中国喀斯特

时间:2023-11-23 03:52:32编辑:莆田seo君
溶岩种

喀斯特地貌

可溶性岩石有3类:1.碳酸盐类岩石(石灰岩、白云岩、泥灰岩等)。2.硫酸盐类岩石(石膏、硬石膏和芒硝)。3.卤盐类岩石(钾、钠、镁盐岩石等),总面积占地球总面积的10%。从热带到寒带、由大陆到海岛都有喀斯特地貌发育。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91~130万平方千米。其中以广西、贵州、云南和四川青海(即云贵高原)东部所占的面积最大,是世界上最大的喀斯特区之一。西藏和北方一些地区也有分布。按出露条件,喀斯特地貌可划分为:裸露型喀斯特、覆盖型喀斯特、埋藏型喀斯特。按气候带分为: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。按岩性分为:石灰岩喀斯特、白云岩喀斯特、石膏喀斯特、盐喀斯特。此外,还有按海拔高度、发育程度、水文特征、形成时期等不同的划分等。发育演化

喀斯特地貌可分出以下6种:

喀斯特地貌

1、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。

2、地表水沿灰岩裂缝向下渗流和溶蚀,超过100米深后形成落水洞。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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云南路南的石林是上述第一阶段(溶沟阶段)的产物,这里的自然风光因阿诗玛姑娘的动人传说而变得格外旖旎。桂林的象鼻山,则是原地下河道出露地表形成的。在广西境内,经常可看到这种抬升到地表以上的溶洞,俗称“神女镜”或“仙女镜”。

成因原理

喀斯特地貌

喀斯特地貌形成为石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果。石灰岩的主要成分是碳酸钙(CaCO3),在有水和二氧化碳时发生化学反应生成碳酸氢钙[Ca(HCO3)2],后者可溶于水,于是空洞形成并逐步扩大。这种现象在南欧亚德利亚海岸的喀斯特高原上最为典型,所以常把石灰岩地区的这种地形笼统地称之喀斯特地貌。形成条件

喀斯特地貌岩石

地貌形成的根本条件,中国西南地区之所以喀斯特地貌分布广泛,最主要的是这里有其发育的主体。大量的碳酸盐岩、硫酸盐岩和卤化盐岩在流水的不断溶蚀作用下,在地表和地下形成了各种奇特的溶洞。

喀斯特景观。从溶解度上看,卤化盐岩>硫酸盐岩>碳酸盐岩;由于碳酸盐岩种类较多,其各类岩石溶解度随着难溶性杂质的多少而定,石灰岩>白云岩>泥灰岩。从岩石结构分析,结晶质岩石晶粒愈大溶解度愈小;等粒岩比不等粒岩溶解度要小。

岩石透水性

岩石具有一定的孔隙和裂隙,它们是流动水下渗的主要渠道。岩石裂隙越大,岩石的透水性越强,岩溶作用越显著。在溶洞中,岩溶作用愈强烈,溶洞越大,地下管道越多,喀斯特地貌发育越完整,并且形成一个不断扩大的循环网。

流水作用

1.流水的溶蚀作用

水的溶蚀能力来源于二氧化碳(CO2)与水结合形成的碳酸(H2CO3),二氧化碳是喀斯特地貌形成的功臣,水中的二氧化碳主要来自大气流动、有机物在水中的腐蚀和矿物风化。下面几个化学方程式反映了岩溶作用的进行:

喀斯特地貌

喀斯特地貌

(第一步:形成碳酸和碳酸根离子)

喀斯特地貌

喀斯特地貌

喀斯特地貌

(第二步:与CaCO3反应生成,从而使CaCO3溶解)

这几步反应在大自然间是十分复杂的过程,因为温度,气压,生物,土壤等许多自然条件制约着反应的进行,并且这些反应都是可逆的,水中的二氧化碳增多,反应向右进行,就有利于CaCO3的分解;岩溶作用进行比较容易,反之则不利于岩溶作用。

2.流水的流动作用

流动的水溶蚀性更强烈一些,这是为什么?因为水中的二氧化碳需要得到及时的补充,水的溶蚀作用才能顺利进行,水的溶蚀能力才得以巩固加强。同时,流动的水带动河底砂砾对岩石进行机械侵蚀,这样更有利于岩溶作用的深入。

气候影响

比如中国西南地区气候湿润,降水量大,地表径流相对稳定,流水下渗作用连续,并且降水使流水得以更新和有效补充。因此岩溶作用得以延续进行。

假喀斯特

由其他不同成因而产生形态上类似喀斯特的现象,统称为假喀斯特,包括碎屑喀斯特、黄土和粘土喀斯特、热融喀斯特和火山岩区的熔岩喀斯特等。它们不是由可溶性岩石所构成,在本质上不同于喀斯特。

科学研究研究历史

喀斯特地貌

中国喀斯特现象的文字记载,可追溯到2400年前。距今约400年前的徐宏祖(霞客)已专门研究并记述了南方喀斯特地形与洞穴。喀斯特地貌特别受岩性为主的地质背景及气候为主导的地理环境的控制。其基本类型,按岩性分为碳酸盐岩喀斯特、石膏和盐喀斯特;按存在形式分为裸露型、覆盖型和埋藏型喀斯特;按发育程度分为全喀斯特、半喀斯特或流水喀斯特;按气候地貌带分为热带、亚热带、温带和寒带喀斯特;按垂直动力带分为渗流(充气)带、浅潜水(饱水)带和深部喀斯特。喀斯特地貌特殊性又在于它不仅有地表的,且有与其成因联系的地下喀斯特形态——洞穴。

喀斯特地表形态类型属正地形的主要有峰林、孤峰、残丘、喀斯特丘陵和石芽。负地形主要类型有落水洞、斗淋、竖井、盲谷、干谷、喀斯特洼地、波立谷、喀斯特平原、喀斯特嶂谷(峡谷)、溶沟与溶隙等。地表正、负地形间及地表与地下喀斯特类型间常有成因联系,构成一定的地貌组合。喀斯特孤峰、残丘和喀斯特平原常构成一组合类型。喀斯特竖井即为地表落水洞和地下喀斯特系统水力联系的垂直通道。喀斯特地貌是长期发育的产物,其演化模式在侵蚀循环学说的影响下,从早期格朗德(A.Grund)、雅库斯(L.Jakucs)和威廉姆斯(P.W.Williams)的模式,基本为定性3~4阶段模式。

喀斯特地貌

自1972年史密斯(D.I.Smith)等提出外成喀斯特地貌演化数学模型后,用数学方法建立喀斯特地貌发育与动力、形态因素的数学模型正在发展。如1988年怀特(W.B.White)又提出喀斯特地形发育速率过程模型。全球碳酸盐岩占大陆壳11%。中国仅裸露型喀斯特即约90万平方公里以上,为喀斯特分布最广、类型最全的国家。因喀斯特地貌特殊,使其区域经济开发和工程建设的问题也很突出。如干谷是一种因侵蚀基面和地下水位下降,使地表河转为地下河,遗留干涸的渗漏河谷。它在水利上划为悬托谷,一般不宜建水库,即使建库也要采取铺盖和帷幕灌浆防渗措施。喀斯特地貌因形态奇特和地下洞穴,以及一些洞穴空气和水的特性与有益成分而成为旅游资源。如中国桂林山水、云南路南石林等。

20世纪90年代后,中国学者对喀斯特地貌的研究逐渐跨入喀斯特水环境、生态地貌分类分区研究。

进入21世纪,中国地学界针对石漠化生态修复与建设等问题,深入开展了土壤侵蚀特征、小流域生态恢复、SAR影响配准及石漠化岩性、土地利用关系等方面的研究。为探索喀斯特地区侵蚀模数与侵蚀因子的相关关系,开展了不同坡度条件下土壤侵蚀模数的多因子方程筛选回归模型研究,提高了缓坡、陡坡侵蚀产沙预测精度。

研究成果

2000多年前,中国古书《山海经》对溶洞、伏流、石山等现象已有提出。

宋代沈括的《梦溪笔谈》、范成大的《桂海虞衡志》和周去非的《岭外代答》对岩溶现象已有较多记载。

明代徐宏祖的《徐霞客游记》对喀斯特地貌的研究比欧洲早250余年。其对喀斯特地貌的类型、分布和各地区间的差异,尤其是喀斯特洞穴的特征、类型及成因,有详细的考察和科学的记述。在广西、贵州、云南,他探查过的洞穴有270多个,且都有方向、高度、宽度和深度的具体记载。并初步论述其成因,指出一些岩洞是水的机械侵蚀造成,钟乳石是含钙质的水滴蒸发后逐渐凝聚而成等。

近现代西方对喀斯特地貌的发育理论研究成果主要有“循环演化论”(以w.M台维斯为代表)和Davis和Ground的喀斯特地区地理循环理论。

中国学者根据Davis和Ground的喀斯特地区地理循环理论和总结了中国喀斯特研究的实践,提出了一套喀斯特发育理论,如渐进演化论(以何宇彬、杨明德为代表);“地壳上升速度与剥蚀速度对比论”(以张之淦、卢耀如为代表);“同时态系统演化论”(以朱学稳、朱德浩为代表)。

21世纪现代喀斯特地貌的研究趋势表现为喀斯特地区的生态系统研究、喀斯特古环境与全球变化研究、风景旅游洞穴环境的改善与景观老化的防治和实验和量化喀斯特地貌的研究;如“水利水电建设中喀斯特渗漏问题”研究成果1987年获国家优秀勘察奖、广西壮族自治区科技进步一等奖。

对于喀斯特与旅游地貌的研究成果,主要为1972年,中科院地理所地貌室设置喀斯特地貌研究组。研究组主动借鉴国外技术,并自主完善和创新改进,紧密结合国家和地方水利水电工程、厂矿道路建设、区域旅游开发等生产实践,不断深入研究喀斯特地貌地球物理化学过程,探索喀斯特地貌发育演化规律,先后承担并完成了国家和地方重大科研项目20多项,出版著作10多部,发表相关论文100多篇。

研究组在中国喀斯特洞穴发育的区域分异、地带性因素、洞穴成因与溶蚀作用、洞穴发育双酸模式、碳酸盐岩表层硬度、喀斯特溶蚀强度分析与估算、表层喀斯特发育与生态系统关系、喀斯特地貌系统对气候响应过程模型等方面展开了广泛和深入研究。发现了碱性钙溶液吸收二氧化碳化学动力学机理,建立了碳酸水与硫酸水双成因洞穴发育的双酸模式,弄清了生物对土壤二氧化碳贡献及土壤二氧化碳对皮下带表层喀斯特过程的驱动作用,揭示了岩石表面生态及其对岩石表面色彩与石林溶蚀形态形成的作用,构建了溶蚀对降水、气温等的复杂响应过程模型等,丰富了喀斯特地貌基础理论。

针对喀斯特地区的水库渗漏、电站安全以及地下水的开发利用等方面,研究组做了卓有成效的应用研究工作。如成功解决了红水河第一级水电枢纽大化水库以及岩滩水电枢纽库区的喀斯特渗漏问题、完成了北京牛口峪水库北方喀斯特悬托谷的防渗工程,分析了贵州独山南部、德江、普定以及大连金州、河北曲阳等喀斯特地下水开发利用等。针对红水河流域环境地质综合评价国家任务,先后完成了 '红水河流域环境喀斯特研究、报告及其专题地貌图,随着区域研究积累,还进行了中国喀斯特地貌连片综合研究。

在喀斯特地貌的基础和应用研究过程中,研究组很早就引进并改进先进技术,在具体的研究中又自己发明创造了各种新技术和手段。如应用染色石松孢子和萤光素示踪法,进行不同季节喀斯特地下水通道的示踪试验,成功地断定不会跨越地下分水岭向邻谷渗漏,完成了水库建设可行性论证方案。首创并应用“洼地分析法”、利用与地下水联系密切的地面洼地走势,在室内绘出喀斯特地下通道大体平面分布,指导实地调查和洞穴探测。使用环境同位素示踪分析,查清了渗漏因素与途径,制定了多层次水库防渗方案。此外,该研究组还首先将航空红外遥感技术应用到探测岩溶的试验中,取得了良好的示范效果。

中科院地理所最早涉足旅游地貌等应用研究领域是喀斯特地貌研究组。该研究组从20世纪90年代就开始了旅游洞穴的应用研究,在洞穴稳定性以及喀斯特景观旅游资源评价等方面做了很多首创性的工作。先后完成了浙江瑶琳洞、河北临城白云洞、云南弥勒白龙洞、福建龙岩龙眡洞、路南石林景观等典型喀斯特景观的形成、发育、演化及其景观评价的调查论证科研报告。这些成果很大程度上指导了岩溶洞穴、喀斯特地貌景观的旅游开发和保护。1997年~2004年组织的云南石林与国外剑状喀斯特对比、云南石林和贵州荔菠峰林及重庆武龙芙蓉洞——天坑喀斯特捆绑式,中国南方喀斯特申请世界自然遗产名录论证报告,为成功申遗奠定了坚实基础。随着旅游业的发展,业界对旅游资源的调查、分类、评价等提出了更加准确和科学的要求,20世纪90年代以来,地貌室科研人员又积极参与国家旅游标准化研究和国家标准起草工作,完成了多项与旅游地貌紧密相关的国家标准。

研究意义

喀斯特研究在理论和生产实践上都有重要意义。喀斯特地区有许多不利于生产的因素,需要克服和预防,也有大量有利于生产的因素可以开发利用。在水库大坝选址时应尽量避免断层、破碎带、喀斯特地貌等。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。如湖南张家界桑植县的九天洞已列入洞穴学会会员洞,堪称亚洲第一洞、黄龙洞被列为世界自然遗产、世界地质公园、首批国家5A级旅游区张家界武陵源的组成部分,是张家界地下喀斯特的地形代表,其中喀斯特地貌约占全市面积的百分之四十。广西的桂林山水、云南的路南石林等驰名中外。喀斯特地貌由于其独特的地貌特征,经常容易“产出”类型各异的风景区。例如,贵州龙宫、织金洞等。

地质作用机制原理化学机制

1884年,美国学者戴维斯(Davis)提出喀斯特地区地理循环理论,指出喀斯特作用的化学机制为当水中含二氧化碳时,水对石灰岩的溶解能力很强,二氧化碳与水化合形成碳酸,后者电解析出氢离子,与石灰岩中的碳酸根离子作用形成离子状态的溶解物质钙离子和碳酸氢根离子,并随水流失,其反应式如下:

CO2+H2O?H2CO3?H+HCO3

H2CO3+CaCO3?Ca+2HCO3

上述反应是可逆的,当水与空气中二氧化碳减少,碳酸含量亦减少,碳酸钙将发生沉淀。湿热气候条件下土壤二氧化碳含量比空气中高数十倍,且反应速度很快,因而岩溶作用强,喀斯特地貌分布较广。

物理机制

水的溶蚀能力、岩石化学性质及透水性对喀斯特过程起着决定性作用。湿热气候区地表水与地下水流量大且活动性强,故喀斯特作用强,反之干旱高寒气候区喀斯特作用很弱。

在地壳长期稳定且河流切割较深的可溶性岩石分布区,地下水垂直分带明显,包气带地下水以垂直向下运动为主,可形成极深的落水洞;浅饱水带地下水以水平流动为主,常发育水平溶洞与暗河;过渡带地下水水位随季节升降;承压水带地下水活动受地质构造控制,可发生深部喀斯特。新构造强烈上升区石灰岩地层中不可能形成相同的地下水位,地下水垂直分带不明显。

岩性构造

碳酸盐类岩石包括石灰岩、白云岩和泥灰岩等;硫酸盐类岩石如石膏、硬石膏;卤化物盐类如岩盐与钾盐,均属于可溶性盐类。按溶解度排序,卤化物盐类最大,硫酸盐居中,碳酸盐类最小,但喀斯特地貌却主要发育在碳酸盐类岩石尤其是石灰岩分布区,这与其分布极广且长露出地表有关。

石灰岩的矿物成分主要为方解石,泥灰岩兼有大量不溶解黏土,白云岩则以白云石为主。按溶解度从大到小排序为:石灰岩、白云岩、泥灰岩。因此石灰岩最易喀斯特化,尤其是节理发育、层厚、质纯和位于区域性断裂带的石灰岩,喀斯特作用最强。

地貌分类综述

按出露条件,喀斯特地貌可划分为:裸露型喀斯特、覆盖型喀斯特、埋藏型喀斯特这三种。

按气候带分为:热带喀斯特、亚热带喀斯特、温带喀斯特、寒带喀斯特、干旱区喀斯特五种。

按岩性分为:石灰岩喀斯特、白云岩喀斯特、石膏喀斯特、盐喀斯特四种。

地表喀斯特石芽

石芽指可溶性岩石表面沟壑状溶蚀部分和沟间突起部分。石芽为蚀余产物,热带厚层纯石灰岩上发育形体高达的石芽常高达数十米,成为石林。

溶沟

溶沟是地表水沿岩石裂隙溶蚀、侵蚀而成,宽20厘米至2米,深2厘米至3米,底部常填充泥土或碎屑。

喀斯特漏斗

喀斯特漏斗由流水沿裂隙溶蚀而成,呈蝶形或倒锥形洼地,宽数十米,深数米至10余米,底部有垂直裂隙或落水洞。

落水洞

落水洞多分布在较陡的坡地两侧和盆地、洼地底部,为流水沿裂隙侵蚀的产物。宽度一般不会超过10米,深可达数十米至数百米。广西、重庆及四川南部地区称之为“天坑”,一般称竖井。

溶蚀洼地

溶蚀洼地通常由喀斯特漏斗扩大或合并而成,面积小于10平方千米,具有封闭性。

喀斯特盆地

喀斯特盆地又称为坡立谷,是一种大型喀斯特洼地,面积一般为10-100平方千米以上,边缘略陡并发育有峰林,底部平坦且覆盖残留红土,多分布在地壳相对稳定的区域,如云南砚山县、罗平县和贵州安顺市。

喀斯特平原

喀斯特盆地继续扩大即形成喀斯特平原,地表覆盖红土并发育孤峰残丘,如广西宾阳县黎塘镇和贵港市。

峰丛

峰丛是同一基座而峰顶分离的碳酸盐岩山峰,常与洼地组合成峰丛-洼地地貌。

峰林

峰林为分散碳酸盐岩山峰,通常由峰丛发育形成,但因受到构造影响而形态多变,在水平岩层上多呈圆柱形或锥形,在大倾角岩层上多呈单斜式。气候条件对峰林形态有影响,藏南古峰林遭寒冻风化破坏,峰林仅30-50米高,云贵高原峰林也因遭到破坏而较浑圆矮小,黔桂两省区交接带气候较为炎热,地下水垂直运动强烈,峰林高达300-400米。

孤峰

孤峰是峰林发育晚期残存的孤立山峰,多分布于喀斯特盆地底部或喀斯特平原上。

地下喀斯特溶洞

地下水沿岩石裂隙或落水洞向下运动时发生溶蚀,形成各种形态的管道和洞穴,并相互沟通或合并,行成统一的地下水位。地壳上升,地下水位将随河流下切而降低,洞穴转变为干溶洞。水平溶洞的发育大多与当地侵蚀基面相适应,因此此类溶洞与阶地及河面对比可反映构造上升量。垂直溶洞深度可达数百米至数千米,可视为地壳上升的标志。

地下河

地下河亦称暗河,是以溶蚀作用为主形成的地下廊道、溶洞和溶蚀组成的喀斯特地下管道系统。

暗湖

暗湖是地下河相通的地下湖,和地表湖泊一样,暗湖也具有水源调蓄作用,其可储存和调节地下水。

石钟乳

石钟乳是干溶洞顶部裂隙渗出的地下水中所含碳酸钙因温度升高、压力减小与水分蒸发而沉淀,自洞顶向下增长形成。

石笋

石笋是自石钟乳上滴落到洞底的水中所含碳酸钙沉淀形成自下而上增长形成。

石柱

石柱是石钟乳与石笋相接形成。

中国分布

中国喀斯特地貌分布广、面积大。主要分布在西部地区的碳酸盐岩出露地区,面积为91~130万平方千米。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;西藏和北方一些地区也有分布。广西境内主要是热带和亚热带喀斯特,贵州、云南、西藏多为高原喀斯特,高山喀斯特多分布在四川、云南和西藏等高海拔地区。

石林风光

喀斯特地形地貌除了桂林和云南,九寨沟这些举世闻名的喀斯特地貌以外,在中国的华东地区(包括江西、安徽、江苏、浙江、福建和上海六省市),虽然出露地表的石灰岩仅占本区总面积的4.06%(27900㎞2),但仍然发育有形态各异的喀斯特地貌。在苏北、皖北地区发育着相对高度100-150米左右,顶部浑圆的喀斯特丘陵;江西萍乡-宜春一带出现了具共同基座的短锥状峰丛;浙江天目山及皖南、赣北则为有少量溶洞的喀斯特化山地;喀斯特发育最为强烈的是福建西南部的龙岩、三明地区,不光有类峰林、峰丘、溶斗等还有长达数百米的喀斯特地下河。

在中国长江流域的15个省及自治区内,四川省的石灰岩出露面积达128062㎞2,远远大于其它地区。湖北宜昌以西发育的喀斯特分布广、形态齐全,且景观绚丽。在云贵高原、鄂西、湘中、湘西及桂东北以喀斯特谷(盆)地为主。高山喀斯特则主要分布在川西、藏东高原及河源地区的横断山脉,在寒冻风化和冰源冰川的影响下,石灰岩的喀斯特作用微弱,地表景观乃呈高山地貌特征,多为海拔4000-6000米的高山地,喀斯特多分布在四川盆地的周缘,即秦岭、岷山、龙门山、大凉山、锦屏山、五莲峰一带,大多为3500米以上的常态山地地貌,喀斯特景观仅出现在岩性有利的部位,为峰丛、峡谷的组合形态;在山间洼地处有大型洞穴和地下暗河出露;山原喀斯特的平均海拔为1000-1500米,分布在黔东北、鄂西、湘西、川东等地,长期的湿热气候和新生代以来的新构造运动使这一带的喀斯特发育得范围广、形态齐全,既有峰林喀斯特景观,又有峰丛峡谷和岭脊槽谷;海拔300-800米的峰林喀斯特广泛分布于湘南、桂东北一带,位于南岭山地西部,尤以桂林地区的峰林地貌为代表。那里的群峰挺拔,峰丛林立,丰姿多态的喀斯特星罗棋布,地下洞系密集交织,洞中琳琅满目的石钟乳、石笋、石帘、石幔、石瀑布、石葡萄、石花和流水潺潺与地表的秀丽山林交相辉映,构成了祖国大地上“奇峰、奇洞、美石”的奇葩。

中国东北地区的地质和地理条件不利喀斯特地貌的发育,但那里分布面积达70920㎞2的石灰岩是喀斯特发育的基础。在东北南部一些地区,由于气温、降雨、岩性、海平面的升降及海浪作用等条件,形成了风格独特的滨海喀斯特地貌景观。在辽东半岛南端的海滨地区,还可见到约10米高的成群丛状分布的石芽,也是喀斯特作用的产物。

横亘中国西部的昆仑山东西绵延2500公里,经过科学工作者的多年考察,在东昆仑山无法形成的大面积古喀斯特地貌。据考证,这是当年随青藏高原强烈抬升而产生增热效应和印度洋季风对这一地区影响的产物。虽然后期强烈的地质构造运动和严寒冰冻气候大大地改造和破坏了这些古喀斯特地貌,但在海拔4700-5300米的山地上部和4300-4800米的下部,早,晚两期的古喀斯特峰林、石芽、溶洞、溶蚀裂隙等依然清晰可见,它们与本区南部藏被唐古拉山的古喀斯特地貌遥相呼应,成为大地沧海桑田、天翻地覆巨变的历史见证。

地表地貌

1.溶沟和石芽

溶沟是指地表水沿岩石表面和裂隙流动过程中不断对岩石溶蚀和侵蚀,从而形成的石质沟槽;石芽指突出于溶沟之间的石脊,其实它是溶沟形成过程中的残余物。云南地区的石林就是发育比较好的形态高大的石芽群,它的形成条件是厚层、质纯、产状平缓、垂直节理稀疏和湿热的气候环境。

2.天坑和竖井

主要是由于岩溶地面不断凹陷,形成漏斗状的圆形洼地或竖井状的洞,在中国的重庆和四川南部地区分布较为广泛,他形成于陡峭的坡地两侧和洼地、盆地底部,因为流水沿着岩石的裂隙侵蚀强烈,所以天坑或竖井深达几十米到几百米。

3.溶蚀洼地和溶蚀谷地

溶蚀洼地是一种范围广,近似圆形的封闭性岩溶洼地,四周多低山和峰林,底部平坦,雨季易涝,旱季易干。面积一般数平方千米至十几平方千米。溶蚀谷地是溶蚀洼地进一步扩大或融合而形成的,它受构造影响比较大,面积更为广,一般数十平方千米至数百平方千米,平面条状分布,长达数十公里,底部平坦,常有地表径流,例如广西都安有一溶蚀谷地宽一公里,长十公里。这种喀斯特地形在中国云贵高原分布广泛,当地人称之为“坝”。

4.干谷

干谷是地表径流消失后岩溶区遗留下来的谷地,它的形成原因是河流的某一段河道水流沿着谷底的竖井或水洞流入地下,形成地下径流。这种地表径流转为地下径流的现象叫做伏流。还有一种形成原因即类对河道进行裁弯取直的结果。这样的地貌类型在中国华北地区和东北地区比较常见。

5.峰林、峰丛、孤峰、天生桥

石林

“桂林山水甲天下,阳朔山水甲桂林”,中国广西壮族自治区风光独特,岩溶作用是形成这天然屏风的主要原因。

峰丛是可溶性岩受到强烈溶蚀而形成的山峰集合体。峰林是由峰丛进一步演化而形成的。当然,在新构造作用下,峰林会随着地壳的上升转化为峰丛。山峰表现为锥状、塔状、圆柱状等尖锐峰体,表面发育石芽、溶沟,山峰之间又常常有溶洞、竖井。峰丛地貌可以说是喀斯特地貌的博物馆。

孤峰是岩溶区孤立的石灰岩山峰,它需要地壳长期稳定而无太大的地质运动。奇特美丽的桂林山水会把大自然对它的宠爱告诉你。

天生桥是可溶性岩下部受流水溶蚀而形成的拱桥状地貌。

6.地表

钙华

堆积

这是一类典型的地表喀斯特地貌,主要有瀑布华,钙华堤坝和岩溶泉华。

瀑布华指地表瀑布水流速度陡然增大,内力作用减小,水中的二氧化碳外逸,形成瀑布华。中国贵州著名的黄果树瀑布就属于这一种。

钙华堤坝形成是溶解大量CaCO3的高山冰雪溶水和含大量CaCO3地下渗透的岩溶水在地下径流一段距离后,以泉的形式排出地表。随着水温增高和水流速度增大以及大量藻类植物的作用,形成了大量钙华沉积。钙华中含许多杂质和多种不同元素,并且有水生植物的影响,使得钙华呈现出多种色彩。这种地貌在中国四川黄龙寺一带分布较广,黄龙寺旅游业的发展可以说与这种独特的喀斯特地貌景观紧密相连。

岩溶泉华是溶有大量CaCO3的泉水涌出地表,由于温度升高和压力减小,使得CaCO3在泉口形成钙华沉积,长时间的积累使泉华形成不同的形状,这也是大自然赐予人类的一幅美景。这种喀斯特地貌在中国云南较为常见。

地下岩溶

1.溶洞的概况

溶洞

溶洞是地下水沿可溶性岩的裂隙溶蚀扩张而形成的地下洞穴,规模大小不一,大的可以容纳千人以上;形态千奇百怪,溶洞中有许多奇特景观,如石笋、石柱、石钟乳、石幔等。小的连一个人都难以通过。溶洞是水的溶蚀作用、流水侵蚀以及重力作用的长期结果。溶洞景观在中国的湖南、四川、贵州、云南、广西等省区分布较为广泛。

2.溶蚀地貌——石锅和边槽

如果一个溶洞顶部的某一局部地点受到较为强烈的紊流作用,随着水压增大,溶蚀能力增强,这些地方的溶蚀量比周围大,从而形成向顶侧凹入的弧形面,这样的地貌称为石锅。边槽是指溶洞的边壁在水的溶蚀作用下形成向洞测凹陷的槽状地貌。这两种溶蚀地貌在溶洞中很常见。

3.堆积地貌

溶洞景观——浮戏山雪花洞

堆积地貌是溶洞景观中的精华部分,在中国西南地区的溶洞中你尽可以欣赏那神奇的洞天世界。重力水的堆积是溶洞堆积地貌的主要形成方式,溶解了大量可溶性岩的水滴断续的从溶洞顶部落下并不断积累,从而形成绚丽多彩的石钟乳、石笋、石柱、石幔、边石堤等。

石钟乳是一种呈倒锥状的岩溶堆积物,大的可达数米,小的只有几厘米,主要是岩溶水沿着溶洞顶部细小的裂隙渗出并在滴水处不断沉淀产生的。它紧紧与洞顶相连,不断向洞底延伸。

石笋是由洞底向上伸展的岩溶堆积物,主要是岩溶水滴滴落到洞底并不断沉积的产物,它与石钟乳相对生长,一般呈笋状、塔状和锥状。

石钟乳和石笋的横剖面都具有同心圆结构。

石钟乳和石笋相对生长,并逐渐结合成一体,随着岩溶水的不断沉积,慢慢形成粗壮的石柱。

石幔是岩溶水沿着洞壁呈薄膜状的漫流过程中CaCO3逐渐沉积的产物,一般呈片状、层状,并且有弯曲的流纹,高者达数十米,非常壮观。

边石堤是指溶洞底部两侧堤状堆积物,高度一般几厘米到几十厘米,呈弧形阶梯状。

另外,在溶洞中还有许多奇特的景观,有的似莲花开放,有的如树枝伸展,还有一些石葡萄、石珊瑚等。

著名景观

喀斯特地貌

中国喀斯特地貌分布广泛,造物主为中华儿女精雕细刻了许多天然的屏风,喀斯特地貌为中国的旅游业带来无限生机,并且中国喀斯特地貌类型性多样,是进行科学研究的宝贵财富。

中国著名的喀斯特景观名胜区分布:

福建省:宁化县天鹅洞,纵深2.5公里,系水平廊道式与坚井分层式相结合的奇溶洞。洞分上中下三层,前后7大厅及49个大景,小厅小景不可胜数、层层相接,各厅相连。洞内钟乳累累,石笋林立,峰峦重叠,湖潭倒影。有从40米高处一泻而下气势磅礴的石瀑,亦有精巧玲珑如精雕细塑而成的石珊瑚,有石松参天的陡峭山峰,又有玉权倒影平静的天鹅湖……置身其中,令人目不暇接,流连忘返,宛如登上九天仙境。

将乐县玉华洞

中国四大名洞之一

玉华古洞

国家级风景名胜区

,距福银高速将乐互通口3公里。

玉华洞位于将乐县城南7公里的天阶山下。因洞内岩石光洁如玉,华光四射而得名。全洞总长逾5公理,主洞2公里,是福建最长最大的石灰岩溶洞。进口为“一扇风”,风声不止。山口是“五更天”,可体会多昏暗转为天亮的景色。洞内有两条能道,分藏禾、雷公、果子、黄泥、溪源、白云6个支洞。洞内有石泉、进泉、灵泉3股溪流,清澈如镜。尚有琼楼玉宇、渴龙饮水、朝天曙色、蓬莱叠翠、雄鹰独立、风飘泪烛等166景,均为石灰岩溶蚀而形成的各种厅特景物。其中尤以仙人田、炼丹炉、荔枝柱、苍龙出海、童子拜观音等形象最为逼真。洞内道路平坦,大厅宽敞,遇斜坡砌石阶,过溪流架桥梁,小径盘曲,惊险莫测,恰似迷宫。洞内气温保持10℃左右,冬暖夏凉。宋代理学家杨时与抗金名相李纲曾赞“此洞炫巧争奇,遍布幽奥”、“透露处层层有削玉裁云之态”。玉华洞的进出口处的岩壁上,保存着不少宋代以业的摩崖石刻。离洞二晨许的村庄里,还有一个直径一米的圆井,地下水由此涌出,水珠呈梅花状,纷纷扬扬,鼎鼎翻腾,故名梅花井。现有新铺水泥公路直抵洞口,并在洞口处建有擂茶馆、荷花池。洞内小径、溪桥、石阶已修整加宽,安装了彩灯照明,洞貌焕然一新。

广东:肇庆七星岩有七座石灰岩山峰形如北斗七星,山前星湖潋滟,山多洞穴,洞中多有暗河、各种奇特的溶洞堆积地貌。

广西:

桂林

山水和阳朔风光主要是以石芽、石林、峰林、天生桥等地表喀斯特景观著称于世,并且是山中有洞,“无洞不奇”。以岩洞地貌为主的芦迪岩洞景观,景观内有各种奇态异状的溶洞堆积地貌,形成了“碧莲玉笋”的洞天奇观;七星岩石钟乳构成的地下画廊,真是琳琅满目;武鸣伊岭岩,北流沟漏洞,柳州都乐岩,兴平莲花岩,兴安乳洞,永福百寿岩,宜山白龙洞,凌云水源洞,龙州紫霞洞等也都是著名的溶洞景观区。

石林景观

云南

昆明

石林风景区:地表峰林奇布,主要为高大巨型石芽群景观,大部分灰岩山峰分布在河谷两侧,各种形态的石峰似人似物,形态逼真、栩栩如生,全国35片石林中本省有:路南大、小石林、乃古石林、和莫村石林、石板哨石林、李子营石林、天生桥等20片石林足见本省石林分布面积之广;溶洞景观有:泸西阿庐古洞、奇风洞、玉溪溶洞,建水燕子洞,九乡溶洞,湖有:大叠水、长湖、月湖、仙女湖等。

贵州:本省有兴义泥函石林、万峰林、马岭河峡谷和修文石林等石林区;中国最大瀑布黄果树瀑布岩壁为瀑布华地貌;本地溶洞地貌较多,主要有黄果树瀑布附近龙宫洞,贵阳地下公园,镇宁犀牛洞,镇远的青龙洞,龙山的仙人洞,贵州的织金洞,黔灵山麒麟洞。

四川:九寨沟钙华滩流属于水下地表堆积地貌,如珍珠滩瀑布;黄龙风景区钙化池、钙化坡、钙化穴等组成世界上最大而且最美的岩溶景观;石柱县新石拱桥为喀斯特天生桥地貌。

湖南:武陵源黄龙洞,冷水江波月洞,都是奇特洞溶洞景观,各种堆积地貌罗列其中,如神仙府洞,奥妙无穷。

江西:鄱阳湖口石钟山景区绝壁临江洞穴遍布;彭泽龙宫洞长2000米,洞内可泛舟观景,堪称“地下艺术宫殿”。

浙江:瑶琳仙境,位于桐庐县,是浙江省规模恢弘、景观壮丽的岩溶洞穴旅游胜地,也是浙江迤今发现的最大洞穴;洞长1000米,共有6个洞天,以“雄、奇、丽、深”闻名于世。

喀斯特地貌

江苏:宜兴石灰岩溶洞有“洞天世界”的美称,善卷洞、张公洞、灵谷洞又称“三奇”,洞壑深邃,多奇石异柱,泛舟其中如入海底龙宫。

吉林:通化鸭园溶洞,有四个大厅,洞内满布石柱、石笋、石钟乳、石瀑、石帘、石莲花、石幔等堆积景观,并且深处有溶岩潭,深不可测,无法前往。

辽宁:本溪水洞,属于大型充水溶洞。水洞全长5800米,现已开发2800米,面积3.6万平方米,空间40余万立方米,最开阔处高38米,宽70米,本溪水洞是发现的世界第一长的地下充水溶洞。河道曲折蜿蜒,河水清澈见底,洞内分“三峡”、“七宫”、“九弯”,故名“九曲银河”。洞内钟乳石、石笋与石柱多从裂隙攒拥而出,不假雕饰即形成各种物象。大连冰峪沟,冰峪沟属石英岩结构,是黄河以北罕见的保存完整的喀斯特地貌。经地质专家的多次考察,这里的地质是第四纪冰川期形成的,并在这里发现了多种冰川遗迹。植被丰富,森林覆盖率达90%以上。

这些地方既可以进行旅游观光又可以进行科研考察,是旅游观光的明珠,是科学研究的宝库。

南斯拉夫的迪纳拉山区,法国中央高原,俄罗斯的乌拉尔山区,澳大利亚大陆南部,美国肯塔基和印第安纳州,中国的云贵高原及滇南谷地,古巴、牙买加和越南中北部地区等。

价值意义

喀斯特地貌因其具有多种多样的造型地貌,美学价值较高,许多喀斯特景观地被开发成旅游景点,如云南石林、贵州荔波、重庆武隆、重庆金佛山、贵州施秉、广西桂林和环江,联合以“中国南方喀斯特”列入世界自然遗产名录。

喀斯特溶洞是屏蔽放射性辐射的安全场所,在战争时期既可保护国家的重要档案和物资,又可保护军民的宝贵生命。以滇黔桂三省的众多岩洞而言,大则可以容纳数万军民,小则也可以千计算。

中国的云贵地区在第四纪冰期时没有大面积冰川覆盖,成为众多古老动植物的避难所。又喀斯特地貌区地貌复杂,生境多样,因此长期以来地区人类对环境的干扰较小,云贵地区得以物种遗存完好。区域内的梵净山也被列入联合国人与生物圈自然保护区网和世界自然遗产名录;荔波茂兰喀斯特森林自然保护区尚完整地保存着同纬度地区最完好的喀斯特原始森林,森林覆盖率达90%以上。

1994年底,北京天文台(今中国国家天文台)牵头国内20所院校,提出建设“喀斯特工程”。最终选址在具备稳定地质条件、大口径天坑和缺乏无线电干扰的位于贵州的大型落水洞大窝凼。FAST射电望远镜为世界最大单口径射电望远镜,最终于2016年9月25日在贵州省平塘县落成使用,被誉为“中国天眼”。

此外,喀斯特地貌有丰富的地下水资源,埋藏着大量的古生物和古人类化石,或成为储存铝土矿、砂矿及油气的良好场所,因此喀斯特地貌具有重大的科研意义与生产价值。

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