一、岩溶作用

（一）岩溶作用的化学过程

岩溶作用主要是水与可溶性岩石之间的一系列化学反应过程。这种过程又为机械侵蚀和重力崩塌等创造了条件。就水对石灰岩的溶解而言，当水中含有 CO2 时，溶解能力就大为提高。CO2 与水化合成碳酸，碳酸电解析出 H+ 离子，与石灰岩中的CO^{2- 离子起化学作用：}

这种离子状态的溶解物质（Ca^{2+ 和2HCO - ）随水流排泄而流失。}

上述化学反应过程是可逆的，如果空气中 CO2 减少，或者水中游离 CO2 减少时，化合的 CO2 就要向相反方向转化，使水中碳酸含量减少，这时 CaCO3 就要发生沉淀作用。

水中 CO2 的含量随空气中 CO2 的分压加大而增加，随水温增加而减小。

但温度的升高可加速化学反应。通常温度每升高 10℃，反应速度约提高一倍。土壤中有机质的氧化和分解可产生大量 CO2，所以土壤中 CO2 的含量大大高于大气中的含量。特别是热带和亚热带森林、竹林中，土壤中 CO2 含量更高，可比大气中的含量多数十倍。

（二）岩性与构造条件

可溶性岩石可分为碳酸盐类（石灰岩、白云岩、泥灰岩等）、硫酸盐类

（石膏、硬石膏）和卤化物盐类（岩盐、钾盐）。卤化物盐类的溶解度最大， 硫酸盐类次之，碳酸盐类最小。

石灰岩的矿物成分以方解石为主。泥灰岩中除方解石外还含有大量不溶解粘土。白云岩以白云石为主。一般说来，石灰岩比白云岩易受溶蚀，白云岩又比泥灰岩易受溶蚀。

地质构造对溶岩的发育有密切关系。从大地构造来看，地台区碳酸盐类岩石分布面积广，岩性变化小，单层厚度大，有利于岩溶的发育。而地槽区的岩性很不稳定，多紧密褶皱，岩溶发育将受到一定的限制。

在石灰岩地层中节理发育的地段以及区域性的大断裂带（特别是张性断裂），岩溶比较发育。厚层或巨厚层的灰岩地层（质纯，多为中、粗粒晶体）， 岩溶化程度也较高。

（三）水动力条件

岩溶作用主要取决于水的溶蚀能力和岩石的化学性质及透水性。因此， 水流的活动与岩溶作用有密切的关系。流动的水饱和度低，溶蚀能力强。在湿热气候区，雨量丰富，地表水和地下水流量大，流动快，故岩溶作用强烈。相反，在干旱和寒冷地区，水流的活动性差，岩溶作用减弱。

在受大河深切的岩溶地区，地下水的运动大致可分为四个带（图 6－ 28）。

1. 垂直流动带（充气带）：这带位于地下水面以上，平时地下水较缺乏，地下水以垂直向下运动为主，岩溶以向下发育为特征。在深切河谷区， 这带的厚度较大，形成的落水洞等也较深。

2. 水平流动带（浅饱水带）：位于地下水面以下，地下水常年存在， 主要以水平方向向河床排泄，愈近主河谷，水平运动愈明显。该带常发育水平溶洞、通道和暗河。

3. 过渡带（季节变动带）：由于地下水面随季节而升降，因此在垂直流动带和水平流动带之间，形成一个过渡带。地下水位上升时，这里表现为水平流功；地下水位降低时，则为垂直流动。过渡带的厚度变化不一，在年降水量分配很不均匀的地区，变动带较厚。

4. 深部流动带（深饱水带）：这带位于水平流动带之下，地下水在水文网的直接影响范围以外运动，其流向受地质构造的控制，以承压水流向远方排泄区。这带地下水的补给范围要比其上的各带大得多，不同来源的地下水，其中化合的 CO2 平衡值各不相同，混合后可引起碳酸的不饱和，因此具有一定溶蚀能力，而形成深部岩溶。

地下水的垂直分带可以因地貌和构造不同而异。在长期稳定的、有河流深切的高原地区，垂直分带比较明显；在新构造强烈上升地区，石灰岩岩层中没有形成统一的地下水位，垂直分带就不显著，并且原先的水平流动带或深部流动带可以转化为垂直流动带。