硫酸鋁

[拼音]:kasite dimao

[英文]:karst landform

水對可溶性岩石進行溶蝕等作用所形成的地表和地下形態的總稱,又稱岩溶地貌。水對可溶性岩石所進行的作用,統稱為喀斯特作用。它以溶蝕作用為主,還包括流水的沖蝕、潛蝕,以及坍陷等機械侵蝕過程。這種作用及其產生的現象統稱為喀斯特。喀斯特是南斯拉夫西北部伊斯特拉半島碳酸鹽巖高原的地名,當地稱為Kras,意為岩石裸露的地方。近代喀斯特研究在19世紀中葉發軔於此地而得名。

研究簡史

中國對喀斯特現象的記載,在《山海經》上已有。宋代以後不但記述喀斯特現象,並進行成因的探討。如宋代沈括在《夢溪筆談》中指出了石鐘乳的成因。明末徐霞客考察了湖南、廣西、貴州、雲南等地的喀斯特,僅在桂、黔、滇三省便探查了 270多個洞穴,成為世界上考察喀斯特地貌的先驅,其著作《徐霞客遊記》比歐洲最早的喀斯特著作早200年。

但是,近代喀斯特研究始於歐洲。19世紀的代表作是南斯拉夫J.茨維伊奇的《喀斯特現象》(1893)。以後,重要的成果有:1930年美國W.M.戴維斯《石灰岩洞穴的成因》,德國H.萊曼對熱帶喀斯特的研究(1936),法國J.科貝爾對寒帶喀斯特的研究(1959),蘇聯Д.C.索科洛夫《喀斯特發育的新規則》(1962),英國M.M.斯威廷《喀斯特地貌》(1973),以及中國科學院地質研究所的《中國岩溶研究》(1979)等。

分佈

喀斯特地貌分佈在世界各地的可溶性岩石裡。可溶性岩石有 3類:

(1)碳酸鹽類岩石(石灰岩、白雲岩、泥灰岩等);

(2)硫酸鹽類岩石(石膏、硬石膏和芒硝);

(3)滷鹽類岩石(鉀、鈉、鎂鹽岩石等)。總面積 達51×106平方公里,佔地球總面積的10%。從熱帶到寒帶、由大陸到海島都有喀斯特地貌的發育。較著名的區域有中國廣西、雲南和貴州等省(區),越南北部,南斯拉夫狄那裡克阿爾卑斯山區,義大利和奧地利交界的阿爾卑斯山區,法國中央高原,蘇聯烏拉爾山,澳大利亞南部,美國肯塔基和印第安納州,古巴及牙買加等地。

中國喀斯特地貌分佈廣、面積大。主要分佈在碳酸鹽巖出露地區,面積為91~130萬平方公里,各學者的統計數不完全一致。其中以廣西、貴州和雲南東部所佔的面積最大,是世界上最大的喀斯特區之一;西藏和北方一些地區也有分佈。廣西、廣東主要是熱帶和亞熱帶喀斯特,貴州、雲南、西藏多為高原喀斯特,高山喀斯特多分佈在四川、雲南和西藏等高海拔地區。

喀斯特分類

根據不同分類原則,劃分為許多不同的型別。按出露條件分為:裸露型喀斯特、覆蓋型喀斯特、埋藏型喀斯特。按氣候帶分為:熱帶喀斯特、亞熱帶喀斯特、溫帶喀斯特、寒帶喀斯特、乾旱區喀斯特。按海拔高度分為:高山喀斯特、高原喀斯特、海岸喀斯特、海底喀斯特。按巖性分為:石灰岩喀斯特、白雲岩喀斯特、石膏喀斯特、鹽喀斯特。按發育程度分為:全喀斯特、半喀斯特或流水喀斯特。按水文特徵分為:充氣帶喀斯特、淺飽水帶喀斯特、深部喀斯特。按形成時期分為:化石喀斯特、古喀斯特、現代喀斯特等。還有生物喀斯特等。喀斯特作用以外由其他不同成因而產生形態上類似喀斯特的現象,統稱為假喀斯特,包括碎屑喀斯特(礫岩、角礫岩、砂岩)、黃土和粘土喀斯特、熱融喀斯特和火山岩區的熔岩喀斯特等。它們不是由可溶性岩石所構成,在本質上不同於喀斯特。

地貌型別

喀斯特地貌在碳酸鹽巖地層分佈區最為發育,該區岩石突露、奇峰林立,常見的地表喀斯特地貌有石芽、石林、峰林、喀斯特丘陵等喀斯特正地形,和溶溝、落水洞、盲谷、幹谷、喀斯特窪地(包括漏斗、喀斯特盆地)等喀斯特負地形;地下喀斯特地貌有溶洞、地下河、地下湖等;以及與地表和地下密切相關聯的喀斯特地貌有豎井、芽洞、天生橋等。(見圖)

石芽和溶溝

喀斯特水沿可溶性岩石的節理、裂隙進行溶蝕和沖蝕所形成的溝槽間突起與溝槽形態,是喀斯特區山坡上和盆地裡常見的一種凹凸不平的地形。水的溶蝕和沖蝕,以及植物的作用,使岩石層面和節理處開始形成微小的溝槽,以及加深擴大的溝、小盆、鬥和不規則坑等,統稱為溶痕。溶痕加深成為溝槽形態,稱溶溝;溝槽間的突起稱石芽。溶溝寬十餘釐米至2米,深由數釐米至3米,長度不超過深度5倍者為溶溝,大於5倍者為溶槽,其底部往往被土及碎石所充填。被溶溝分割殘存的、高度不超過3米的石芽,常分佈在斜坡上。當石芽全被溶蝕殘餘堆積物──紅土所掩埋,則稱為埋藏石芽。

石林

高溫多雨的熱帶氣候條件下,厚層質純的碳酸鹽巖地層中發育的形體高大的溝間聳巖。目前,多數學者認為它是熱帶石芽的一種特殊形態。石林之間有很深的溶溝,溝坡垂直,坡壁上有平行垂直凹槽,以中國雲南的路南石林最為典型 (見彩圖),相對高一般20米左右,大者達50米。在有些喀斯特盆地裡和喀斯特高原上, 滿布的石芽和溶溝使地表崎嶇不平,稱為溶溝原野。

落水洞

流水沿裂隙進行溶蝕、機械侵蝕以及塌陷形成的近於垂直的洞穴。它是地表水流入喀斯特含水層和地下河的主要通道,分佈於喀斯特窪地的底部,也有分佈在斜坡上。其形態不一,深度可達100米以上,直徑很少超過10米。中國各地對落水洞稱謂有無底洞、消水洞、消洞等名稱。落水洞進一步向下發育,形成井壁很陡、近於垂直的井狀管道,稱為豎井,又稱天然井。

喀斯特井

是地表水流入地下河的垂直通道,也可以由非落水洞形成。落水洞往往是喀斯特漏斗的雛形,而漏斗進一步發育可擴大為喀斯特窪地和喀斯特盆地。

幹谷和盲谷

喀斯特區乾涸的河谷和沒有出口的地表河谷。幹谷又稱死谷,其底部較平坦,常覆蓋有鬆散堆積物,沿幹河床有漏斗、落水洞成群地作串球狀分佈,往往成為尋找地下河的重要標誌。成因很多,中國南方的一些喀斯特谷地,或因地下水位下降、地表水下滲,使原來的喀斯特谷地成為幹谷,或因地表曲流段被地下河襲奪,地表留下彎曲的幹谷。中國北方喀斯特地區一些河谷,在洪水季節是地表河,在枯水季節則成為幹谷。

喀斯特區的地表河下游消失於落水洞或溶洞中,成為無出口的河谷,稱為盲谷,又稱斷尾河。常發育於地下水水力坡降變陡處,是地下河襲奪地表河所致,因此在地表水沒入落水洞的上方為一陡壁。由喀斯特陡壁下流出的喀斯特泉或地下河,在地表出露形成的河流,稱為斷頭河。(見河流襲奪)

峰林

見喀斯特峰林。

喀斯特丘陵

由喀斯特作用形成的起伏不大的石灰岩丘陵。相對高差通常在100~150米左右,坡度不如峰林陡,小於45°,已不具峰林形態。它與喀斯特窪地組合成亞熱帶喀斯特區的主要型別,以中國黔北、鄂西、川東為典型。若在新構造運動上升區,河流強烈下切,侵蝕作用加強,使丘陵、峰叢、峰林被切割成為陡峻的喀斯特山地。這些山地的相對高差可達數百米以上,頂部和上部喀斯特形態顯著,半山腰則多出現懸掛泉水或暗河出口的洞流,山坡上石芽裸露,山體下部侵蝕作用顯著,有喀斯特懸谷分佈。(見彩圖)

喀斯特漏斗和喀斯特盆地

見喀斯特窪地。

地下喀斯特地貌

見喀斯特洞穴。

研究意義

喀斯特的研究在科學理論上和生產實踐上都有重要的實際意義。喀斯特區有許多不利於生產的因素需要克服和預防。如有些地區因喀斯特發育使地表嚴重缺水,或在雨季時地表水來不及排洩,使一些喀斯特窪地積水成災,影響農業生產;喀斯特洞穴導致壩區、庫區發生滲漏;採礦或開挖隧道時發生湧水;喀斯特地下水位迅速下降,導致地面的塌陷;路基或鐵路建築物遇地下喀斯特泉水受淹等。但是,喀斯特區也有大量有利於生產的因素。如喀斯特洞穴是地下水運動和貯存的良好場所,可利用洞穴作為地下水庫,進行發電和灌溉;喀斯特泉水水量充沛,水質良好,宜於灌溉、飲用,且有承壓性,便於開發利用;喀斯特礦泉、溫泉富含有益的元素和氣體,在醫療上價值很大;喀斯特區的礦產資源較豐富,尤以喀斯特洞穴和古喀斯特面上的各種沉積礦產最為豐富。近年來,隨著石油、天然氣的勘探和開採,發現古喀斯特潛山是良好的儲油氣構造;喀斯特區的奇峰異洞、明暗相間的河流、清澈的喀斯特泉等,是很好的旅遊資源。