古喀斯特

古喀斯特指地質時期形成的喀斯特，後因地理環境改變，或受其它營力破壞而成為殘留形態，或被以後的沉積層覆蓋而呈埋藏狀態。古喀斯特的研究，不僅有助於認識喀斯特發育規律和重建古地理環境，而且對於工程建設也具有重要意義。

基本介紹

• 中文名：古喀斯特
• 外文名：paleokarst
• 釋義：地質時期形成的喀斯特
• 研究意義：有助於認識發育規律等

釋義

古喀斯特指地質時期形成的喀斯特，後因地理環境改變，或受其它營力破壞而成為殘留形態，或被以後的沉積層覆蓋而呈埋藏狀態。

演變特徵

第三紀古喀斯特普遍見於阿爾卑斯-喜馬拉雅山系北側。包括中國西藏地區在內的廣大地帶，當時處於古地中海北岸的濕熱氣候環境，在碳酸鹽岩分布區宜於發育熱帶型喀斯特。第三紀晚期以來的強烈地殼運動，使這一地帶變為高山、高原。青藏高原現已隆升至海拔4500米左右，氣候轉為寒冷乾旱，冰緣作用盛行，第三紀古熱帶喀斯特也隨之被抬升到海拔3000～5200米，並不斷受到寒凍風化和剝蝕，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。

研究意義

古喀斯特的研究，不僅有助於認識喀斯特發育規律和重建古地理環境，而且對於工程建設也具有重要意義。

南華北地區奧陶系古喀斯特特徵

不整合面殘積物

南華北地區受晚加里東運動影響在奧陶紀和石炭紀之間遭受了長達150Ma的風化剝蝕，在奧陶系與石炭系之間不整合面上表現為普遍發育的鋁土質泥岩、鋁土岩、磁鐵礦或褐鐵礦層等風化殘積物。如在太參2井、新太參1井均發育鋁土質泥岩，在安徽宿州蕭縣老虎山剖面一帶廣泛發育褐鐵礦殘積層。中、下奧陶統之間也存在一平行不整合界面，即懷遠運動造成的地層不連續界面。該界面在岩性上表現為不明顯的突變關係：界面之下為含燧石條帶或結核的細中晶白雲岩，發育不同程度的喀斯特作用；上部則為鈣質砂岩、含陸屑灰岩或泥質灰岩，如在棗莊、賈旺等地為厚0.2～0.8m褐紅色泥質膠結砂礫岩。

溶溝、溶縫和溶洞

溶溝、溶縫和溶洞常以管狀、漏斗狀和不規則狀與地層垂直或高角度斜交，向下產狀逐漸變緩，在靠近風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。在奧陶系頂部風化界面以下的溶溝、溶縫中還有來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、縫可使鑽具放空，如太參3、風深1等井上馬三段、下馬三段、鳳山組頂部的井漏和鑽井放空現象均與溶洞、縫發育有關。

喀斯特角礫

南華北地區古喀斯特角礫多呈灰黑色和雜色，結構組分複雜，角礫大小不一，含量（面積分數）一般為70%～80%，多為稜角-次稜角狀，主要為碳酸鹽岩經過大氣淡水或地下水的淋濾、滲透作用後，垮塌在原地堆積形成。按岩石類型可分為石灰岩角礫岩和白雲岩角礫岩兩大類。石灰岩角礫較大，一般直徑達20～50cm，角礫的岩石類型單一，雜亂堆積，主要發育在上馬家溝組。白雲岩角礫往往與石膏溶解作用有關，多分布於下馬家溝組第一、第三段，見於徐州賈旺等地，角礫雜亂堆積，基質為泥雲質，橫向分布不穩定，角礫往往與準同生白雲岩共生或位於準同生白雲岩之下。實際上白雲岩角礫岩的原岩為準同生白雲岩，這種白雲岩角礫岩可能是石膏的溶解留下了空間，與石膏伴生的準同生白雲岩垮塌後形成。

膏模孔雲（灰）岩

奧陶系含石膏雲灰岩主要是在潮上雲坪（塞卜哈）及其窪地、潟湖中形成的。這種岩石在準同生階段如果受淡水淋濾，就會發生去膏化及去雲化交代作用。因喀斯特作用引起的結構、構造等變化特徵業已消失，原岩內含較多的石膏假晶。假晶的形態有長方形、正方形、長條形、針形等，排列似無方向性；但可相互聚集呈平行層面的條帶產出，被方解石交代。

豹斑（花斑）或溶斑雲岩

豹斑（花斑）或溶斑雲岩在下馬家溝組上部廣泛發育，多為泥粉晶雲岩，岩心中為淺灰色，露頭上因風化呈淺黃色。主要產於角礫狀雲岩的下部，二者呈漸變過渡關係，無明顯分界面，多為厚層-塊狀產出，形態各異，多呈斑點狀，故稱豹斑。此外，該段中常有淺灰色、白色的孔洞狀雲岩充填，露頭上呈條帶狀產出，可能為含膏泥粉晶雲岩受淡水溶蝕後形成，屬潮上、潮間帶產物。

地球化學特徵

古風化殼以低的δ13C值和δ18O值為特徵，中奧陶統18個泥晶方解石樣品的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Lohmann的研究，中奧陶世海相碳酸鹽岩的δ13CPDB值為-1‰，δ18OPDB值為-5‰。研究區碳酸鹽岩較低的δ13C值和δ18O值趨向於線性關係，反映了大氣淡水淋濾作用的影響。低δ13C值主要是古風化殼之上植被極為發育的結果。泥晶方解石中δ18O值低除埋藏作用外，還因為淡水淋濾作用的結果。所以，從碳氧同位素地球化學特徵上也反映了研究區奧陶系經歷了淡水淋濾的古喀斯特作用。