喀斯特地貌（Karst Landform），是地下水与地表水对可溶性岩石溶蚀与沉淀，侵蚀与沉积，以及重力崩塌、坍塌、堆积等作用形成的地貌，以斯洛文尼亚的喀斯特高原命名，中国亦称之为岩溶地貌，为中国五大造型地貌之一12。

喀斯特地貌分地表和地下两大类，地表有石芽与溶沟，喀斯特漏斗，落水洞，溶蚀洼地，喀斯特盆地与喀斯特平原，峰丛、峰林与孤峰；地下有溶洞与地下河，暗湖1。

喀斯特地貌在中国分布最广，其集中分布于桂、黔、滇等省区，川、渝、湘、晋、甘、藏等省区部分地区亦有分布31。喀斯特地貌在世界其他地区主分布于波黑迪纳拉山区、法国中央高原、俄罗斯乌拉尔山区、澳大利亚南部、美国中东部、大安的列斯群岛和越南中北部地区4。

2023年6月，新疆阿尔金山发现逾2500平方公里喀斯特地貌45。

喀斯特地貌因其具有多种多样的造型地貌，美学价值较高，许多喀斯特景观地被开发成旅游景点，如云南石林、贵州荔波、重庆武隆、重庆金佛山、贵州施秉、广西桂林和环江，联合以“中国南方喀斯特”列入世界自然遗产名录。

此外，喀斯特地貌有丰富的地下水资源，埋藏着大量的古生物和古人类化石，或成为储存铝土矿、砂矿及油气的良好场所，因此喀斯特地貌具有重大的科研意义与生产价值5。

科学研究

科研历史

中国是世界上对喀斯特地貌现象记述和研究最早的国家，早在明代的王守仁和宋应星，就对石灰岩岩溶地貌做过比较确切的描述。特别是宋应星，还对岩溶及石灰华的再沉积机理，做过开创性的研究和记述。但明代徐宏祖（1586年—1641年）所著的《徐霞客游记》记载最为详尽6。

19世纪末，南斯拉夫学者茨维奇（J.Cvijic）借用亚德里亚海北部沿岸喀斯特高原的名称来形容石灰岩的地貌、水文现象5。

喀斯特地貌是长期发育的产物，其演化模式在侵蚀循环学说的影响下，从早期格朗德（A.Grund）、雅库斯（L.Jakucs）和威廉姆斯（P.W.Williams）的模式，基本为定性3-4阶段模式。

20世纪50至60年代，中国地学界对喀斯特地貌的研究主要集中于类型方面3。

1966年，中国在第一届喀斯特学术会议上提出将喀斯特改为岩溶，作为Karst的同义语5。

1972年史密斯（D.I.Smith）等提出外成喀斯特地貌演化数学模型后，用数学方法建立喀斯特地貌发育与动力、形态因素的数学模型开始得到发展。如1988年怀特（W.B.White）又提出喀斯特地形发育速率过程模型。

20世纪70至80年代，中国学者进一步开展喀斯特溶洞、溶盆及发育演化规律的研究3。

20世纪80年代初，中英岩溶地质学家在中国的联合洞穴探险活动中发现了四川兴文特大型漏斗——“大岩湾”和“小岩湾”8。

1988年，中国自然科学名词审定委员会公布《地理名词》，喀斯特地貌仍被定名为喀斯特，又称岩溶5。

20世纪90年代后，中国学者对喀斯特地貌的研究逐渐跨入喀斯特水环境、生态地貌分类分区研究3。

进入21世纪，中国地学界针对石漠化生态修复与建设等问题，深入开展了土壤侵蚀特征、小流域生态恢复、SAR影响配准及石漠化岩性、土地利用关系等方面的研究。为探索喀斯特地区侵蚀模数与侵蚀因子的相关关系，开展了不同坡度条件下土壤侵蚀模数的多因子方程筛选回归模型研究，提高了缓坡、陡坡侵蚀产沙预测精度3。

科研成果

• 古代著作

2000多年前，中国古书《山海经》对溶洞、伏流、石山等现象已有提出5。

宋代沈括的《梦溪笔谈》、范成大的《桂海虞衡志》和周去非的《岭外代答》对岩溶现象已有较多记载5。

明代徐宏祖的《徐霞客游记》对喀斯特地貌的研究比欧洲早250余年5。其对喀斯特地貌的类型、分布和各地区间的差异，尤其是喀斯特洞穴的特征、类型及成因，有详细的考察和科学的记述。在广西、贵州、云南，他探查过的洞穴有270多个，且都有方向、高度、宽度和深度的具体记载。并初步论述其成因，指出一些岩洞是水的机械侵蚀造成，钟乳石是含钙质的水滴蒸发后逐渐凝聚而成等。

• 近现代理论

近现代西方对喀斯特地貌的发育理论研究成果主要有**“循环演化论”**（以w．M台维斯为代表）和Davis和Ground的喀斯特地区地理循环理论10。

中国学者根据Davis和Ground的喀斯特地区地理循环理论和总结了中国喀斯特研究的实践，提出了一套喀斯特发育理论，如渐进演化论（以何宇彬、杨明德为代表）；“地壳上升速度与剥蚀速度对比论”（以张之淦、卢耀如为代表）；“同时态系统演化论”（以朱学稳、朱德浩为代表）11。

• 现代研究趋势

21世纪现代喀斯特地貌的研究趋势表现为喀斯特地区的生态系统研究、喀斯特古环境与全球变化研究、风景旅游洞穴环境的改善与景观老化的防治和实验和量化喀斯特地貌的研究12；如“水利水电建设中喀斯特渗漏问题” 研究成果1987年获国家优秀勘察奖、广西壮族自治区科技进步一等奖13。

• 喀斯特地貌研究组

对于喀斯特与旅游地貌的研究成果，主要为1972年，中科院地理所地貌室设置喀斯特地貌研究组。研究组主动借鉴国外技术，并自主完善和创新改进，紧密结合国家和地方水利水电工程、厂矿道路建设、区域旅游开发等生产实践，不断深入研究喀斯特地貌地球物理化学过程，探索喀斯特地貌发育演化规律，先后承担并完成了国家和地方重大科研项目20多项，出版著作10多部，发表相关论文100多篇13。这些成果很大程度上指导了岩溶洞穴、喀斯特地貌景观的旅游开发和保护。

研究组在中国喀斯特洞穴发育的区域分异、地带性因素、洞穴成因与溶蚀作用、洞穴发育双酸模式、碳酸盐岩表层硬度、喀斯特溶蚀强度分析与估算、表层喀斯特发育与生态系统关系、喀斯特地貌系统对气候响应过程模型等方面展开了广泛和深入研究141516171819。发现了碱性钙溶液吸收二氧化碳化学动力学机理，建立了碳酸水与硫酸水双成因洞穴发育的双酸模式，弄清了生物对土壤二氧化碳贡献及土壤二氧化碳对皮下带表层喀斯特过程的驱动作用，揭示了岩石表面生态及其对岩石表面色彩与石林溶蚀形态形成的作用，构建了溶蚀对降水、气温等的复杂响应过程模型等，丰富了喀斯特地貌基础理论13。

针对喀斯特地区的水库渗漏、电站安全以及地下水的开发利用等方面，研究组做了卓有成效的应用研究工作。如成功解决了红水河第一级水电枢纽大化水库以及岩滩水电枢纽库区的喀斯特渗漏问题20、完成了北京牛口峪水库北方喀斯特悬托谷的防渗工程21，分析了贵州独山南部、德江、普定以及大连金州、河北曲阳等喀斯特地下水开发利用等22。针对红水河流域环境地质综合评价国家任务，先后完成了 '红水河流域环境喀斯特研究、报告及其专题地貌图23，随着区域研究积累，还进行了中国喀斯特地貌连片综合研究24。

在喀斯特地貌的基础和应用研究过程中，研究组很早就引进并改进先进技术，在具体的研究中又自己发明创造了各种新技术和手段。如应用染色石松孢子和萤光素示踪法，进行不同季节喀斯特地下水通道的示踪试验，成功地断定不会跨越地下分水岭向邻谷渗漏，完成了水库建设可行性论证方案25。首创并应用“洼地分析法”、利用与地下水联系密切的地面洼地走势，在室内绘出喀斯特地下通道大体平面分布，指导实地调查和洞穴探测2627。使用环境同位素示踪分析，查清了渗漏因素与途径，制定了多层次水库防渗方案28。此外，该研究组还首先将航空红外遥感技术应用到探测岩溶的试验中，取得了良好的示范效果13。

此外，研究组还先后完成了浙江瑶琳洞、河北临城白云洞、云南弥勒白龙洞、福建龙岩龙眡洞、路南石林景观等典型喀斯特景观的形成、发育、演化及其景观评价的调查论证科研报告2930313233。1997年~2004年组织的云南石林与国外剑状喀斯特对比、云南石林和贵州荔菠峰林及重庆武隆芙蓉洞——天坑喀斯特捆绑式，中国南方喀斯特申请世界自然遗产名录论证报告，为成功申遗奠定了坚实基础34。随着旅游业的发展，业界对旅游资源的调查、分类、评价等提出了更加准确和科学的要求，20世纪90年代以来，地貌室科研人员又积极参与国家旅游标准化研究和国家标准起草工作，完成了多项与旅游地貌紧密相关的国家标准13353637。

发育过程

喀斯特地貌发育与地下水位关系密切，而后者又随当地河面或海平面而变化，因此河面或海平面即是喀斯特地貌的侵蚀基面，从另一种意义上说可溶性岩石的底板则是地下喀斯特的基面。喀斯特地貌的演化模式在侵蚀循环学说的影响下，从早期格朗德（A.Grund）、雅库斯（L.Jakucs）和威廉姆斯（P.W.Williams）的模式，基本为定性3-4阶段模式。

如地壳上升后长期稳定，石灰岩致密、层厚且产状平缓，将首先发育石芽、溶沟、漏斗和落水洞，继而形成独立洞穴系统，地下水位高低不一。随后独立溶洞逐渐合并为统一系统，地下水位亦趋一致。地下水位之上出现干溶洞、地下水位附近发育地下河，地面成为缺水的蜂窝状。再后地面蚀低，浅溶洞与地下河因崩塌而露出地表，地下河陆续转变为地面河，破碎的地面出现溶蚀洼地与峰林。最后，喀斯特盆地不断蚀低、扩大，地面广布蚀余堆积物，形态接近准平原，但仍然残存孤峰。

上述过程只是一种理想过程，仅见于广西宾阳县黎塘镇和贵港市一带。喀斯特发育过程的实际情况则是地壳运动与气候变化经常对喀斯特地貌发育发生干扰，以致中纬度地区大量保留多种气候条件下形成的喀斯特地貌形态，云贵高原新生代热带峰林在高原上升后成为一种遗迹。而现代喀斯特地貌，已经改向与其亚热带气候相适应的喀斯特丘陵发展14。

形成过程

机制原理

• 化学机制

1884年，美国学者戴维斯（Davis）提出喀斯特地区地理循环理论（后于1885年首次发表论文初次提出陆地侵蚀地貌理论，1899年再次发表论文系统性的阐述了地理循环理学说），指出喀斯特作用的化学机制为当水中含二氧化碳时，水对石灰岩的溶解能力很强，二氧化碳与水化合形成碳酸，后者电解析出氢离子，与石灰岩中的碳酸根离子作用形成离子状态的溶解物质钙离子和碳酸氢根离子，并随水流失，其反应式如下：

溶解过程：

CO2+H2O+CaCO3 → Ca2++2HCO3-

结果：在可溶性岩石上留下溶沟、空洞等，并为后来的机械侵蚀、崩塌等作用提供条件，形成喀斯特侵蚀地貌。

淀积过程：

Ca2++2HCO3 → CO2↑+H2O+CaCO3↓

结果：碳酸钙堆积作用不断进行，促进喀斯特堆积地貌的发育。

上述反应是可逆的，当水与空气中二氧化碳减少，碳酸含量亦减少，碳酸钙将发生沉淀。湿热气候条件下土壤二氧化碳含量比空气中高数十倍，且反应速度很快，因而岩溶作用强，喀斯特地貌分布较广111。

• 物理机制

水的溶蚀能力、岩石化学性质及透水性对喀斯特过程起着决定性作用。湿热气候区地表水与地下水流量大且活动性强，故喀斯特作用强，反之干旱高寒气候区喀斯特作用很弱。

在地壳长期稳定且河流切割较深的可溶性岩石分布区，地下水垂直分带明显，包气带地下水以垂直向下运动为主，可形成极深的落水洞；浅饱水带地下水以水平流动为主，常发育水平溶洞与暗河；过渡带地下水水位随季节升降；承压水带地下水活动受地质构造控制，可发生深部喀斯特。新构造强烈上升区石灰岩地层中不可能形成相同的地下水位，地下水垂直分带不明显1。

岩性构造

碳酸盐类岩石包括石灰岩、白云岩和泥灰岩等；硫酸盐类岩石如石膏、硬石膏；卤化物盐类如岩盐与钾盐，均属于可溶性盐类。按溶解度排序，卤化物盐类最大，硫酸盐居中，碳酸盐类最小，但喀斯特地貌却主要发育在碳酸盐类岩石尤其是石灰岩分布区，这与其分布极广且长露出地表有关。

石灰岩的矿物成分主要为方解石，泥灰岩兼有大量不溶解黏土，白云岩则以白云石为主。按溶解度从大到小排序为：石灰岩、白云岩、泥灰岩。因此石灰岩最易喀斯特化，尤其是节理发育、层厚、质纯和位于区域性断裂带的石灰岩，喀斯特作用最强1。

洞穴沉积物类型

1. 化学沉积物：滴石 、流石 、雾水和凝结水、毛细管水、微生物水等沉积的次生碳酸钙。
2. 碎屑沉积物:（1）基岩溶蚀残留物：溶蚀破裂、溶蚀孔洞、溶蚀次生交代；（2）崩塌沉积物：洞穴基岩/化学沉积物重力跌落；（3）流水冲积物（地下河湖/泉水/雨水/洪水；明渠/暗河中的牵引流及泥石流）；（4）风积物（洞口）。
3. 生物沉积物：骨骼、粪便、壳类、植物碎屑。
4. 人为沉积物：炭屑、烧骨、灰烬、有机质、石器碎屑。

地貌类别

|| || 类别划分

地表喀斯特

• 石芽

石芽指可溶性岩石表面沟壑状溶蚀部分和沟间突起部分。石芽为蚀余产物，热带厚层纯石灰岩上发育形成的高大石芽常高达数十米，成为石林1。石芽除有裸露的外，还有埋藏的。从山坡上部到下部，由全裸露石芽过渡为半裸露石芽至埋藏石芽。

• 石林

石林由密集林立的锥柱状、锥状、塔状石灰岩体组合成的景观，其间多为溶蚀裂隙，隙坡直立，坡壁上部有平行的溶沟。相对高度一般20m左右，高者可达50m。如云南路南石林。

• 溶沟

溶沟是地表水沿岩石裂隙溶蚀、侵蚀而成，宽20厘米至2米，深2厘米至3米，底部常填充泥土或碎屑1。

• 喀斯特漏斗

喀斯特漏斗由流水沿裂隙溶蚀而成，呈蝶形或倒锥形洼地，宽数十米，深数米至10余米，底部有垂直裂隙或落水洞1。

• 落水洞

落水洞多分布在较陡的坡地两侧和盆地、洼地底部，为流水沿裂隙侵蚀的产物。宽度一般不会超过10米，深可达数十米至数百米。广西、重庆及四川南部地区称之为“天坑”，一般称竖井1。

• 溶蚀洼地

溶蚀洼地通常由喀斯特漏斗扩大或合并而成，面积小于10平方千米，具有封闭性1。

• 喀斯特盆地

喀斯特盆地又称为坡立谷，是一种大型喀斯特洼地，面积一般为10-100平方千米以上，边缘略陡并发育有峰林，底部平坦且覆盖残留红土，多分布在地壳相对稳定的区域，如云南砚山县、罗平县和贵州安顺市1。

• 喀斯特平原

喀斯特盆地继续扩大即形成喀斯特平原，地表覆盖红土并发育孤峰残丘，如广西宾阳县黎塘镇和贵港市1。

• 峰丛

峰丛是同一基座而峰顶分离的碳酸盐岩山峰，常与洼地组合成峰丛-洼地地貌1。1637年，徐霞客乘船探察桂林冠岩时，看见草坪对岸群峰，他写道“望隔江群峰丛合”，故以此命名。峰丛是岩溶发育初期由岩溶水的垂直渗入溶蚀扩大而成，峰与洼之间的相对高度小，山峰下部基座相连。

• 峰林

峰林为分散碳酸盐岩山峰，通常由峰丛发育形成，当峰丛之间进一步溶蚀向深处发展，直到水平循环带，这时地下河可能出露成地表河，使侵蚀作用加强，峰丛基座被切开，山峰相互分离成为峰林。但因受到构造影响而形态多变，在水平岩层上多呈圆柱形或锥形，在大倾角岩层上多呈单斜式，相对高度100-200m，直径小于高度，坡度较陡大多在60以上，分散或成群出现在平地上，形似树林。在舒缓褶皱的纯石灰岩地区，峰丛成丛状分布；在紧密褶皱、岩层倾角较陡的石灰岩地区，峰林成排分布。气候条件对峰林形态有影响，藏南古峰林遭寒冻风化破坏，峰林仅30-50米高，云贵高原峰林也因遭到破坏而较浑圆矮小，黔桂两省区交接带气候较为炎热，地下水垂直运动强烈，峰林高达300-400米1。

• 孤峰

孤峰是峰林发育晚期残存的孤立山峰，多分布于喀斯特盆地底部或喀斯特平原上1

来源: 百度百科

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