岩溶演化与洞穴发育特征

岩溶地区除发育的大量可溶岩外，在其表层常发育着一层不厚的残积粘土，在盆地或谷地的地方较厚，在斜坡及分水岭地带较薄，它构成了可溶岩上部的盖层。盖层与基岩的接触面一般为起伏曲折的复杂地带，由许多岩石中的楔形溶蚀裂隙的裂面组成，这种楔形溶蚀裂隙常容易与洞穴发生混淆。实际上，在很多情况下这些裂隙只是与下部洞穴相通的通道，这已为大量开挖剖面所证实。在土层与灰岩接触部位，基岩中的裂隙因土溶作用（土中CO₂含量比大气中高很多倍）及CO₂向下的溶蚀消耗（愈向下，裂隙水的溶蚀力越弱），而导致一般的地表裂隙都是上宽下窄的楔形，真正的洞穴通道在其下部与之联通。这些洞穴通道在岩溶塌陷中起着重要的作用。岩溶致塌大多数是人为因素作用的结果，少数是自然状态下岩溶地貌演化的结果。对岩溶发育演化阶段的认识，将有助于对岩溶失稳过程的理解。由于岩溶地下空间发育的多样性，及岩溶发育演化的阶段性，使得水在其中下降所产生的力学效应的描述变得很复杂。因此有必要强调岩溶的演化过程。

岩溶地貌的演化，按戴维斯（Davis）的观点，有所谓“双循环”论，即在地下洞穴从水面以下的潜流管（phreatic tube）开始，到潜流环洞穴的形成，再经过地壳的抬升，洞穴进入半充水，地壳再抬升洞穴脱水，成为人可进入的洞穴过程中，地表也由于雨水、土下的溶蚀而不断地被蚀低（任美鄂，1983）。由于在排泄区水平流动带内地下水以潜流环的形式存在，且水流速度在近地下水面处大，越往下越小，所以在首先形成饱水潜水带的同时，其下的潜流环已在孕育新的洞穴，即发育潜流管。如果此时地壳不再抬升而处于相对稳定期，上层水洞可以继续扩大，而下层水洞也可形成新的一层洞穴，在更下层的地方又可孕育潜流管，洞穴层与洞穴层之间由发育的小管道联接。地下洞穴的成层性已为许多勘探资料所证实。在不断下蚀、地壳不断抬升的过程中，洞穴被分割、崩塌，最后消亡。因此，岩溶区在自然状态下最终是要发生塌陷的，这是通常所说的自然塌陷。

岩溶空洞指溶蚀作用形成的地下溶隙、洞穴、溶孔等，溶洞指人可进入的岩溶空洞。根据D.C.福特的洞穴水动力分类（任美鄂，1983），在岩溶地区各水动力分带中，其洞穴发育特征各异。在包气带中，由于水流的下渗作用，洞穴以垂直管道为主，表现为落水洞、漏斗等特征；在分水岭及峡谷地区该带较厚，垂直管道明显，地下水埋深大，可达100m以上。而在水平流动带中，洞穴发育呈近水平的椭圆形管道，在季节变动带内则可发育许多过渡形态。水平流动带洞穴一般都发育在岩溶平原、岩溶盆地、谷地的岩溶水排泄区，与岩溶塌陷关系密切，在抽水引起的地表失稳中十分重要。