Exemple de paysage karstique près de Minerve (Hérault), France.

Le karst est une structure géomorphologique résultant de l'érosion hydrochimique et hydraulique de toutes roches solubles, principalement de roches carbonatées dont essentiellement des calcaires. Des structures karstiques se rencontrent en outre dans des chlorures évaporitiques. Des processus de type karstique, dits « pseudokarstiques », peuvent aussi se développer dans certaines roches autres que les roches carbonatées ou les chlorures évaporitiques.

Par ailleurs, des morphologies analogues à celles résultant des processus karstiques ou pseudokarstiques se rencontrent dans certaines zones glaciaires : inlandsis, glaciers... Les structures glaciaires ou les géomorphologies correspondantes sont ainsi dénommées glaciokarsts, cryokarsts ou thermokarsts.

Les karsts présentent pour la plupart un paysage tourmenté, un réseau hydrographique essentiellement souterrain (rivières souterraines) et un sous-sol creusé de nombreuses cavités : reliefs ruiniformes, pertes et résurgences de cours d'eau, grottes et gouffres. Selon les régions du monde, les structures karstiques portent des noms spécifiques ; ainsi, sur les marges sud et ouest du Massif central, les plateaux karstiques sont dénommés « causses ».

Étymologie

Le terme « karst » est originaire de la région éponyme du Carso ou Kras, haut-plateau calcaire situé entre l'Italie, la Slovénie et la Croatie, dont la géomorphologie est très représentative de la « typologie karstique ». « Kras » fut germanisé en « Karst » lors de l'intégration de la Slovénie à l'Empire austro-hongrois.

La terminologie « karst » a été introduite en 1893 par le géomorphologiste serbe Jovan Cvijić dans sa publication Das Karstphänomen. L'étude du karst est la karstologie, à laquelle sont notamment associées l'hydrogéologie et la spéléologie (dont la plongée souterraine et la biospéologie).

Roches concernées par des phénomènes karstiques ou pseudokarstiques

Roches concernées par des phénomènes karstiques

Les roches concernées par des phénomènes purement karstiques (correspondant aux « karsts vrais ») sont essentiellement les roches carbonatées : particulièrement les calcaires (y compris les craies, dont les tuffeaux, ainsi que les tufs calcaires et les calcarénites) mais aussi les dolomies, les marnes, les marbres carbonatés et les albâtres ainsi que les calcschistes et les sulfates évaporitiques (gypses, bassanites…).

Des structures karstiques se rencontrent en outre dans des chlorures évaporitiques telles que les sels gemmes, les sylvines, les carnallites et les potasses.

Roches concernées par des phénomènes pseudokarstiques

Des processus pseudokarstiques (correspondant aux « pseudokarsts ») peuvent se développer notamment dans :

les grès non carbonatés, les orthoquartzites (quartzites sédimentaires), les conglomérats et les laves

quelques roches plutoniques telles que les diorites, les gabbros et parfois même certains granites

certaines roches métamorphiques non carbonatées comme les gneiss et les micaschistes

Processus de karstification des formations géologiques carbonatées

Schéma de l'hydrosystème karstique.

Dans le processus de « karstification », les roches carbonatées sont façonnées par solvatation selon les réactions chimiques suivantes :

dissolution du dioxyde de carbone :

CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃

dissociation aqueuse de l'acide carbonique :

H₂CO₃ + H₂O → H₃O + HCO₃

attaque acide des carbonates ("calcaires") :

H₃O + CaCO₃ ↔ Ca + HCO₃ + H₂O

équation bilan :

CO₂ + H₂O + CaCO₃ ↔ Ca + 2 HCO₃

Dans la teneur en hydrogénocarbonate, un atome de carbone provient de la matrice calcaire et l'autre du gaz carbonique (surtout d'origine biogénique car la concentration de ce dernier dans le sol est beaucoup plus importante que dans l'atmosphère). Ces deux sources sont d'ailleurs différentiables par leurs teneurs en isotopes du carbone (ségrégation du carbone 13 par la biomasse).

La géomorphologie karstique est donc favorisée par :

l'eau : son abondance ; sa teneur en CO2 (augmentant avec la pression) ; sa faible température (plus une eau est froide, plus elle est chargée en gaz donc en CO2) ;

son abondance ;

sa teneur en CO2 (augmentant avec la pression) ;

sa faible température (plus une eau est froide, plus elle est chargée en gaz donc en CO2) ;

les êtres vivants (qui rejettent du CO2 dans le sol par la respiration, ce qui renforce considérablement sa teneur) ;

la nature des formations rocheuses (fracturations, compositions des carbonates...)

le temps de contact eau-roche.

Une zone géographique froide, humide et calcaire est ainsi fortement prédisposée à la formation de karsts qui se répertorient cependant aussi dans les régions climatiques extrêmes .

Classement géographique, orologique et géologique des karsts

Les structures karstiques concernent environ le cinquième de la superficie des terres émergées et se trouvent sous toutes les latitudes, y compris dans des zones climatiques extrêmes (déserts, zones tropicales, régions subpôlaires...), et à toutes altitudes : karsts sous-marins, îles karstiques (dont les atolls surélevés) et karsts littoraux, karsts des bassins sédimentaires, karsts des hauts-plateaux et karsts des massifs montagneux. Outre cette répartition géographique et orologique, un karst peut comporter de la surface au plus profond tout ou partie des étages géologiques suivants : karst inactif ayant perdu son activité hydrogéologique mais par lequel l'eau s'infiltre au profit de l'étage karstique inférieur, karst actif où la ciculation d'eau poursuit le processus de karstification, karst profond ennoyé sans circulation d'eau, karst fossile (paléokarst) dont les cavités sont comblées de sédiments et qui peut être réactivé à la faveur d'une fonte des glaces continentales.

Géomorphologie et hydrographie karstiques

Selon le dynamisme hydrogéologique et la nature géologique du karst ainsi que son altitude et sa latitude, la géomorphologie et l'hydrographie karstiques peuvent associer à plus ou moins grande échelle tout ou partie des formes géomorphologiques et hydrologiques caractéristiques suivantes (outre des formes d'érosion orographiques non spécifiques : canyons, cirques, mesas, inselbergs, tepuys, combes, calanques, chaos, tors...).

Doline sur le causse de Sauveterre, en Lozère.

Formes d'érosion et d'hydrologie de surface (exokarst)

à l'échelle orographique : causses, plans, cuestas, baous, reculées, poljés, mogotes, gorges, vallées sèches, valleuses...

à petite et moyenne échelle : creuses, lapiaz, tsingys, alvars, rideaux, banches... dolines, lavognes, mardelles, ouvalas... abris sous roche, arches, stacks, cheminées de fée, champignons de pierre... pertes, chantoirs, estavelles, ponors, exsurgences, résurgences, puits artésiens naturels, tufières...

creuses, lapiaz, tsingys, alvars, rideaux, banches...

dolines, lavognes, mardelles, ouvalas...

abris sous roche, arches, stacks, cheminées de fée, champignons de pierre...

pertes, chantoirs, estavelles, ponors, exsurgences, résurgences, puits artésiens naturels, tufières...

Cavités souterraines naturelles et formes hydrogéologiques (endokarst)

Karst perché dont l'eau ressort dans la vallée au niveau d'une émergence en chute d'eau.

étroitures, grottes, cavernes, balmes, scialets, igues, gouffres, abîmes, avens, bétoires…

cénotes, trous bleus, siphons, lacs souterrains, rivières souterraines, gours…

spéléothèmes : les cavités souterraines karstiques non ennoyées développent des spéléothèmes variés dont l'importance dépend de l'activité de l'aquifère du karst.

Selon la circulation karstique des eaux souterraines en fonction du niveau de base (cours d'eau ou mer), on distingue :

le karst perché : le réseau hydrographique est à une altitude supérieure ou égale à celle de l'exutoire

le karst noyé : le réseau descend au-dessous du niveau de base

le karst barré : karst noyé dont l'écoulement est bloqué par un obstacle, à l'origine de sources de débordement.

Écologie du karst

À la diversité géomorphologique du karst correspond une importante biodiversité. Certaines formes de géomorphologie karstique comme les tsingys, les alvars et les creuses constituent des habitats spécifiques. En outre certaines cavités karstiques hébergent une flore et une faune caractéristiques, objets de la Biospéologie. Les écosites karstiques significatifs sont notamment la Réserve naturelle intégrale du Tsingy de Bemaraha, le réseau de Postojna, le Parc national de Phong Nha-Kẻ Bàng, le Parc national du Gunung Mulu et la Grotte de Movile.

马达加斯加黥基·德·贝马拉哈自然保护区

美国仙纳度国家公园

墨西哥奇琴伊察

法国米内尔夫卡斯特地貌

斯洛文尼亚斯科契扬溶洞入口处

波士尼亚Kravica瀑布

菲律宾普林塞萨港地下河国家公园

喀斯特地形（英语：karst topography），又称溶蚀地形、石灰岩地形，是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称。又称岩溶地貌。水对可溶性岩石所进行的作用，统称为喀斯特作用。一般指酸盐岩分布地区或存在流经石灰岩的地下水所特有的地貌现象。当雨水或者地下水与地面碳酸盐类岩石接触时，就会有少量碳酸盐溶于水中。经过长时期的溶解侵蚀，形成了以地表岩层千沟万壑为标志的地表特征。在喀斯特地貌下往往存在地下河、溶洞等景象。

喀斯特地形的地表崎岖、土壤十分贫瘠，不利农业发展，因此在云贵高原有「地无三里平，天无三日晴，人无三両银」的俗谚。但其千沟万壑的特色却十分受到观光客青睐。目前巴尔干半岛及中国重庆、广西、贵州、云南一带均有喀斯特地形的存在。

该种地形得名自克罗地亚的喀斯特高原，地理学家最早在该地做有系统的岩溶地貌研究。喀斯特是位于斯洛文尼亚西南部河谷以南，并延伸到意大利东北角大城邻近狭长地带的一片高地。因为该地区绝大部份位于斯洛文尼亚境内，所以简述为位于斯洛文尼亚是可以接受的。

语源

“喀斯特”是斯洛文尼亚伊斯特拉半岛的一个地区。（当地称为Kras，意为岩石裸露的地方）这里在中生代形成了分布广泛的厚实的石灰岩层。经过长时间的水流侵蚀，形成了可能是世界上最典型的喀斯特地貌之一。故而地质学家们将这种石灰岩层所特有的地形冠名以「喀斯特」。

化学原理

喀斯特地形的形成通常是温带气候地区pH值较低的酸性雨和石灰岩层所造成的。随着地表下的岩石不断与水反应，将不溶的碳酸盐在与二氧化碳的共同作用下不断生成可溶但不稳定的碳酸氢盐，在排水较好的地下岩层就能形成一个大的溶洞。溶洞中的水在流动时，其溶解的碳酸氢盐就可能分解，再度形成不溶的碳酸盐沉降在地面。溶洞中从高处落下这样的水滴就可能在很短的时间内将碳酸盐沉降在溶洞顶部，而另一部分则会在地面沉降。上部的碳酸盐沉降往往形成一个倒锥形的钟乳石，而地面上会形成形如其名的石笋。

喀斯特地形分类

地表水沿灰岩内的节理面或裂隙面等发生溶蚀，形成溶沟（或溶槽），原先成层分布的石灰岩被溶沟分开成石柱或石笋。

地表水沿灰岩裂缝向下渗流和溶蚀，超过100m深后形成落水洞。

从落水洞下落的地下水到含水层后发生横向流动，形成溶洞。

随地下洞穴的形成地表发生塌陷，塌陷的深度大面积小，称坍陷漏斗，深度小面积大则称陷塘。

地下水的溶蚀与塌陷作用长期相结合地作用，形成坡立谷和天生桥。

地面上升，原溶洞和地下河等被抬出地表成干谷和石林，地下水的溶蚀作用在旧日的溶洞和地下河之下继续进行。

裸露型喀斯特

覆盖型喀斯特

埋藏型喀斯特

热带喀斯特

**带喀斯特

温带喀斯特

寒带喀斯特

干旱区喀斯特。

石灰岩喀斯特

白云岩喀斯特

石膏喀斯特

盐喀斯特

一、岩面地形：与岩性植被有无，岩石节理、片理、层理以及其破裂面程度有关。多孔隙纯石灰岩与白云岩不易发生，有植被的地表比无植被的容易被溶蚀。

二、石灰岩河谷：石灰岩地面理论上不会有表面迳流，但仍存在因大多发源地是非石灰岩区，只是刚好流经此处。地区内干沟最普遍，原为表流，没入地底；原来河谷便成为干沟，可能被误认成河川袭夺的风口谷。

三、陷穴：水在石灰岩上节理处渗入石灰岩，溶蚀节理，起初是水入地下的孔道，久之入口加大如漏斗，深度至少三至五公尺。

四、构造谷地

五、洞穴：石灰岩被入渗地下的水溶解成穴、孔道，又链接起来成为一地下水系。石灰岩水系是立体系，链接各洞口孔道好几层，可能各层生成不同时，越老越高，只有最低的一层有流水。

六、白垩区域：英国东南和法国，白垩容易溶蚀，透水性强，不容积水，地面表流冲刷出的常是干沟。

地势分布

喀斯特地貌主要分布在气候暖湿的石灰岩层分布区。较著名的区域有中国广西、云南和贵州等省（区），越南北部，南斯拉夫狄那里克阿尔卑斯山区，意大利和奥地利交界的阿尔卑斯山区，法国中央高原，俄罗斯乌拉尔山，澳大利亚南部，美国肯塔基和印第安纳州，古巴及牙买加等地。中国喀斯特地貌分布广、面积大。主要分布在碳酸盐岩出露地区，面积约91～130万平方公里。其中以广西、贵州和云南东部所占的面积最大，是世界上最大的喀斯特区之一；有著名的云南石林。

应用

喀斯特矿泉、温泉富含有益元素和气体，有医疗价值。喀斯特洞穴和古喀斯特面上各种沉积矿产较为丰富，古喀斯特潜山是良好的储油气构造。喀斯特地区的奇峰异洞、明暗相间的河流、清澈的喀斯特泉等，是很好的旅游资源。

中国溶岩地区的环境问题

石漠化问题热带**带湿润与半湿润气候条件，溶岩极其发育的自然背景下，受人为活动干扰，使地表植被遭受破坏，造成土壤严重侵蚀，基岩大面积裸露，土地退化的极端表现。

缺水问题

地下水污染岩溶地区人类活动，常在地下河系统的汇水区，而地表水常通过落水洞排入地下，缺乏过滤作用，岩溶水极易受到污染，中国南方多地下河已变成下水道。

地面塌陷 基岩塌陷：分别有地下河塌陷、矿产开采塌陷、蒸发岩溶石塌陷。岩溶上松散沉积层中的塌陷：地下水位坡动引起土中潜蚀，产生土洞，导致塌陷。（抽水、气候变化、水库蓄水） 震动：工程施工。（广西贵港市樟木镇塌陷）

基岩塌陷：分别有地下河塌陷、矿产开采塌陷、蒸发岩溶石塌陷。岩溶上松散沉积层中的塌陷：地下水位坡动引起土中潜蚀，产生土洞，导致塌陷。（抽水、气候变化、水库蓄水）

震动：工程施工。（广西贵港市樟木镇塌陷）

洪涝

季风区降水分配时间不均匀（5-9月降水占全年75~85%）

岩溶地下水系发育

水土流失，泥沙淤塞地下河咽喉部位

大江大河上建水库，地表水沿地下河倒灌以致其内涝问题加剧。

全球变化问题