岩溶现象的发育规律

岩溶发育地区,各种岩溶形态在空间的分布和排列是有一定规律的,它们主要受岩性、地质构造、地壳运动、地形和气候等因素的控制和影响。

(1)岩性的影响

可溶岩层的成分和岩石结构是岩溶发育和分布的基础。成分和结构均一且厚度很大的石灰岩层,最适合岩溶的发育和发展。所以许多石灰岩地区的岩溶规模很大,形态也比较齐全。广西桂林附近有很多大规模的溶洞,多发育在层厚质纯的石灰岩岩体中。白云岩略次于石灰岩。含有泥质和其他杂质的石灰岩或白云岩,溶蚀速度和规模都小得多。在石灰岩或白云岩发育的地区进行道路选线时,必须随时注意岩溶的影响。

(2)地质构造的影响

褶曲、节理和断层等地质构造控制着地下水的流动通道,地层构造不同,岩溶发育的形态、部位及程度都不同。

背斜轴部张节理发育,地表水沿张节理下渗,多形成漏斗、落水洞、竖井等垂直洞穴。向斜轴部属于岩溶水的聚积区,两翼地下水集中到轴部并沿轴向流动,故水平溶洞及暗河是其主要形态。此外,向斜轴部也有各种垂直裂隙,故也会形成陷穴、漏斗、落水洞等垂直岩溶形态。褶曲翼部是水循环强烈地段,岩溶一般均较发育,尤以邻近向斜轴部时为最甚。

一般张性断裂受拉张应力作用,破碎带宽度并不太大,但断层角砾大小混杂,结构疏松,缺乏胶结,裂隙率高,有利于地下水的渗透溶解,沿断裂带岩溶强烈发育。

压性断裂带由于断裂带内常发育有较厚的断层泥或糜棱岩,一般呈致密胶结状态,裂隙率低,不利于地下水流动,岩溶作用弱,岩溶程度轻。

在逆断层组成的叠瓦式断裂带,除地表水有些小型漏斗和溶沟外,断层带内几乎没有岩溶现象。

但是,在压性断裂带的主动盘(一般为上升盘)上,也可能存在强烈的岩溶现象。这是因为主动盘影响规模较大,次一级小断层与裂隙较发育,而且多张开,有利于岩溶发育。

扭性断裂的情况介于张性和压性断裂之间,这与扭性断裂有时是隔水的,有时是富水的有关,在一些扭性断裂带岩溶也可以强烈发育。

(3)地壳运动的影响

正如河流的侵蚀作用受侵蚀基准面控制一样,地下水对可溶岩的溶蚀作用同样受侵蚀基准面的控制。而侵蚀基准面的改变则是由地壳升降运动所决定的。因此,当地壳相对上升、侵蚀基准面相对下降时,岩溶以下蚀作用为主,从而形成垂直的岩溶形态;而当地壳相对稳定、侵蚀基准面一段时间也相对不变时,地下水以水平运动为主,从而形成较大的水平溶洞。当地壳升降和稳定呈间歇交替变化时,垂直和水平溶洞形态也会交替变化。水平溶洞成层发育,每层溶洞的水平高程与当地河流阶地高程相对应,是该区地壳某个稳定时期的产物。

(4)地形的影响

在岩层裸露、坡陡的地方,因地表水汇集快、流动快且渗入量少,多发育溶沟、溶槽或石芽;在地势平缓、地表径流排泄慢、向下渗流量多的地方,常发育漏斗、落水洞和溶洞;一般在斜坡地段,岩溶发育较弱,分布也较少。

岩溶发育的程度,在地表和接近地表的岩层中最强烈,往下越深越减弱。在岩层倾角较大的纯石灰岩层深部,偶可见到岩溶发育,在富有CO 和循环较快的承压水地区,也可能有深层的岩溶发育。

(5)气候的影响

降水多,地表水体强度就大,气候也潮湿,地下水也能得到补给,岩溶发育就较快,因此,在气候炎热、潮湿、降水量大的情况下,地下水充沛且流量大,并在分布有碳酸盐岩层的地区,岩溶发育和分布较广,岩溶形态也比较齐全。我国广西属典型的热带岩溶地区,以溶蚀峰林为主要特征;长江流域的四川、湖北、湖南一带,属亚热带气候,岩溶形态以漏斗和溶蚀洼地为主要特征;黄河流域以北属温带气候,岩溶多不发育,而以岩溶泉和干沟为主要特征。