岩溶知识

2015-04-24 17:39 | 作者：未知 | 来源：未知 | 阅读：次 |

  目  录
l  相关地质知识介绍
l  石灰岩溶蚀的基本原理
l  岩溶侵蚀现象及景观
l  岩溶沉积现象及景观
l  织金洞内地质遗迹景观保护问题探讨

一、相关地质知识介绍
前  言
l 作为一个学术组织，贵州省地质学会旅游地质分会有义务帮助全省的地质公园掌握和提高职工的地质科学素养。
l 作为地质公园的员工，有必要不断地积累地质科学知识，以便更好地管理、建设地质公园，更好地为游客服务。
l 这两者促成了这次讲座。

岩溶与喀斯特
l  岩溶：水对可溶性岩石所进行的地质作用称为岩溶作用；岩溶作用所形成的地表和地下形态称为岩溶地貌。
l 喀斯特：是南斯拉夫西北部伊斯特拉半岛上的一个地名，当地称为Kras，意为岩石裸露的地方。因为近代岩溶现象的研究是首先在此地进行，故用该地名为岩溶作用和现象命名，如岩溶作用又叫喀斯特作用，岩溶地貌又叫喀斯特地貌。

1、矿物
定义：自然产出的固态化合物或单质。

                         结晶态
形态：
                         无定形态

注：现在已经能人工合成不少矿物了，但
    一般情况下谈到矿物，都是指的自然
    产出者。
黄铁矿

辉锑矿

l 无定形态矿物
            煤炭、蛋白石、玉髓等。
l 同一种化学成分的物质可以形成不同形态的矿物
l
l           金刚石   石墨   煤炭

   三者的化学成分都是单质碳
2、岩石
岩浆岩
沉积岩
可溶性岩石

岩浆岩
l 喷出岩，又叫火山岩，岩浆喷出地表迅速冷却而成。织金产出的玄武岩就是一种喷出岩。黑龙江五大连池，让大家看的就是火山岩景观。
l 侵入岩，岩浆上升但未到达地表，在一定深度处缓慢冷却而成。人们比较熟悉的花岗岩、辉绿岩就属于侵入岩。

岩浆岩成因示意图

喷出岩

l

下红岩码头旁的小褶皱
褶皱以后岩层就不再都呈水平状态。我们把凹下去的部分叫做向斜，凸起来的部分叫背斜。

点葫芦码头对面的褶皱地层
断裂
断裂有断层和节理两大类

断层——把层面错开的断裂

节理——层面基本未被错开的断裂，织金
地方俗称“水缝”。

侵蚀作用——流水、冰川、风等通过机械、化学的作用将岩石中的物质剥离出来搬离原地的地质作用。
沉积作用——流水、冰川、风、生物等将物质搬到一定的地方堆积起来的作用。

织金洞附近的石芽与溶沟

l 　如果雨水先流过土层再与石灰岩接触，则由于土壤中因微生物作用含有较多的二氧化碳，雨水中溶解的碳酸更多，对碳酸钙的溶解能力更强。因此渗入石灰岩节理、层理等孔隙、缝隙中的雨水会溶解这些孔隙、缝隙周围的石灰岩而使空隙逐渐扩大发展为溶洞乃至地下河。在东风湖峭壁上可以看到这种溶蚀现象。

雨水对石灰岩节理、层理的溶蚀作用
（摄于东风湖峭壁）

雨水对石灰岩节理、层理的溶蚀作用——已溶蚀成较大孔洞
（摄于东风湖峭壁）
溶蚀进一步发展形成溶洞（摄于东风湖岸边）
溶蚀再进一步发展，形成洞腔更大的溶洞。
（东风湖岸边的鳄鱼嘴）
幻灯片38
l 溶洞的洞腔继续扩大，当上方顶板岩层支持不住时会发生坍塌。如果坍塌穿透地面时，就会形成溶斗、天坑。
l

溶斗——织金话称为“麻窝”

天  坑

l 此时，溶洞内的环境发生了根本改变，地面流水直接进入洞腔，溶洞变成了地下河，水流除了继续对洞壁进行溶蚀外，还裹挟着泥沙对洞壁进行机械“打磨”，大大加快了洞腔扩大的速度。

燕子洞地下河入口

燕子洞暗河入口处

l 溶洞顶板大段坍塌可形成岩溶箱状谷。溶洞顶板大部坍塌而仅残留少数，则残留部分称为天生桥。

天谷天生桥
l 当溶洞顶板完全崩塌干净时，该溶洞就走完了其一生“寿终正寝”了，其所在位置被一条地面河流所代替。
l 如果在地面河的河床底下还有石灰岩层、下游不太远的地方还有更深的河谷，此种情况下在地面河流的下方往往会有新一层的溶洞形成。这种现象在现今黄果树瀑布下游就明显存在；绮结河区域地质历史上曾经存在过，现在也可能存在。

l 在地面、地下岩溶作用和崩塌等地质作用的联合塑造下，除了溶沟、石芽、溶斗、天坑、岩溶箱状谷、天生桥之外，形成的地面岩溶地质景观还有孤峰、峰林、峰丛、石林等。

孤  峰—— 一峰独起，周围较平坦。

桂林
独秀峰
l 织金鱼山也是一个孤峰

峰林——若干孤峰聚集在一起组成峰林

兴义
万峰林
峰丛——山挤山，山重山。织金洞周围皆是。

石林——与石芽仅是高矮的差别，
        织金洞附近也有。

l 流水在溶洞中的机械侵蚀作用，可形成倒石芽、天锅等地质遗迹景观。

天锅
摄于紫云中洞
四、岩溶沉积现象及景观
l 溶洞从开始形成到转化为地面河而终结其“生命”，需要很长的时间。因此，只能在地壳上升运动间歇期足够长的情况下才有可能。
l 大多数情况是，溶洞不能正常地“寿终正寝”，而是在发展过程中就碰到地壳抬升，溶洞中的大规模侵蚀作用被迫中止而转入洞石沉积阶段。在其下方，新一代的溶洞发展起来，为流水提供新的通道。

l 织金洞的四层迷宫状构造，记录了该地区地壳经历的三次明显的地壳抬升运动，每次抬升都打断了溶洞发展的正常进程，使其中途转入了洞石沉积阶段。
l 应当感谢大自然的这种安排！否则，让织金洞地区的所有溶洞都走完其“生命”历程，消失在地质历史的长河中，我们就看不到织金洞内的奇妙洞景，也看不到洞外的壮丽景观了。

l 织金洞内琳琅满目的美丽洞石、壮丽辉煌的洞景，就是在洞石沉积阶段形成的。

    银雨树

——花瓣状石笋

高17m，
根部直径0.42m，
托盘直径2.4m，
下部叶片长1.1m，中部叶片长0.7m
幻灯片60

霸王盔

  ——水母状石笋
与杆状石笋的组合
形态，通高17m。
幻灯片61
卷曲石

壮丽的广寒宫洞厅

金碧辉煌的灵霄殿
这些洞石是怎么形成的呢？
l 沿石灰岩缝隙缓慢流动的渗流水中溶解了大量的碳酸氢钙，一般情况下往往是碳酸氢钙的饱和溶液，当其进入空旷洞腔内时，其中的二氧化碳逃逸出来而使溶解的二氧化碳减少。于是上述第二个化学反应平衡向左移动，渗流水中的碳酸氢钙转化为碳酸钙从水中沉淀出来，在渗流水渗出处沉积下来。
l CaCO3 ＋H2CO3 Ca(HCO3)2

l 渗流水如果是从洞顶较快渗出，则碳酸钙沉积物不断向下一层层堆积增长，形成石钟乳。

l 如果是从洞顶缓慢渗出，则会形成细长中空的石钟乳
——鹅管石。

l 石钟乳下方渗流水滴落处，碳酸钙会逐渐向上堆积形成石笋

l 石笋与石钟乳相向生长，相接之后称为石柱。“针锋相对”景观显示了两者相向生长至将接不接时的情况，是一个很好的例证。

“定海神针”则显示石柱已经形成。
l 渗流水如果是从洞壁较快渗出则形成石幔

l 渗流水如果是从洞壁较慢渗出则形成石盾。

l 较多渗流水沿着缓坡流动则形成边石坝——石梯田。

l 卷曲石很是让人们费解

l 通体透明如玉的卷曲石，看起来好像不受重力的影响，可在三维空间各个方向自由生长，形成各种组合形态，如树枝状、鹿角状、放射状、吊灯状、藻丛状、羽毛状、梅花状及瓣状等。其成因让专家们长期争论不休，难以统一认识。

l 贵州省科学院山地资源研究所的李坡等专家结合国内外的研究，认为导致这种现象的主要原因有毛细水作用、结晶轴偏转、静电作用、石管堵塞、气流作用、生物作用等。

例如石幔卷板之间的这些细丝般的卷曲石的形成，就被认为与静电作用有关。

l 这是什么？可能在座的各位不是人人都见过。

l 这是织金洞水晶宫洞厅中有一种洞石沉积物，酷似庄稼地里的秧苗成片密集生长，高度一般为几厘米。以前有人称之为“谷针田”，我认为称为“石葱”还要形象些。
l 密集生长的石葱上方并无滴水，显然是自下而上“生长”的。

l 石葱的成因，看来只能用毛细作用解释：
l 当渗流水极缓慢地渗出洞底板时，先在其表面形成一个水珠，沉淀出来的碳酸钙在水珠边部沉积，逐步堆高形成一个环状突起。受表面张力作用，渗流水珠随着环状突起的增高而上升，碳酸钙继续向上堆积而使环状突起逐步“长高”形成管状突起，渗流水在管状突起中形成一个水柱。表面张力所能支持的水柱高度是有限的，因此管状突起顶部的水珠越来越小，管状突起的直径也越来越小，最后尖缩封闭停止“生长”。

石葱成因示意图

　　Ａ　　　　　　　　Ｂ　　　　　　　Ｃ
造成雪香宫中北国风光景色的是一层薄“霜”，我把它成为“石霜”。

幻灯片87
石霜近照

l “石霜”的成因也与毛细作用有关。当极少量的渗流水沿极细微的毛细孔渗出洞景表面时，水分挥发留下碳酸钙微粒沉积在洞景表面而形成“石霜”。“石霜”仅见于位置较高高、空气干燥的洞厅。

l 织金洞内的洞石沉积千姿百态，不胜枚举。对不同形态的洞石进行全面系统的成因研究，目前尚未有人做过，还有大量的谜团有待来者——其中也包括织金洞的游客及在座的诸位——来解开，还有大量的疑问需要得出答案。下面再列举一些洞石形态的照片，大家都来思索它是怎么形成的？

石葡萄
l 石灵芝
l 石蘑菇
l 石水母
塔松状石笋
l 塔状石笋
l 还有，这个石笋的花瓣为什么成螺旋状排列？

五、织金洞内地质遗迹景观
保护问题探讨
l 我相信，无论是游客还是织金洞国家地质公园的员工，谁也不会希望织金洞的美丽景观遭到破坏。
l 但是，不管我们愿不愿意承认，客观地讲，现今织金洞内的景观比起当年被发现时已有所逊色。

l 造成这种变化的原因是明确的：我们的建设活动、服务活动，游客的游览活动。
l 具体来说，大量游客的游览活动带来的二氧化碳浓度增加、粉尘的增加，照明带来的光污染，恐怕应是重要原因。

l 前面已经介绍过，水中的二氧化碳增加，会增加对碳酸钙的溶蚀性。洞中二氧化碳浓度的增加，必然增加洞中渗流水二氧化碳的溶解量，从而增强其对洞石中碳酸钙的溶蚀作用，使洞石表层的碳酸钙流失，杂质相对增加，颜色变晦暗。

l 光污染的影响也是明显的，较强光源附近已经长出苔藓甚至杂草。
l 离光源较远的地方似乎还没有变化，但时间长了会不会有明显变化呢？

强光处长出的苔藓

强光处长出的杂草

l 我愿意同大家一起来探讨防治洞景遭受破坏的方法，以及恢复已遭受破坏洞景的方法。
l 必要时可联合起来向科技部门、国土资源部门申请项目，在他们的支持下开展研究。