桂林山水、云南石林、神秘的洞穴……,這些為人熟知的風(fēng)景名勝,就是巖溶(又稱“喀斯特”)現(xiàn)象在我國的典型體現(xiàn)。
桂林山水
云南石林
貴州織金洞
“巖溶”顧名思義講述的是有關(guān)巖石溶解的故事,“巖溶”的英文為“喀斯特”(karst), “karst” 一詞來源于斯洛文尼亞和克羅地亞境內(nèi)的伊斯特拉半島上石灰?guī)r高原呈現(xiàn)出來的巖溶現(xiàn)象,喀斯特在斯拉夫語里的意思是:“巖石裸露的地方”。大自然中可以溶解的巖石分為三類:巖鹽、石膏和石灰?guī)r,他們在流水的作用下發(fā)生的溶解現(xiàn)象就是巖溶。
根據(jù)巖溶發(fā)育現(xiàn)象的特征、程度和規(guī)模,大自然中形成了不同的巖溶地貌景觀,包括:溶洞、奇山、怪石和其他巖溶現(xiàn)象。
洞穴在世界各地均有發(fā)現(xiàn),我國比較著名的旅游洞穴有貴州織金洞、廣西蘆笛巖、湖北騰龍洞、北京石花洞等。洞穴內(nèi)存在著石筍、石鐘乳、石柱、鵝管、蓮花盆、月奶石等形態(tài)各異的洞穴沉積物,既美觀漂亮,又極具科學(xué)價值,指示著地球過去上百萬年甚至更為久遠的氣候環(huán)境變化。
洞穴的開發(fā)與保護得到了巖溶地質(zhì)學(xué)家的大力指導(dǎo),現(xiàn)在多以地質(zhì)公園和自然遺產(chǎn)地的形式面向世人開放。而自然界中更多的洞穴是尚未開發(fā)的“野洞”,他們由于開發(fā)難度大,或景觀價值不足等原因保持著較為原始的狀態(tài)。目前,世界上已探明最長的洞穴是美國的猛犸洞(Mammoth cave),已探明長度超過了600公里,而我國現(xiàn)在的最長洞穴是貴州雙河洞,全部洞穴系統(tǒng)的探明長度達257公里。
溶洞是巖溶現(xiàn)象在地下的體現(xiàn),而在地面以上則以石林、峰林、溶溝、漏斗、天坑、落水洞、溶蝕洼地、坡立谷等形態(tài)呈現(xiàn)。。
巖溶地貌景觀的形成首先是碳酸鹽巖等可溶性巖層的沉積過程。在我國南方,碳酸鹽巖可分為深海和淺海沉積,二者的沉積厚度、巖石成分和結(jié)構(gòu)存在較大差別;巖層形成以后,隨著地殼抬升等大地運動,逐漸暴露在地表,收到雨水、流水等物理化學(xué)作用,發(fā)生溶蝕、侵蝕,形成不同的巖溶現(xiàn)象。桂林山水由深海沉積的碳酸鹽巖所構(gòu)成,云南石林由淺海沉積的碳酸鹽巖所形成。
深海沉積
峰林峰叢形成過程
(朱學(xué)穩(wěn).?喀斯特:最奇特的地形[J].?科學(xué)世界.?2008(07):?16-47)
桂林山水
巖溶帶給我們的并不僅僅是美麗的地質(zhì)地貌景觀,與之伴隨的是同樣脆弱的巖溶生態(tài)環(huán)境,并由此引發(fā)了諸多地質(zhì)環(huán)境問題。常見的是我國西南地區(qū)干旱缺水,降水沿著巖溶裂隙、管道快速流入地下河中,排泄到下游,導(dǎo)致了水資源利用難度較大,目前我國西南巖溶區(qū)還有缺水人口約1000多萬。隨著水快速滲流入地下,水流帶走了相當數(shù)量的土壤,這一水土漏失過程直接導(dǎo)致了巖溶區(qū)石漠化程度加重。缺水少土,不利于巖溶區(qū)居民的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活。
巖溶地區(qū)干旱和石漠化
在淺土層覆蓋的區(qū)域,下伏洞穴長期受到潛蝕作用,逐漸擴大或洞中水量減少的情況下使上覆土層下陷成坑,導(dǎo)致了近年來城市地區(qū)常見的地面塌陷問題,對居民人身和財產(chǎn)安全構(gòu)成了極大威脅。除此之外,巖溶景觀被破壞、地下水污染等問題也是巖溶區(qū)美麗風(fēng)景背后的隱憂。
為了解決這些環(huán)境問題,巖溶地質(zhì)學(xué)家發(fā)揮專業(yè)所長,開展了大量的工作:探洞、找水、治理石漠化、開發(fā)生態(tài)產(chǎn)業(yè)和旅游產(chǎn)業(yè),申報世界地質(zhì)公園和自然遺產(chǎn)地,有效地解決了巖溶環(huán)境問題,科學(xué)地開發(fā)和保護巖溶區(qū)豐富的資源。
探洞
找水與蓄水工程
石漠化綜合治理修復(fù)前后對比
織金洞世界地質(zhì)公園
黃龍世界自然遺產(chǎn)地
中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所是我國巖溶地質(zhì)研究的最權(quán)威機構(gòu)之一,坐落于廣西桂林。2008年聯(lián)合國教科文組織在廣西桂林成立了聯(lián)合國教科文組織國際巖溶研究中心;2018年國際標準化組織(ISO)在廣西桂林設(shè)立了ISO/TC319巖溶專業(yè)技術(shù)委員會。廣泛的國際合作,使得我國巖溶研究水平國際領(lǐng)先取得了豐富的成果,加強了巖溶信息交流,更有國際合作伙伴以其對中國巖溶地質(zhì)的突出貢獻,受到了黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人的接見。
中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所
聯(lián)合國教科文組織國際巖溶研究中心成立
通過這些“你不知道的巖溶秘密”,未來需要對祖國奇特秀麗的巖溶景觀、資源、環(huán)境投入更多的熱愛和保護,深入學(xué)習(xí)巖溶知識和科學(xué)技術(shù),助力解決巖溶區(qū)的復(fù)雜的資源和生態(tài)環(huán)境問題,建設(shè)美麗中國,努力實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興。
THANKS
作者:蔣忠誠 白冰 (自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所)