西南典型喀斯特(岩溶)山区广泛分布有碳酸盐岩地层,岩溶十分发育。碳酸盐岩受表层岩溶强烈溶蚀作用,残积形成的土层稀薄而贫瘠,岩土体极不稳定,易发生水土流失,生态环境脆弱。近十年来,岩溶山区人口急剧增长,加大了对土地和资源的需求,驱使人们开荒毁林和过度地开发资源,导致自然植被破坏,森林覆盖率下降,碳酸盐岩裸露,生态环境遭到破坏,造成部分岩溶地区出现石漠化现象。这一问题已是我国西部大开发所面临的一个突出生态环境问题,严重制约当地工农业生产的发展,给当地居民的生存环境带来了极大危害。因此,西南岩溶山区的石漠化这一问题已引起我国政府的高度重视,成为地貌学家、环境学家、地质学家和土壤学家等各学科领域专家的关注焦点。而这一地区的生态环境和石漠化问题与表层岩溶和表层土体关系最为密切,主要受表层岩溶发育特征和表层土体物理化学性质、含水性及水文地质性质控制。本文通过野外地质调查,探讨表层岩溶形成的主要因素,如地质构造、地层岩性、气候条件、水文地质条件等,分析了表层岩溶的发育分布特征和形貌特征。研制野外试验技术,制定试验方案,通过野外及室内相关试验,分析土体物化性质、含水性、渗透性和降水入渗规律及相关性,研究表层岩溶和土体的水文地质特征。深入探讨了表层岩溶与生态环境的相互作用。论文主要取得以下研究成果和创新认识。　　 ⑴总结了石漠化和表层岩溶带的概念及其研究现状,在此基础上丰富了表层岩溶带的概念,给出了表层岩溶的概念,即表层岩溶是指区域侵蚀基准面以上可溶性岩石、特别是碳酸盐类岩石,受含有来自土壤或大气中CO2流水的溶蚀,在化学反应与机械破坏的共同作用下,对可溶性岩的强烈溶蚀形成的各种岩溶个体宏观形态和微观形态,并组合构成不规则地貌形态的现象;这种地貌现象产生于永久性饱水带之上的岩石层,其在形成的过程中影响区域水文地质稳定和生态系统平衡。　　 ⑵研究了研究区压性断裂对表层岩溶的控制作用。受水平构造挤压应力作用,在最大主应力垂直方向形成压性构造,如褶皱、压性断裂等。在褶皱构造中,背斜和向斜构造均伴随发育有压性断裂,在其轴部局部应力场作用下,背斜下部和向斜上部继续受压,而背斜上部和向斜下部转为拉张,且产生放射状张裂隙,同时在向斜两翼多发育张性构造—正断层;对于压性断裂—逆断层,其上盘拖曳褶皱使岩体张裂,形成许多张性裂隙。这些张裂隙为地表水的入渗和地下水的赋存、径流提供了良好通道,表层岩溶发育强烈。　　 ⑶从宏观、细观和微观三种尺度对表层岩溶形貌特征进行了类型划分。表层岩溶的宏观形貌特征是最直观的地貌景观,是区域大范围的地形形态;表层岩溶细观溶蚀形态特征主要是指地层、岩石的表面形态,是局部地区中溶蚀形态的表现;表层岩溶微观溶蚀形态特征是借助电子显微镜所表现的碳酸盐岩石薄片表面溶蚀形态。通过形态特征的类型划分,认为细观溶蚀形态与微观溶蚀形态具有相似性,二种尺度的岩溶形貌具有不同的水文地质性质,对生态环境的作用也是不同的。　　 ⑷通过土体矿物、化学成分、粒度成分试验,分析了岩溶区表层土体的工程地质性质,进行土质分类。试验结果显示,土体饱和度高,容重偏小,孔隙比大,多为粉质粘土和淤泥质粘土,说明本区岩溶区表层形成时代相对新。通过土体的持水性试验,探讨了20cm以下土体的物化性质与水分特征之间的关系,本区土体的持水性与土体类型和粒径成分关系密切,灰色和褐色土体的持水量略高于其塑限,黄色、棕黄色和杂色土体的持水最略低于其塑限。士体的持水量与塑限含水量和天然含水量相差不大,持水最较低,持水能力差;粘粒粒径含量过高,持水能力差,对乔木和根系发达的草本植物生长不利。　　 ⑸研制野外降水渗透和坡面降雨入渗模拟试验技术,制定试验方案。试验结果表明,区内土体渗透系数主要在10-4cm/s量级,局部可达到10-3cm/s量级,表明土体渗透性良好,导水性强,有利于表层岩溶水的渗流与补给。降水入渗系数受降雨最、降雨强度、降雨历时、土体含水量等因素的影响而发生变化,随着雨时的增长,降雨量、降雨强度和径流量的增大,入渗系数减小。　　 ⑹通过对裂隙充填土中的石英矿物的SEM微观形貌特征分析,研究结果表明石英受溶蚀作用的同时,还受到机械破坏。磨圆良好的石英矿物经过岩溶水的搬运,磨圆差的石英矿物是碳酸盐岩溶解后残留的物质,但都受到表层岩溶的溶蚀作用。通过裂隙中土体的化学成分测定,结合石英矿物形貌特征分析,表明石英矿物是碳酸盐岩风化成土过程中次生形成的。　　 ⑺通过野外区域表层岩溶地质、水文地质调查、野外降水模拟试验和室内外的土体渗透试验,综合分析表层岩溶作用及其水文地质性质,对生态环境的控制作用。研究表明衷层岩溶生态环境系统是一个土—岩—气—水之间相互开放的系统。本区表层岩溶作用强烈,使碳酸盐岩裸露和溶解,成土性差,土壤稀薄且贫瘠,土壤元素具有富钙、富镁的特征。由于植物具有石生性和选择性生长,导致表层岩溶发育区植物类犁相对单一。本区表层岩溶系统具有特殊的水文地质特征,水资源的空间分布极不均衡,同时土体持水性差,导水性好,水土易于流失,不利于植物的生长。另一方面,本区大气降水非常充沛,CO2循环和丰富的水资源,有利于植物生长和生态环境的动态稳定。但是CO2的循环和丰富的水资源及其流动性又将促进碳酸盐岩地区表层岩溶的发展,从而制约着植物的生长。同时,人类活动又将导致水土流失,对生态环境平衡产生不利影响。