1、土壤侵蚀原理土壤侵蚀原理Soil Erosion第第 8 章章 化学侵蚀化学侵蚀 8.1 岩溶侵蚀岩溶侵蚀8.2 淋溶侵蚀淋溶侵蚀8.3 土壤盐渍化土壤盐渍化8.1 岩溶侵蚀岩溶侵蚀8.1.1岩溶侵蚀特征岩溶侵蚀特征 岩溶侵蚀，岩溶侵蚀，是指可溶性岩层在水的作用下发生是指可溶性岩层在水的作用下发生以化学溶蚀作用为主，伴随有塌陷、沉积等物理过以化学溶蚀作用为主，伴随有塌陷、沉积等物理过程而形成独特地貌景观的过程及结果。程而形成独特地貌景观的过程及结果。地表岩溶侵蚀地表岩溶侵蚀 地表岩溶侵蚀包括溶沟、石芽、漏斗、落水洞、地表岩溶侵蚀包括溶沟、石芽、漏斗、落水洞、溶蚀洼地、溶蚀盆地和溶蚀平原、峰丛、
2、峰林和弧峰溶蚀洼地、溶蚀盆地和溶蚀平原、峰丛、峰林和弧峰等侵蚀形态。等侵蚀形态。岩溶侵蚀简图岩溶侵蚀简图1峰丛峰丛 2.溶蚀洼地溶蚀洼地 3.漏斗漏斗 4.峰林峰林 5.孤峰孤峰 6.地下河地下河 7.溶洞溶洞 8.溶蚀平原溶蚀平原 地下岩溶侵蚀地下岩溶侵蚀 地下岩溶侵蚀主要包括溶洞、地下河和暗湖，地下岩溶侵蚀主要包括溶洞、地下河和暗湖，溶洞是由于溶蚀形成的无水地下洞室，若有流水溶洞是由于溶蚀形成的无水地下洞室，若有流水则称为地下河，还有与地下河相通的地下湖。则称为地下河，还有与地下河相通的地下湖。8.1.2 岩溶侵蚀的影响因素岩溶侵蚀的影响因素 水的溶蚀力水的溶蚀力 碳酸盐的溶解是涉及气、液
3、、固三相体系化学平衡碳酸盐的溶解是涉及气、液、固三相体系化学平衡的复杂过程，仅以的复杂过程，仅以CaCOCaCO3 3为例来看，其溶解要受到水中为例来看，其溶解要受到水中COCO2 2含量、温度、压力及水的含量、温度、压力及水的pHpH值影响。值影响。CaCO3在溶有不同数量在溶有不同数量CO2水中的溶解度（水中的溶解度（16.1）水温（水温（）0 0101020203030404050506060COCO2 2深解量深解量（g/Lg/L）3.3463.3462.3182.3181.6831.6831.2571.2570.9730.9730.7610.7610.5760.576 地下水中地下水
4、中CO2溶解量与水温的关系溶解量与水温的关系 一般来说，一般来说，CO2的溶解量与水温成反比的溶解量与水温成反比。 但在自然界，气候湿热的我国南方，岩溶远较干燥寒冷的但在自然界，气候湿热的我国南方，岩溶远较干燥寒冷的北方发育北方发育。为什么？。为什么？ 湿热的气候极有利于溶蚀作用湿热的气候极有利于溶蚀作用。 原因之一是温度升高可促使原因之一是温度升高可促使CaCO3的溶解反应速度的溶解反应速度加快，温度每升高加快，温度每升高10，化学反应速度就可加快一倍；，化学反应速度就可加快一倍； 二是温度高，水的电离度大，水中二是温度高，水的电离度大，水中H+和和OH-离子增离子增多，溶蚀力增强；多，溶蚀
5、力增强； 三是湿热地区植物繁盛，可促成土壤母质成土过程三是湿热地区植物繁盛，可促成土壤母质成土过程，生成大量腐殖质和有机酸，产生大量的，生成大量腐殖质和有机酸，产生大量的CO2。不同不同CO2分压下方解石在水中的溶解度及温度的关系分压下方解石在水中的溶解度及温度的关系 在温度不变的条件下，压力与水中在温度不变的条件下，压力与水中CO2的含的含量成正比。量成正比。CaCO3的溶解度与的溶解度与PH值的关系值的关系 当当PH值增大时，值增大时，CO32-浓度将增高，从而方解石浓度将增高，从而方解石的溶解度将降低，即酸性水对碳酸盐类岩石将具有更的溶解度将降低，即酸性水对碳酸盐类岩石将具有更大的溶蚀力
6、大的溶蚀力。 水的流动性水的流动性 地表水或地下水沿着碳酸盐岩的裂隙和孔隙运动，如果水地表水或地下水沿着碳酸盐岩的裂隙和孔隙运动，如果水量得不到补充或流动受阻，很有可能部分或全部被量得不到补充或流动受阻，很有可能部分或全部被CaCO3所饱所饱和，从而丧失对可溶性岩石的溶蚀力。和，从而丧失对可溶性岩石的溶蚀力。 但如果水一直处于流动状态之中，各处的水量能得到不断但如果水一直处于流动状态之中，各处的水量能得到不断的补充，溶蚀下来的物质能源源不断地被输送走，水就能始终的补充，溶蚀下来的物质能源源不断地被输送走，水就能始终具备对岩石的溶蚀力。具备对岩石的溶蚀力。 CaCO3和和CO2的平衡曲线的平衡曲
7、线 两种饱和的两种饱和的CaCO3水溶液混合后就可以使水重新具有对可溶水溶液混合后就可以使水重新具有对可溶岩的溶蚀力，如果在岩溶化的岩体中，水总是处于不断的流动中，岩的溶蚀力，如果在岩溶化的岩体中，水总是处于不断的流动中，既使各处的水都处于既使各处的水都处于CaCO3饱和状态，也依然会因为不断的混合饱和状态，也依然会因为不断的混合而具有溶蚀力。而具有溶蚀力。 岩石的可溶性岩石的可溶性 岩石的可溶性是指构成岩石的所有矿物或部分矿岩石的可溶性是指构成岩石的所有矿物或部分矿物的可溶性。物的可溶性。 岩浆岩岩浆岩主要由硅酸盐矿物组成，主要由硅酸盐矿物组成，难溶于水难溶于水。 变质岩变质岩除大理岩外，也
8、除大理岩外，也难以被水溶解难以被水溶解。这就决定了。这就决定了地表水、地下水在岩浆岩和绝大多数变质岩分布地区难地表水、地下水在岩浆岩和绝大多数变质岩分布地区难以进行化学溶蚀作用。以进行化学溶蚀作用。 化学沉积或生物沉积的化学沉积或生物沉积的碳酸盐类岩石、硫酸盐类岩碳酸盐类岩石、硫酸盐类岩石石便成为溶蚀作用的主要对象。便成为溶蚀作用的主要对象。石灰岩（CaCO3）白云岩（MgCaCO3）类型结构特征CaO/MgO相对溶解度结构特征CaO/MgO相对溶解度隐晶质微粒结构18.991.12细晶质生物微粒结构2.131.09细晶质微粒结构27.031.06隐晶质间镶嵌结构过渡1.440.88鲕状结构2
9、1.041.04细晶及隐晶质镶嵌结构1.650.85细粒及中粒结构21.430.99中晶及细晶质镶嵌结构1.530.71中晶质镶嵌结构25010.56中晶质镶嵌结构1.360.66中、粗粒结构14.970.32中粗粒镶嵌结构具1.730.65广西不同结构碳酸盐岩的相对溶解度广西不同结构碳酸盐岩的相对溶解度可溶岩中的裂隙经溶蚀改造示意图可溶岩中的裂隙经溶蚀改造示意图 具有侵蚀性的水在裂隙中流动，溶解隙壁上的具有侵蚀性的水在裂隙中流动，溶解隙壁上的CaCO3，使裂隙逐步扩大。最终发展成为溶蚀管道，使裂隙逐步扩大。最终发展成为溶蚀管道。石灰岩与下伏隔水层界面上岩溶发育示意图石灰岩与下伏隔水层界面上岩
10、溶发育示意图 岩层界面往往具有比岩层内部更好的透水性，尤岩层界面往往具有比岩层内部更好的透水性，尤其是在可溶岩与下伏隔水层的接触面上，往往集中发其是在可溶岩与下伏隔水层的接触面上，往往集中发育成呈层的溶洞，这主要是因为水流下方受阻，流水育成呈层的溶洞，这主要是因为水流下方受阻，流水密集于接触界面上所致密集于接触界面上所致。8.28.2 淋溶侵蚀淋溶侵蚀 淋溶侵蚀是指降水或灌溉水进入土壤，土壤水分淋溶侵蚀是指降水或灌溉水进入土壤，土壤水分受重力作用沿土壤孔隙向下层运动，将溶解的物质和未受重力作用沿土壤孔隙向下层运动，将溶解的物质和未溶解的细小土壤颗粒带到深层土壤，产生有机质等土壤溶解的细小土壤颗
11、粒带到深层土壤，产生有机质等土壤养分向土壤剖面深层的迁移聚集甚至流失进入地下水体养分向土壤剖面深层的迁移聚集甚至流失进入地下水体中的过程。中的过程。 淋溶侵蚀一般不易被人们察觉，但其危害不可忽视。它不淋溶侵蚀一般不易被人们察觉，但其危害不可忽视。它不仅使仅使土壤肥力减退土壤肥力减退，作物产量降低作物产量降低，导致区域内，导致区域内物种多样性退物种多样性退化，恶化生态环境化，恶化生态环境，而且还会，而且还会污染水源，恶化水质污染水源，恶化水质，直接影响，直接影响人畜饮水。人畜饮水。 在淋溶侵蚀比较严重的地区，除要在淋溶侵蚀比较严重的地区，除要改进施肥方法和灌溉技改进施肥方法和灌溉技术术之外，还应
12、之外，还应增加土壤粘性和有机质含量增加土壤粘性和有机质含量，改善土壤理化性质，改善土壤理化性质，增强土壤保水保肥能力，减少淋溶侵蚀。，增强土壤保水保肥能力，减少淋溶侵蚀。8.2.1 淋溶侵蚀危害及防治淋溶侵蚀危害及防治 8.3 8.3 土壤盐渍化土壤盐渍化 在干燥炎热和过度蒸发条件下，土壤毛管水上升在干燥炎热和过度蒸发条件下，土壤毛管水上升运动强烈，致使地下水及土中盐分向地表迁移并在地运动强烈，致使地下水及土中盐分向地表迁移并在地表附近发生积盐的过程及结果就称为土壤盐渍化或土表附近发生积盐的过程及结果就称为土壤盐渍化或土壤盐碱化。壤盐碱化。 8.3.1 土壤盐渍化的形成条件土壤盐渍化的形成条件
13、干旱的气候干旱的气候地下水位高，矿化度大地下水位高，矿化度大地势低洼，排水不畅地势低洼，排水不畅土壤母质的影响土壤母质的影响土壤水分运动土壤水分运动8.3.28.3.2 土壤次生盐渍化土壤次生盐渍化 如果由于灌溉不当等人类活动原因引起一些非盐如果由于灌溉不当等人类活动原因引起一些非盐渍化的土地发生盐渍化，则称为次生盐渍化。渍化的土地发生盐渍化，则称为次生盐渍化。8.3.3 土壤潜在盐渍化土壤潜在盐渍化土壤潜在盐渍化，主要是指那些地下水位高或在土壤潜在盐渍化，主要是指那些地下水位高或在临界水位上下，地下水矿化度高，土体中含有一定盐分临界水位上下，地下水矿化度高，土体中含有一定盐分（一般在（一般在
14、0.2%以下），一旦目前的水盐状况失去平衡，以下），一旦目前的水盐状况失去平衡，将可能发生土壤次生盐渍化的现象。将可能发生土壤次生盐渍化的现象。 8.3.4 土壤碱化土壤碱化 为了防止土壤盐渍化，有的地方采用碱性低矿化为了防止土壤盐渍化，有的地方采用碱性低矿化水进行灌溉，然而，如果农业措施或化学改良措施跟不水进行灌溉，然而，如果农业措施或化学改良措施跟不上，土壤碱化问题就会越来越突出。上，土壤碱化问题就会越来越突出。 8.3.58.3.5 土壤钙积层土壤钙积层 钙积层钙积层是指在土壤剖面的某一层位上碳酸钙、碳是指在土壤剖面的某一层位上碳酸钙、碳酸氢钙的淀积，形成具有特殊结构和特征的土壤层。钙酸氢钙的淀积，形成具有特殊结构和特征的土壤层。钙积层在我国华北，西北地区的褐土、黄绵土、娄土以及积层在我国华北，西北地区的褐土、黄绵土、娄土以及棕钙土中广泛存在，是土壤剖面的重要构成部分。棕钙土中广泛存在，是土壤剖面的重要构成部分。
