岩溶堆积物

岩溶地貌及岩溶堆积物~

一、名词解释
溶蚀漏斗与塌陷漏斗，石牙与溶沟，峰林与峰丛，孤峰，石钟乳与钟乳石，石笋与石柱，溶蚀洼地，岩溶平原（坡立谷），盲谷与干谷，断头河，石幔，石林，石旗，边石，落水洞与竖井，暗河与伏流，泉华，硅华与钙华，喀斯特作用，岩溶洞穴
二、填空题
1.岩溶地貌依其形成在地表还是地下，把它们可分为______和______地貌。
2.地表岩溶地貌主要有______、______、______、______和______等。
3.岩溶地貌的形成和发育程度主要决定于______、______、______、______和______。
4.在平面分布上，从山区到岩溶平原中心依次分布的是______、______和______。
5.石钟乳是地下水从洞顶渗出，由于______、______等变化，CaCO3沉淀形成的挂在洞顶的______。
6.在岩溶作用的初期，主要在可溶性岩石的表面开始发育______、______等地貌，老年期主要形成______、______和______等岩溶地貌。
三、简答和论述题
1.岩溶漏斗、竖井、落水洞、地下河在发育过程中它们之间有何联系？
2.简述石芽、峰丛、峰林、孤峰的分布规律和形态上的差别。
3.论述岩溶地貌及堆积物研究在第四纪气候和构造运动研究中的作用。
4.根据中国的气候、岩性组合特点，分析中国岩溶地貌的发育特征。
5.对比分析桂林和北京十渡岩溶地貌的主要特征，并分析其形成原因。
6.谈谈洞穴与人类发展之间的关系。

岩溶堆积物是一种以化学沉淀为主的复杂的堆积物。岩溶堆积物分布在地表岩溶负地形（溶沟、漏斗、溶蚀洼地、坡立谷等）内，但更主要的是充填于地下岩溶地形（溶洞、溶隙等）内。按照岩溶堆积物的成因，可以分为：
1.化学沉淀物　含重碳酸钙的地下水从岩壁裂隙中渗出，由于压力变小和水份蒸发，使水中的重碳酸钙过饱和，逸出CO，部分碳酸钙沉淀所造成的化学沉淀物。在溶洞中，悬垂于洞顶的称为石钟乳；滴落于洞底、自下而上增长的称为石笋；二者上下相接称为石柱；沿洞壁裂隙渗出的帘幕状沉淀物称为石幔。在泉口的泉水沉淀的称为石灰华。石钟乳、石笋、石柱和石幔都有同心圆状的结构，石灰华有波状层理，多孔，有时并含铁、镁、锰等杂质，颜色很不均一（图5-18、19）。

图5-18　石钟乳，石笋和石柱（广西都安）


图5-19　石幔（湖南茶陵）

溶洞内的化学沉淀物很发育，沿洞顶和洞壁的裂隙都有分布，在洞底还普遍分布有碳酸钙壳，覆盖在溶蚀残余粘土，暗河堆积物，崩坍堆积物或基岩之上。
2.暗河及地下湖沉积物　暗河沉积物具有水平层理，除含有大量再搬运的洞内崩积岩块和溶蚀残余粘土外，有时还含有洞外的砾石和砂土，当暗河与地表河流相通时就更明显，可以作为地下水补给来源和溶洞发育史的可靠标志（图5-20）。暗河沉积物和地表河流冲积物的区别不仅在于其含有大量洞穴物质，多被钙质胶结，还由于它是管道水流，不能自由发展，也常缺乏洪水期和枯水期的正常交替，所以没有二元结构，没有沉积相的有规律的变化，也不能塑造各种典型的河流地貌形态。在成层分布的溶洞，甚至在同一层溶洞内，都经常可以看到多层暗河沉积物。对这些沉积物可以联系新构造运动和溶洞发育史进行研究。但是也应注意地下暗河的特殊性，它可以从位置较高的补给区穿过不同的层位，流向较低排泄区，所以同一时期的暗河也可以在不同的高度沿途遗留沉积物，必须慎重加以区别。
地下湖沉积物的组成较细，多系暗河携来的粘土和砂土，具细微层理。和地表湖泊沉积物的区别在于不含有机质，没有季节性的色带和层理，同时并有较多的洞内崩积岩屑和岩块
3.崩积物　从洞顶和洞壁崩坍的岩屑和岩块，常和洞底的石灰华、粘土等混杂在一起，胶结成为角砾岩。溶洞崩坍堆积物主要见于裂隙特别发育的构造破碎地段，在“大厅”内比窄狭的管道中多，在垂直洞穴内比水平的洞穴内为多。

图5-20　暗河（四川巴县）

4.溶蚀残余粘土　石灰岩被溶蚀后富含Al2O3和Fe2O3的粘土物质会残留下来，这些残余物质，细腻均一，常呈红色或黄色。
5.生物和文化堆积物　一些离水源较近，洞口向阳，出入方便的洞穴，常为原始人类和各种动物的住所，所以在洞内往往残留有人类遗弃的石器和灰烬层，以及各种动物化石。某些有暗河流经的溶洞或落水洞、竖井等垂直管道内，也有被水流冲带来或跌落的许多动物化石。

岩溶堆积物是指与岩溶作用有关的各种堆积物的总称。岩溶堆积物比较复杂，既有地表堆积物，也有地下堆积物; 既有化学堆积物，也有机械堆积物; 既有无机堆积物，也有有机堆积物。下面按地表堆积物和地下堆积物述之。

1. 地表岩溶堆积物

分布在地表的岩溶堆积物主要有蚀余红土和泉华堆积。

蚀余红土(亦称 “赭土”)(ocher)是指在灰岩地区，地表碳酸盐岩被溶蚀后所残留下来的富含 Fe₂O₃和 Al₂O₃的红色粘土。在热带、亚热带的岩溶作用地区，赭土分布广泛，常覆盖在溶蚀洼地、岩溶平原的底部，或充填于岩溶裂隙及通道之中; 若溶蚀作用强烈，赭土为均质的红色粘土，若溶蚀作用不彻底，有时含尚未被溶蚀的灰岩角砾。在古岩溶面上，赭土的堆积可形成铝土矿，如华北地区下奥陶统与中石炭统之间平行不整合面上的铝土矿就属此种类型。

泉华堆积物(sinterite)是指地下水流出地表后，在出口处附近将溶解于地下水中的碳酸钙、二氧化硅沉淀形成的堆积物。泉华堆积物一般疏松多孔，成层性好，可见清晰的层理;若堆积物为钙质的，称为钙华(travertine)，若堆积物为硅质的，称为硅华(siliceous sinter orgeyserite)。泉华堆积在温泉地区比较常见。

2. 地下岩溶堆积物

地下岩溶堆积物主要堆积在溶洞、暗河、裂隙中，其中溶洞是最主要的地下岩溶堆积场所。地下岩溶堆积物的成因多样，种类复杂，主要的类型有: 化学沉积物、重力堆积物、暗河沉积物、暗湖沉积物、生物化石以及人类文化堆积物。

洞穴化学沉积物 洞穴化学沉积物主要是指在洞穴中从地下水中沉淀出来的碳酸钙物质。它们既可以沉淀在洞顶，也可以堆积在洞底，还可以沉积在洞壁，并构成多种地貌形态，如石钟乳、石笋、石柱、石幔、石花、石珊瑚、边石等。化学沉积物中主要次生矿物是方解石，有时含文石、白云石、石英、重晶石、菱铁矿、月奶石等。洞内的化学沉积也受地表水环境、气候环境、地下环境等因素的影响，不同时期沉积形成的化学沉积物具有不同的特点及沉积纹层，如颜色不同、矿物结晶程度不同、矿物成分不同、结构不同、纹层的厚度不同等，因此详细研究沉积纹层中的矿物成分有助于了解洞穴发育的年代及环境。在既有化学沉积，也有碎屑沉积的洞穴中，常在碎屑沉积中夹有碳酸钙沉积，形成钙板层(travertine bed)。在洞穴的碎屑沉积中，钙板层是重要的环境标志，如在洞穴的重力堆积物中所夹的钙板层可指示当时为温暖湿润的气候。

洞穴或裂隙重力堆积物 是指由重力崩塌作用在洞穴或裂隙中形成的碎屑堆积物，为洞穴或裂隙中常见的堆积物。灰岩角砾来自洞顶、洞壁、洞口的崩塌，没有磨圆和分选，为棱角状，大小不一，为架堆式堆积，角砾间为细角砾、粘土、砂充填，常为钙质胶结，堆积物显得坚硬。有时在堆积物中夹钙板层。

暗河沉积物 是指暗河系统沉积形成的物质。暗河沉积物除含有大量再搬运的洞内崩积岩块和溶蚀残余粘土外，还含有洞外的砾石和砂土，当暗河与地表河流相通时就更明显。暗河沉积物和地表河流冲积物的区别不仅在于其含有大量洞穴物质，多被钙质胶结，还由于它是管道水流，不能自由发展，也常缺乏洪水期和枯水期的交替，所以没有二元结构(缺失河漫滩相沉积)，也不能塑造各种典型的河流地貌形态。砾石具有明显的叠瓦状排列，砂质沉积物发育斜层理。

暗湖沉积物 地下湖沉积物细，多系暗河、落水洞或溶蚀漏斗携来的粘土和亚砂土，具细微层理，没有季节性的色带和季纹泥，同时还有较多的洞内崩积岩屑和岩块。

生物化石及人类文化遗存堆积 出露地表的洞穴是动物及古人类生活居住的重要场所，而且洞穴和裂隙又是周边物质(生物遗体)聚积和保存的良好地方，因此在国内外的岩溶洞穴或裂隙堆积物中常富含有哺乳动物化石。在一些洞穴中还保存有人类化石和文化遗存，如在北京周口店的龙骨山，发现了多个岩溶洞穴或裂隙，其中猿人洞(第 1 地点)，不仅 “北京人”化石和文化遗存丰富，而且哺乳动物化石种类也很多。保存在洞穴堆积物中的哺乳动物化石基本上是原地留存或经短距离搬运，因此化石多数比较完整，甚至会保存完整的骨架，具有重要的科学研究价值。古人类化石多保存在洞穴堆积物的中下部，在干洞环境下形成的堆积物中古人类化石和文化遗存常比流水环境下形成的沉积物中丰富。在洞穴沉积物研究中，特别应注意动物化石和古人类化石及文化遗存的寻找和保护。

地下洞穴各种成因类型的沉积物在剖面上交替出现，不同的成因类型代表了不同的形成环境，可指示环境变迁。化学沉积(石钟乳层、钙板层)指示温暖湿润的古气候，地下水和地表水都比较丰富; 角砾石层反映干冷的古气候。洞穴沉积物的岩性特征，化学沉积物的碳、氧同位素构成，以及所含的动物化石，都能反映古环境特点，因此洞穴沉积物可为古环境研究提供丰富的信息。

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