浅析我国喀斯特地貌成因分析及分布,山穷水不尽

 AI     |      2020-01-02 20:42

竞博国际 1

浅析我国喀斯特地貌成因分析及分布

竞博国际 2

普定水源地夜郎湖

时间:2017-01-11 22:28点击: 次来源:好文学作者:编辑评论:- 小 + 大

喀斯特占我国国土面积的36%。由于农业人口分布比较多,喀斯特山区要想靠地吃饭,必须有种植业,由此导致大量植被破坏,加快水土流失,岩石裸露,形成石漠化。

竞博国际 3科研人员进行生物量测定

水对可溶性岩石所进行的作用,是形成喀斯特地形的主要原因,以下是小编搜集整理的一篇探究我国喀斯特地貌成因分析及分布的论文范文,供大家阅读查看。

石漠化与贫困“孪生”。我国南方喀斯特山区涵盖了3个国家级扶贫开发攻坚主战场:乌蒙山区、武陵山区和滇桂黔石漠化片区。

竞博国际 4陈家寨流域石漠化治理试验示范区

喀斯特地区因其地形中存在可溶性水对可溶性岩石产生相溶作用形成的地表结构和地下形态,也称石灰岩地形和岩溶地貌。水对可溶性岩石所进行的作用,是形成喀斯特地形的主要原因。当雨水或者地下水与地面中的碳酸盐类岩石接触时,就会有少量碳酸盐溶于水中。经过长时间的溶解和冲刷,就形成了现在的喀斯特地形。其分布位置大都形成在溶洞和地下河地区。

无论是“山穷”导致“水尽”,亦或“水尽”导致“山穷”,喀斯特山区百姓因“水渴”造成贫困是一个不争的事实。

竞博国际 5

喀斯特地形;成因分析;地貌分布

中国科学院院士刘丛强认为,治理西南地区石漠化既是一个科学问题,也是一个民生问题。

普定站主站全貌 普定站供图

1.喀斯特起源及形成原理

山穷水不尽

2010年,中科院战略性科技先导专项“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”立项,中科院贵阳地化所副所长王世杰研究员主持的“典型石漠化地区生态恢复和增汇技术试验示范”课题列入专项的“典型区域固碳增汇技术体系及示范”项目。我参加了此课题,做一些参谋咨询工作。该课题原计划开展岩溶高原、岩溶峡谷和峰丛洼地等3个石漠化类型区的石漠化治理的试验示范工作。4月份北京汇报时,丁仲礼副院长要求增加一个断陷盆地区。回贵阳后,王世杰要我协助断陷盆地区的试验示范区的选点。 断陷盆地区主要分布在云南和与云南接壤的贵州西部,不同于以东的岩溶高原区广泛发育的锥峰组成的峰丛地貌,区内无峰丛地貌发育,多为覆盖型喀斯特,坡地土层较厚,丘顶时有石芽、石笋出露,如著名的云南路南石林。以前一直用任美锷先生的地貌发育期理论解释断陷盆地区和岩溶高原区的喀斯特地貌差异,认为云南石林和贵州峰丛分别是幼年期和青年期的喀斯特地貌。选点考察时,我注意到断陷盆地区的松树为云南松,而岩溶高原区为马尾松,这是为什么?我对西南地区的气候和植被有一定的了解,云南松分布于昆明准静止锋以西的西南季风气候区,马尾松分布于以东的东亚季风气候区。我提出断陷盆地区和岩溶高原区的喀斯特地貌差异可能与气候有关,用地貌发育期理论解释未必合理的观点。 王世杰认识到气候影响西南喀斯特地貌发育的观点重要性,8月份组织了一次10余位专家参加的路线考察。考察中,大家对是否存在喀斯特地貌空间分布与气候有关的现象进行了热烈的讨论,“实践是检验真理的唯一标准”, 通过考察,大家对喀斯特地貌与气候相关的现象的存在取得了共识。一路上,我也在思考气候影响西南喀斯特地貌发育的机理。前人早已认识到喀斯特地貌的区域分布受到气候的控制,锥峰和塔峰等热带喀斯特地貌仅仅分布于南方喀斯特区,北方喀斯特区没有此类地貌发育,但没有给出锥峰和塔峰等热带喀斯特地貌形成的动力学机制。 上世纪80年代以来,表层岩溶带在喀斯特坡地水循环中的重要性逐渐为人们所认识,但并没有用以解释喀斯特地貌的形成。我隐约感到表层岩溶带可能是解开谜底的钥匙,通过一路的思考,终于形成了“表层岩溶带径流溶蚀控制岩溶坡地发育的动力学机制”的初步观点。在蒙自的茶馆晚上喝茶时,我向河海大学的陈喜教授和地化所的刘再华研究员谈了我的初步观点,他们非常赞同,后来我们三人和王世杰共同署名在《山地学报》发表了《锥峰和塔峰溶丘地貌的表层岩溶带径流溶蚀形成机制》一文。 表层岩溶带顺坡径流深大,有利于锥峰和塔峰热带喀斯特地貌的形成,因此此类喀斯特地貌仅分布于气候湿润的岩溶高原区,不分布于相对干旱的断陷盆地区。这一机制还可以较好地解释岩层组构对喀斯特地貌的影响,如产状水平的厚层碳酸盐岩层,不利于垂向裂隙的发育,垂向入渗径流深比例小,表层岩溶带顺坡径流深比例大,有利于锥峰和塔峰地貌的形成;其他类型的碳酸盐岩层,利于表层岩溶带内的径流向下入渗,表层岩溶带顺坡径流量小,不利于此类地貌的形成。滇东高原、贵州高原和广西丘陵平原的岩性和大地构造条件差异不大,气候是这三地溶丘形态差异的主要原因:滇东高原为西南季风气候区,降水量较低,表层岩溶带顺坡径流量小,溶丘地貌以常态山为主;其余两地为东亚季风气候区,降水量较高,表层岩溶带顺坡径流量大,溶丘地貌以锥峰和塔峰为主,其中,广西丘陵平原的降水量大于贵州高原,前者溶丘地貌以塔峰为主,后者以锥峰为主。

喀斯特在当地的意思中就是布满岩石的区域。经过长时间的水流侵蚀,形成的地区在世界上都是独一无二的地形,地质学家根据这样的情况将其命名为喀斯特地形。

竞博国际 ,“贵州省喀斯特面积高达73%,其中石漠化占36%。虽然这里降水资源丰富,一年1200毫米的大气降雨,但90%左右都直接渗漏到地下暗河,因此工程性缺水问题严重。” 中科院普定喀斯特生态系统观测研究站站长王世杰指着一块岩石剖面的裂隙告诉《中国科学报》记者,“想要解渴必须增大集雨面积。”

转载于中国科学院网站, 链接:

由于当地气温的温带气候PH值较低形成的酸雨和当地的岩石所形成喀斯特地形。随着地表下的岩石不断与水反应,将不溶的碳酸盐在与二氧化碳发生作用生成可溶但不稳定的碳酸氢盐,一个比较大的溶洞形成条件只是需要一个好的排水口就可以满足。溶洞中的水在流动时,其溶解的碳酸氢盐就可能分解,将无法溶解的碳酸盐成分扩散在表面。从溶洞顶部滴落到地上的过程中,会凝固形成在顶端,而另一部分则会在地面沉降。在顶端上部分形成的部分就是钟乳石,在地表表面的则是石笋。

治理石漠化,水是第一位的。

2.喀斯特地形分类

“想要在坡地上集雨蓄水,必须依靠硬化的集雨面。”王世杰带领科研人员在普定站陈家寨流域石漠化治理试验示范区探索出了“路—池集雨蓄水技术”的有效模式。他们用分段格挡的水泥路作为集雨面,可将雨水引到水池中,水池与水窖中间用PVC管道连接,输送至田间进行灌溉。

经过地表水的不断冲刷和溶解,其岩石层内部形成了一个可装载的凹槽,之前固有的岩层部分则被形成了石柱或石笋。

实践证明,这是一条适合大多数喀斯特山区的水资源利用技术。该技术简单、实用、可操作性强,已在普定、晴隆、印江、纳雍等地得到广泛推广,受到了百姓的欢迎。作为2014年刚进入中国生态系统网络的“新丁”,普定站已经打响胜利的第一枪。

在向岩石流入地下水的溶解过程,超过100m后就形成了落水洞。

缜密设计观测要素

从落水洞下落的地下水到含水层后发生横向流动,形成溶洞。

普定站位于贵州省普定县城关镇沙湾,主要由观测站主站区、后寨河流域综合研究区、陈家寨石漠化治理试验示范区三个区域组成。

在地下水对岩石溶层作用的同时,终会形成坍塌,而根据具体的情况可分为坍陷漏斗或者陷塘。

位于沙湾的主站区在一个小山头上,走进站区,最先映入眼帘的是一片100平方米左右的水—碳通量大型模拟试验场。“目的是解释土地利用变化对喀斯特水— 碳通量变化的影响。”普定站常务副站长黎廷宇向记者介绍。走上山坡,可见标准气象观测场,“降雨量、温湿度、风向风速、太阳辐射、土壤含水量等十几项气象参数每5分钟将自动被记录。”另外,主站还建有微生物实验钢构大棚、5个模拟降雨试验场、一个生物炭试验场、一个坡耕地退耕自然恢复永久观测样地、一个盆栽试验场以及一个施肥试验样地等一系列试验观测研究设施。

地下水的溶蚀与塌陷作用长期相结合地作用,形成坡立谷和天生桥。

“样地尺度并不能涵括生态系统的物质循环和能量转换,构成一个封闭系统的小流域才是喀斯特研究的基本单元。”王世杰告诉记者,后寨河流域监测研究区正是出于这样考虑而进行设计。后寨河有喀斯特峰林、峰丛、丘陵与谷地、盆地、洼地、漏斗相间组合的喀斯特景观,科学家在此设立水文、水化学自动监测站点6个,开展流域水文水化学监测研究。

在地下水的溶蚀作用可以在过去的溶洞中和地下水中可继续发挥作用。

浅析我国喀斯特地貌成因分析及分布,山穷水不尽。同时,研究区又对嵌套子流域陈旗小流域设立综合观测场,长期开展水—土—气—生等长期监测,用于开展生物地球化学循环、植被演替等研究工作,对小流域生态系统过程进行精细化解剖。

按照其当地的石岩层分布和溶蚀分布可分为:裸露型喀斯特、覆盖型喀斯特 埋藏型喀斯特,其中裸露型喀斯特地貌是比较常见的,由大量的石灰岩层分布在广阔的地表上。覆盖型喀斯特和埋葬型喀斯特是在形成的过程中,地下水的溶蚀在岩石表面和内部的溶蚀程度不,形成的外表和内部结构不同

另外,还设有一批辅助观测样地,如毗邻的赵家田辅助植被样地则用于开展植被皆伐后的植被演替研究、水土流失变化过程研究。后寨河流域内另一观测样地天龙山植被大样地主要开展喀斯特森林生态系统植被相关观测和研究工作。

针对喀斯特地貌种类上,我国的喀斯特面积是世界上大的,从热带到寒带各种喀斯特地貌类型齐全,按具体种类划分,可分为热带喀斯特、亚热带喀斯特、温带喀斯特、寒带喀斯特、干旱区喀斯特等等。

“针对喀斯特生态系统的特殊性、复杂性、敏感性,我们将从不同条件得到场地环境信息、生物观测数据、水环境数据、土壤观测元数据等。”王世杰带领科研人员结合中国生态网络已有的规程规范,也正尝试构建适宜喀斯特生态系统的观测指标与观测办法。

当地的岩层结构分布上,也不仅仅只是石灰岩层喀斯特,还有例如:白云岩喀斯特、石膏喀斯特、盐喀斯特等,其中石灰岩喀斯特和盐喀斯特在我国喀斯特总体地形地貌的分布中,比较常见。

除了考虑科学因素之外,普定站还将社会经济指标体系与指标纳入监测范围,每5年将对小流域内的社会经状况进行调查,包括人口、种养殖结构、土地利用类型变化、劳动力结构、社会经济发展指标等。

3.我国喀斯特地貌类型及其分布

喀斯特“双子”

3.1地表喀斯特地貌类型与分布

当被问及为何选址贵州省普定县为研究站址时,王世杰用了三个“中心”来概括:中国南方喀斯特中心、贵州喀斯特中心区域、高原型喀斯特中心。

3.1.1溶沟和石芽

安顺市副市长罗荣彬认为,普定处于黔中腹地,喀斯特所占比例高,石漠化面积大,人口密度高、山地多、坝地少,是我国南方喀斯特石漠化治理和开展生态恢复的典型代表区。

睡着地下水在岩石裂缝表面和内层的流动变化,逐渐形成了石质沟槽。在云南当地的一些石林内就存在比较完整的石芽,它的形成条件是厚层、质纯、产状平缓、垂直节理稀疏和湿热的气候环境。

普定县上个世纪70年代中期就组建了岩溶研究办公室。30多年来,先后有国家及省级科研攻关计划项目、自然科学基金项目及国际合作项目20多项在普定开展。来自中科院地化所、山地所、南京大学等科研机构以及英国、新西兰等14个国家的专家学者早已在此开展学术交流。

3.1.2天坑和竖井

“普定已成为国内外知名的喀斯特科学研究的代表流域。”王世杰在申请加入中国生态系统网络时这样描述。

在我国四川和重庆等地区容易形成因岩溶不断塌陷而产生的漏斗状的圆形洼地或竖井状的洞,大都分布在陡峭的两地、洼地、和盆地之间,因为流水沿着岩石的裂隙侵蚀强烈,形成的天坑深度可以达到几十米到上百米不等。

中科院地化所环境室彭韬博士告诉记者,喀斯特是受地质背景强烈制约的生态系统,由于受气候、岩性、构造等因素的影响,喀斯特地貌形成演化过程复杂,地貌类型多样,环江以漏斗形峰丛洼地地貌为主,普定以高原浅碟形峰丛地貌为主,喀斯特地貌特点的差异造就了不同类型小流域的物质生物地球化学循环过程存在较大差别,要想全面认识我国南方喀斯特生态系统过程和物质循环规律,其他地貌类型区同样不能忽视,亦不能一概而论,喀斯特研究工作任重道远。

3.1.3溶蚀洼地和溶蚀谷地

中科院此前在广西布局了环江喀斯特生态站,由于普定站的加入,中国也初步形成了开展喀斯特生态系统过程区域尺度对比研究的雏形。

溶蚀洼地其形状是圆形的封闭岩溶地带,在雨季容易造成洪涝,旱季形成旱灾。面积在数平方千米至十几平方千米。随着其洼地的不断扩展可形成溶蚀谷,它受构造影响比较大,面积更为广,一般数十平方千米至数百平方千米,其地表径流比较明显、地势平坦,例如广西都安有一溶蚀谷地宽一公里,长十公里。在我国的云贵地区类似于这样的“喀斯特”地形还有很多。

转载于中国科学院网站, 链接:

随着地表径流消失后原来的溶岩区山谷则形成了干谷,它的形成原因是河流的某一段河道水流沿着谷底的竖井或水洞流入地下,形成地下径流。从地表转化为地下径流的过程我们称之为伏流。也可以通过人类对河道方向的改变也可以形成这样的情况,在我国东北地区这样的情况比较多见。

3.1.5峰林、峰丛、孤峰、天生桥

在岩溶的作用下形成了广西省独特天然屏风的自然风景。

在经过可溶性物质的溶蚀过程后形成的聚集在一起的岩石层,则是峰丛。峰林是由峰丛进一步演化而形成的。峰林和峰丛之间在地质结构的作用下也会发生互相改变。山峰表现为锥状、塔状、圆柱状等尖锐峰体。喀斯特地区中峰林和峰丛的存在比较独有的一道景观。

而孤峰在形成溶蚀的过程中则要求相对稳定的地质变化。奇特美丽的桂林山水会把大自然对它的宠爱告诉你。

而由可溶性岩层经过河水的不断冲洗后形成的类似于拱桥的形状就是天生桥。

3.1.6地表钙华堆积

在喀斯特地区形成的独特地形中主要有瀑布华,钙华堤坝和岩溶泉华。

瀑布华:在地表瀑布进过迅速的加速过程中其内力作用不断减小,内部的二氧化碳不断溢出,终形成壮观的瀑布景象,而我国贵州着名的黄果树瀑布就属于这一种。

钙华堤坝:溶解大量CaCO3的高山冰雪溶水和含大量CaCO3在地下水下渗透中由岩溶水经过地下径流形成。随着水流量的变化和水温的升高、藻类植物的大量产生就会产生大量的钙华沉积。钙华中含许多杂质和多种不同元素,受到水生植物的影响,其钙化的表现形式也变得更加丰富。这种地貌在我国四川黄龙寺一代分布较广,其当地的黄龙寺旅游发展业正是和喀斯特地形的相似而得到提高。

岩溶泉华是溶有大量CaCO3的泉水涌出地表,其内部的泉水温度的不断升高,并且内部的压力还在减少,使得CaCO3在泉口形成钙华沉积,随着长时间的冲刷过程,其形成的景象也十分特殊。

3.2.1溶洞的概况

3.2.2溶蚀地貌——石锅和边槽

溶洞顶部某一个区域内的某一点,在受到强烈水流溶蚀的冲击后,随着水压增大,溶蚀能力增强,该地区形成的弧形面状,称之为石锅。边槽是指溶洞的边壁在水的溶蚀作用下产生的凹槽地貌,在溶洞中属于比较常见的部分。

在我国西南地区的溶洞中,你可以欣赏到溶洞中精华的部分,堆积地貌。重力水的堆积是溶洞堆积地貌的主要形成方式,大量的岩石经过不断的溶解,在从顶部滴落到地表时,不断积累,终形成一系列奇特的堆积物。石钟乳是一种呈倒锥状的岩溶堆积物,大小从几厘米到几米不等,并且会在原有的表面进行延伸。石笋是由洞底向上伸展的岩溶堆积物,主要是岩溶水滴滴落到洞底并不断沉积的产物,呈现出尖笋状,在结构上和石笋一样都属于同心圆结构。石柱形成的过程则是由石笋和石柱同时生长的结果。石幔是岩溶水沿着洞壁呈薄膜状的漫流过程中CaCO3逐渐沉积的产物,其外形为层片状。在溶洞的两边边石堤位置存在大量的堆积物,形成独特的地貌。

4.地势分布及运用

在气温比较温暖的石灰岩地层区域就容易形成喀斯特地形。大部分主要分布在我国的西南地区,例如云南、广西、四川等。当地的碳酸盐分布比较广泛,面积约91~130万平方千米,云贵地区和广西地区是世界上大的喀斯特区之一;着名的景区有云南石林。

当地特有的喀斯特温泉中有大量丰富的有益元素,对人体的医疗方面具有的重大的研究价值。喀斯特洞穴和古喀斯特面上各种沉积矿产较为丰富,其内部的构造非常适合石油气储存。独特的溶洞奇峰景观、河流流径、养身的泉水都是当地可以开发的旅游景点项目。

参考文献:

[1]宋林华;喀斯特地貌研究进展与趋势[J];地理科学进展;2000年03期

[2]赵景波;邵天杰;郁科科;李恩菊;成爱芳;孟静静;董治宝;;腾格里沙漠民勤实验点夏季沙丘CO _ 2浓度变化[J];地理科学进展;2010年11期

[3]彭建,杨明德,梁虹,王尚彦,戴传固;"三元剥蚀"与路南石林发育[J];地理研究;2005年02期