喀斯特地貌的形成和分布原因（喀斯特地貌的22种类型）

喀斯特地貌概述

喀斯特原是亚得里亚海北端东海岸（地中海的一个大海湾）石灰岩高原的地名，那里发育着各种奇特的石灰岩地形。

19世纪末，司威治研究了喀斯特高原的各种石灰岩地形，并把这种地貌叫喀斯特。喀斯特一词便成为各国通用术语。在我国以前也称作喀斯特，1966年在广西桂林召开的全国喀斯特学术会议上，将喀斯特改为岩溶。

我国的许多典籍和地方志中都曾对石灰岩地形和岩洞进行过描述和记载。在距今300多年前，我国明代地理学家徐霞客考察了广西、贵州和云南一带的石灰岩地形，探寻了许多地下溶洞，详细记述了各种石灰岩地形的景观。

徐霞客（1587年-1641年）

岩溶地貌分布广泛，全国碳酸盐类岩石分布面积（出露地表的）约125万平方千米，西南几省石灰岩分布面积达55万平方千米，约占全国分布面积一半。那里岩溶非常发育，广西桂林山水和云南路南石林皆闻名于世。

云南昆明石林

广西桂林象鼻山

岩溶地区有许多国民经济建设问题。例如，在岩溶发育的地区，地下蕴藏着丰富的水资源，合理开采和利用岩溶地区的地下水对工农业生产有重要意义。

岩溶地区有许多溶洞和暗河，因此在岩溶区修建水库时要注意漏水问题，在修筑道路和桥梁时要注意地基的塌陷问题。

典型负地形示意图

岩溶还与一些矿产的生成和富集有密切关系，例如，溶蚀残留的铝土可以富集成铝土矿，地下溶洞往往是蕴藏砂矿和储存石油、天然气的良好场所。

此外，岩溶地貌也是重要的旅游资源。

喀斯特地貌形成原理

地表水和地下水的化学作用过程（分解和化合）和物理作用过程（流水的侵蚀和沉积、重力 崩塌和堆积）对可溶性岩石的破坏和改造作用，叫岩溶作用。

岩溶形态示意图

岩溶地貌是可溶性岩石受地表水、地下水的化学和物理作用后所形成的一种地形。其中物理的侵蚀和堆积作用是次要的，而化学的分解和沉淀过程是主要的。

上面这个化学反应式是可逆的，当水中的二氧化碳浓度增大时，反应向右侧进行，石灰岩被溶解；当水中二氧化碳浓度减少时，反应向左侧进行，石灰岩被沉淀出来。岩溶地区的多种多样的地形也就是这两个过程作用形成的。

岩溶形态示意图

形成条件：

1、岩石一定要是可溶的

石灰岩、硫酸盐岩、岩盐都是可溶的，但由于硫酸岩、岩盐分布范围小，石灰岩分布面积大，（匠心地理公众号整理）所以喀斯特地貌只在石灰岩地区才发育典型。

2、岩石一定要是能透水的

因为不透水的岩石，只能在岩石表面产生溶解和沉淀，不能深入到岩石内部。这样也就产生不了丰富的地下喀斯特地形。

3、水一定要具有溶解力

这取决于水中含有的二氧化碳数量多少、有机酸无机酸的数量、水的温度高低。温度高反应快，溶解石灰岩的数量就多。

4、水一定要是流动的

不流动的水会很快饱和而失去溶解力，只有不断的流动，水中的二氧化碳浓度才会变化，产生碳酸钙的沉淀或重新溶解。

地表喀斯特地貌

在岩溶作用下，地表形成各种不同的岩溶地貌。由于岩溶发育的不同阶段和分布在不同地区，岩溶地貌类型和规模各有不同。

岩溶形态示意图

一

溶沟、石芽、石林

溶沟和石芽是石灰岩表面的溶蚀地貌。

水流沿石灰岩表面流动，溶蚀和侵蚀出许多凹槽，称为溶沟。

溶沟宽十几厘米至几百厘米，深以米计，长度不等。溶沟之间的突出部分，称为石芽。溶沟间的石芽除有裸露的外，还有埋藏的。埋藏的石芽多是在地下水渗透过程中溶蚀而成。

通常，从山坡上部到下部，由全裸露石芽过渡为半裸露石芽至埋藏石芽，如下图：

斜坡上的石芽分布示意图

溶沟和石芽的分布特征常与地形、地质等条件有关。地形坡度较大的地面上，常形成彼此平行的溶沟和石芽，而在平缓的地面上，溶沟和石芽则纵横交错。在石灰岩节理发育的区域水流沿节理溶蚀，形成格状的溶沟。

石林：是一种非常高大的石芽，石芽之间有很深的溶沟，沟壁陡直，崖壁上形成直立的溶蚀凹槽。

石林是在热带多雨气候条件下形成的，云南路南石林，高达20~30m，密布如林，故名石林。

石林景观图

二

落水洞和竖井

落水洞：是岩溶区地表水流向地下河或地下溶洞的通道，它是由垂直方向流水对裂隙不断 进行溶蚀并伴随塌陷而成。

落水洞

落水洞常分布在溶蚀洼地和岩溶沟谷内，也有在斜坡上。落水洞大小不等，形状也各不相同。在广西，许多落水洞的洞口直径为7-10m，深度为10-30m，最深可达百米以上。

竖井（天坑）：是一种深度较大的垂向洞穴。当地壳上升，地下水位即随之下降，落水洞 进一步向下发育而成，深度可达数百米。

重庆奉节的天坑，深660多米

三

漏斗

漏斗是岩溶化地面上的一种口大底小的圆锥形洼地，平面轮廓为圆形或椭圆形，直径数十米，深十几米至数百米。

漏斗是岩溶水垂直循环作用的地面标志，因而漏斗多数分布在岩溶化的高原面上。

高原面上的岩溶漏斗

漏斗按成因可分为溶蚀漏斗、沉陷漏斗和塌陷漏斗三种。

溶蚀漏斗：是地面低洼处汇集的雨水沿节理裂隙垂直向下渗漏而不断溶蚀形成的。

溶蚀漏斗示意图

绘图 | 椰子皮

沉陷漏斗：在有较厚的松散沉积物或砂岩覆盖的岩溶地区，如有通往地下的裂隙，水流在下渗过程中，带走一部分细粒的砂和黏土物质使地面下沉形成沉陷漏斗。

沉陷漏斗示意图

绘图 | 椰子皮

塌陷漏斗：多是溶洞的顶板受到雨水的渗透、溶蚀或强烈地震发生塌陷而成。

塌陷漏斗示意图

绘图 | 椰子皮

四

溶蚀洼地

溶蚀洼地是由四周为低山丘陵和峰林所包围的封闭注地。它的形状和溶蚀漏斗相似，但规模比溶蚀漏斗大得多。溶蚀洼地的底较平坦，直径超过100m，最大可达1~2km。

岩溶洼地示意图

溶蚀洼地是漏斗进一步溶蚀扩大而成。它的底部常发育落水洞和漏斗，还有一些小溪。（匠心地理公众号整理）从洼地四壁流出的泉水，经小溪最后流进落水洞中。溶蚀洼地常在褶皱轴部或断裂带中发育。沿大的断裂带发育的溶蚀洼地，常呈串珠状排列。

溶蚀洼地底部如被黏土或边缘的坠积岩块覆盖，底部的漏斗和落水洞就被阻塞，将形成岩溶湖。

五

溶蚀盆地

岩溶盆地：是指岩溶地区的一些宽广平坦的盆地或谷地。岩溶盆地（谷地)）的宽度自数百米至数千米，长度可达几十千米。

盆地的边坡陡峭，底部平坦，常覆盖着溶蚀残留的黄棕色或红色黏土，有些地方还有河流冲积物。

岩溶盆地中的河流常从某一端流出到另一端经落水洞汇入地下河。在许多岩溶盆地中还耸立着一些岩溶丘。岩溶盆地是岩溶地貌发育后期的产物。

岩溶盆地（谷地）示意图

六

干谷、盲谷和伏流

干谷：是岩溶区的干涸河谷。

由于地壳上升，岩溶水的水平循环带下降，或上游河道水流流入落水洞成为地下河，原来由地下水和上游河道补给的河流失去了水源，因而变成干谷。

盲谷：在岩溶区，常见河谷上游的水流从某一陡坝下的泉眼涌出，而河流流向的前方又有一落水洞，河水沿落水洞流入地下，这种上下游封闭的谷地，称为盲谷，转入地下的河流暗流段，叫伏流。

我国广西、云南和贵州等地发育许多盲谷。在贵阳市西南，红水河的支流涟水时隐时现，出现许多伏流。

岩溶地貌示意图

七

峰丛、峰林和孤峰

石灰岩山峰群

峰丛：岩溶地区发育的基部相连，且相连部分高度比例大于上部分开部分的山峰群，相对高度在200-300m。

云南罗平金鸡峰丛

峰林：岩溶地区成群分布的，基部分离，相对高度在100-200m左右，坡度一般在45°以上的岩溶山峰群。

贵州播雨峰林

孤峰：是岩溶区的孤立石灰岩山峰，常分布在岩溶平原或岩溶盆地中，相对高度由数十米至百余米。

喀斯特峰丛峰林地貌演化模式如下图：

来源 | 星球研究所

地下喀斯特地貌

典型负喀斯特地形示意图

地下岩溶地貌

地下喀斯特地貌：是喀斯特地区最富有特色的地貌，其中主要有溶洞和地下河道两种。

一

溶洞

溶洞：是地下水沿可溶性岩体的层面、节理或断层进行溶蚀和侵蚀而成的地下孔道。

宜良九乡溶洞

我国的溶洞规模很大，如桂林七星岩长千余米，高数十米。多个溶洞连通组合成一个整体时，可称为洞穴系统。

桂林七星岩

二

地下河

当地下水流沿着可溶性岩石的较小裂隙和孔道流动时，其运动速度很慢，这时只能进行溶蚀作用。

随着裂隙的不断扩大，地下水除了继续进行溶蚀作用，还发生重力崩塌，使孔道扩大为溶洞，也就形成了管道式的流水，称为地下河。

宜良九乡溶洞-雌雄飞瀑（双飞瀑布）

三

溶洞地貌

1

溶蚀地貌

发育在潜水面附近的水平溶洞，由于经常受自由水面的溶蚀、侵蚀作用，所以洞顶平坦。如果洞顶局部地点受到强烈的紊流作用，由于水压增大，溶蚀、侵蚀力加强，结果这些地方的溶蚀量比周围大，形成向洞顶凹入的弧形面。

水平溶洞横剖面图

溶洞两侧边壁有边槽，它标志地下河水面变动时的位置，这里溶蚀侵蚀作用也较强烈，故形成向洞侧凹入的槽状地貌。

2

堆积地貌

溶洞堆积物多种多样，除了地下河床冲积物如卵石泥沙（其中有用砂矿、黏土矿物等)外，还有崩积物、古生物以及古人类文化层等堆积。

但最常见和大量的是碳酸钙化学堆积，并且构成了各种堆积地貌，如石钟乳、石笋、石柱、石幔和边石堤等。

石钟乳

石钟乳：是悬垂于洞顶的碳溶钙堆积，呈倒锥状。

其生成是由于洞顶部渗入的地下水中CO2含量较高，对石灰岩具有较强的溶蚀力，呈饱和碳酸钙水溶液。

当这种溶液渗至洞内顶部出露时，因洞内空气中的CO2含量比下渗水中CO2含量低得多，（匠心地理公众号整理）所以水滴将失去一部分CO2而处于过饱和状态，于是酸钙在水滴表而结晶成为极薄的钙膜，水滴落下时，钙膜破裂，残留下来的碳酸钙便与顶板连接成为钙环。

由于下渗水滴不断供应碳酸钙，所以钙环不断往下延伸，形成细长中空的石钟乳。

石钟乳的形成过程图

绘图 | 椰子皮

有时下渗水中含有其他杂质或者中央通道上 水滴的晶体生长，通道由此被堵塞。以后，下渗水继续往石钟乳外部流动与堆积，石钟乳不断增大，它的横切面具有同心圆结构。如果石钟乳附近有多个水滴堆积时，则形成不规则的石钟乳。

石柱

石柱：是石钟乳和石笋相对增长，直至两者连接而成的柱状体。由洞顶下渗的水溶液继续沿石柱表面堆积，使石柱加粗。

石柱形成示意图

石笋

石笋：是由洞底往上增高的碳酸钙堆积体，形态成锥状、塔状及盘状等。其堆积的方向与石钟乳相反，但位置两者对应。

石笋、石柱和石钟乳示意图

当水滴从石钟乳上跌落至洞底时，变成许多小水珠或流动的水膜，这样就使原来已含过量CO2的水滴有了更大的表面积，促进了CO2的逸散。因此，在洞底产生碳酸钙堆积。

石幔

石幔：是含碳酸钙的水溶液在洞壁上漫流时，因CO2迅速逸散而产生片状和层状的碳酸钙堆积，其表面具有弯曲的流纹，高度可达数十米，十分壮观。

石幔

边石堤

边石堤：是在洞底，特别是底部两边的堤状堆积物。高度不大，约数厘米至数十厘米，又似梯田土埂，排列在洞底缓倾的地面上，由上往下呈阶梯下降，每一阶梯都作是状突起，并且呈弧形向外弯曲，堤内积水成池，称为边石池或石田。

宜良九乡溶洞-边石堤

边石堤的生成与原始地面起伏有关。当流动的含钙溶液由积水小洼地漫过高起的边缘时，处于流态的溶液加快了它所含有的CO2的逸散，促进了碳酸钙的重新结晶因此在洼地边缘发生碳酸钙堆积，并且不断增高加厚，使原来不平的堤顶，经过多次堆积后，也趋于一致。

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