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水——喀斯特地貌的缔造者

编辑:lpscn|来源:不详|时间:08-05-25

    文/钱治   
    我们居住的星球是一个充满水的地方,正是因为水的作用,在地球表面被碳酸盐岩层所覆盖的可溶性岩石分布的地区,形成了大小不一的地下空间——喀斯特洞穴。

  喀斯特地貌千奇百怪,其实它的成因非常简单,自然界中的二氧化碳从空气、土壤、生物、或者从地壳深处跑出来,溶解于水,使水略呈酸性,去溶蚀,让岩石形成了空洞, 之后水又从其中逸出,帮助碳酸盐沉淀下来,形成了钟乳石。数十万甚至上百万年来,喀斯特水就这样忙碌不停,在地下创造了无一相同的喀斯特洞穴景观。喀斯特水渗入岩石的缝隙,不断溶蚀并扩大裂隙,在岩层内形成复杂的管道系统。当新的裂隙扩大,老的管道被碎屑物质局部阻塞时,地下河会为自己开拓新的地下径流通道,原来的地下廊道则变干,从而形成了水平或者倾斜的干洞。部分洞体由于水体压力减小而失去平衡,产生崩塌,一直要经过很长的时间才能达到新的平衡和稳定,洞穴中的很多大厅就是这样形成的。喀斯特洞穴常常迂回曲折,有的还分为很多层,这主要是地壳间断上升,使含水层节节下降,起结果是形成了由垂直管道(竖井)相连的层状喀斯特洞穴。

  喀斯特水所指的是储存和运动可溶性岩层的溶蚀裂隙和洞穴中的水体和水流,这些水体和水流最明显的特点就是以管道流动为主和分布的不均匀。在喀斯特岩层裸露于地表的地区,我们称为水的补给区。在这些地区的地表的地貌往往是由石林、峰丛、落水洞和坡立谷等,在地下则形成溶孔、溶洞、地下暗河等。

  水流渗入地下的补给一般有两种方式:一种是灌式补给,主要是在低洼的地方汇集了一定量的降水,通过地表漏斗或落水洞灌入地下,有时候甚至是整条河流通过这类洞穴潜入地下;另外一种是渗入式补给,水流通过地面上微小的裂隙,较缓慢地渗入地下,汇入喀斯特地下通道和地下河系统之中。

  在喀斯特地区,往往在几百甚至上千平方米的范围内,喀斯特水可以通过一个泉或者很多泉眼集中排泄。而在补给区则地表水缺乏,在喀斯特水埋得很深的缺水地区,呈现出喀斯特水空间分布很不均匀的奇特现象。喀斯特水水位动态变化幅度大而且变化很快,喀斯特泉往往雨季流量急剧增加,而雨后又骤然减少,呈现出喀斯特水在时间上分布极不均匀的奇特景观。

  喀斯特水由于循环交替快速,一般为矿化度小于1克/升的重碳酸钙镁型淡水。

  喀斯特水同时存在由大小悬殊的孔隙、裂隙、洞穴和地下通道组成的同一含水系统中,在这个含水系统中无压水流与承压水流并存,层流与紊流并存,但是总体上喀斯特水以层流为主。

  所以,为了便于科学考察和洞穴学研究,人们把这些水流分为裂隙水、喀斯特水和泉水。

一、 裂隙水

  裂隙水是指保存在坚硬岩石裂隙中的地下水,而这些岩石裂隙的空间就是裂隙水存储和运动的场所。与孔隙水一样,它分为裂隙潜水和裂隙承压水。

  裂隙水的水动力性质比较复杂,在岩层中沿某个方向裂隙发育程度好,开启性好,导水性强;而沿另一些方向则裂隙发育不好或不发育,就导致裂隙水的水动力联系沿不同方向强弱不一样,导水性强的裂隙往往成为地下水集中流动的通道(地下河)。

二、 喀斯特水

  喀斯特水是一种具有特殊性质的地下水,同时也是一种活跃的地质营力,在它的运动过程中,它不断与岩石发生作用,改变了自身的赋存环境,形成了独特的分布和运动特征。

  由于喀斯特空隙发育极不均匀,裂隙宽度大小不一,连通程度各不相同,在一些细小的裂隙中,水流因阻力大而流动缓慢;而在一些连通性好和开启性好的裂隙中,水流阻力小,流速大并且水量集中。

  碳酸盐岩层本身的孔隙很小,透水性较差,但是经过溶蚀后形成

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