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巖溶的發生與發展,受多種因素的影響??偟膩碚f,巖溶發育的基本條件有:巖石的 可溶性、巖石的透水性、水的溶解性和水的流動性。前兩項是產生巖溶的內在因素,后兩 項是巖溶發生的外部條件。
巖石的可溶性
巖石的成分:巖石的成分不同,其溶解度也不一樣。按成分可分為鹵化鹽類巖 石(巖鹽、鉀鹽等)、硫酸鹽類巖石(石膏、硬石膏等)、碳酸鹽類巖石(石灰巖、白云巖、 自云質灰巖、大理巖等)。這三類巖石中,鹵化鹽類巖石溶解度最大,其次是硫酸鹽類巖 石,碳酸鹽類巖石的溶解度最低。但是在自然界中,鹵化鹽類巖石和硫酸鹽類巖石不常見, 遠不如碳酸鹽類巖石分布普遍,對巖溶現象來講,碳酸鹽類巖石的實際意義最大。
碳酸鹽類巖石由不同比例的方解石和白云石組成,并含有泥質、硅質等雜質。研宄資 料表明:方解石的溶解速度比白云石高得多,因此石灰巖比白云巖容易被溶蝕;白云質灰 巖和石灰質白云巖,首先被溶解的是方解石,使白云石被殘留下來,阻塞洞隙,使巖溶作 用減弱;泥灰巖含有許多黏土礦物,經過溶蝕作用后,其表面殘余的黏土顆粒也能堵塞洞 隙,妨礙水流運動,影響巖溶作用的繼續進行。故一般質純的石灰巖,巖溶較發育,而泥 灰巖、桂質灰巖等,巖溶發育較差。例如,我國南方分布的泥盆系、石炭系、二疊系、三 疊系和北方的中奧陶統石灰巖,一般巖性較純,巖溶較發育;而北方震旦系的硅質灰巖、 下奧陶統的白云質灰巖,巖溶發育較差。
巖石的結構:巖石的結構對巖溶影響較大。礦物顆粒的大小、形狀和結晶狀況 都控制著巖石的孔隙率。一般晶粒粗大或不等粒結構,由于抗風化能力差,節理裂隙發育, 易于溶蝕;而晶粒較細,均勻致密的巖石,則不易溶蝕;對于生物碎屑巖和鮞狀灰巖,它 主要由生物碎屑組成,孔隙大,巖溶最發育;經過重結晶的亮晶灰巖,孔隙度小,最不易 溶蝕。如我國山東省,有些白云巖和泥質白云巖比純灰巖的巖溶發育,這是因為這些巖石 的結構主要是生物碎屑灰巖和鮞?;規r,其孔隙率高,溶孔發育造成的。
巖石的透水性巖石的透水性加大了巖石與水的接觸空間,使巖溶作用不僅限于巖 石的表面,還能向深處發展。巖石的透水性取決于巖石的裂隙和孔隙度,其中裂隙比孔隙 更為重要。巖石的裂隙由于成因不同,其性質和分布特點各不相同,其影響的巖溶發育部 位也不相同。構造裂隙是水流的主要通道,因此巖溶發育的程度和分布方向,往往與地質 構造密切關系。一般在斷層帶、裂隙密集帶、褶皺軸部等部位,巖石破碎,地下水容易進 行循環交替,巖溶最為發育;風化裂隙的存在,使地表附近的巖石破碎,有利于地下水的 運動,因此在地表附近巖溶一般也比較發育。層間裂隙也是地下水進入巖石的通道,在可 溶性與非可溶性巖石的界面上,由于地下水的流動、富集,巖溶往往也較發育。如北方下 寒武統龍王廟階的二段石灰巖,地下水下滲時受到一段頁巖和太古代花崗片麻巖的阻 擋,二段石灰巖巖溶發育,是較好的含水層。
可溶性巖石的孔隙度一般比較小,但在貝殼灰巖、珊瑚礁灰巖、生物碎屑灰巖中,孔 隙大而多,對巖溶發育影響很大。
水的侵蝕性自然界的水是不純的,含有許多化學成分。水對碳酸鹽類巖石的溶解 能力,主要取決于水中(:02的含量,即所謂的侵蝕性C02。其含量越多,溶解能力越強。 水中(:02的來源,主要是雨水溶解空氣中的(:02形成的。此外,土壤和地表附近強烈的生物化學作用,也是水中co2的重要來源。
在地下水向深處運動的過程中,由于不斷溶解巖石,水中侵蝕性(:02含量逐漸減少, 地下水的溶蝕能力也隨之下降;水溫也影響水的溶解能力,溫度越高,溶解能力越大;當 水中含有cr、so;_離子時,水對碳酸鹽類巖石的溶解能力將增加。
水的流動性水溶蝕能力與水的流動性關系密切。在水流停滯的情況下,隨著水中 C02不斷消耗,水溶液達到飽和狀態而喪失溶蝕能力。只有當地下水不斷流動,與巖石廣 泛接觸,源源不斷地補充富含co2的水,巖溶才能繼續進行。
地下水的流動性主要取決于降水量、水位差和巖石的透水程度。降水量和地下水循環 系統的水位差越大,水的流動就快。所以多雨的濕潤地區和新構造運動上升強烈地區,溶 蝕作用比較強烈。相反,在干旱地區,降水較少,溶蝕作用微弱。新構造運動相對穩定的 準平原區,地下水循環系統的水位差不大,溶蝕作用就不如山區強烈。
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