石灰岩具有較強的溶蝕力，呈飽和碳酸鈣水溶液。

當這種溶液滲至洞内頂部出露時，因洞内空氣中的CO2含量比下滲水中CO2含量低得多，（匠心地理公衆号整理）所以水滴将失去一部分CO2而處于過飽和狀态，于是酸鈣在水滴表而結晶成為極薄的鈣膜，水滴落下時，鈣膜破裂，殘留下來的碳酸鈣便與頂闆連接成為鈣環。

由于下滲水滴不斷供應碳酸鈣，所以鈣環不斷往下延伸，形成細長中空的石鐘乳。

石鐘乳的形成過程圖

繪圖 | 椰子皮

有時下滲水中含有其他雜質或者中央通道上 水滴的晶體生長，通道由此被堵塞。以後，下滲水繼續往石鐘乳外部流動與堆積，石鐘乳不斷增大，它的橫切面具有同心圓結構。如果石鐘乳附近有多個水滴堆積時，則形成不規則的石鐘乳。

石柱

石柱：是石鐘乳和石筍相對增長，直至兩者連接而成的柱狀體。由洞頂下滲的水溶液繼續沿石柱表面堆積，使石柱加粗。

石柱形成示意圖

石筍

石筍：是由洞底往上增高的碳酸鈣堆積體，形态成錐狀、塔狀及盤狀等。其堆積的方向與石鐘乳相反，但位置兩者對應。

石筍、石柱和石鐘乳示意圖

當水滴從石鐘乳上跌落至洞底時，變成許多小水珠或流動的水膜，這樣就使原來已含過量CO2的水滴有了更大的表面積，促進了CO2的逸散。因此，在洞底産生碳酸鈣堆積。

石幔

石幔：是含碳酸鈣的水溶液在洞壁上漫流時，因CO2迅速逸散而産生片狀和層狀的碳酸鈣堆積，其表面具有彎曲的流紋，高度可達數十米，十分壯觀。

石幔

邊石堤

邊石堤：是在洞底，特别是底部兩邊的堤狀堆積物。高度不大，約數厘米至數十厘米，又似梯田土埂，排列在洞底緩傾的地面上，由上往下呈階梯下降，每一階梯都作是狀突起，并且呈弧形向外彎曲，堤内積水成池，稱為邊石池或石田。

宜良九鄉溶洞-邊石堤

邊石堤的生成與原始地面起伏有關。當流動的含鈣溶液由積水小窪地漫過高起的邊緣時，處于流态的溶液加快了它所含有的CO2的逸散，促進了碳酸鈣的重新結晶因此在窪地邊緣發生碳酸鈣堆積，并且不斷增高加厚，使原來不平的堤頂，經過多次堆積後，也趨于一緻。

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