6.1岩溶景观形成条件及分布在线视频

大家好

我是云南大学

资源环境与地球科学学院的张帆老师

同学们可能去过

或者听说过这样一些景点

云南的石林

阿庐古洞

建水燕子洞

罗平金鸡岭油菜花

《爸爸去哪了》电影中的普者黑

贵州的黄果树瀑布

贵州的织金洞

广西的桂林山水

重庆的芙蓉洞

广东肇庆七星岩等

这些旅游景点有一个共同之处

属于岩溶景观

而且这些景观主要分布在我国南方

尤其是西南地区

今天我们就主要来讲讲

岩溶景观的形成条件及分布

我们用“滴水穿石”来比喻虽然力量小

但是只要目标专一

持之以恒

就一定能把艰难的事情办成

前面我们学习了流水的侵蚀作用

按其作用方式可分为

机械的冲刷作用

冲蚀

磨蚀

和化学的溶蚀作用

在我国称为岩溶景观

顾名思义

水对可溶性岩石在以水为主的内外营力作用下

形成的景观

具体来说

是具有溶蚀力的地下水

与地表水对可溶性岩石产生溶蚀与沉淀

侵蚀与沉积

以及重力崩塌

坍陷

堆积等作用形成的景观

国际上

这一景观被称为“喀斯特”

1781年

奥地利地理学家在南斯拉夫斯洛文尼亚地区

伊斯特拉半岛碳酸盐岩高原发现

使用的当地称谓

古斯洛文尼亚语中的意思是荒地

意思是岩石裸露的地方

其实我国明末时

徐霞客游记中已有描述

世界洞穴委员会承认徐霞客的鼻祖地位

注意并不是所有的岩石都能被水溶蚀

只有一些可溶性岩石容易被溶蚀成此景观

因此

形成岩溶景观的第一个条件是

可溶性岩石分布地区

哪些是可溶性岩石呢

岩石是矿物组成的

岩石是否能被水溶蚀

主要决定于岩石的成份中

是否含有可溶性的矿物质

中学化学中我们学过

可溶性的盐类有碳酸盐

卤化物盐和硫酸盐

因此有石灰岩喀斯特

白云岩喀斯特

石膏喀斯特

盐喀斯特

是否只有碳酸盐类岩石地区才有喀斯特景观呢

回答是否

可溶性岩石都会有

按溶解度大小排序

如氯化钠

氯化钾之类卤化物盐最容易溶解于水

其次是石膏和芒硝之类的硫酸盐

再次才是石灰岩

白云岩

泥灰岩等碳酸盐

既然如此

为什么碳酸盐地区广泛发育有岩溶景观呢

由于碳酸盐类岩石分布最广

从热带到寒带

由大陆到海岛都有

且出露地表

因此喀斯特景观主要发育在

碳酸盐类岩石分布地区

这张图显示这一景观在中国的分布

图中绿色是石灰岩

分布面积最大

最广

尤其是我国的南方

黄色是白云岩

分布较少

紫色是石灰岩与白云岩的过渡地带

还有少量红色显示

含杂质的碳酸盐岩类分布区

中国喀斯特地貌分布广

面积大

主要分布在碳酸盐岩出露地区

面积约91～130万平方千米

其中南方喀斯特分布面积高达55万平方千米

涉及湖北、湖南、四川

重庆、贵州、云南

广西、广东等多个省市自治区

是世界上规模最大

最壮观的喀斯特地貌分布区

云南的石林岩石是质地均匀的石灰岩

喀斯特景观发育更为丰富

大石林区

象踞石台和双鸟渡食等景观

吸引更多的游客

而相距不远的乃古石林为白云质灰岩组成

岩石溶蚀产生的景观相对单一些

为什么石灰岩地区

比其它岩石分布地区更容易发生喀斯特作用

碳酸盐岩有很多类型

包括石灰岩

泥灰岩

白云岩和菱镁岩

成份上不同

岩石溶解度随着难溶性杂质的多少而定

总体而言

石灰岩大于白云岩大于泥灰岩

石灰岩90-100%的成份为碳酸钙

在几种碳酸盐岩石类中碳酸钙含量最高

溶解度最大

最容易被溶蚀

因此

大多发育喀斯特景观典型的地区分布

是石灰岩分布区

白云岩因主要成份为碳酸钙镁

降低了岩石的溶解度

因此

岩溶地貌发育的规模和速度

远比不上石灰岩地区

除了岩石的成份

我们前面学习中得知

如果岩石较完整

溶蚀作用只限于岩石表面

很难深入岩石内部

因此最容易被风化的岩石是裂隙多的岩石

最容易被破坏的位置是岩石的节理处

上图是花岗岩地区的沿岩石节理的风化侵蚀作用

昆明的大石林

石灰岩地区也一样

如果处于地质构造运动的断裂带

岩石有很多的节理和孔隙

地表和地下水可以沿节理溶蚀

溶蚀作用就会更加显著

使岩石裂隙逐步扩大

反过来

又使溶解过程更容易进行

我们知道石灰会与盐酸发生强烈的化学反应

然而自然界中的水并不是盐酸

水如何能溶解石灰岩的呢

自然界中有水和二氧化碳

不仅空气中有

地下植物根系呼吸也产生出二氧化碳

有机质的分解

氧化等因素

与地下水反应形成碳酸

实际上

水的溶蚀能力来源于二氧化碳

与水结合而形成的碳酸

在岩石裂隙中

碳酸与石灰岩中的主要成份

碳酸钙反应

形成可溶于水的碳酸氢钙

从而使碳酸钙溶解

为什么那些著名的喀斯特景观

集中分布在我国的南方呢

我们看到以上过程

实际上是一个可逆反应过程

当水中的二氧化碳增多

反应向右进行

就有利于碳酸钙的分解

岩溶作用进行比较容易

反之则不利于岩溶作用

一般来说

土壤的酸碱性

是土壤中的硅酸钠与雨水中

带入土壤中的二氧化碳中和反应的结果

即二氧化碳相对硅酸钠过量

则土壤显酸性

否则显碱性

若二氧化碳和硅酸钠的量相当

则土壤显中性

因此岩溶作用决定于土壤中二氧化碳的多少

我国南方地区的气温高

导致了二氧化碳在水中的溶解度下降

土壤中的二氧化碳会释放到空气中

在空气中的含量增大

但是

我国南方东南风和西南风

都带来了湿润的海洋气流

形成丰沛的降水

每年1000-2000mm的降雨不断落下

雨水中的二氧化碳含量高

由雨水带入土壤中的二氧化碳就越多

湿热气候条件下

土壤中二氧化碳含量比空气中高数十倍

土壤普遍偏酸性

因此气候湿热的我国南方地区

更有利于岩溶景观的发育

数亿年前

中国南方还是一片汪洋

大量海洋生物的钙质骨骼

以及其他碳酸盐类物质不断沉积

形成了总厚度达

10千米的碳酸盐岩地层之后

此后在地质构造运动下

沉积了深厚的碳酸盐岩地层

从海底抬升而成为陆地

成为碳酸盐岩层出露最广的地区

同时我国南方地区经历了

多次地质构造运动

尤其第四纪的强烈抬升

岩层节理发育

处于湿热的热带和亚热带区域

地表和地下水丰富

利用岩溶作用持续进行

因而成为我国和世界上

许多著名喀斯特景观分布区

我们总结一下

岩溶景观形成的有利条件

可溶性岩石分布地区

尤其石灰岩地区

岩石多节理和孔隙

气候湿热的地区

持续流动的水

且水量大

以上就是岩溶地貌形成的条件和分布

下次我们将带你游览石林

说说其中的典型景观和成因

同学们

我们下节见