[科普中國(guó)]-古喀斯特

古喀斯特指地質(zhì)時(shí)期形成的喀斯特，后因地理環(huán)境改變，或受其它營(yíng)力破壞而成為殘留形態(tài)，或被以后的沉積層覆蓋而呈埋藏狀態(tài)。古喀斯特的研究，不僅有助于認(rèn)識(shí)喀斯特發(fā)育規(guī)律和重建古地理環(huán)境，而且對(duì)于工程建設(shè)也具有重要意義。

釋義古喀斯特指地質(zhì)時(shí)期形成的喀斯特，后因地理環(huán)境改變，或受其它營(yíng)力破壞而成為殘留形態(tài)，或被以后的沉積層覆蓋而呈埋藏狀態(tài)。1

演變特征第三紀(jì)古喀斯特普遍見(jiàn)于阿爾卑斯-喜馬拉雅山系北側(cè)。包括中國(guó)西藏地區(qū)在內(nèi)的廣大地帶，當(dāng)時(shí)處于古地中海北岸的濕熱氣候環(huán)境，在碳酸鹽巖分布區(qū)宜于發(fā)育熱帶型喀斯特。第三紀(jì)晚期以來(lái)的強(qiáng)烈地殼運(yùn)動(dòng)，使這一地帶變?yōu)楦呱?、高原。青藏高原現(xiàn)已隆升至海拔4500米左右，氣候轉(zhuǎn)為寒冷干旱，冰緣作用盛行，第三紀(jì)古熱帶喀斯特也隨之被抬升到海拔3000～5200米，并不斷受到寒凍風(fēng)化和剝蝕，目前僅殘存矮小的峰林、孤峰、石芽，溶洞、豎井、穿洞多遭破壞或掩埋。2

研究意義古喀斯特的研究，不僅有助于認(rèn)識(shí)喀斯特發(fā)育規(guī)律和重建古地理環(huán)境，而且對(duì)于工程建設(shè)也具有重要意義。3

南華北地區(qū)奧陶系古喀斯特特征不整合面殘積物南華北地區(qū)受晚加里東運(yùn)動(dòng)影響在奧陶紀(jì)和石炭紀(jì)之間遭受了長(zhǎng)達(dá)150Ma的風(fēng)化剝蝕，在奧陶系與石炭系之間不整合面上表現(xiàn)為普遍發(fā)育的鋁土質(zhì)泥巖、鋁土巖、磁鐵礦或褐鐵礦層等風(fēng)化殘積物。如在太參2井、新太參1井均發(fā)育鋁土質(zhì)泥巖，在安徽宿州蕭縣老虎山剖面一帶廣泛發(fā)育褐鐵礦殘積層。中、下奧陶統(tǒng)之間也存在一平行不整合界面，即懷遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)造成的地層不連續(xù)界面。該界面在巖性上表現(xiàn)為不明顯的突變關(guān)系：界面之下為含燧石條帶或結(jié)核的細(xì)中晶白云巖，發(fā)育不同程度的喀斯特作用；上部則為鈣質(zhì)砂巖、含陸屑灰?guī)r或泥質(zhì)灰?guī)r，如在棗莊、賈旺等地為厚0.2～0.8m褐紅色泥質(zhì)膠結(jié)砂礫巖。4

溶溝、溶縫和溶洞溶溝、溶縫和溶洞常以管狀、漏斗狀和不規(guī)則狀與地層垂直或高角度斜交，向下產(chǎn)狀逐漸變緩，在靠近風(fēng)化界面之下的溶溝洞縫多被灰黑色鋁土礦、泥屑、粉屑、礫屑等陸源碎屑充填。在奧陶系頂部風(fēng)化界面以下的溶溝、溶縫中還有來(lái)自上覆地層石炭系中的孢粉化石。埋深較大的溶溝洞縫多未充填，空間較大的溶洞、溝、縫可使鉆具放空，如太參3、風(fēng)深1等井上馬三段、下馬三段、鳳山組頂部的井漏和鉆井放空現(xiàn)象均與溶洞、縫發(fā)育有關(guān)。

喀斯特角礫南華北地區(qū)古喀斯特角礫多呈灰黑色和雜色，結(jié)構(gòu)組分復(fù)雜，角礫大小不一，含量（面積分?jǐn)?shù)）一般為70%～80%，多為棱角-次棱角狀，主要為碳酸鹽巖經(jīng)過(guò)大氣淡水或地下水的淋濾、滲透作用后，垮塌在原地堆積形成。按巖石類(lèi)型可分為石灰?guī)r角礫巖和白云巖角礫巖兩大類(lèi)。石灰?guī)r角礫較大，一般直徑達(dá)20～50cm，角礫的巖石類(lèi)型單一，雜亂堆積，主要發(fā)育在上馬家溝組。白云巖角礫往往與石膏溶解作用有關(guān)，多分布于下馬家溝組第一、第三段，見(jiàn)于徐州賈旺等地，角礫雜亂堆積，基質(zhì)為泥云質(zhì)，橫向分布不穩(wěn)定，角礫往往與準(zhǔn)同生白云巖共生或位于準(zhǔn)同生白云巖之下。實(shí)際上白云巖角礫巖的原巖為準(zhǔn)同生白云巖，這種白云巖角礫巖可能是石膏的溶解留下了空間，與石膏伴生的準(zhǔn)同生白云巖垮塌后形成。4

膏?？自疲ɑ遥r奧陶系含石膏云灰?guī)r主要是在潮上云坪（塞卜哈）及其洼地、潟湖中形成的。這種巖石在準(zhǔn)同生階段如果受淡水淋濾，就會(huì)發(fā)生去膏化及去云化交代作用。因喀斯特作用引起的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等變化特征業(yè)已消失，原巖內(nèi)含較多的石膏假晶。假晶的形態(tài)有長(zhǎng)方形、正方形、長(zhǎng)條形、針形等，排列似無(wú)方向性；但可相互聚集呈平行層面的條帶產(chǎn)出，被方解石交代。

豹斑（花斑）或溶斑云巖豹斑（花斑）或溶斑云巖在下馬家溝組上部廣泛發(fā)育，多為泥粉晶云巖，巖心中為淺灰色，露頭上因風(fēng)化呈淺黃色。主要產(chǎn)于角礫狀云巖的下部，二者呈漸變過(guò)渡關(guān)系，無(wú)明顯分界面，多為厚層-塊狀產(chǎn)出，形態(tài)各異，多呈斑點(diǎn)狀，故稱豹斑。此外，該段中常有淺灰色、白色的孔洞狀云巖充填，露頭上呈條帶狀產(chǎn)出，可能為含膏泥粉晶云巖受淡水溶蝕后形成，屬潮上、潮間帶產(chǎn)物。

地球化學(xué)特征古風(fēng)化殼以低的δ13C值和δ18O值為特征，中奧陶統(tǒng)18個(gè)泥晶方解石樣品的δ13CPDB值為-0.1‰～-4.0‰，平均為-2.8‰；δ18OPDB值為-8.9‰～-3.0‰，平均為-5.9‰。大部分樣品有很低的δ13C值和δ18O值。根據(jù)Lohmann的研究，中奧陶世海相碳酸鹽巖的δ13CPDB值為-1‰，δ18OPDB值為-5‰。研究區(qū)碳酸鹽巖較低的δ13C值和δ18O值趨向于線性關(guān)系，反映了大氣淡水淋濾作用的影響。低δ13C值主要是古風(fēng)化殼之上植被極為發(fā)育的結(jié)果。泥晶方解石中δ18O值低除埋藏作用外，還因?yàn)榈転V作用的結(jié)果。所以，從碳氧同位素地球化學(xué)特征上也反映了研究區(qū)奧陶系經(jīng)歷了淡水淋濾的古喀斯特作用。4

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

屈明 - 副研究員 - 西南大學(xué)