天坑是如何形成的?
先來看幾張美美的風景照:
這三張照片分別是雲南的路南石林、廣西的桂林山水、越南的下龍灣,想必很多人都去過,那對喀斯特地貌想必也不算陌生。喀斯特地貌的形態很豐富,包括漂亮的地下溶洞(當然是彩燈裝飾過的)、深不見底的天坑以及峰叢峰林。喀斯特地貌景色奇特秀美,常常成為著名的景點。
喀斯特地貌(Karst Landform)也叫岩溶地貌,喀斯特這個名字來源於南斯拉夫的一處地名,那裡盛產石灰岩,發育有非常典型的岩溶地貌。這種地貌是指流水(地下水和地表水)對碳酸鹽岩等可溶性岩石進行溶蝕、沖蝕而形成的地貌。發育喀斯特地貌十分關鍵的三個要點是:可以被溶蝕的岩石、具有溶蝕性的水、以及水流通的通道。
常見的石灰岩、白雲岩這類碳酸鹽岩是最主要的可溶性岩石。可溶性岩石在地球表面分布十分廣泛,單算碳酸鹽岩的出露面積就佔到陸地面積(不包括冰川覆蓋區)的12%。我國的碳酸鹽出露面積更廣,超過國土面積的五分之一。這也是喀斯特地貌在我國廣泛發育的主要原因。
這類碳酸鹽岩屬於沉積岩,它形成的環境條件要求比較嚴格,主要是溫暖的淺海靜水環境。這種環境十分有利於自然界中碳酸鈣溶液發生過飽和,進而從水體分離沉澱。而且溫暖的淺海環境十分有利於海洋生物生活,動物的鈣質骨骼也會直接形成生物碳酸鹽岩。反過來,我國西南地區以及越南北部分布大面積的碳酸鹽就說明在遙遠的地質歷史時期(大約在古生代到三疊紀,早於恐龍時代,至少2.5億年前),這些地區緯度和海拔比現在都要低,是一片溫暖的海洋。
光有可溶性岩石也不能形成這種地貌,我國北方地區喀斯特地貌發育就不好。塑造喀斯特地貌的溶蝕作用需要一定的水熱等條件配合。年平均降水量超過600mm(北京年降水量為626mm)才能形成明顯的地表喀斯特,而發育像桂林的峰林景觀,降水量必須在1200mm(桂林年降水量接近2000mm)以上。溫度能控制溶蝕的速度。濕熱的地區,溶蝕速度快。資料表明,濕潤條件下,地表的溶蝕可達50~300mm/ka(每千年),而乾旱地區這一數字只有10~30mm/ka。按照這樣的速度,桂林市中心的獨秀峰每100萬年就會消失或者重生一次。此外,濕熱地區土壤中的生物釋放出的CO2更多(土壤中CO2往往高出大氣中CO2含量的數十倍),這些地區地下的溶蝕作用也十分強烈。
濕熱的條件配合下,可溶岩地區形成的這種喀斯特地貌景觀十分獨特壯觀。這就是為什麼這些地方往往成為著名景點,比如峰林(陽朔喀斯特峰林)、石林(雲南石林)、天坑(重慶小寨天坑)、鈣華堆積(四川九寨溝)。神秘的喀斯特地下洞穴也為探險者喜愛,探洞作為一種極限運動,也越來越受到追捧(卡梅隆監製的《奪命深淵》就是根據安德魯·韋特在澳大利亞探洞時的真實經歷改編,十分好看)。時不時發現的地下喀斯特也多成為一時奇聞,比如 「俄羅斯大湖一夜消失,可能是喀斯特地貌作怪」(新浪);「河南村民打井發現溶洞,如地下宮殿」(搜狐)。第二個故事就發生在月初,河南鶴壁淇縣一村民在自家打井時,發現井下是一個天然溶洞。當地位於黃河沖積平原,地表覆蓋著厚厚的黃土,而灰岩在被埋土下時仍能夠繼續發育喀斯特地貌。
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