理论教育 岩溶概念和发生条件|工程地质(第3版)

岩溶概念和发生条件|工程地质(第3版)

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:1)岩溶的概念岩溶是岩溶作用及其所产生的一切岩溶现象的总称,岩溶也称喀斯特。图8.9岩溶形态示意图由于岩溶地区有着独特的水文特征和地貌特征,因此在岩溶地区进行各种经济建设和生产活动都会遇到非岩溶地区所没有的问题。水对碳酸盐类岩石的溶解能力,主要取决于水中侵蚀性CO2的含量。此外随着水温增高,进入水中的CO2扩散速度增大,使岩溶加强,故热带石灰岩溶蚀速度比温带、寒带快。

岩溶概念和发生条件|工程地质(第3版)

1)岩溶的概念

岩溶是岩溶作用及其所产生的一切岩溶现象的总称,岩溶也称喀斯特。岩溶作用是指地表水和地下水对地表及地下可溶性岩石所进行的化学溶解作用、机械侵蚀作用、溶蚀作用、侵蚀—溶蚀作用,以及与之相伴生的堆积作用的总称。在岩溶作用下所产生的地表形态和沉积物,称为岩溶地貌和岩溶堆积物。在岩溶作用地区所产生的特殊地质、地貌和水文特征,称为岩溶现象。岩溶在我国分布非常广泛。其中在桂、黔、滇、川东、川南、鄂西、湘西、粤北等地连片分布的就达55万km2

图8.9 岩溶形态示意图

由于岩溶地区有着独特的水文特征和地貌特征,因此在岩溶地区进行各种经济建设和生产活动都会遇到非岩溶地区所没有的问题。在岩溶地区,由于存在大量的地下空洞,进行水库修建时要注意防止渗漏问题,在开凿隧道和建设矿井时要注意涌水排水问题,在建筑铁路、桥梁和厂房时要注意地基的塌陷问题。

2)岩溶的形态特征

在可溶性岩石分布地区,溶蚀作用在地表和地下形成了一系列溶蚀现象,称为岩溶的形态特征。这些形态既是岩溶区所特有的,使该地区地表形态奇特,景致优美别致,常被开发为旅游景点,如广西桂林山水和云南路南石林。同时,这些形态,尤其是地下洞穴、暗河,也是造成工程地质问题的根源。常见的岩溶形态见图8.9和表8.9。

表8.9 常见的岩溶形态

续表

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3)岩溶的形成条件

岩溶的形成条件包括岩石的可溶性、岩石的透水性和有溶解能力的地下水活动3个方面。

(1)岩石的可溶性

可溶性岩石是岩溶发育的物质基础,它的成分和结构特征影响岩溶的发育程度。

岩石的成分不同,其溶解度也不一样。按其成分,可溶性岩石可以分为易溶的卤素盐类(如岩盐)、中等溶解度的硫酸盐类(如石膏、硬石膏、芒硝)和碳酸盐类(如石灰岩白云岩)。通常所说的岩溶常指碳酸盐类地貌,它可以形成溶洞和石林。

(2)岩石的透水性

岩石的透水性是岩溶发育的另一个必要条件,岩石的透水性越高,岩溶发育也越强烈。岩石的透水性取决于岩体的裂隙、孔隙的多少和连通情况,所以,岩石中裂隙的发育情况往往控制着岩溶的发育情况。一般在断层破碎带,背斜轴部等地段,岩溶比较发育,原因就在这里。此外,在地表附近,由于风化裂隙增多,有利于地下水的运动,岩溶一般比深部发育。

(3)有溶解能力的地下水活动

有溶解能力的地下水活动是岩溶发生的另一条件。水对碳酸盐类岩石的溶解能力,主要取决于水中侵蚀性CO2的含量。水中侵蚀性CO2含量越多则溶解能力越强。当地下水中含侵蚀性CO2时,CO2方解石的CaCO3反应,最终生成Ca2+离子,使碳酸盐岩的溶解度高达几百mg/L,大大提高了岩溶发育速度。其化学反应式如下:

该反应为可逆反应,反应达到平衡时的CO2含量称为平衡CO2,当地下水中CO2含量超过平衡时的CO2,反应才会向右进行,超过部分称为侵蚀性CO2。水中CO2的来源,主要是雨水溶解空气中所含CO2形成的,土壤和地表附近强烈的生物化学作用,也是水中CO2的重要来源之一。由此可见,水的物理化学性质与岩溶的发育有着密切的关系。此外随着水温增高,进入水中的CO2扩散速度增大,使岩溶加强,故热带石灰岩溶蚀速度比温带、寒带快。

地下水的主要补给是大气降水。降雨量大的地区,水源补给充沛,岩溶就易于发育。岩溶水随深度不同有不同的运动特征,从而形成不同的岩溶形态。

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