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组成地壳的岩石有一部分是可溶性岩石,比如碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化盐岩。在适当条件下,这类岩石的物质溶于水并被带走或在某一地点重新析出沉淀,从而在地表和地下形成形态各异的山峰、漏斗形地貌,统称卡斯特地貌。
对这种地貌最初的研究发源于克罗地亚的喀斯特高原,所以命名为喀斯特地貌,由于全球地表的可溶性岩石分布面积约占世界陆地总面积的10%,所以喀斯特地貌是一种分布十分广泛的地貌类型。
喀斯特地貌在我国分布十分广泛,我国西南地区的云贵高原是喀斯特地貌最典型的分布区,大面积广泛分布的石灰岩岩层以及云贵高原充足的降水量,为喀斯特地貌发育提供了良好条件。
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云南石林
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贵州兴义万峰林
一、喀斯特地貌形成的条件
1.可溶性岩石广布
可溶性岩石广布是喀斯特地貌形成的根本条件,这类岩石透水性强,岩石具有一定的孔隙和裂隙,它们是流动水下渗的主要渠道。岩石裂隙越大,岩石的透水性越强,岩溶作用越显著。在溶洞中,岩溶作用愈强烈,溶洞越大,地下管道越多,喀斯特地貌发育越完整,并且形成一个不断扩大的循环网。我国西南地区喀斯特地貌分布广泛,大量的碳酸盐岩、硫酸盐岩和卤化盐岩在流水的不断溶蚀作用下,在地表和地下形成了各种奇特的溶洞。
2.持续的流水作用
(1)流水的溶蚀作用
水的溶蚀能力来源于二氧化碳(CO2)与水结合形成的碳酸(H2CO3),二氧化碳是喀斯特地貌形成的“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。因此,温度、气压、生物、土壤等许多自然条件会制约反应的进行,由于这些反应是可逆的,水中的二氧化碳增多,反应向右进行,就有利于CaCO3的分解;岩溶作用进行比较容易,反之则不利于岩溶作用。
CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2微溶
Ca(HCO3)2=CaCO3沉淀+H2O+CO2
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北京百花洞
(2)流水的流动作用
流动的水溶蚀性更强烈一些,这是为什么?因为水中的二氧化碳需要得到及时的补充,水的溶蚀作用才能顺利进行,水的溶蚀能力才得以巩固加强。同时,流动的水带动河底砂砾对岩石进行机械侵蚀,这样更有利于岩溶作用的深入。
二、喀斯特地貌形成的影响因素
1.岩石溶解度对溶蚀作用的影响
从溶解度上看,卤化盐岩硫酸盐岩碳酸盐岩;由于碳酸盐岩种类较多,其各类岩石溶解度随着难溶性杂质的多少而定,一般来说石灰岩白云岩泥灰岩。从岩石结构分析,结晶质岩石晶粒愈大溶解度愈小;等粒岩比不等粒岩溶解度要小。
2.气候对岩溶发育的影响
我国西南地区气候湿润,降水量大,地表径流相对稳定,流水下渗作用连续,并且降水使流水得以更新和有效补充,因此,岩溶作用得以延续进行。
3.地壳的运动对喀斯特地貌形成阶段的影响
一个地区在漫长的岩溶发育过程中,常常由于地壳运动而使岩溶发育受到干扰。如果地壳上升,河流下切,地下水面也随之下降,岩溶向深处发展,岩溶发育顺序受到影响,甚至回复到岩溶发育的初期阶段,岩溶地貌特征也随之变化。地壳的上升也可引起气候的变化,如,云南高原在第三纪时为热带气候,后期高原抬升,转变为亚热带气候,老第三纪形成的古峰林受到破坏,逐渐向亚热带岩溶丘陵方向发展,成为残留峰林。
三、喀斯特地貌形成的不同阶段
按发育演化,喀斯特地貌可分出以下六种:
1.地表水沿石灰岩内的节理面或裂隙面等发生溶蚀,形成溶沟(或溶槽),原先成层分布的石灰岩被溶沟分隔开。云南路南的石林就是这一阶段(溶沟阶段)的产物。
2.地表水沿石灰岩裂缝向下渗流和溶蚀,超过米深后形成落水洞。
3.从落水洞下落的地下水到含水层后发生横向流动,形成溶洞。
4.随地下洞穴的形成地表发生塌陷,塌陷的深度大面积小,称坍陷漏斗,深度小面积大则称陷塘。
5.地下水的溶蚀与塌陷作用长期作用,形成天生桥。
6.地面上升,原溶洞和地下河等被抬出地表形成干谷和石林,地下水的溶蚀作用在以前形成的溶洞和地下河基础上继续进行。桂林的象鼻山就是原地下河道出露地表形成的。
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桂林象鼻山
喀斯特地貌形态各异,奇艳壮阔,三百多年前,徐霞客在游记中写道:“遥望东界遥峰下,峭峰离立,分行竞颖,复见粤西面目;盖此丛立之峰,西南始于北,东北尽于道州,磅礡数千里,为西南奇胜,而此又其西南之极云。”就是在描述喀斯特地貌了。
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