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岩溶的形成条件

时间:2023-02-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:可溶性岩石、溶解水及水在岩体中的循环交替条件被称为岩溶发育的基本条件。因而岩溶水随深度的增加,水的溶解性能将由于侵蚀性CO2的减少而逐渐减弱。因此,地质构造,尤其是断裂构造是岩溶发育的重要条件。当地壳下降时,由于岩溶水循环交替条件减弱,岩溶作用亦减弱;而且原来发育的岩溶形态埋藏于地下深部。
岩溶的形成条件_工程地质学

岩溶的发育主要是水对可溶性岩体化学溶蚀的结果。可溶性岩石、溶解水及水在岩体中的循环交替条件被称为岩溶发育的基本条件。可溶性岩石与溶解水是岩溶发育的物质基础,而水在岩体中循环交替条件则是控制岩溶发育的根本条件。

1.可溶性岩石

可溶岩虽然种类繁多,但在岩溶研究中,一般均指碳酸盐岩类,因为它分布广泛,在我国几乎遍及各省区。经研究证实:岩溶化程度最强的为灰岩其次为白云质灰岩和白云岩,再次为泥质灰岩。就碳酸盐岩的结构来说,一般晶粒愈粗,溶解度就越大,岩溶发育也就愈强烈。这是由于粗粒的岩石空隙大、岩石吸水率高,抗溶蚀能力弱,有利于溶蚀之故。就碳酸盐岩的成层结构而言,一般岩层愈厚,岩溶就愈发育。这是由于厚层碳酸盐岩含不溶物较少,溶解度较大;薄层碳酸岩常含较多泥质,溶解度较小,故岩溶化程度较弱。

2.岩溶水

岩溶水的溶蚀力是岩溶发育的必要条件。碳酸盐在纯水中的溶解度是很小的,地表水与地下水的溶解度多半取决于其中的碳酸含量,即水中游离CO2的存在。天然水对石灰岩的溶解作用是水、CO2和碳酸钙的化学反应过程( )。

在研究岩溶时,特别对能与CaCO3发生反应的那部分CO2感兴趣,一般称为侵蚀性CO2。水的溶解能力随水中侵蚀性CO2含量的增高而增大。水中CO2的来源有多方面:通过大气降水补给;土壤层中植物残骸的分解或者根部呼吸产生的CO2;含碳物质的氧化以及变质作用、火山活动、岩层中的某些化学作用等均可产生CO2。因而岩溶水随深度的增加,水的溶解性能将由于侵蚀性CO2的减少而逐渐减弱。

3.水的循环交替条件

所谓水的循环交替条件,系指岩溶水的补给、径流和排泄三方面的统称。它控制了岩溶水的流动途径、交替强度和水动力学特征以及水的化学特征。在可溶岩分布地区,凡有补给途径与排水出口的地段,由于补给充足、循环畅通、交替强烈,溶蚀作用就强,岩体中渗流通道就会较快的发展为通畅的岩溶管道;反之亦然。显见,水的循环交替条件不仅影响到岩溶发育的强烈程度,而且岩溶水的不同类型、不同的运动状态和水动力带形成不同的岩溶形态类型。

地质构造是控制水循环交替条件的主要条件。因此,地质构造,尤其是断裂构造是岩溶发育的重要条件。在褶皱山区,由于岩石遭到构造破坏,裂隙富集,岩石破碎,从而有利于溶蚀作用向纵深发展。大型溶洞常沿断层破碎带组优势节理裂隙的走向发育,地表大型溶蚀洼地的长轴和落水洞的平面展布,也受控于断层走向。

岩层的成层组合、可溶岩与非可溶岩的互层关系,影响地下水的循环,对岩溶发育均有重大影响。一般情况下,均一、厚层、质纯的碳酸岩更易于岩溶化。当碳酸岩与非碳酸岩互层或碳酸岩中有非碳酸岩夹层时,由于限制了地下水的循环交替,岩溶发育也就显得弱些。此外,当碳酸岩与非碳酸岩互层时,往往沿着碳酸岩底面强烈发育。

地形地貌条件是影响地下水循环交替的重要因素,进而影响岩溶发育的规模、速度、类型和空间分布。地形高差大,表明岩溶水循环交替条件好,有利于岩溶发育。

新构造运动也对岩溶发育起着控制作用。新构造运动主要表现形式是地壳的间歇性升降运动,它升降的幅度、速度和波及的范围控制着岩溶水循环交替条件的好坏及其变化趋势,从而控制了岩溶的发育。当地壳处于相对稳定时期,水对碳酸岩长时间进行溶蚀作用,可形成规模巨大的水平溶洞和暗河系统。当地壳上升,地下水位相对下降,岩溶作用向深部发展,而且以垂直形态的溶隙和管道为主,上升速度愈快,则岩溶愈不易发育。当地壳下降时,由于岩溶水循环交替条件减弱,岩溶作用亦减弱;而且原来发育的岩溶形态埋藏于地下深部。

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