岩溶是可溶盐分布区独有的一种特殊地质作用,在我国广泛分布。由于岩溶的影响,在岩溶区修建水利工程,往往会导致严重的库水渗漏,影响水库的效益和正常使用,是水工建设中需重点考虑的主要工程地质问题之一。
岩溶是水对可溶性岩石进行的以溶蚀作用为主的综合作用以及由这种作用形成的地形地貌现象和水文地质条件的总称,国际上称为喀斯特(karst)。
参与岩溶过程中的营力及其所引起的岩溶作用较为复杂,诸如地下水和地表水的溶蚀和沉淀,地表水的侵蚀、剥蚀和堆积,地下洞穴高压空气的冲爆和低压空气的吸蚀,地下水的机械潜蚀、冲蚀与堆积,地下洞穴的重力崩坍、塌陷与堆积。
可溶性岩石在我国分布十分广泛,其中尤以碳酸盐类岩石分布最广。碳酸盐类岩石分布面积约占我国国土面积的36%,在地表出露面积约占全国国土面积的9.4%。主要分布于广西、贵州、湘西、鄂西、滇东和川东等地。
岩溶作用会形成地表和地下各种地貌形态,如落水洞、漏斗、洼地、溶蚀谷地等(图4-9)。
溶蚀漏斗是一种上大下小的漏斗状或碟状凹地,平面形态呈圆形或椭圆形,直径和深度一般均有数米至十余米。它的底部常有落水洞与地下暗河相通。
落水洞是地表水流入地下的通道。其形态各异,大小不一。有垂直的、倾斜的和弯曲的,主要受裂隙控制。其中直径较大、洞壁近于直立的,称为竖井。
溶蚀洼地是近似圆形或椭圆形的封闭盆状凹地,四周为低山围绕,底部较平坦,其上覆盖着黏性土和碎石。当洼地内发育有落水洞或漏斗时,就可大量吸收地表水。若其通道被堵塞,则可形成岩溶湖。溶蚀洼地进一步发展,则形成规模更大的溶蚀谷(或称为坡立谷)。
溶隙是水流沿岩石的裂隙溶蚀而成,宽度一般小于50cm,形态极不规则,延伸较长且具方向性。(www.daowen.com)
溶孔是孔径小于2cm的溶蚀孔隙,多呈蜂窝状或网格状。
溶洞是地下水对可溶性岩层进行溶蚀和冲蚀而形成的地下洞穴,溶洞规模各不相同,形态也多种多样,如管状、长廊状和大厅状等。若溶洞位于地下水位以下,则形成地下河(暗河)。
石钟乳、石笋、石柱是岩溶洞穴化学堆积的产物。其中,石钟乳生长于洞顶,石笋形成于洞底。当向下长的石钟乳与向上长的石笋连成一体时,即成为石柱。
岩溶地区地表河流有时注入地下,河谷的末端总是为陡崖所阻挡,这种河谷称为盲谷。潜入地下的水流称为伏流。岩溶地区的干涸河谷称为干谷。山体顶部呈锥状,底部相连的溶蚀峰群称为峰丛。相对高差可达数百米。当山峰上部挺立高大,底部几乎不相连接时,称为峰林。耸立于岩溶地区平原上的孤立山峰称为孤峰。其相对高差一般为50~100m。山体顶部呈浑圆状,相对高差较小的溶丘称为残丘。溶沟是发育在石灰岩表面的沟槽,其宽深不一,常为数厘米到数米,形态各异。沟槽之间凸起的脊称为石芽。若石芽形态高大,坡壁近于直立,成群发育,远观宛若森林的石芽称为石林。如我国云南路南县的石林,部分石芽(柱)高达30m以上。
在工程上,常常按可溶岩的出露条件将岩溶分为裸露型岩溶、覆盖型岩溶和埋藏型岩溶3种类型。
(l)裸露型岩溶。可溶岩出露于地表。仅洼地中有零星小片第四纪松散堆积物覆盖。无论地表、地下,岩溶的各种形态均较发育,地表水与地下水能很快地互相转化,地下水位变幅大。我国大部分岩溶均属于此类。此外,如果岩溶岩层以裸露为主,在谷地、大型洼地及河谷附近有较大面积覆盖,则称为半裸露型岩溶。
(2)覆盖型岩溶。可溶岩上部大面积覆盖有较厚的(一般为几十米以上)第四纪松散堆积物;其中覆盖厚度小于30m的为浅覆盖。当覆盖较薄时,地表常出露石芽、石针;当覆盖较厚时,若下伏基岩中岩溶强烈发育,则在覆盖层中常形成土洞,在地表形成漏斗、洼地或浅水塘。
(3)埋藏型岩溶。可溶岩大面积埋藏于非可溶岩以下。岩溶发育在地下深处,甚至深达千余米的碳酸盐岩中。岩溶形态以溶孔、溶隙为主,也有形成较大洞穴者。如我国四川盆地和华北平原深处的岩溶。
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