「喀斯特」是一种什么地貌?它是如何形成的?

「喀斯特」是一种什么地貌?它是如何形成的?

地星引力,某青少年科普杂志编辑一枚~

“喀斯特”、“雅丹”这些地貌你们傻傻分不清楚的原因很简单,这些词都是舶来词,从别的语言翻译过来的,所以你们自然无法望文生义。

你们以后不妨用“岩溶”这个词来代替“喀斯特”,再来看是不是就直观多了?


无论是地理学还是地质学,最早都发源于西方,而西方人最早发现这种地貌在今天克罗地亚的喀斯特高原上最典型,所以用“喀斯特”来代表这种地貌了。

喀斯特高原上的地貌 图 /wikicommons
喀斯特高原上的地貌 图 /flickr
喀斯特高原上的典型地貌 图 /wikicommons

这种地貌实际上是水溶解可溶岩,由此而产生的。在随后的地质学发展过程中,地质学家们发现,这种现象其实在中国的西南更加典型,1966 年 2 月 14 日至 23 日地质部水文地质工程地质局在广西桂林召开的第二届中国岩溶(喀斯特)学术会议,决定将“喀斯特”一词改为岩溶。此后,在中国的学术界内都开始普遍使用岩溶一词来代替喀斯特了。

在自然界的岩石中,有一些岩石比较容易溶解在水中,我们一般称之为可溶岩。其中最为常见的可溶岩就是灰岩,灰岩的化学成分是碳酸钙(CaCO3)

一般来说有灰岩两种主要的形成方式:化学成因和生物成因。

海洋中含有丰富的钙离子,在某些气候干旱炎热蒸发量大的浅海环境中,海水中的钙离子会与大气中的二氧化碳发生化学反应,形成碳酸钙沉淀,这就是化学成因的灰岩

到了显生宙以后,生物们开始利用海水中的钙离子制造内外骨骼,比如我们常见的各种贝类,其硬体的贝壳就是由碳酸钙构成,当这些生物死后其骨骼沉入海底,最终压实变成灰岩,这就是生物成因的灰岩。前段时间比较火的贵州机场的化石,也都是这个成因。

生物骨骼沉淀下来也能形成大量灰岩

这些灰岩在遇到水和空气中的二氧化碳的时候会发生一个可逆反应,生成可以溶于水的碳酸氢钙。

我们一般见到的灰岩岩层,远看似乎都是一整块的石头山,但是它们的内部往往都是这样的:

图 /uk fossils
图 /alamy

看到了吗?这些岩层内部都是有纵横交错的小裂隙的。一旦当地下雨,那么雨水就会顺着这些小裂隙往下流动,在流动的过程中,雨水不断溶解裂隙周边的灰岩,让裂隙越来越大。暴露在地表的裂隙,会被溶解成深深的沟槽,我们称之为溶沟、溶槽和石芽。

溶沟、溶槽、石芽

顺着裂隙往下流动的雨水,会一路向下,一直达到当时的地下水水位的地方。而这些雨水向下的时候会溶蚀出一个垂直的深洞,有些地方叫它竖井,有些地方叫它落水洞。

那些到达了地下水水位的雨水,再也无法往下流动,只能顺着地下水水位的平面而流动,由此形成地下河。地下河在流动的时候,不仅能够溶解周边的岩石,还能够利用水流的强大物理动力而冲刷岩石,所以在地下将会形成一个宽广的地下水道来,这个宽广的地下水道就被我们称之为溶洞。

要是地壳抬升,地下水水位自然相对下降,所以将会在更深的地方再次形成一个地下水道,原本的就会被废弃,这就是多层溶洞。

自然,在溶洞中,水分中溶解有大量的碳酸氢钙,当水从洞顶往下滴,或者是滴到地面的时候,由于温度和压力都会发生很大变化,化学反应的条件发生了改变,于是逆向发生,沉淀出碳酸钙来,这时候就形成了诸如钟乳石、石笋之类的微景观了。

要是地下的溶洞垮塌,那么就会形成较大的地形起伏,要是当地有多个方向的溶洞一起垮塌,可能就会形成像是巧克力格子一样的凹凸地貌,突起的自然就变成了岩溶山峰,垮塌的地方就变成了岩溶谷地。

原本的岩层平面可能在现在山峰峰顶处,后来岩层之下的溶洞垮塌,未垮的部分就形成了山峰,垮下去的部分就形成了山谷 图 /Getty image

要是这些山峰继续被水溶解,它们将会越来越矮小,直至最后完全消失,我们现在见到的云南罗平,就处于这个阶段。

山峰已经小了很多,也稀疏了很多,这被称为孤峰平原 图 /chinadiscovery

所以,如果我们回顾一下这种地貌,它的形成与可溶性岩石的特点,以及水的溶蚀过程密不可分,将其称之为岩溶地貌,是非常直观且科学的,当然也是最适合我们中国人理解的。

以后的各种教科书编者啊,导游团啊之类的,求求你们别再叫它喀斯特了,你们这是在给一代又一代的孩子们学习地理人为制造障碍~