第四紀(jì)地貌學(xué)結(jié)課論文

1、地貌學(xué)及第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)結(jié)課論文題目:關(guān)于溶洞地貌的總結(jié)專業(yè):*班級(jí):*學(xué)號(hào):*姓名：*指導(dǎo)教師：*二零一三年一月摘要:溶洞地貌是石灰?guī)r地區(qū)經(jīng)歷長(zhǎng)期的巖溶作用的結(jié)果，是巖溶（也 稱喀斯特Karst）地貌的一種。本文主要介紹溶洞地貌是在什么地質(zhì) 條件下形成的，是通過(guò)怎樣的方式形成的，以及現(xiàn)代對(duì)于溶洞地貌的 大致分類及其研究溶洞地貌的價(jià)值。關(guān)鍵字：溶洞地貌：巖溶地貌：地質(zhì)條件目錄 TOC o 1-5 h z 摘要I HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第一章溶洞簡(jiǎn)介1 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 1

2、.1溶洞的地貌學(xué)性質(zhì)1 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.2溶洞的基本形成機(jī)制11.3溶洞的組成2 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 第二章 溶洞的形成及其分類3 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 2.1溶洞的形成3 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 2.2溶洞的分類3 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 第三章 研究溶洞地貌的意義5 HYPER

3、LINK l bookmark49 o Current Document 3.1對(duì)于工程地質(zhì)問題的意義53.1.1巖溶地區(qū)城市地下工程的主要特點(diǎn)53.1.2主要工程地質(zhì)問題5 HYPERLINK l bookmark59 o Current Document 3.2對(duì)于資源開發(fā)的意義7第一章溶洞簡(jiǎn)介1.1溶洞的地貌學(xué)性質(zhì)溶洞，英文名稱：karst cave，是喀斯特地貌的一種表現(xiàn)。喀斯特（KARST） （即巖溶），源于前南斯拉夫的一個(gè)地名，指地表水在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)所經(jīng)過(guò)的沉 積物或巖石有著重要的侵蝕作用，既包括水動(dòng)力作用下的碎屑物搬運(yùn)，又包括水 對(duì)巖石或沉積物的化學(xué)溶蝕作用，還包括碎屑物在搬運(yùn)過(guò)

4、程中的磨蝕作用?？λ?特地貌就是地下水對(duì)碳酸鹽巖侵蝕作用的結(jié)果。在水流作用下，形成陡峭的海岸、 彎曲的溝壑、高高的冰蝕懸谷、氣勢(shì)磅礴的大峽谷?！暗嗡┦币彩撬幕瘜W(xué) 侵蝕作用的寫照?？λ固乜蓜澐衷S多不同的類型。按出露條件分為：裸露型喀斯特、覆蓋型喀 斯特、埋藏型喀斯特。按氣候帶分為：熱帶喀斯特、亞熱帶喀斯特、溫帶喀斯 特、寒帶喀斯特、干旱區(qū)喀斯特。按巖性分為：石灰?guī)r喀斯特、白云巖喀斯特、 石膏喀斯特、鹽喀斯特。此外，還有按海拔高度、發(fā)育程度、水文特征、形成時(shí)期等不同的劃分等。 由其他不同成因而產(chǎn)生形態(tài)上類似喀斯特的現(xiàn)象，統(tǒng)稱為假喀斯特，包括碎屑喀 斯特、黃土和粘土喀斯特、熱融喀斯特和火山巖區(qū)

5、的熔巖喀斯特等。它們不是由 可溶性巖石所構(gòu)成，在本質(zhì)上不同于喀斯特。1.2溶洞的基本形成機(jī)制溶洞的形成是石灰?guī)r地區(qū)地下水長(zhǎng)期溶蝕的結(jié)果，石灰?guī)r里不溶性的碳酸鈣 受水和二氧化碳的作用能轉(zhuǎn)化為微溶性的碳酸氫鈣。由于石灰?guī)r層各部分含石灰 質(zhì)多少不同，被侵蝕的程度不同，就逐漸被溶解分割成互不相依、千姿百態(tài)、陡 峭秀麗的山峰和奇異景觀的溶洞。溶洞按出露條件屬于埋藏性喀斯特，按巖性屬 于碳酸鹽喀斯特。CaCO3碳酸鈣有這樣一種性質(zhì)：當(dāng)它遇到溶有CO2的水時(shí)就會(huì)變成可溶性的碳酸氫鈣Ca(HCO )32CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2溶有碳酸氫鈣的水如果受熱或遇壓強(qiáng)突然變小時(shí)溶在水中的碳酸氫鈣就

6、會(huì) 分解，重新變成碳酸鈣沉積下來(lái)。同時(shí)放出二氧化碳。Ca(HCO3)2 =CaCO3 +CO21 +H2O在自然界中不斷發(fā)生上述反應(yīng)于是就形成了溶洞中的各種景觀。1.3溶洞的組成溶洞：溶洞又稱洞穴，它是地下水沿著可溶性巖石的層面、節(jié)理或斷層進(jìn)行 溶蝕和侵蝕而形成的地下孔道。溶洞中的喀斯特形態(tài)主要有石鐘乳、石筍、石柱、 石幔、石灰華和泉華。鐘乳石是指碳酸鹽巖地區(qū)洞穴內(nèi)在漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史中和特定地質(zhì)條件下形成 的石鐘乳、石筍、石柱等不同形態(tài)碳酸鈣沉淀物的總稱。石筍指在溶洞中直立在洞底的尖錐體。石柱指溶洞中鐘乳石向下伸長(zhǎng)、與對(duì)應(yīng)的石筍相連接所形成的碳酸鈣柱體。石幔是滲流水中碳酸鈣沿溶洞壁或傾斜的洞頂向下

7、沉淀成層狀堆積而成。石灰華是水流從從沉積的廢石灰渣堆中流出，溶解石灰渣中的鈣，重新堆積 而成的。泉華是溶解有礦物質(zhì)和礦物鹽的地?zé)崴驼魵庠趲r石裂隙和地表面上的化 學(xué)沉淀物。第二章溶洞的形成及其分類2.1溶洞的形成如聞名于世的桂林溶洞、北京石花洞，就是由于水和二氧化碳的緩慢侵蝕而 創(chuàng)造出來(lái)的杰作。溶有碳酸氫鈣的水，當(dāng)從溶洞頂?shù)蔚蕉吹讜r(shí)，由于水分蒸發(fā)或 壓強(qiáng)減少，以及溫度的變化都會(huì)使二氧化碳溶解度減小而析出碳酸鈣的沉淀。這 些沉淀經(jīng)過(guò)千百萬(wàn)年的積聚，漸漸形成了鐘乳石、石筍等。如果溶有碳酸氫鈣的 水從溶洞頂上滴落，隨著水分和二氧化碳的揮發(fā)，則析出的碳酸鈣就會(huì)積聚成鐘 乳石、石幔、石花。洞頂?shù)溺娙槭c

8、地面的石筍連接起來(lái)了，就會(huì)形成奇特的石 柱。在自然界，溶有二氧化碳的雨水，會(huì)使石灰石構(gòu)成的巖層部分溶解，使碳酸 鈣轉(zhuǎn)變成可溶性的碳酸氫鈣。CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2當(dāng)受熱或壓強(qiáng)突然減小時(shí)溶解的碳酸氫鈣會(huì)分解重新變成碳酸鈣沉淀Ca(HCO3)2 =CaCO3! +CO21 +H2O大自然經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期和多次的重復(fù)上述反應(yīng)。從而形成各種奇特壯觀的溶洞，如 桂林的七星巖、蘆笛巖、肇慶的七星巖，宜春的竹山洞等。在溶洞里，有千姿百 態(tài)的鐘乳和石筍，它們是由碳酸氫鈣分解后又沉積出來(lái)的碳酸鈣形成的。我國(guó)廣西、云南、貴州等地有這種地貌。著名的桂林山水所呈現(xiàn)的奇峰異洞 就是這樣形成的。2.2溶洞的

9、分類按其發(fā)育演化，巖溶可分出以下6種。地表水沿灰?guī)r內(nèi)的節(jié)理面或裂隙面等發(fā)生溶蝕，形成溶溝(或溶槽)原 先成層分布的石灰?guī)r被溶溝分開成石柱或石筍.溶洞2）地表水沿灰?guī)r裂縫向下滲流和溶蝕，超過(guò)100m深后形成落水洞。3）從落水洞下落的地下水到含水層后發(fā)生橫向流動(dòng)，形成溶洞。4）隨地下洞穴的形成地表發(fā)生塌陷，塌陷的深度大面積小，稱坍陷漏斗， 深度小面積大則稱陷塘。5）地下水的溶蝕與塌陷作用長(zhǎng)期相結(jié)合地作用，形成坡立谷和天生橋。6）地面上升，原溶洞和地下河等被抬出地表成十谷和石林，地下水的溶蝕 作用在舊日的溶洞和地下河之下繼續(xù)進(jìn)行。云南路南的石林是上述第一階段（溶 溝階段）的產(chǎn)物，這里的自然風(fēng)光因阿詩(shī)

10、瑪姑娘的動(dòng)人傳說(shuō)而變得格外旖旎。桂 林的象鼻山，則是原地下河道出露地表形成的。在廣西境內(nèi)，經(jīng)?？煽吹竭@種抬 升到地表以上的溶洞，俗稱“神女鏡”或“仙女鏡”。第三章 研究溶洞地貌的意義3.1對(duì)于工程地質(zhì)問題的意義3.1.1巖溶地區(qū)城市地下工程的主要特點(diǎn)1、環(huán)境地質(zhì)問題種類較多。巖溶地區(qū)城市地下工程建設(shè)可能誘發(fā)一系列的 環(huán)境地質(zhì)問題。如巖溶地表塌陷、地面沉降、地面開裂、對(duì)地下水資源量和水質(zhì) 的影響以及對(duì)建筑物基礎(chǔ)的影響等。2、環(huán)境地質(zhì)問題較為敏感。巖溶區(qū)城市地下工程可能誘發(fā)巖溶地表塌陷和 對(duì)建筑物深基礎(chǔ)產(chǎn)生影響。這點(diǎn)顯著不同于非巖溶地區(qū)，是巖溶區(qū)較為敏感的環(huán) 境地質(zhì)問題。3、地下水與環(huán)境巖土體作用

11、關(guān)系復(fù)雜。城市地下工程建設(shè)可能引起地下水 位多次波動(dòng)，地下水與環(huán)境巖土體相互作用，將對(duì)土洞、溶洞及地下溶蝕空間的 穩(wěn)定性造成影響，進(jìn)而影響建筑物基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。3.1.2主要工程地質(zhì)問題巖溶地區(qū)城市地下工程對(duì)地表的影響首先表現(xiàn)為地面變形，地面變形進(jìn)一步 發(fā)展，將導(dǎo)致地面開裂，嚴(yán)重者導(dǎo)致巖溶地表塌陷。1、巖溶地表塌陷大都發(fā)生在覆蓋型巖溶分布區(qū)，人為活動(dòng)引起巖溶地表塌陷的成因主要是施 工抽排地下水或工程引起地下水位壅高，破壞了原有的巖溶水賦存和徑流狀態(tài)， 改變了水、氣的壓強(qiáng)差和土體的自重力、浮托力，加大了地下水滲透比降，機(jī)械 沖刷、潛蝕和吸蝕作用的結(jié)果使上覆的巖（土）體塌陷。巖溶塌陷給城市建筑物、

12、道路以及其他市政設(shè)施構(gòu)成很大危害。不僅影響生態(tài)景觀結(jié)構(gòu)、地形變化、水動(dòng) 力條件及地下水污染，而且直接威脅人類生命及財(cái)產(chǎn)安全。如2008年廣州市白 云區(qū)夏茅村發(fā)生巖溶地面塌陷，陷坑面積達(dá)300m2。導(dǎo)致數(shù)十處房屋的墻壁及地 面開裂、變形，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。2、建筑物基礎(chǔ)的穩(wěn)定性問題目前，非巖溶區(qū)建筑基礎(chǔ)方面的研究較多，而對(duì)于巖溶區(qū)城市地下工程對(duì) 建筑基礎(chǔ)影響方面還比較少。在覆蓋型巖溶地區(qū)進(jìn)行城市地下工程的施工，建筑 的淺基礎(chǔ)會(huì)受到一定程度的影響。隨著高層建筑和超高層建筑的興起，工程施工 引起巖溶對(duì)深基礎(chǔ)建筑物的影響也越來(lái)越值得關(guān)注。淺基礎(chǔ)建筑物的穩(wěn)定性城市地下工程施工過(guò)程中疏十排水引起的地表

13、沉降，以及運(yùn)營(yíng)期內(nèi)地下工程 結(jié)構(gòu)對(duì)地下水的阻礙導(dǎo)致地下水位壅高，都可能給淺基礎(chǔ)建筑物造成一定影響。疏十排水對(duì)淺基礎(chǔ)建筑物的影響：在地下工程施工中，常常需要進(jìn)行疏十排 水，排水將導(dǎo)致局部水力梯度、地下水流速發(fā)生變化。若黏土中網(wǎng)狀裂隙發(fā)育 水體沿裂隙滲流并向下部開口的溶洞、溶隙匯集，會(huì)對(duì)土體產(chǎn)生垂直滲透壓力 細(xì)小的土顆粒將被水流帶走；當(dāng)水力坡度足夠大時(shí)，大的土顆粒也將隨水流發(fā)生 運(yùn)移，發(fā)生流土或管涌進(jìn)而形成土洞。影響到地基土體的穩(wěn)定，給建筑物的安全 帶來(lái)極大的危害。地下水水位壅高對(duì)淺基礎(chǔ)建筑物的影響：城市地鐵建成后就像植入地下含水 層中的一道隔水墻，阻礙地下水的徑流，造成地鐵隧道和車站迎水面地下水

14、位升 高，背水面地下水位降低。通常情況下，地下水對(duì)淺基礎(chǔ)地基承載力的影響主要 表現(xiàn)在:地下水水位升高，使水位以下的土體失去由毛細(xì)管應(yīng)力或弱結(jié)合水形成 的表面凝聚力，承載力降低；由于地下水的浮力作用，致使土體的有效重力減小 承載力降低。深基礎(chǔ)建筑物的穩(wěn)定性隨著現(xiàn)在高層建筑、超高層建筑的修建，建筑基礎(chǔ)的埋置也在加深，在覆蓋 層較薄的地區(qū)，深基礎(chǔ)將埋置在巖層中。在裂隙、溶洞、基巖面溶溝溶槽等巖溶 較發(fā)育的地區(qū)，下伏溶洞、溶蝕裂隙及暗河中的巖溶裂隙水，連通性好，水量豐 富；賦存于構(gòu)造斷裂帶中的裂隙水，連通性強(qiáng)。地下工程施工引起地下水位的波 動(dòng)會(huì)對(duì)溶洞及地下溶蝕空間的穩(wěn)定性造成影響，從而影響深基礎(chǔ)建筑物

15、的穩(wěn)定 性。工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，許多含溶洞地基的破壞往往是由局部破壞進(jìn)而發(fā)展到整體 破壞，由溶洞內(nèi)部破壞再發(fā)展到外部塌陷失穩(wěn)。3.2對(duì)于資源開發(fā)的意義1、 巖溶與礦產(chǎn)我國(guó)的巖溶固體礦產(chǎn)主要分布在西南幾省的石灰?guī)r區(qū)在廣 西賀縣、富縣與鐘山一帶的股溶洞或地表巖溶凹地中，主要有第四紀(jì)砂錫礦，其 次有磷礦、辰砂礦、鋁土礦、芒硝和砂金等沉積礦產(chǎn)。云南、貴州、湖南等地還 存在著巖溶熱液型的固體錫礦、有色金屬礦、汞礦床等。在含油區(qū)前的第四紀(jì)石 灰?guī)r古巖溶洞穴中賦存石油。2、 巖溶水的利用 巖溶去，地表徑流少，而地下水十分豐富。我國(guó)廣西年降 雨量大12001500mm，但是地表只有較大的河流才經(jīng)常有水，小河常年干涸或僅 在雨季有水，而地下喀斯特的總水量達(dá)38.97G (m，)。華北的許多地區(qū)，巖溶水 已經(jīng)成為工農(nóng)業(yè)生