[拼音]:kasite dimao
[外文]:karst landform
水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称,又称岩溶地貌。水对可溶性岩石所进行的作用,统称为喀斯特作用。它以溶蚀作用为主,还包括流水的冲蚀、潜蚀,以及坍陷等机械侵蚀过程。这种作用及其产生的现象统称为喀斯特。喀斯特是南斯拉夫西北部伊斯特拉半岛碳酸盐岩高原的地名,当地称为Kras,意为岩石裸露的地方。近代喀斯特研究在19世纪中叶发轫于此地而得名。
研究简史中国对喀斯特现象的记载,在《山海经》上已有。宋代以后不但记述喀斯特现象,并进行成因的探讨。如宋代沈括在《梦溪笔谈》中指出了石钟乳的成因。明末徐霞客考察了湖南、广西、贵州、云南等地的喀斯特,仅在桂、黔、滇三省便探查了 270多个洞穴,成为世界上考察喀斯特地貌的先驱,其著作《徐霞客游记》比欧洲最早的喀斯特著作早200年。
但是,近代喀斯特研究始于欧洲。19世纪的代表作是南斯拉夫J.茨维伊奇的《喀斯特现象》(1893)。以后,重要的成果有:1930年美国W.M.戴维斯《石灰岩洞穴的成因》,德国H.莱曼对热带喀斯特的研究(1936),法国J.科贝尔对寒带喀斯特的研究(1959),苏联Д.C.索科洛夫《喀斯特发育的新规则》(1962),英国M.M.斯威廷《喀斯特地貌》(1973),以及中国科学院地质研究所的《中国岩溶研究》(1979)等。
分布喀斯特地貌分布在世界各地的可溶性岩石里。可溶性岩石有 3类:
(1)碳酸盐类岩石(石灰岩、白云岩、泥灰岩等);
(2)硫酸盐类岩石(石膏、硬石膏和芒硝);
(3)卤盐类岩石(钾、钠、镁盐岩石等)。总面积 达51×106平方公里,占地球总面积的10%。从热带到寒带、由大陆到海岛都有喀斯特地貌的发育。较著名的区域有中国广西、云南和贵州等省(区),越南北部,南斯拉夫狄那里克阿尔卑斯山区,意大利和奥地利交界的阿尔卑斯山区,法国中央高原,苏联乌拉尔山,澳大利亚南部,美国肯塔基和印第安纳州,古巴及牙买加等地。
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,面积为91~130万平方公里,各学者的统计数不完全一致。其中以广西、贵州和云南东部所占的面积最大,是世界上最大的喀斯特区之一;西藏和北方一些地区也有分布。广西、广东主要是热带和亚热带喀斯特,贵州、云南、西藏多为高原喀斯特,高山喀斯特多分布在四川、云南和西藏等高海拔地区。
喀斯特分类根据不同分类原则,划分为许多不同的类型。按出露条件分为:裸露型喀斯特、覆盖型喀斯特、埋藏型喀斯特。按气候带分为:热带喀斯特、亚热带喀斯特、温带喀斯特、寒带喀斯特、干旱区喀斯特。按海拔高度分为:高山喀斯特、高原喀斯特、海岸喀斯特、海底喀斯特。按岩性分为:石灰岩喀斯特、白云岩喀斯特、石膏喀斯特、盐喀斯特。按发育程度分为:全喀斯特、半喀斯特或流水喀斯特。按水文特征分为:充气带喀斯特、浅饱水带喀斯特、深部喀斯特。按形成时期分为:化石喀斯特、古喀斯特、现代喀斯特等。还有生物喀斯特等。喀斯特作用以外由其他不同成因而产生形态上类似喀斯特的现象,统称为假喀斯特,包括碎屑喀斯特(砾岩、角砾岩、砂岩)、黄土和粘土喀斯特、热融喀斯特和火山岩区的熔岩喀斯特等。它们不是由可溶性岩石所构成,在本质上不同于喀斯特。
地貌类型喀斯特地貌在碳酸盐岩地层分布区最为发育,该区岩石突露、奇峰林立,常见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,和溶沟、落水洞、盲谷、干谷、喀斯特洼地(包括漏斗、喀斯特盆地)等喀斯特负地形;地下喀斯特地貌有溶洞、地下河、地下湖等;以及与地表和地下密切相关联的喀斯特地貌有竖井、芽洞、天生桥等。(见图)
石芽和溶沟喀斯特水沿可溶性岩石的节理、裂隙进行溶蚀和冲蚀所形成的沟槽间突起与沟槽形态,是喀斯特区山坡上和盆地里常见的一种凹凸不平的地形。水的溶蚀和冲蚀,以及植物的作用,使岩石层面和节理处开始形成微小的沟槽,以及加深扩大的沟、小盆、斗和不规则坑等,统称为溶痕。溶痕加深成为沟槽形态,称溶沟;沟槽间的突起称石芽。溶沟宽十余厘米至2米,深由数厘米至3米,长度不超过深度5倍者为溶沟,大于5倍者为溶槽,其底部往往被土及碎石所充填。被溶沟分割残存的、高度不超过3米的石芽,常分布在斜坡上。当石芽全被溶蚀残余堆积物──红土所掩埋,则称为埋藏石芽。
石林高温多雨的热带气候条件下,厚层质纯的碳酸盐岩地层中发育的形体高大的沟间耸岩。目前,多数学者认为它是热带石芽的一种特殊形态。石林之间有很深的溶沟,沟坡垂直,坡壁上有平行垂直凹槽,以中国云南的路南石林最为典型 (见彩图),相对高一般20米左右,大者达50米。在有些喀斯特盆地里和喀斯特高原上, 满布的石芽和溶沟使地表崎岖不平,称为溶沟原野。
落水洞流水沿裂隙进行溶蚀、机械侵蚀以及塌陷形成的近于垂直的洞穴。它是地表水流入喀斯特含水层和地下河的主要通道,分布于喀斯特洼地的底部,也有分布在斜坡上。其形态不一,深度可达100米以上,直径很少超过10米。中国各地对落水洞称谓有无底洞、消水洞、消洞等名称。落水洞进一步向下发育,形成井壁很陡、近于垂直的井状管道,称为竖井,又称天然井。
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雏形,而漏斗进一步发育可扩大为喀斯特洼地和喀斯特盆地。
干谷和盲谷喀斯特区干涸的河谷和没有出口的地表河谷。干谷又称死谷,其底部较平坦,常覆盖有松散堆积物,沿干河床有漏斗、落水洞成群地作串球状分布,往往成为寻找地下河的重要标志。成因很多,中国南方的一些喀斯特谷地,或因地下水位下降、地表水下渗,使原来的喀斯特谷地成为干谷,或因地表曲流段被地下河袭夺,地表留下弯曲的干谷。中国北方喀斯特地区一些河谷,在洪水季节是地表河,在枯水季节则成为干谷。
喀斯特区的地表河下游消失于落水洞或溶洞中,成为无出口的河谷,称为盲谷,又称断尾河。常发育于地下水水力坡降变陡处,是地下河袭夺地表河所致,因此在地表水没入落水洞的上方为一陡壁。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,称为断头河。(见河流袭夺)
峰林见喀斯特峰林。
喀斯特丘陵由喀斯特作用形成的起伏不大的石灰岩丘陵。相对高差通常在100~150米左右,坡度不如峰林陡,小于45°,已不具峰林形态。它与喀斯特洼地组合成亚热带喀斯特区的主要类型,以中国黔北、鄂西、川东为典型。若在新构造运动上升区,河流强烈下切,侵蚀作用加强,使丘陵、峰丛、峰林被切割成为陡峻的喀斯特山地。这些山地的相对高差可达数百米以上,顶部和上部喀斯特形态显著,半山腰则多出现悬挂泉水或暗河出口的洞流,山坡上石芽裸露,山体下部侵蚀作用显著,有喀斯特悬谷分布。(见彩图)
喀斯特漏斗和喀斯特盆地见喀斯特洼地。
地下喀斯特地貌见喀斯特洞穴。
研究意义喀斯特的研究在科学理论上和生产实践上都有重要的实际意义。喀斯特区有许多不利于生产的因素需要克服和预防。如有些地区因喀斯特发育使地表严重缺水,或在雨季时地表水来不及排泄,使一些喀斯特洼地积水成灾,影响农业生产;喀斯特洞穴导致坝区、库区发生渗漏;采矿或开挖隧道时发生涌水;喀斯特地下水位迅速下降,导致地面的塌陷;路基或铁路建筑物遇地下喀斯特泉水受淹等。但是,喀斯特区也有大量有利于生产的因素。如喀斯特洞穴是地下水运动和贮存的良好场所,可利用洞穴作为地下水库,进行发电和灌溉;喀斯特泉水水量充沛,水质良好,宜于灌溉、饮用,且有承压性,便于开发利用;喀斯特矿泉、温泉富含有益的元素和气体,在医疗上价值很大;喀斯特区的矿产资源较丰富,尤以喀斯特洞穴和古喀斯特面上的各种沉积矿产最为丰富。近年来,随着石油、天然气的勘探和开采,发现古喀斯特潜山是良好的储油气构造;喀斯特区的奇峰异洞、明暗相间的河流、清澈的喀斯特泉等,是很好的旅游资源。