如何简易分辨喀斯特地区白云岩和石灰岩
2020-08-28
喀斯特（KARST）是指具有溶蚀力的水对可溶性岩石（碳酸盐岩、白云岩、石膏和岩盐等）进行以化学溶蚀作用为主，流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅所形成的地表和地下形态的总称，在我国又被称为岩溶。喀斯特分布在全球范围内，覆盖了约15%的陆地面积，世界上最大的喀斯特地区之一位于中国西南部，占地约540000km2，以广西、云南、贵州为主。由于特殊的地质背景和气候条件，喀斯特地区成土能力低，土层浅薄且分散；地表地下二元结构，地表水大量渗漏；植物以石生、旱生为特征，植被覆盖率低[1-2]。
图1.喀斯特地表地下二元结构
根据不同的条件，可将喀斯特划分为不同的类型。首先按出露条件可分为裸露型喀斯特、覆盖型喀斯特、埋藏型喀斯特；如果根据气候条件划分的话则是热带喀斯特、亚热带喀斯特、温带喀斯特、寒带喀斯特、干旱区喀斯特；我们常常根据其岩性特征分为石灰岩喀斯特、白云岩喀斯特、石膏喀斯特、盐喀斯特。而石灰岩和白云岩是喀斯特地区两种分布较广且常见的岩性[3]。白云岩、石灰岩都是沉积岩，是在地表常温、常压条件下，由风化物质、火山碎屑、有机物 及少量宇宙物质经搬运、沉积和成岩作用形成的层状岩石，属于碳酸盐岩大类[4-5]。在野外调查工作中，我们常常需要根据其岩性来了解该地区的土壤性质及植被分布特征。在野外如何快速准确鉴别石灰岩和白云岩一直都是个难题，我们如何区分喀斯特地区白云岩和石灰岩呢？以下简单介绍几种方法[6-8]：
（1）外观
石灰岩溶蚀比较均匀，溶蚀面很平整光滑，很多地段形成弧形面，风化面为平滑状及“雨痕”状（图2）；白云岩的溶解面很不平整，局部地段白云石溶解速度小于方解石的速度，形成凹凸不平溶蚀面，风化面常有白云石粉及纵横交叉的刀砍状溶沟（图3），在风化崩裂或挤压下容易形成近似等轴状尖锐棱角的小块。另外，纯灰岩断口为贝壳状，石灰质白云岩断口不平。
图2.石灰岩风化面雨痕式溶痕 图3.白云岩刀砍状溶沟
（2）颜色
石灰岩是一种以方解石为主要组分的碳酸盐岩，岩石露头于节理中，由方解石充填，常混入有粘土矿物和碎屑矿物等杂质，在石灰岩地区，溶解在溶液中的碳酸钙在适宜的条件下沉淀出方解石，从而形成各种奇特壮观的溶洞、石钟乳、石笋、石幔和石柱。白云岩主要由白云石组成，常混入石英、长石、方解石和粘土矿物。纯净的石灰岩表面颜色为灰、灰白等浅色，类似鸭蛋色，而含有机质多的石灰岩呈灰黑色。而白云岩表面颜色一般呈灰白色，少见为浅灰-白色。单从颜色上很难准确对其判断，想要更准确的区分，还需要结合其它特征。
（3）硬度
一般情况下，石灰岩的体积密度为2.71g/cm3，摩氏硬度在3-4之间，光电吸收截面指数为5.08。白云岩的体积密度为2.87g/cm3，摩氏硬度在3.5-5，光电吸收截面指数为3.14。石灰岩相对性脆，硬度小，用铁器易划出擦痕。
（4）盐酸滴定
石灰岩主要由方解石(CaCO3)组成，其主要化学成分是碳酸钙，白云岩主要由白云石(CaMg(CO3))2组成，主要化学成分是碳酸钙和碳酸镁。因此，用5%的稀盐酸滴在石灰岩岩石的新鲜表面，石灰岩会剧烈起泡，相反，白云岩遇酸缓慢起泡或不起泡，并慢慢溶解。
总之，在实际鉴定中，往往需要综合多种鉴别标志来使结果更加准确可靠。当然，对于一些无法区分或者是关于白云岩与石灰岩的过渡岩石可通过电镜下判断，通过分析其组成成分，晶型等很容易做出判断。
参考文献：
[1] 王克林, 2001. 生态脆弱区域农业与环境协调发展策略. 中国生态农业学报 9(3), 86-88.
[2] 王世杰, 2003. 喀斯特石漠化--中国西南最严重的生态地质环境问题. 矿物岩石地球化学通报 22(2), 120-126.
[3] 宋贤威, 高 扬, 温学发, 郭大立, 于贵瑞, 何念鹏, 张进忠, 2016. 中国喀斯特关键带岩石风化碳汇评估及其生态服务功能. 地理学报 71(11), 1926-1938.
[4] 业治铮, 孟祥化, 何起祥, 1964. 石灰岩的结构——成因分类. 地质论评 22(5), 378-386.
[5] 韩林, 2006. 白云岩成因分类的研究现状及相关发展趋势. 中国西部油气地质 2(4), 400-406.
[6] 石凤山, 2012. 野外鉴别石灰岩与白云岩的简易方法以及其对找矿的意义. 科技信息.
[7] 孟繁贺, 米德才, 陈云生, 2015. 石灰岩与白云岩岩溶发育特征浅析. 桥隧工程 4, 43-45.
[8] 贾申, 喻理飞, 2010. 喀斯特石漠化区石灰岩与白云岩土壤理化性质分析——以贵州兴义市为例. 贵州科学 28(3), 29-33.
