不均匀沉陷。当松散土中发育土洞时，可能因土洞塌陷引起建筑物的变形破坏。由于采矿或供水
引起地下水位大幅度下降时，因地表塌陷对农田及各种工程建筑物的破坏影响就更为严重。
    岩溶区环境地质问题有干旱与洪涝、土壤贫瘠及石漠化、地面塌陷以及喀斯特水资源开
发中的一系列复杂问题。环境科学家往往将喀斯特区列为环境脆弱区。例如，在碳酸盐岩广
泛分布的贵州省，自1974～1979年的五年时间内，石漠化区就增加了约3212km2。喀斯特
区水资源虽丰富，但开采难度大，主要原因是含水介质的强烈非均质及各向异性以及水资源
时空分布极其不均匀。
    必须指出，虽然在岩溶区进行工程建设时困难大、问题多，但并非所有岩溶区都必然产生
上述问题。国内外大量工程实践证明，只要充分掌握岩溶的发育规律，查明影响岩溶发育的因
素，预测岩溶对建筑物的危害，并采取有效的防治措施，在岩溶地区是能够进行各种工程建筑
的。如在岩溶区修建水利水电工程时，因地制宜地采取“灌、铺、堵、截、导”等措施进行防
渗处理；利用碳酸盐岩中所夹的页岩、泥质白云岩等相对隔水层作坝基；利用岩溶发育不均匀
性的规律，进行工程选址及提出处理措施；利用溶蚀洼地，地下暗河修建水库；对于大型洞穴
可以直接用作厂房和仓库；丰富的岩溶水，可以用作城镇工矿供水和农田灌溉的水源。
    总之，为了运用岩溶发育规律来指导岩溶区的工程建设，真正做到兴利除害；开展对岩
溶的研究有着重要的理论和实际意义。
7．2岩溶发育机理
    索科洛夫认为岩溶发育的基本条件有四个：①具有可溶性岩石；②岩石是透水的；③水
必须具有侵蚀性；④水在岩石中应处于不断运动的状态。这四个条件实质上反映了可溶性岩
石与具有侵蚀能力的水这两个方面。在具体地质环境中，要保证喀斯特作用能持续进行，必
须有水在碳酸盐岩体内的裂隙系统或裂隙一孑L隙系统中流动，使具有溶蚀能力的水与可溶性
岩石持续地相互接触与相互作用，而且还需要水在其中不断循环与更替，排出饱和的Ca2+
和补入未饱和的。岩溶不是简单地以室内实验为基础的溶蚀作用，而是溶蚀作用及其所形成
的地貌和水文地质现象的综合。从这个观点出发，岩溶发育的基本条件应为三个：①具有可
溶性岩石；②具有溶蚀能力的水；③具有良好的水的循环交替条件，即具有良好的地下水的
补给、径流和排泄条件。而岩溶发育中*为活跃而积极的是地下水的循环交替条件，它受控
于气候、地形地貌、地质结构、地表非可溶岩覆盖及植被发育条件等。在此基础上，讨论影
响岩溶发育及控制岩溶发育速度、规模、形态组合、空间分布规律的主要因素。
7．2．1碳酸盐岩的溶蚀机理
    碳酸盐是化学上的难溶盐，如碳酸钙在纯水中的溶解度很低。在常压下，温度为8．7。C
时，方解石的溶解度为lOmg／I。；温度为16℃时，溶解度为13．1mg／I。；温度为25。C时，溶
解度为14．3mg／I。。而在每升天然地下水中，碳酸钙的含量可达数百毫克。据研究其原因
是：地下水并非纯水，而是化学成分十分复杂的溶液。水中除了*常见的碳酸外，还有无机
 酸、有机酸和其它盐类。这些化学成分对碳酸盐岩共同起着溶蚀作用。此外，硫酸盐和卤化
物的溶蚀是一种纯溶解过程，在一定温度和压强条件下，其溶解度为一常数。而碳酸盐的溶
蚀涉及多相体系的化学平衡的复杂溶解过程；同时，又有某些特殊效应使其溶蚀能力加强。
致使岩溶发育既有由表及里的趋势，又有地下岩溶优先并强烈发育的现象。为了阐明碳酸盐
岩特殊的溶蚀机理，分析其溶蚀过程及各种效应是很有必要的。
7．2．1．1  碳酸盐岩的溶蚀过程
  这里以石灰岩为例来说明这一过程。南斯拉夫学者伯格里(Bogli，1960)把石灰岩的
薛蚀过程分为四个化学阶段。首先，与水接触的石灰岩，在偶极水分子作用下发生溶解：
    这时溶解很快，并立即达到平衡。如果水中存在由碳酸、有机酸、无机酸等酸类所解离
的H+时，与CO；结合成HCO，使式(7—1)右边的CO不断减少而破坏其平衡，进而
促进CaC03的再度溶解。
    第二阶段是原溶解于水中的C02的反应，
    第三阶段是水中物理溶解的COz的一部分转入化学溶解，即水中部分游离d)z与水化
合成为新的碳酸，这样构成一个链反应，其反应式与式(7 2)相同。其结果是不断补充H+
的消耗及促进CaC03的溶解。
    第四阶段是由于水中COz含量和外界(土壤和大气)C02含量也有一个平衡关系，水
中C02减少，平衡就受到破坏，必须吸收外界c()z以便使水中COz含量重新达到新的平
衡，这样又构成一个链反应。
    如果在封闭系统中，石灰岩的溶解总量取决于水中*原始的C02含量，当达到平衡后溶
解作用就告停止，甚至使CaC()3从水中析出。但自然界多为开放系统，即水中C(h因溶解石
灰岩减少后，可由外界不断得到补充。因此，现代喀斯特学将喀斯特作用视为在地球的岩石
圈、水圈、大气圈、生物圈界面上进行的全球碳循环和有关的水循环和钙(镁)循环的一部
分，C○一HzO-CaC()3三相不平衡开放系统称为喀斯特动力学系统。从总的来说，岩溶作用是
不可逆的过程。这就是碳酸盐岩在水的作用下，形成各种地表和地下地貌形态的根本原因。
    可见水中COz的存在对碳酸盐岩的溶蚀起着决定性的作用。因而，必须了解水中COz
的来源问题。一般来说，水中COz的来源问题是很复杂的。它来源于大气、土壤中的生物
化学作用、变质作用，火山活动及岩层中某些化学作用所产生的C02。在岩溶过程中起着
重要作用的地下水，其主要来源是大气降水的补给，因此大气和土壤中C02的含量，决定
着地下水中C02的含量。过去曾一度认为地下水中的CO"主要来源于大气。近年来大量研

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