研究区出露的主要岩溶地层有志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系和古近系。根据岩性组合特点，可将研究区岩溶层组类型划分为4种类型：(1)连续纯碳酸盐岩型、(2)碳酸盐岩夹非碳酸盐岩型、(3)碳酸盐岩与非碳酸盐岩互(间)层型和(4)非碳酸盐岩夹碳酸盐岩岩溶层组。其中以(1)和(2)为主，(3)和(4)在本区分布并不普遍。

区域内属于(1)型岩溶层组类型的主要有石炭系中统和上统灰岩，二叠系下统灰岩、硅质灰岩，三叠系北衙组中上段灰岩、白云岩、白云质灰岩。其中，三叠系北衙组中上段的灰岩、白云质灰岩和白云岩在研究区出露最广，连续厚度均在100 m以上。其岩溶作用发育强烈，表现在地表以峰丛洼地、峰丘洼地(或谷地)为主，大型岩溶洼地、落水洞、岩溶漏斗和岩溶塌陷分布普遍，地下多发育岩溶管道或地下河，有众多岩溶大泉出露地表。

在研究区内属于(2)型岩溶层组类型的主要有泥盆系青山组和上三叠统中窝组。泥盆系青山组为含硅质、泥质夹层的灰岩，其上部碳酸盐岩连续性较好，分布区岩溶发育强烈，地表多发育浅蝶形洼地、谷地，属于强岩溶层组。

丽江组主要分布于鹤庆东山坡，为一套紫色块状石灰质角砾岩、薄至中层状细粒石英砂岩及砂质页岩，其中的紫色块状石灰质角砾岩属于不纯碳酸盐岩，因此，其属于不纯碳酸盐岩互层型，其岩溶发育中等，在盆地边多发育有中、小规模岩溶泉，泉数量多、单泉流量小。非碳酸盐岩夹碳酸盐岩岩溶层组岩溶层组类型有泥盆系莲花曲组，岩性为灰色页岩夹燧石结核灰岩、生物灰岩，岩溶不发育，地表主要为侵蚀地貌，可归属于非碳酸盐岩隔水层组。

岩溶发育具有明显的空间上分异性，主要表现在岩溶发育形态特征、规模等方面存在明显的空间分异性。区内岩溶地貌组合形态包括溶蚀平原、溶丘谷地、溶丘洼地、溶蚀边缘谷地、岩溶斜坡或陡崖等类型。

2.3 岩溶优势发育带

岩层界面，尤其碳酸盐岩与非碳酸盐岩接触界面附近，水—岩交互作用活跃，岩溶作用尤其强烈，通常发育侵蚀—溶蚀谷地，称为“岩溶边缘谷地”。边缘谷地地貌形态上表现为沿岩性接触界面形成的长条型负地形，在碎屑岩一侧地形平缓，而在碳酸盐岩一侧通常地形陡峻，多有陡崖，并发育一个或多个落水洞。典型的如锰矿厂地下河主管道即沿千里居—春山坡北—干海子岩溶边缘谷地附近发育。研究区具有此类岩溶空间发育、分布规律的还有马厂东甸边缘谷地、剑川东甸岩溶边缘谷地(长条形洼地)、剑川黄蜂厂谷地，乃至于清水江谷地、汝南河谷地和白汉场—九河谷地、河底—白土坡谷地、马厂堆煤场谷地、田房谷地、寒敬落谷地等。沿碳酸盐岩与非碳酸盐岩接触界面发育的另一种比较普遍的岩溶现象是沿线发育线状排列的岩溶泉、地下河或溶洞。此类岩溶现象的形成通常是地下水从碳酸盐岩分布区向碎屑岩分布区运移，遇碎屑岩阻水后岀露地表，并形成规模较大的溶洞。

区内岩溶系统有明显的沿构造带岩溶强烈发育的特点(图1)，主要包括褶皱轴部或转折端，断层叠置汇聚和构造裂缝。褶皱轴部或转折端往往岩石较为破碎，岩溶发育较为强烈。岩溶发育顺背斜轴部或向斜核部发育较明显的见于研究区西北的高美古、汝寒坪、香炉山一线，沿香炉山次向斜轴部，发育有岩溶谷地，有线性排列的岩溶塌坑、漏斗分布和大型岩溶洼地、湖泊。例如，鲁秃山向斜为一轴向北北东向、向北抬起的向斜，受两翼及向斜抬起端岩溶发育较差的二叠系和三叠系泥质灰岩、泥灰岩及非碳酸盐岩含水层组(碎屑岩)控制，地表水、地下水总体上沿向斜核部由北向南运移。在鲁秃—寒镜落之间的向斜核部，发育有古岩溶干谷(古河道)，谷地底部遍布岩溶塌坑、漏斗，表明向斜核部岩溶发育强烈。

在两断层交汇处附近，岩石破碎程度更高，岩溶发育最为强烈，通常形成典型的岩溶负地形，包括大型岩溶洼地、落水洞、岩溶塌坑等(图2)。典型的如沙子坪、下马塘、安乐坝、马厂、石灰窑、打板菁等大型岩溶洼地，即是沿中部张性断裂破碎带与近东西向推覆构造交汇处或多个断层交汇、夹持形成的岩溶破碎块体中发育。与此类似，在断层与大型密集型构造裂隙交汇处，岩溶发育也十分强烈，在研究区内更具有代表性。如在剑川盆地东山或鹤庆盆地西山脚，区域性深大断裂(剑川—丽江断裂带、洱源—鹤庆断裂)经多次继承性活动及北西向断层的错断，带内岩石破碎，岩溶极为发育(图2d)。大型溶洞或岩溶泉均发育于近南北向区域深大断裂带与北西向张性破碎带交汇处。典型的如鹤庆西山仕庄龙潭—小龙潭—大龙潭一线山脚和山坡近南北向大断裂带附近，与北西走向破碎带(密集节理)交汇处发育有天子庙清玄洞、大龙潭新石洞上下洞等多个NW走向规模较大的溶洞(图2a、c)。同时，研究区内岩溶程度沿北东和北西的两组构造裂隙最为发育。如在鹤庆西山小龙潭—大龙潭之间的西山坡，北西向节理或破碎带密集发育，其走向为295°～310°，沿该破碎面、节理的岩溶作用极为发育，形成宽5~50 cm的大型溶蚀裂隙(图2b)和岩房。

图2 鹤庆—剑川地区沿NW向破碎带发育的岩溶负地形
Fig.2 Karst negative topography developed along the NW fracture zone in the Heqing-Jianchuan area

岩溶作用发生的首要条件是存在可溶性岩石。研究区可溶岩主要是碳酸盐岩，主要分布在志泥盆系、三叠系和古近系的不同时代地层中(表1)，以滨海—浅海相沉积建造为主，丽江组可能属于山前盆地相沉积，是碳酸盐岩在陆相沉积环境中的再堆积。岩石的可溶解性主要取决于其化学成分和矿物晶体结构或岩石破碎性等几大因素。不同化学成分的岩石可溶性强度有较大的差异。一般就溶解度而言，卤化物>硫酸盐岩>碳酸盐岩^[13-14]。碳酸盐岩虽然溶解度比起卤化物和硫酸盐低，但在自然界中分布最广，是自然界中的岩溶现象主要发生对象^[15-17]。研究区的可溶岩均为各类碳酸盐类岩石，包括石灰岩、白云岩及其之间的过渡类型白云质灰岩、灰质白云岩。其中，灰岩溶解度较高，而白云岩的溶解度稍差。一般而言，碳酸盐岩中CaO/MgO比值越高，岩石溶解度越高^[13]。研究区内分布有灰岩、白云岩、泥质灰岩和钙质泥岩等不同类型的碳酸盐岩，其CaO、MgO和酸不溶物等成分的测试结果见表2。从表2中可以看出，岩溶发育强度：灰岩>白云岩>泥质灰岩或钙质泥岩。实际上，造成灰岩岩溶发育强度大于白云岩岩溶发育强度的是方解石与白云石的矿物结构(包括晶格能)所决定的矿物溶解度，而晶格能是指示结晶物质的稳定性能和牢固度指标。方解石的晶格能比白云石的低，显然更容易被溶解^[18]。

表1 鹤庆—剑川地区可溶岩地层及分布
Table 1 Characteristics and distribution of soluble strata in Heqing-Jianchuan area

表2 研究区不同碳酸盐岩岩石化学成分分析结果(单位：%)
Table 2 Geochemical composition of different kind of carbonate rocks in the study area (unit：%)

研究区大地构造上位于扬子准地台丽江台缘褶皱带与松潘—甘孜褶皱系两大构造单元边界处，印度板块与欧亚板块结合处附近。由于印度板块自南向北、自西南向北东方向向欧亚板块的俯冲，以及太平洋板块自东向西向欧亚板块的俯冲，在西藏高原至中南半岛形成了自东向转近南北、再转东南方向的“反S”型构造体系。研究区位于该构造区中部，滇藏“歹”字形构造体系与三江南北向构造体系的复合部位，构造形迹以近南北向、北北西向构造(区域大断裂、褶皱系)为主、东西向构造为辅。北北西—近南北褶皱有中甸褶皱带、兰坪—思茅褶皱系(构造凹陷)、云岭褶皱带和北北东向的丽江台缘褶皱带，断裂构造以怒江深断裂带、澜沧江深断裂带、兰坪—永平断裂带、维西—巍山断裂带和金沙江深断裂带为代表^[19-21]。

鹤庆—剑川岩溶系统的走向在空间上以北东—北西向为主，基本与区域内主构造线走向一致，同时单个岩溶系统多以断裂为边界，这些特征说明区域内的岩溶系统的发育与构造活动有关，尤其是区域性大断裂。同时就岩溶形态而言，不同的岩溶形态是岩溶发育程度的反映。研究区内岩溶高度发育的溶丘谷地或岭丘谷地，其空间分布受地质构造，尤其是平行或格网状分布的构造格局的控制。其中，谷地多沿构造破碎带发育，以近东西向(推覆构造体)、北东与北西向共轭破碎带分布区内最发育。如白龙潭—西龙潭以西至安乐坝之间的条形岩溶山地与沿东西向断层、岩性软弱的碎屑岩形成的侵蚀、溶蚀谷地相间分布；老凹各沿北东与北西向共轭破碎带发育的溶丘或峰丘谷地最为典型。

该区的构造活动控制岩溶系统的发育主要表现在两个方面。其一，断裂带内部，褶皱轴部破碎程度高，裂缝发育^[22]。断裂带是流体运移的良好通道，构造裂缝是连通岩层的极佳的媒介，这不仅增大了流体—岩石接触的表面积，同时也增强了岩石的透水性，进而影响岩溶作用在靠近断裂带及褶皱轴部尤为剧烈。另一方面影响了区域性气候环境，进而影响岩溶系统的发育[11,23-24]。青藏高原的隆升是新生代以来全球最为重要的地质事件之一，对亚洲乃至全球气候演化产生了深刻的影响[11,23-24]。对于云南地区而言，青藏高原的构造抬升改变了云南地区的气候环境，尤其是降水和植被方面。区域性降水量的增大，及地表高度覆盖的植被，也能大大增强岩溶程度。