第39卷第6期
2020年12月
Vol.39No.6
Dec.
2020
CARSOLOGICA
SINICA
酉水流域贵州段红岩溶特征及成因
姜伏伟1，董颖2，陈友智1，于宁1，曹晓娟2
（1.贵州理工学院，贵阳550003；2.中国地质环境监测院，北京100083）
摘
要：在酉水流域贵州段及其周围存在一套特殊的以红为主、白为辅、外观形态凹凸有序的独 特岩溶地貌。文章将该类地貌命名为“红岩溶”，并调查了研究区红岩溶的分布范围、颜特征、形态特征。通过地表水体pH 、土壤pH 和CO 2溶度测试及岩石薄片鉴定，分析了红岩溶塑形作用力及塑性环境。进一步，总结分析了红岩溶的成因条件及成因过程。关键词：红岩溶；酉水流域；凹凸有序；差异溶蚀中图分类号:P931.5 文献标识码:A
文章编号:1001-4810（2020）06-0937-08
开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：
0引言通过野外实地调查，在酉水流域贵州段及其周围发现了一套特殊的、以红为主、白为辅、外观形态凹凸有序的独特岩溶地貌。有一些学者［1-3］称其为“红石林”，但曹晓娟等［4］明确了它与“红石林”的差异，并称其为“红岩溶景观”，但未给出科学定义。关于这套特殊的岩溶地貌，笔者将其命名为“红岩溶”。在红岩溶相关研究方面，曹晓娟等［4］依据区域地质背景、成景地层结构、岩性组合等，讨论了红岩溶地貌景观的形成条件、演化模式。除此之外，鲜有其它方面的相关研究。
红岩溶地貌在岩溶类型中具有独特的唯一性，丰富了岩溶资源多样性，具有较高的科学研究价值，其极具观赏性的形态特征，对促进武陵山国家级贫困区区域旅游产业发展具有巨大的开发潜力及产业经济价值。本文针对酉水流域贵州段的红岩溶开展成因研究，为后期该类地貌景观资源开发利用提供科学依据。
1
红岩溶分布区域
1.1
分布位置
根据野外调查，酉水流域贵州段红岩溶发育
于奥陶系大湾组紫红泥质灰岩，整体被土层覆盖，局部裸露，部分人为剥离表土出露。研究区红岩溶分布于鄂渝湘黔基地穹庐构造单元西侧，以大湾组为目标层位进行追踪调查，在研究区内红岩溶
出露面积约140km 2
（图1）。研究区东部红岩溶出
露面积40.7km 2，主要分布于孟溪镇、九江乡、黄板乡、雅江镇一带及盘石镇，呈北北东、北东向条带状展布。中部红岩溶零星分布，面积1.6km 2，位于乌罗镇的北东部，呈现北东向条带状分布。西部出露面积97.8km 2，主要分布于合水镇、木黄镇、天堂镇、刀坝乡、永安乡、感溪镇、晓景乡一带，呈北北东、北东向条带状展布。1.2
区域分布预测
依据大湾组在区域上的分布规律对区域红岩溶分布进行预测。贵州省大湾组红岩溶发育较好
姜伏伟，董颖，陈友智，等.酉水流域贵州段红岩溶特征及成因［J ］.中国岩溶，2020，39（6）：937-944.DOI ：10.11932/karst20200613
基金项目：中国地质调查局项目《全国地质遗迹立典调查与评价》（DD20190074）；贵州省自然科学基金项目（黔科合基础［2020］1Z030）；贵州理工
学院科技专项大地论文工程项目（KJZX20-002）
第一作者简介：姜伏伟（1987-），男，博士，副教授，主要从事岩溶地质工程灾害防治及岩溶景观成因研究。E -mail ：*****************。收稿日期：
2019-12-23
中国岩溶2020年
的区域为沿河、印江、石阡、松桃，可能形成红岩溶的区域为施秉、黄平、凯里［5］。湖南省大湾组分布于湘北和湘西北岳阳、张家界、古丈、凤凰一线，可能形成红岩溶的区域为吉首、古丈、张家界、永顺、桑植、龙山一带［6］。湖北西南部来凤—宣恩一带大湾组
下部与上部为页岩与瘤状灰岩不等厚互层，中部为灰绿、紫红瘤状灰岩，可能形成红岩溶［7］。重庆地区大湾组主要分布于东部和东南部，仅在渝东南酉阳—秀山一带出现红岩溶发育的紫红瘤状灰岩与泥质灰岩［8］。
2
红岩溶外观特征
2.1
颜特征
根据在松桃县磐石镇典型研究点详细调查，红
岩溶总体以红为主、白为辅，两者相互嵌入（图2a ）。在剖面上，红岩溶总体上颜具有明显的分层性。如腊尔山风景区揭露的红岩溶，从上至下依次呈现为红—白—红—白—红五层，其中白的岩层厚度7~8m ，约占总厚度的20%。
局部来看，红岩溶颜上最大特点为红白镶嵌，如白为主的岩层嵌有红（图2b ）。从嵌入的形态可分为三种：
（1）红白均匀互层型。红岩层厚度与白厚度相同，且一层白一层红相互叠加（图2c ），主要分布在红白层岩面过渡区域，一般发育世界级地质遗迹。来佛山必吃的20种美食
（2）白条带嵌入型。厚度为1~3cm 的水平白条带嵌入总体呈现为红的岩层，白面积较小，主要分布在厚层状泥质灰岩中（图2d ），一般发育国家级地质遗迹。
（3）白斑状嵌入型。白出现在一个独立区域、空间展布面积很小，周围被红包围，主要分布在大湾组底部（图2e ），一般发育省区级地质遗迹为主，部分国家级。2.2
形态特征
根据详细野外调查，红岩溶形态特征为：凹凸有序、沟壑纵横及怪石林立三个典型特点。
凹凸有序是红岩溶最大的特点，其形态体现在一层凹一层凸相互叠加。根据野外调查统计，凹层与凸层的厚度基本一致，层厚为30~40cm ，
且相邻
图1
酉水流域贵州段红岩溶分布图
Fig.1
Distribution of red karst in Guizhou section of Youshui river basin
938
第39卷第6期姜伏伟等：酉水流域贵州段红岩溶特征及成因
岩面凹凸程度非常均匀，凹凸以20~40cm 为主，局部可达1~2m （图3a ）。其中腊尔山红岩溶可见凹凸层总数90~100层，具有强烈的凹凸感，视觉上给人以强烈的冲击震撼，有别于溶洞、峰丛峰林、地下河、天坑、石林等其它岩溶地貌景观。通常形态上具备凹凸有序特点的红岩溶，其颜基本上也具有红白互层的特点，这种形态、颜的强烈反差主要发育于世界级地质遗迹。
沟壑纵横是红岩溶地层受地质构造运动影响的结果。红岩溶发育地层被构造活动切割成不同形态的块体，为后期地质营力的改造提供界面。在腊尔山红岩溶出露区，沟壑密布，深度一般6~8m ，局部大于30m ，宽度几十厘米至几米不等（图3b ）。相比其他岩面，沟壑两侧界面凹凸程度高出10%~20%，且界面相隔很近，凹凸—沟壑组合形成的形态更具有冲击力、震撼力。
怪石林立是红岩溶另一个重要的特点，是在沟壑切割、岩面凹凸基础上，经过后期地质营力作用
的结果。在红岩溶地层表面分布很多形状不规则的突兀岩石，其形态差异较大，岩面凹凸不平，一般高度0.5~2.0m 不等，体积大多小于1m 3。在腊尔山红岩溶出露区，各种类型的怪石林立，无规则排列，组成了一道靓丽的风景（图3c ）。
3
红岩溶成因机理
3.1
地貌作用力
研究区红岩溶地貌呈凹凸有序的形态特征。
一般情况下，岩层凹凸是地表差异风化作用的产物，体现为岩体强度低抗风化能力弱的地层相对凹进，岩体强度高抗风化能力强的地层相对凸起。根据野外实地调查及岩石薄片鉴定，红岩溶的凸层岩性为泥质灰岩，而凹层岩性为灰岩（图4）。
从岩体力学强度角度看，灰岩力学强度高于泥质灰岩，前者抗风化能力强，后者较弱。红岩溶的实际情况是凹层岩体抗风化能力弱，凸层岩体抗风化强。除此之外，红岩溶具有密集的凹凸有序的形态，有别于丹霞地貌、
雅丹地貌等常见地貌景观的
a.
总体呈现红
b.
局部白为主d.
白条带嵌入型
c.
红白互层型
e.白斑型
图2红岩溶颜特征
Fig.2
Color characteristics of red
karst
a.
凹凸有序
b.
沟壑纵横
c.怪石林立
图3
红岩溶形态特征
Fig.3
Morphological characteristics of red karst
939
中国岩溶2020年
地表风化凹凸层，说明红岩溶塑形的主要动力非地表风化作用，但不能排除其辅助作用。
根据红岩溶岩层表面的观察，发现其溶蚀现象非常明显（图5）。岩层表面具有蜂窝状结构，紫红的泥质构成框架结构（图6）。溶蚀洞坑呈现不规则状，一般尺寸1cm 左右，具有很好的连通性。洞坑的连通性说明溶蚀的物质具有相同性。而洞坑内部（即岩面较深位置）可见灰白物质，现场滴酸冒泡及室内岩石薄片鉴定为碳酸盐岩，这说明洞坑是碳酸盐岩被溶蚀而形成。
根据室内岩矿鉴定结果，凹层岩石组分主要为碳酸盐，凸层岩石组份为泥质和碳酸盐混合物（图7
左）。凸层蜂窝状明显，而凹层较少，说明凹层碳酸盐物质成分溶蚀的较均匀。但凸层暴露新鲜岩面
后，可见泥质成分包围着碳酸盐物质（图7下）。由于泥质不能被水溶蚀（地下水或地表水），它阻挡了水对碳酸盐的溶蚀作用。因此，凸层因含较多不溶物质导致溶蚀速度慢，凹层主要为可溶岩导致溶蚀速度快，这种因溶蚀的快慢差异形成了凹凸有序的形态特征是差异溶蚀作用的结果。3.2
地貌形成环境
水与碳酸盐物质溶蚀的发生环境是红岩溶形成环境。水对碳酸盐的溶蚀能力与水中的H +溶度（或pH ）有关，而自然条件下，H +来源于CO 2与H 2O （溶于水中）反应形成，因此，红岩溶塑形于酸性环境。
为了探究水对碳酸盐的溶蚀是发生在地表还是地下环境，对红岩溶分布区（松桃县盘石镇当造村腊
尔山）地表水体pH 、土壤pH 及土壤中CO 2溶度进行统测。地表水的pH 共测13处，测得的pH 介于
6.36~8.32之间，其中7处为弱碱性，6处为弱酸性
（表1），总体接近于中性。因此，地表水中局部具有较弱的酸性环境，对红岩溶塑形具有一定的作用。
为了探究地下水的酸碱性，对5处不同高程的土壤测试pH ，结果为pH 介于6.1~6.8之间，总体偏向弱酸性（表2）。进一步对5处5~40cm 不等深度的土壤20处测试CO 2浓度，其结果介于0.09%~1.19%之间。而大气中CO 2浓度仅为0.03%，可见土壤中CO 2浓度最高达到大气中的39.7倍。其主要原因是土壤中微生物代谢作用产生大量的CO 2，如表3中植被杂
草等越浓密，CO 2溶度越高。土壤中高浓度的CO 2为
地下水中H +来源提供保障，
这说明土壤中地下水呈
图4
凹凸层岩性
Fig.4
Lithology of concave -convex
layer
图5岩层表面溶蚀现象Fig.5
Dissolution of rock
surface
图6
岩层表面蜂窝状结构
Fig.6
Honeycomb structure on rock surface
940
第39卷第6期姜伏伟等：酉水流域贵州段红岩溶特征及成因
酸性。因此，红岩溶的塑形环境为土壤覆盖的地下，地下水是溶蚀作用H+的主要来源。
根据地表水和土壤中酸碱度的对比，说明红岩溶的塑形环境主要为土层覆盖。
3.3形成条件
郑州市内好玩的地方推荐3.3.1地形地貌
根据野外调查，在宏观地貌类型上，红岩溶主要分布在岩溶峰丛谷地中。依据微地貌划分，红岩溶出露于峰顶、斜坡及沟谷（现在地貌位置）。可见，红岩溶并不是某种特殊的地貌位置产物。但
是特殊地貌位置影响了红岩溶形态发育的程度，这是由于所处位置决定岩层暴露的程度。若岩层面暴露程度越多，它与地下水或地表水的接触面积越大。这种情况下，它们之间发生溶蚀作用的范围及程度越大，所形成的岩层凹凸程度及面积越大。
3.3.2地层岩性
（1）元素组成。为了分析酉水流域红岩溶物质组成、形成的沉积和构造背景，更好地解析红岩溶景观形成过程，选取松桃县腊尔山红岩溶典型发育区凹凸层，取8组岩石样品进行微量元素测试。
红岩溶的颜与物质组成元素相关。除Ca、Mg外，腊尔山碳酸盐岩中Fe、Ti、Mn元素含量较多（表3），导致岩石显现红的元素主要是Fe元素，并
表1地表水体pH
Table1pH value of surface water
点
号
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
同里古镇住宿攻略P8
P9
P10
P11
P12
P13
经纬坐标
109°20'18.40"
28°10'31.47"
109°20'17.57"
28°10'31.00"
109°20'14.30"
28°10'27.79"
109°20'06.28"
28°10'23.53"
109°20'12.50"
28°10'15.55"
109°20'17.84"
28°10'15.09"
109°20'17.96"
28°10'15.99"
109°20'14.53"
28°10'18.02"
109°20'19.40"
28°10'30.25"
109°20'15.80"
28°10'31.70"
109°20'10.57"
28°10'32.09"
109°20'07.75"
28°10'30.55"
109°20'17.25"
28°10'22.76"
高程/
m
981
995
1004
1018
974
968
967
974
杭州烂苹果乐园适合多大孩子玩
990
999
985
994
988
pH测试值
7.40
7.42
7.36
6.78
7.11
8.28
7.34
6.07
6.68
许昌市疫情最新消息6.81
6.85
6.56
8.38
7.36
7.46
7.30
6.15
7.16
8.30
7.22
6.02
6.63
6.72
6.87
6.52
8.43
7.33
7.40
7.24
6.16
7.15
8.33
7.28
6.23
6.63
6.56
6.88
6.50
8.45
平均
值
7.36
7.43
7.30
6.36
7.14
8.30
7.28
6.11
6.65
6.70
6.87
6.53
8.42
酸碱性
弱碱性
弱碱性
弱碱性
弱酸性
弱碱性
弱碱性
弱碱性
弱酸性
弱酸性
弱酸性
弱酸性
弱酸性
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弱碱性图7凹凸层物质成份
Fig.7Material composition of concave-convex rock layer
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