一、概述
岩溶又称喀斯特(Karst),指地表中可溶性岩石(主要是石灰岩)受水的溶解而发生溶蚀、沉淀、崩塌、陷落、堆积等现象形成各种特殊的地貌,如石芽、石林、溶洞等,这些现象就总称为岩溶地貌。喀斯特是南斯拉夫西北部一个石灰岩高原的地名,19世纪末,南斯拉夫学者司威杰(J水的溶蚀能力。
水的溶蚀力取决于水的化学成分、温度、气压、水的流动性及流量等方面。
(1)水的化学成分。水含酸类是岩石溶蚀的关键,而酸的含量多少则影响岩石的溶蚀速度,酸的含量越高,溶蚀力也越强。酸的来源除了少部分来自矿物的分解和生物活动而直接产生之外,大多数是由大气中的CO2溶入水中而成,CO2对岩石的溶解起着重要作用。
(2)水的温度。水中CO2的含量与温度成反比,一般温度越高,CO2的含量越少,温度越低,CO2的含量越多。温度高的水,CO2的含量虽然减少了,但水分子的离解速度加快,水中H+和OH-离子增多,溶蚀力反而得到加强。据测验气温每增加10℃,水的化学反应速度增加一倍,故高温地区的岩溶速度较快。
(3)气压的影响。气压会影响水中的CO2的含量,一般大气中CO2的含量占空气体积的00003大气压。水中CO2的含量与气压成正比,在温度条件不变的情况下,局部分压力越高,水中CO2的含量也越多,CaCO3的溶解度也越大。
(4)水的流动性及流量。经常流动的水体,能较大地提高水的溶蚀力,原因:①流动的水处于开放系统,从降水(补给)~地表水及地下水(流动)~排泄过程中,水经常与空气保持接触,能不断地补充因溶蚀岩石所消耗的CO2,使水体不易达到饱和。由于地球上的热带、亚热带地区雨量多,雨期长,水流量大和水的循环快,加上气温高及生物作用强,所以CaCO3溶蚀量比其他降水量少的寒、温带与干旱地区大。②处于流动状态的水,有时虽然达到饱和,但当几种不同浓度的饱和溶液混合后,可变为不饱和而重新获得溶蚀能力,这种混合溶液的溶蚀现象有三种:一是温度相同,但CaCO3含量不同的两种饱和溶液混合,变成不饱和溶液的溶蚀,称为“浓度混合溶蚀”;二是CaCO3含量相同,但温度不同的两种饱和溶液,混合变成不饱和溶液的溶蚀,称为“温度混合溶蚀”;三是海岸带的淡水与咸水混合,由于海水渗入,使混合水中的镁离子大增,当它的含量增加到大于10%时,造成异离子效应,从而提高钙离子的溶解度,使混合水溶蚀石灰岩。如墨西哥的尤卡坦,测得混合水对石灰岩的溶蚀力为120毫克/升,我国海南岛岸礁及南海珊瑚礁岛上的“礁塘”地貌,其生成亦与此有关。此外有些CaCO3饱和溶液,因温度降低,使CO2含量增加而变为不饱和溶液的溶蚀,称为“冷却溶蚀”。
212,而中、粗粒结构为05倍。此外,不等粒结构的石灰岩比等粒结构石灰岩的相对溶解度大。
3.岩石的透水性。
岩石的透水性对岩石的溶蚀速度和地下岩溶的发育有着重大影响。透水性不良的岩石,溶蚀作用只限于岩石表面,很难深入岩石内部。透水性好的岩石,地表和地下溶蚀都很强,地貌发育也好。透水性强弱取决于岩石的孔隙和裂隙大小和多少。按孔隙及裂隙的生成先后,可分出原生透水性与次生透水性二种,其透水性能差别较大。
原生透水性指在成岩时生成的孔隙及裂隙与其所产生的透水性能。在碳酸盐岩石中,除由生物遗体造成的岩石(如白垩岩、珊瑚礁)孔隙度较大(孔隙度40%~70%)之外,一般结晶的石灰岩孔隙度都很小,只在3%以下,所以透水性都较弱。
次生透水性指岩石生成后,由于构造运动、风化和侵蚀作用而成的裂隙所产生的透水性能。其中由构造运动形成的张裂隙、断层裂隙和减荷裂隙等对透水性影响最大,它们明显地控制着岩石的透水性。此外,溶蚀作用本身也不断地改变着次生透水性,例如由溶蚀所成的管道、洞穴和溶隙等地貌,它们极大地扩大了透水空间,增加了透水性,从而加强了岩石的溶蚀。这是地貌结果对地貌作用的一种正反馈。相反,如果堆积作用加强,透水空间缩小,透水性则受到削弱,造成了一种负反馈。