巖溶過程中的喀斯特景觀

2012-10-26 傅偉      】

  喀斯特地貌(巖溶地貌)形態(tài)各異、景觀多樣,它是在水對(duì)可溶性 巖石(碳酸鹽巖、石膏、巖鹽等)進(jìn)行化學(xué)溶蝕過程中發(fā)育形成的地表及地下的地貌形態(tài)。由于受巖石可溶性和透水性以及水溶蝕性和流動(dòng)性的差異影響,喀斯特地貌類型多樣,包括我們熟知的桂林漓江山水、路南石林、黃果樹瀑布、黃龍九寨溝、蘆笛和龍宮洞穴等,都屬于喀斯特地貌。這些風(fēng)采多姿的喀斯特地貌景觀究竟是如何形成的呢?

 

  喀斯特溶溝、石芽與石林

  成片裸露、巖層厚度大的可溶性巖石節(jié)理裂隙和層面受地表水溶蝕、侵蝕,使巖石表面形成溝槽形態(tài),凹槽稱為溶溝,溝槽間的突起稱為石芽。在熱帶、亞熱帶地區(qū),水熱條件充沛,水的溶蝕性強(qiáng),石芽在強(qiáng)烈的巖溶作用下生成一種特殊形態(tài),形體高大,石芽之間的溶溝很深,溝坡垂直,坡壁上刻有平行垂直的凹槽,即石林。這類喀斯特景觀的典型代表是著名的云南路南石林,石林相對(duì)高度一般20米左右,大者可達(dá)50米左右。

 

  喀斯特漏斗、豎井與落水洞

  喀斯特漏斗,又稱“斗淋”、“溶斗”、“盤坑”、“盆坑”等,是喀斯特地面經(jīng)溶蝕及巖溶塌陷后,形成口大底小的倒錐狀的封閉洼地景觀。地表水沿可溶巖裂隙密集地段溶蝕而成的是溶蝕漏斗,其深度不大,斗壁和緩,斗緣不明顯,外形多成碟狀,當(dāng)進(jìn)一步向下加深時(shí),斗壁逐漸陡峻并且有明顯的斗緣,成為漏斗狀;地下可溶性巖溶蝕后會(huì)形成大小不一的洞穴,在重力作用下,覆蓋在洞頂上的土層或巖層崩塌,進(jìn)而形成的則是塌陷漏斗。漏斗底部通常有通道(或落水洞)通往地下,起著集水和消水的作用,并伴有積土、碎石堆積。

 

  地表水匯流于喀斯特漏斗流入地下,在侵蝕作用和重力作用下,最終形成開口于地面而通往地下深處裂隙(地下河或溶洞)的洞穴,即落水洞,其大小不一,形態(tài)各異,有垂直的,有傾斜的,也有彎曲的。根據(jù)形態(tài)分為兩種:一是裂隙狀落水洞,形態(tài)狹長,作一定傾斜和曲折向地下延伸,這種落水洞分布最廣;二是井狀落水洞,它的深度和寬度都很大。在塌陷漏斗基礎(chǔ)上形成的落水洞, 即豎井也叫“天坑”,地表水垂直流入地下河,深度可達(dá)數(shù)十米至數(shù)百米。

  喀斯特峰叢洼地、峰叢(峰林)谷地及喀斯特平原

  碳酸鹽巖層經(jīng)強(qiáng)烈的垂直溶蝕作用后,形成基座高低不一的溶蝕山峰,聚集成簇,溶峰多為錐狀或塔狀,即峰叢,峰叢間形成面積比較大的圓形或橢圓形封閉洼地。這樣的峰叢與洼地的地貌組合便構(gòu)成了喀斯特峰叢洼地景觀,通常洼地底部也有落水洞或豎井發(fā)育。這種喀斯特景觀類型廣泛分布于我國廣西西部、廣西東北部、貴州南部及云南東南部地區(qū)。

  峰叢谷地是在喀斯特地區(qū),沿可溶性巖層斷裂帶或構(gòu)造帶溶蝕發(fā)育而成的峰叢間夾谷地,谷地全封閉或半封閉,長度在一公里以上,谷地中伴有巖溶地下水涌出,有的甚至可以匯集成較大的地表河流過境流出。峰叢谷地中地表河流在中下游地帶,匯集大量地表徑流,河道逐漸寬大,谷地兩側(cè)多被峰林夾峙谷坡急陡,但谷地平坦,峰叢頂部與谷地間高差在百余米至幾百米之間,呈現(xiàn)出峰林谷地的景觀,如廣西都安的峰叢(峰林)谷地寬1公里,長達(dá)10公里以上。

 

  許多峰叢(峰林)谷地不斷擴(kuò)大相連,溶蝕作用與河流的侵蝕作用都很明顯,形成具有較厚松散地層覆蓋的類似平原地形,并伴有殘留少數(shù)孤峰,構(gòu)成喀斯特平原景觀,桂林漓江山水和廣東肇慶的溶峰都屬于這類喀斯特地貌景觀,這種地貌類型的地下巖溶水也較豐富,易產(chǎn)生巖溶塌陷。

  喀斯特溶洞、石鐘乳、石筍、石柱及石幔

  喀斯特溶洞是地下水沿可溶性巖體的層面、節(jié)理或裂隙進(jìn)行溶蝕擴(kuò)大而成的空洞,在喀斯特溶洞發(fā)展過程中,除了以溶蝕作用為主外,還伴有水利、機(jī)械等其他的侵蝕作用及生物作用。我國著名的喀斯特溶洞包括貴州的龍宮、桂林的蘆笛巖等。溶洞中由于洞頂滲入的地下水中CO2含量較高,對(duì)可溶性石灰?guī)r具有較強(qiáng)的溶蝕力,當(dāng)這種溶液滲至洞內(nèi)頂部出露形成水滴時(shí),由于表面張力作用,水滴迅速釋放出CO2形成碳酸鈣薄膜沉積,隨著不斷滲流、沉積,洞頂形成具有空心的管狀沉積物,直徑一般小于1-2cm,成為石管。石管外壁也有滲滴水流時(shí),石管就不斷加大而成乳狀沉積物,即石鐘乳。當(dāng)水滴從石鐘乳上跌落至洞底時(shí),變成許多小水珠或流動(dòng)的水膜,這樣就促進(jìn)了水滴中CO2的散逸,而在洞底產(chǎn)生碳酸鈣堆積,堆積物橫切面沒有中央通道,但具有同心圓結(jié)構(gòu),隨水滴跌落不斷由洞底往上增高形成錐狀、塔狀及盤狀的沉積物,即石筍。由于重力作用,石鐘乳和石筍相對(duì)增長,直至兩者連接而成的柱狀體,即石柱,隨著洞頂下滲的水溶液繼續(xù)沿石柱表面堆積,石柱不斷加粗。含碳酸鈣的水溶液在洞壁上漫流時(shí),因CO2迅速逸散而產(chǎn)生片狀和層狀的碳酸鈣堆積,即石幔,其表面具有彎曲的流紋,高度可達(dá)數(shù)十米,十分壯觀。

 

  我國地域遼闊,喀斯特分布面積廣,喀斯特分布區(qū)的水熱條件差異大,巖溶作用的差異明顯,包括青藏高原、新疆內(nèi)蒙的眾多山脈、東北地區(qū)、華北地區(qū)、西南大部與華南北部、華東的部分地區(qū),其中以廣西、貴州、湖北、湖南、云南及四川的大部分和廣東北部地區(qū)的碳酸鹽巖層分布最為集中,喀斯特地貌種類齊全,形態(tài)豐富多樣。

  

  

  

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