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        千姿百態(tài)說石林(二)

        2018-12-11 16:26:46陳躍康
        大眾科學(xué) 2018年10期
        關(guān)鍵詞:潛流石柱石林

        陳躍康

        在石林的發(fā)育演化過程中,水與碳酸鹽巖的作用經(jīng)歷了曠日持久的、從地下到地表的復(fù)雜變化,不同的水動(dòng)力條件或水運(yùn)動(dòng)狀態(tài),對(duì)石林形成的作用明顯不同。據(jù)此將石林的形成過程劃分為以下四個(gè)階段。

        潛流帶是喀斯特含水層枯下水位以下巖石被水飽和的地帶,又稱飽水帶。在褶皺平緩的地區(qū),碳酸鹽巖層中普遍發(fā)育一組“X”型共軛節(jié)理裂隙,為潛流帶地下水的賦存及運(yùn)移開辟了良好通道。地下水的頻繁活動(dòng)將“X”型節(jié)理裂隙拓寬而成喀斯特地下管道系統(tǒng),并將巖層分割成規(guī)模不等的菱形塊體,從而奠定了石林溶溝的基本展布格局。潛流帶水動(dòng)力階段持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng),巖體的喀斯特化程度越高,“X”型管道系統(tǒng)之間的菱形塊體則愈加分離。碳酸鹽巖體也由此成為具有溶洞、溶隙及溶孔等溶蝕現(xiàn)象的喀斯特化巖體,這些現(xiàn)象給日后石柱的表面形態(tài)打下了深深的烙印。

        滲流帶又稱飽氣帶,系由潛流帶經(jīng)構(gòu)造抬升及地下水排泄基準(zhǔn)面下降轉(zhuǎn)化而成,是大氣降水及地表水沿溶蝕裂隙、管道向下入滲的地帶。其水動(dòng)力條件以地下水的垂向運(yùn)動(dòng)為主,水的溶蝕作用將潛流帶階段形成的裂隙及管道不斷加深和拓寬,促使其間的菱形塊體體積不斷變小,因而使石林的雛形趨于明朗。在黃果樹天星橋伏流頂部的古河谷盆地區(qū),滲流帶大氣降水及地表水強(qiáng)烈入滲的水動(dòng)力條件,使石林發(fā)育的雛形(墩狀石林)表現(xiàn)得十分明顯。此階段除了水的滲流作用以外,森林植被根系、土壤以及物理化學(xué)風(fēng)化等的綜合作用,都對(duì)加深拓寬石柱間的溶蝕裂縫及廊道產(chǎn)生不同程度的影響。

        滲流階段形成的石林雛形一經(jīng)暴露出地表,出自附近碎屑巖區(qū)的風(fēng)化巖屑便隨水帶入并不斷充填在縱橫交叉的溶蝕裂隙及裂縫中,從而在單一的碳酸鹽巖含水介質(zhì)中嵌入了大量的松散土石含水介質(zhì),極大地改變了地下水的流速及流態(tài),加之土層中生物及有機(jī)質(zhì)作用產(chǎn)生大量的CO2,因而使石林發(fā)育步入一個(gè)全新的土下發(fā)育階段,主要特征是:①土層的充填及覆蓋,在喀斯特滲流帶的頂部增設(shè)了一層松散土石孔隙含水介質(zhì),有效延長(zhǎng)了水、巖作用的時(shí)間。②土層中生物及有機(jī)質(zhì)的作用,使CO2含量大為增加,其含量通常都是空氣中的數(shù)十倍;土層中大量的CO2溶入水中,提高了水的碳酸根濃度,從而使水對(duì)碳酸鹽巖石的溶蝕作用進(jìn)一步增強(qiáng)。③在若干粘土充填的透水性微弱的低洼地段,降雨形成暫時(shí)的或長(zhǎng)期的積水,使土體表層附近水、巖接觸面上溶蝕作用持久進(jìn)行。④土層與巖石的接觸界面是大氣降水到達(dá)地面之后首選的相對(duì)快速的入滲通道,是喀斯特作用最活躍的場(chǎng)所。顯而易見,土層覆蓋下那些前期形成的石林雛形,由于受到以上十分活躍的溶蝕營(yíng)力的驅(qū)動(dòng),于是便快速發(fā)育成長(zhǎng)為石林。

        構(gòu)造抬升,水文網(wǎng)下切及地下水位下降,使土下石林中的土體不斷被侵蝕搬運(yùn)帶走,埋藏石林旋即露出地表形成地上石林。降雨的強(qiáng)烈洗刷及豐沛的地表、地下徑流,是促使土下石林暴露出地面的重要營(yíng)力,它們?cè)谔臀g、搬運(yùn)土體使地表石林出露不斷增高的同時(shí),還在石柱表面強(qiáng)烈溶蝕形成密集的刃脊?fàn)?、尖棱狀溶痕及?xì)小的溶蝕溝槽等形態(tài)。地表石林對(duì)地質(zhì)環(huán)境變化的反應(yīng)極為敏感,其形態(tài)始終處于不斷變化的動(dòng)態(tài)平衡之中。在一般情況下,石柱頂部剝蝕降低的速率均小于石柱底部土層向下溶蝕加深的速率,這種溶蝕速度的差異足以使石柱能長(zhǎng)期林立于地表。(編輯/高緯時(shí))

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