三 岩溶演变.docVIP

PAGE  PAGE 18 第三节 岩溶演变 岩溶是弱酸水流溶蚀可溶岩体形成的地貌、洞穴、水系、生态的总称。1966年中国第一次喀斯特（karst）学术会议，建议将国际已通行60多年的音译“喀斯特”改为意译“岩溶”，作为符合中国实际的标准术语。 随着自然演变，人类活动加剧，促使岩溶快速发育，利弊影响与日俱增。岩溶地区常形成高山峡谷，蕴藏巨大水能，具备兴建电站、水库的优越条件。洞穴、暗河是地下水运动、存贮的理想场所，水量丰富，水质清洁，适于饮用、灌溉；具有一定高度、压力，便于开发利用。温泉、矿泉含有热能、气体、微量元素，适于医疗、健身。古岩溶空隙富集卤盐、石膏、芒硝、煤炭、石油、天然气等宝贵矿藏。隐蔽洞穴常作为特种工厂、车间、仓库、科研基地；奇特洞穴常是探险、科考、旅游、休闲胜地。不过岩溶作用破坏地壳岩层的坚实性、???定性，形成千疮百孔。岩溶地区常因水土流失，地表缺水，土层瘠薄，加速石漠化，破坏生态环境，影响农林生产和居民生活。建设水利工程，常因岩溶洞穴、暗河引发坝基、库区渗漏、坍塌，危及坝体安全，缩短水库寿命，甚至使工程失效。掘进隧道、开挖矿藏，常因突水、涌水，造成事故。 三峡库区具备岩溶演变的物质、能量、时间、空间等充分条件，并已形成地表、地下、深部，溶蚀、溶蚀与侵蚀、溶蚀与构造六大岩溶类型，以及中山和低山，古代和近代，热带、亚热带、温带等多种岩溶地貌、洞穴、水系、生态，号称岩溶博物馆。2003年11月，中国根据联合国教科文组织专家建议，将云南石林，重庆天坑地缝、金佛山、芙蓉江，贵州兴义万峰林、荔波樟江，广西桂林漓江、乐业大石围等岩溶地貌，风景名胜区联合起来，申报世界自然遗产。在亚太地区31个岩溶遗产候选地中，只有中国为全世界保存完整、真实的天坑地缝式峡谷等主要景观。三峡成库后将加速岩溶演变。深入研究岩溶发展过程，认识地区岩溶发育阶段,掌握岩溶演化规律，化害为利，保证库区安全，具有重要意义。 一、岩溶作用 弱酸水流对可溶岩体进行的以化学溶蚀为主的作用，称为岩溶作用。它包括多种复杂的内外营力作用过程，如化学溶解与流水冲刷、搬运、沉淀、坍塌等理化侵蚀作用、过程；化学溶解与地质构造、地壳运动作用、过程。另外的表述是，弱酸水流对可溶岩体的溶解与沉淀、侵蚀与沉积、崩塌与堆积等化学、物理过程的改造、破坏、建设作用。 （一）溶解 岩体中的矿物遇水后，易溶质点逐渐离开表面，进入水中，形成溶液流失；难溶物质残留下来。各种矿物的化学性质不同，溶解度也不一样。岩石中常见主要造岩矿物的溶解度大小顺序如下：方解石、橄榄石、辉石、角闪石、滑石、蛇纹石、绿帘石、正长石、黑云母、白云母、石英。方解石的化学成分是碳酸钙（CaCO3）,是组成石灰岩的主要矿物。在地壳中分布很广，最易溶解、风化。 （二）溶蚀 水流对可溶岩体的化学溶解作用。纯水溶解石灰岩的能力很弱。水中含有二氧化碳（CO2），生成碳酸（H2CO3）后，溶解能力显著提高。大气降水和地表径流，与清洁空气中约占0.03％体积的CO2化合，生成PH=5.6的弱碳酸，即具有很强的溶蚀性。它经常与石灰岩（CaCO3）相互作用，生成碳酸化合物，碳酸氢钙〔Ca(HCO3)2〕溶液，又名酸式碳酸盐或重碳酸钙。向低处的岩体，江河湖海流去，造成石灰岩地区快速溶蚀、风化、岩溶地貌。反应式为： H2O+CO2=H2CO3 H2CO3+CaCO3=Ca(HCO3)2 流水的动能消耗，溶液趋于饱和、过饱和，碳酸钙就会在新地方沉积，形成建设性的泉华（石幔、石笋、石柱、石钟乳等）景观。反应式为： Ca(HCO3)2eq \o(\s\up 10( △),\s\do 4( ＝))CaCO3↓＋CO2↑＋H2O 另外的机理是：碳酸在水中呈离子状态，其中的氢离子H+很活跃，与碳酸钙（CaCO3 eq \o(\s\up 10( →),\s\do 4(←))Ca2+＋COeq \o(\s\up 5(2-),\s\do 2(3))）的COeq \o(\s\up 5(2-),\s\do 2(3))离子结合，形成溶解物质Ca2+＋HCOeq \o(\s\up 5(2-),\s\do 2(3))，随水流走。反应式为： CO2+H2O →H2CO3 →H+＋ HCOeq \o(\s\up 5( -),\s\do 2( 3)) H+＋CaCO3→HCOeq \o(\s\up 5( -),\s\do 2( 3))+Ca2+ 即 CO2+H2O+CaCO3 eq \o(\s\up 10( →),\s\do 4(←))Ca2+＋2(HCO3)- 上述碳酸化作用，兼有溶解、沉淀作用，即反应是可逆的。正反应（溶蚀）的速度，取决于CO2的浓度；逆反