喀斯特的复杂与神秘不仅在于它形成的困难,它有趣的分类与多样的地貌类型也是我们急于探询它的原因。
根据不同分类原则,喀斯特可以划分出许多不同的类型。按出露条件分为: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。按海拔分为:高山喀斯特、高原喀斯特、海岸喀斯特、海底喀斯特。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。按发育程度分为:全喀斯特、半喀斯特或流水喀斯特。按水文特征分为:充气带喀斯特、浅饱水带喀斯特、深部喀斯特。按形成时期分为:化石喀斯特、古喀斯特、现代喀斯特等。还有生物喀斯特等。
以上,是真正的喀斯特,而喀斯特作用以外由其他不同原因而产生的形态上类似喀斯特的现象,被统称为假喀斯特,包括碎屑喀斯特(砾岩、角砾岩、砂岩)、黄土和黏土喀斯特、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,只是披着喀斯特的外衣,在本质上并不同于喀斯特。
我们前面讲到过,喀斯特地貌形成的最重要的条件就是可溶性岩石。因此,喀斯特地貌的分布,与世界各地的可溶性岩石地区紧密相关,而其中又在碳酸盐岩地层分布区最为广泛,该区岩石突露、奇峰林立,常见的地表喀斯特地貌有石芽、石林、峰林、喀斯特丘陵等喀斯特正地形和溶沟、落水洞、盲谷、干谷、喀斯特洼地(包括漏斗、喀斯特盆地)等喀斯特负地形;地下喀斯特地貌有溶洞、地下河、地下湖等;与地表和地下密切关联的喀斯特地貌有竖井、芽洞、天生桥等。那么,这些听上去名称奇奇怪怪的喀斯特又各有什么特点呢?
石芽和溶沟 水沿可溶性岩石的节理、裂隙进行溶蚀和冲蚀所形成的沟槽间突起与沟槽形态,是喀斯特地区山坡上和盆地里常见的一种凹凸不平的地形。水的溶蚀和冲蚀,以及植物的作用,使岩石层面和节理处形成的微小的沟槽,以及加深扩大的沟、小盆、斗和不规则坑等,统称为溶痕。溶痕加深成为沟槽形态,称溶沟;沟槽间的突起称石芽。溶沟宽10 余厘米至2 米,深数厘米至3 米,长度不超过深度5 倍者为溶沟,大于5 倍者为溶槽,其底部往往被土及碎石所充填。被溶沟分割残存的、高度不超过3 米的石芽,常分布在斜坡上。当石芽全被溶蚀残余堆积物—红土所掩埋,则称为埋藏石芽。(图2-4)
图2-3 斯洛文尼亚Kras 台地3
石林 高温多雨的热带气候条件下,厚层质纯的碳酸盐岩地层中发育的形体高大的沟间耸岩。目前,多数学者认为它是热带石芽的一种特殊形态。石林之间有很深的溶沟,沟坡垂直,坡壁上有平行垂直凹槽,以中国云南的路南石林最为典型,相对高度一般20 米左右,大者达50 米。在有些喀斯特盆地和喀斯特高原上,满布的石芽和溶沟使地表崎岖不平,称为溶沟原野。(图2-5)
落水洞 流水沿裂隙进行溶蚀、机械侵蚀以及塌陷形成的近于垂直的洞穴(图2-6)。它是地表水流入喀斯特含水层和地下河的主要通道,分布于喀斯特洼地的底部,也有分布在斜坡上的。其形态不一,深度可超过100 米,直径很少超过10 米。中国各地对落水洞的称谓有无底洞、消水洞、消洞等名称。落水洞进一步向下发育,形成井壁很陡、近于垂直的井状管道,称为竖井,又称天然井。
干谷和盲谷 喀斯特地区干涸的河谷和没有出口的地表河谷。干谷又称死谷,其底部较平坦,常覆盖有松散堆积物,沿干河床有漏斗、落水洞成群地作串球状分布,往往成为寻找地下河的重要标志。干谷的成因很多,中国南方的一些喀斯特谷地,或因地下水位下降、地表水下渗,使原来的喀斯特谷地成为干谷,或因地表曲流段被地下河袭夺,地表留下弯曲的干谷。中国北方喀斯特地区一些河谷,在洪水季节是地表河,在枯水季节则成为干谷。
图2-4 石芽和溶沟
图2-5 石林(www.xing528.com)
图2-6 落水洞
喀斯特地区的地表河下游消失于落水洞或溶洞中,成为无出口的河谷,即盲谷,又称断尾河。常发育于地下水水力坡降变陡处,是地下河袭夺地表河所致。在地表水没入落水洞的上方为一陡壁,由喀斯特陡壁下流出的喀斯特泉或地下河,在地表出露形成的河流,称为断头河。
喀斯特丘陵 由喀斯特作用形成的起伏不大的石灰岩丘陵。相对高差通常在100 ~150 米左右,坡度不如峰林陡,小于45°,已不具峰林形态。它与喀斯特洼地组合成亚热带喀斯特区的主要类型,以中国黔北、鄂西、川东为典型。若在新构造运动上升区,河流强烈下切,侵蚀作用加强,丘陵、峰丛、峰林会被切割成为陡峻的喀斯特山地。这些山地的相对高差可超过数百米,顶部和上部喀斯特形态显著,半山腰则多出现悬挂泉水或暗河出口的洞流,山坡上石芽裸露,山体下部侵蚀作用显著,有喀斯特悬谷分布。
对喀斯特的了解越深,越发现对它的无知,这亿万年孕育出的奇幻地貌,究竟还有多少秘密等待着我们?
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国际岩溶研究中心
国际岩溶研究中心是联合国教科文组织在地球科学领域首次设立的国际研究中心。中心建立在中国广西桂林。在武隆设立有武隆岩溶研究基地。
岩溶是一种独特的地质过程。水对可溶性碳酸盐岩的化学溶蚀,导致复杂多样的岩溶地貌和脆弱的生态环境的形成,并产生石漠化和岩溶塌陷等多种类型的地质灾害。全世界各大陆岩溶面积总计达2200 万平方千米。岩溶地区因脆弱的生态系统、恶劣的生存环境和欠发达的经济状况,成为全球最贫穷的地区,引起了中国、美国、俄罗斯等40 多个岩溶发育国家的密切关注。
中国是一个岩溶大国,碳酸盐岩面积达344 万平方千米,占国土面积1/3 以上。我国岩溶地区分布面积广泛,发育完好,类型多样,在国际上具有典型范例。自1990 年以来,中国地质科学院岩溶地质研究所已成功实施3 个国际岩溶对比计划项目,发展了岩溶动力学理论,在岩溶形成、碳循环、岩溶生态和水资源等领域为国际岩溶学术界解决岩溶地区的资源环境问题作出了贡献。他们将地球系统科学思想引入现代岩溶学,建立岩溶动力学理论,得到国际岩溶学术界的认可,推动了国际岩溶学科的发展。
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