地下河也称暗河,是具有地表河流主要特性的地下径流排泄通道。地下河水流常具紊流运动特征,并有自己的汇水范围。地下河管道和洞穴,是在接近或位于地下水位处由溶蚀和侵蚀作用所造成,且常受地下水位变动影响,成全充水、半充水或干涸状态。在岩溶山区,地下河常常发源于峰丛洼地、盆地和谷地中的落水洞。地表水通过落水洞进入地下,形成伏流,而在沿地下管道流动途中也会接受包气带裂隙水或来自竖井、洼地漏斗、天窗的地表水逐渐补给,最后在地势较低的平原区或河流处流出。这里主要介绍落水洞、竖井、天窗和伏流。
(1)落水洞(sink hole)
落水洞也称消水洞,是地表水流向地下河的主要通道,由流水沿裂隙进行溶蚀、机械侵蚀作用及其坍塌而成(图5-55),主要分布于岩溶洼地、沟谷的底部,其形态不一,深度可达100米以上,宽度很少超过10米。
图5-55 桂林思和坡立谷落水洞
(2)竖井(shaft)
竖井是发育于渗流带的一种垂向深井状的通道,深度由数十米到数百米,其成因为地下水位下降,由落水洞进一步向下发育或洞穴顶板塌陷而成的(图5-2)。这类洞穴主要分布于峰丛山地中。
(3)天窗(cave window)
天窗就地下河或溶洞顶部通向地表的透光部分,由地表水溶蚀、侵蚀或洞顶崩塌所形成(图5-56、图5-57)。如寨底地下河响水岩天窗(图5-56),深约20米,直径约10米。(www.xing528.com)
图5-56 桂林寨底地下河响水岩天窗
(4)伏流(swallet stream)
伏流为地表河流经过地下的潜伏段,伏流洞道通常为全充水状态,只有使用潜水装备才可进入。伏流管道洞壁一般比较光滑陡直,多呈圆形或椭圆形断面。1985年,中英联合洞穴探险队对桂林冠岩地下河进行了潜水探测,发现从牛屎冲天窗至小河里明流段之间约3千米的通道是全充水管道,且地下河为“U”形倒虹吸管道。
在桂林岩溶区,特别是峰丛洼地区,分布着许多现代地下河洞穴,如桂林冠岩地下河系统(图4-16、图4-17)、寨底地下河系统等。这些洞穴通常具有以下特点:地下河集水面积大,洞穴规模大,组成地下河系统;洞穴的主支流形态分明,大小相差很大,主洞穴通道单一,断面形状和大小变化不大;通道的弯曲度较小,而比降较大,朝一个方向倾斜;各种承压紊流及较快速水流条件下的溶蚀、侵蚀形态,如洞顶锅穴、洞壁窝穴等较为发育,而洞穴次生化学沉积物较少,尤其是滴石类石钟乳十分少见。
图5-57 桂林南圩穿岩天窗
受气候变化、地势抬升或河流下切等引起的地下水位降低影响,许多地下河洞穴,特别是在出口段,也发育成为水陆结合的洞穴,其洞穴空间较大,或形成多层洞穴,其中上层洞穴也沉积有大量的洞穴次生化学沉积物,如桂林冠岩。
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