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喀斯特的科学意义

2007-09-29 16:10阅读:
喀斯特的科学意义
1、
喀斯特地貌(Karst landform)指可溶岩(主要是分布最广的碳酸盐岩)经以溶蚀为先导的喀斯特作用,形成地面坎坷嶙峋,地下洞穴发育的特殊地貌。
喀斯特一词取自南斯拉夫西北部喀尔斯高原地名,19世纪中叶被引进为喀斯特区一系列作用与现象的总称,现已成为国际通用术语。中国喀斯特现象的文字记载,可追溯到2400年前。距今约300多年前徐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、浅潜带(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,而且有与其成因联系的地下喀斯特形态——洞穴。喀斯特地貌是长期发育的产物。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、喀斯特峡谷、溶沟和溶隙等。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。
中国仅裸露型喀斯特即约90万平方公里以上,是喀斯特分布最广、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,即使建水库也要采取铺盖和帷幕灌浆等防渗措施。
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。
2、
地表水和地下水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下的地貌形态的总称。由于是水可溶性的岩石形成的地貌,故又称为
岩溶地貌。水对可溶性岩石所进行的作用,包括流水的溶蚀、冲蚀、潜蚀,以及坍陷等机械侵蚀过程,统称为喀斯特作用,这种作用及其产生的现象统称为喀斯特。喀斯特这个名称原本是南斯拉夫西北部伊斯特拉半岛碳酸盐岩高原的地名,当地称为Kras,意为岩石裸露的地方。因19世纪中叶在南斯拉夫的喀斯特地区对喀斯特的研究较多,喀斯特就由此而得名。
喀斯特地貌发育的地区,往往奇峰林立,地表水系缺乏,而地下水系比较发育。按形态和规模分为:溶沟和石芽、落水洞、漏斗、溶蚀洼地、岩溶盆地、干谷和盲谷、峰丛、峰林和孤峰等。
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。
喀斯特地貌区有许多不利于生产的因素需要克服和预防。如有些地区因喀斯特发育使地表严重缺水,或在雨季时地表水来不及排泄,使一些喀斯特洼地积水成灾,影响农业生产;喀斯特洞穴导致坝区、库区发生渗漏;采矿或开挖隧道时发生涌水;喀斯特地下水位迅速下降,导致地面的塌陷;路基或铁路建筑物遇地下喀斯特泉水受淹等。但是,喀斯特区也有大量有利于生产的因素。如喀斯特洞穴是地下水运动和贮存的良好场所,可利用洞穴作为地下水库,进行发电和灌溉;喀斯特泉水水量充沛,水质良好,宜于灌溉、饮用,且有承压性,便于开发利用;喀斯特矿泉、温泉富含有益的元素和气体,在医疗上价值很大;喀斯特区的矿产资源较丰富,尤以喀斯特洞穴和古喀斯特面上的各种沉积矿产最为丰富。喀斯特区的奇峰异洞、明暗相间的河流、清澈的喀斯特泉等,是很好的旅游资源。
3、
  指石灰岩地区的地表常见的石芽、石林、峰林、溶沟、漏斗、天坑、落水洞、溶蚀洼地、坡立谷、盲谷以及地下发育的溶洞、地下河等各种洞穴系统以及洞中石钟乳、石笋、石柱、石瀑布等地貌形态。对于石灰岩地区上述独特的地貌,国内外学术界均以南斯拉夫典型的石灰岩地貌区喀斯特地貌高原的地名来命名,即“喀斯特地貌”。过去中国亦曾用过“岩溶地貌”一词。在我国,喀斯特地貌分布面积约达130万平方公里。主要分布在广西、贵州、云南等省区,如广西的桂林山水、云南的路南石林等,广东则有英德英西峰林,怀集桥头镇燕子岩、肇庆七星岩等。
喀斯特地貌(岩溶地貌)
喀斯特地貌是水对可溶性岩石(碳酸盐岩、石膏、岩盐)进行以化学溶蚀作用为主而形成的地貌。
喀斯特是南斯拉夫西北部伊斯的利亚半岛的石灰岩高原的地名,19世纪末,南斯拉夫学者司威杰(J.Cvijic)首先对该地区进行研究,并借用喀斯特一词作为石灰岩地区一系列作用过程的现象的总称,到1966年我国第二次喀特学术会建议将“喀斯特”一词改为“岩溶”。所以,喀斯特地貌亦称岩溶地貌。
岩溶地貌地面上往往崎呕不平,岩石嶙峋,奇蜂林立,地表常见有石芽、石林、峰林、溶沟、漏斗、落水洞、溶蚀洼地等形态;而地下则发育着地下河、溶洞。溶洞内有多姿多彩的石笋、钟乳石、石柱,美不胜收。
我国岩溶地貌分布十分广泛,主要集中于广西、云南、贵州等省区,如广西桂林的山美、石美,水美、洞美,云南的路南石林等闻名于世。
4、

喀斯特地貌的形成
其实,石灰岩的分布在中国十分广泛,总面积达130多万平方公里,占全国总面积的七分之一以上。广西的桂林山水,云南的路南石林、贵州的黄果树瀑布和地下龙宫,都是石灰岩地貌的代表。今天,我们把这样的地貌叫做喀斯特地貌,地球上陆地面积的15%被这种地貌所占据,它是自然地理的重要组成部分。

现代地质科学已经证实,凡是有石灰岩分布的地区,在几亿年前,一定是一片大海,这确实令人惊讶。因为我们此刻站立的地方曾经是过去大海的海底,这些岩石中则包含着无数海洋生物的化石。

瑶族是开拓茂兰地区的最早居民,远在商周时期,他们就披荆斩棘,繁衍生息在大西南的崇山峻岭当中。世代相传的猴鼓舞,就是为了表达对祖先的思念之情和对大自然的无比崇敬。在这神秘而悠长的鼓声中,让我们沿着时光的长河,去追溯地球发展的早期阶段。

四十亿年前,地球上的二氧化碳含量是现在的20万倍,那时的大气中70%是二氧化碳。那又是什么原因使如此巨量的二氧化碳消失殆尽,并给地球创造了一个适宜生物,包括我们人类居住的环境呢?是因为水,是因为地球上的海瀚海洋。

由于有了海洋,二氧化碳就被溶解在接近于中性的水中而变为碳酸溶液,溶液不断地中和岩石中的钙离子,形成了碳酸钙沉入海底。碳酸钙是石灰岩的主要成分,地球上有那么多的石灰岩,就是由二氧化碳与地壳中的钙元素结合并且逐渐沉积而形成的。

在这一过程中,无数的海洋生物,也参与了石灰岩的制造。今天我们在贵州的石灰岩中还可以发现大量海洋生物的化石,这些化石证明了地球上发生过沧海桑田的地质变化。

石灰岩的主要成分是碳酸钙,碳酸钙是一种不能溶解在纯水中的物质,但却可以溶解在含有二氧化碳的雨水当中。潮湿的气候再加上亿万年雨水的冲刷,把石灰岩的地表溶蚀成高耸的尖峰和幽深的峡谷,形成了'无峰不奇,有山必穴'的喀斯特地貌。

表面上看石灰岩是十分坚硬的,但是由于它们含有大量的碳酸钙,所以就会被水雕刻成地表上的奇峰怪石。同样由于水的作用,地表下也会被蚀刻出大大小小、神秘莫测的溶洞。由于在山体上有茂密的原始森林涵养水源,雨水就会源源不断地渗到山体当中,一点一滴地溶解石灰岩,把它塑造成美丽的钟乳石和秀气的石笋,有的地方还会形成了地下石林的自然奇观。在黑暗的洞穴里,伴随着滴滴嗒嗒的水声,石灰岩经历着几十万年、上百万年的漫长岁月,形成了我们今天所能见到地下龙宫。

根据多年统计,地处贵州南部的茂兰喀斯特森林区,年平均降水量可达1700多毫米,水资源十分丰富。由于地理位置优越,来自太平洋的东南季风和来自印度洋的西南季风都容易过境,南来的湿润空气遇到地形突然抬升,容易成云致雨,为各种植物的生长发育提供有利的气候条件。

优越的水热条件使得裸露的石灰岩上,很容易附着生长一些苔藓或地衣类的低等植物,它们分泌的有机酸加速了岩石风化和瓦解,促进了土壤的形成。有了这些勇敢的开路先锋,树木的种子就能在石缝里生根、发芽,直到长成参天大树,形成遮天蔽日的原始森林。

贵州大学林学系教授朱守谦:'那么在石灰岩上,在喀斯特地貌上能不能长森林?那么我觉得,最最明显的例子,就是象茂兰这样一种喀斯特地区,它的岩石的裸露率可以达到90%以上,我们调查过,就是90%以上是坚硬的石头,土只有10%。在这样一种严酷的生境里面,仍然有大面积的森林存在,这本身就说明了,在一定的水分和热量条件下,在喀斯特地貌上,在石头上是可以长森林的。'

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