2023-2024学年高中地理学习辅导资料 喀斯特作用、地貌及其发育—知识拓展

喀斯特作用、地貌及其发育 喀斯特(karst)一词原是前南斯拉夫西北部的石灰岩高原名称，在那里发育着由石灰岩溶蚀而成的各种奇特地貌。19世纪末，南斯拉夫学者司威次(Cvijic)首先对该地地貌进行了研究，并用喀斯特一词来称呼这些特殊的地貌和水文现象。以后“喀斯特”便成为世界各国所通用的术语，对凡是发生在可溶性岩石地区的地貌，都统称为喀斯特地貌。我国曾经使用“岩溶地貌”一词。 可溶性岩石主要指碳酸盐类、硫酸盐类及卤盐类等岩石。它们在世界上分布很广，面积达51×10⁶km²，占地球面积的10%，由此发育而成的喀斯特地貌从热带到寒带，或者由大陆到海岛都有它的踪迹。其中比较著名的地貌区包括我国两广、云贵，越南北部，前南斯拉夫迪纳里克山区，意大利和奥地利交界的阿尔卑斯山区，法国中央高原，俄罗斯乌拉尔山，澳大利亚大陆南部，美国肯塔基和印第安纳州，古巴及牙买加等地（图5—1）。 喀斯特地区：法国高原、乌拉尔山、澳洲南部、古巴。资源：砂矿、旅游、考古；危害：地基、漏水、缺水。 我国喀斯特地貌不但分布广，面积大，而且发育也很典型。这些地貌主要分布在石灰岩出露地区，面积超过124×10⁴km²，约占全国陆地面积的13%，其中以广西、贵州和云南东部所占的面积最大，共55×10⁴km²，是世界上最大的喀斯特区之一。闻名于世的“桂林山水”和路南石林等即在这一区域内。 我国对喀斯特地貌的研究亦有悠久的历史。远在两千多年前的《山海经》中便有伏流的记载，至三百多年前的明末时期，对喀斯特地貌的认识已经有较高的水平，如当时的地理学家徐霞客在他的《徐霞客游记》中对我国南方喀斯特地貌的类型、特征、成因及地貌分区等都作了较详细的描述。该书不仅是我国系统记载喀斯特地貌的重要文献，而且也是世界上最早而又全面叙述喀斯特地貌的伟大著作。 喀斯特地区蕴藏着丰富的矿产资源，尤其砂矿为突出；奇特的地貌景观又是很好的旅游资源；地下洞穴中所埋藏的古生物和古人类化石具有重大的科学价值。但是喀斯特地区经常发生地基破裂，水库漏水和地表缺水等现象，给生产和生活都带来许多问题，须加慎重处理。 所以对喀斯特地貌的研究有着十分重要的意义。 第一节 喀斯特作用 凡是水对可溶性岩石以化学过程（溶解和沉淀）为主，机械过程（流水侵蚀与沉积，以及重力崩塌和堆积等)为辅的破坏和改造作用，称为喀斯特作用，由这种作用所造成的地貌称为喀斯特地貌。喀斯特作用不仅发生在地表，而且更多的是发生在地下。 一、喀斯特作用的化学过程 可溶性岩石的溶解通常都是在含有CO₂的水中进行的。例如，石灰岩（碳酸钙）在水中的溶解或析出，与CO₂进入水中或逸出有关。 当大气中的CO₂向水中渗入时成为溶解的CO₂，它在水中分成两部分：一部分称化学CO₂，它与H₂O化合成为碳酸；另一部分保持气体状态，称为物理CO₂。 化学CO₂与水作用形成碳酸，即： CO₂+H₂O→H₂CO₃ 当碳酸离解后，产生H⁺和HCO₃⁻离子，即： H₂CO₃→H⁺+HCO₃⁻ 由于H⁺是一种极活跃的离子，当多量的H⁺与固体CaCO₃中的CO₃²⁻结合时，即成为H₂CO₃而分离出Ca²⁺，使碳酸钙溶解于水，即： H⁺+CaCO₃→H₂CO₃+Ca⁺⁺水中CO₂：化学（碳酸）、物理（气体）。空气中、水中物理CO₂减少，碳酸钙沉淀。可溶性岩石：卤、硫酸、碳酸盐（广、大）。 综合反应式是： CaCO₃+CO₂+H₂O=2HCO₃⁻+Ca⁺⁺ 这种反应是可逆的，当空气中CO₂减少，或水中的物理CO₂减少时，化学CO₂就要向相反方向转化，其结果使水中碳酸含量减少，从而引起CaCO₃重新沉淀。 以上的化学溶解过程是在水溶液与CO₂气相和CaCO₃固相同时接触的情况下进行的，称为开放系统的溶解。 但是，在地下深处的溶解过程有所不同，最初是水先从气相中溶解CO₂然后又在与气相隔绝的情况下与CaCO₃反应，亦即在没有新的CO₂补充环境下进行溶解，称为封闭系统的溶解。很显然，这种反应过程，很快便达到平衡，故溶解量较小。 二、喀斯特作用的基本条件 喀斯特作用是否能够进行主要取决于岩石的可溶性和水的溶蚀力大小。但是喀斯特作用的深入程度则受岩石的透水性和水的流动性的影响。 (一)岩石的可溶性 岩石的可溶性主要取决于岩石的成分和岩石的结构。岩石的成分是指岩石的矿物成分和化学成分。岩石的结构是指组成岩石的矿物颗粒大小、形状、排列顺序和岩石的胶结物质等。 从成分上看，可溶性岩石可分为三类：①碳酸盐类岩石，如石灰岩、白云岩、硅质灰岩及泥质灰岩等。②硫酸盐类岩石，如硬石膏、石膏、芒硝等。③卤盐类岩石，如石盐、钾盐等。 在三类岩石中，溶解度最大的是卤盐类岩石，硫酸盐类岩石次之，碳酸盐类岩石最小。 但是由于卤盐类和硫酸盐类岩石分布不广；而碳酸盐类岩石的溶解度虽小，但它的分布很广，岩体大，所以对于地貌的演化