喀斯特地貌考察研究及鐘乳石制作嘗試

曹一豪+韓靜

摘 要：重慶市武隆縣已列入《世界遺產(chǎn)名錄》，喀斯特地貌發(fā)育典型，通過對(duì)武隆縣天坑、溶洞等進(jìn)行考察，了解了喀斯特地貌的特征及形成過程，并嘗試自己制作鐘乳石，探索鐘乳石形成原理。

關(guān)鍵詞：喀斯特 鐘乳石 制作

喀斯特（KARST）即巖溶，是水對(duì)可溶性巖石進(jìn)行以化學(xué)溶蝕作用為主，流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機(jī)械作用為輔的地質(zhì)作用，以及由這些作用所產(chǎn)生的現(xiàn)象的總稱，由喀斯特作用所造成地貌，稱喀斯特地貌（又稱巖溶地貌）。地表喀斯特地貌類型主要有溶溝、石芽、天坑、豎井、溶蝕洼地、溶蝕谷地、峰林、峰叢、孤峰、天生橋等，地下巖溶景觀主要有石筍、石柱、石鐘乳、石幔等。我國南方喀斯特世界自然遺產(chǎn)主要分布在貴州省、云南省、重慶市、廣西壯族自治區(qū)，總面積97125 hm2，緩沖區(qū)總面積176228 hm2，位于亞熱帶暖濕-溫濕季風(fēng)氣候區(qū)，屬于濕潤多雨的亞熱帶氣候，夏季受太平洋東南季風(fēng)和印度洋西南季風(fēng)影響，冬季在西伯利亞冷空氣高壓影響下形成西北季風(fēng)和東北季風(fēng)。

重慶市武隆縣是中國南方喀斯特世界自然遺產(chǎn)的七個(gè)片區(qū)之一，孕育出了三個(gè)獨(dú)立喀斯特系統(tǒng)，包括后坪沖蝕型天坑喀斯特系統(tǒng)、芙蓉洞洞穴系統(tǒng)及天生三橋喀斯特系統(tǒng)，都是在長江三峽地區(qū)新近紀(jì)以來地殼大幅抬升的機(jī)制下發(fā)育而成的形態(tài)各異的喀斯特系統(tǒng)，具有突出普遍價(jià)值，是人類罕見且獨(dú)一無二的寶貴財(cái)富[1，2]。地質(zhì)構(gòu)造獨(dú)特、美學(xué)景觀絕妙、生態(tài)環(huán)境罕見以及人文底蘊(yùn)深厚[2]其脆弱性和不可再生性而更為珍貴，具有重要的保護(hù)價(jià)值[3，4]。重慶武隆巖溶國家地質(zhì)公園中就有典型的喀斯特峽谷，這是喀斯特山區(qū)普遍出現(xiàn)的地貌類型，谷深遠(yuǎn)大于谷寬。它的形成主要是在堅(jiān)硬的碳酸鹽巖層中以流水下切為主的侵蝕、溶蝕和崩塌作用聯(lián)合協(xié)同塑造而成的。

鐘乳石（stalactite），又稱石鐘乳，是指碳酸鹽巖地區(qū)洞穴內(nèi)在漫長地質(zhì)歷史中和特定地質(zhì)條件下形成的石鐘乳、石筍、石柱等不同形態(tài)碳酸鈣沉淀物的總稱。石灰石是一種碳酸鈣巖石，被含有二氧化碳的水分解后，生成碳酸氫鈣；碳酸氫鈣溶液從洞頂上滴下來時(shí)，由于水分蒸發(fā)、二氧化碳逸出，又產(chǎn)生逆向的化學(xué)反應(yīng)，溶液滴至地面時(shí)，碳酸氫鈣轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶的碳酸鈣被沉淀出來。圖1為巖溶景觀。

雖然天然鐘乳石的形成往往需要上萬年或幾十萬年時(shí)間，但既然已經(jīng)知道了原理，是否能夠快速做成鐘乳石，我們也想親手驗(yàn)證一下，自己動(dòng)手制作鐘乳石。

1.實(shí)驗(yàn)材料

2個(gè)玻璃杯，1個(gè)小杯子，1袋純堿（碳酸鈉NaOH），1條經(jīng)繩子捆成條的小毛巾。

2.實(shí)驗(yàn)過程

將兩個(gè)杯子洗凈，分別向杯子里加入熱水，然后加入純堿至飽和，將小毛巾的兩端插入兩杯飽和溶液中，彎曲成拱形，使溶液可以從拱的中間位置滴落，底端用小杯子承接。持續(xù)一段時(shí)間，觀察小杯子有無鐘乳石形成，如圖2。

3.結(jié)果與反思

雖然經(jīng)過多次努力，多次實(shí)驗(yàn)，還是沒能夠快速做成鐘乳石。初次實(shí)驗(yàn)我們配置的溶液是小蘇打溶液，而不是蘇打（純堿）。經(jīng)過我們仔細(xì)地分析研究認(rèn)為，導(dǎo)致失敗的主要原因是小蘇打溶解度太低（圖3），即使是飽和溶液也沒有足夠的濃度。再次試驗(yàn)，用食用純堿代替小蘇打配置溶液，但還是沒能成功做成鐘乳石。經(jīng)過認(rèn)真分析，可能是我們的使用純堿純度不高，達(dá)不到試驗(yàn)要求。由于我們得不到實(shí)驗(yàn)（工業(yè)）純堿，只好遺憾結(jié)束。雖然我們這次實(shí)驗(yàn)沒能達(dá)到我們的預(yù)期效果，我們卻已通過實(shí)驗(yàn)收獲良多。在實(shí)驗(yàn)過程中，鍛煉了我們的分析能力和動(dòng)手能力，為進(jìn)一步探索喀斯特地貌的奧秘奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]諶妍，盈斌，熊康寧.中國南方喀斯特系列遺產(chǎn)地保護(hù)策略研究[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)，2017風(fēng)景園林，2017， 36（ 3） ： 54-60.

[3]夏凱生，袁道先，謝世友，等.烏江下游巖溶地貌形態(tài)特征初探—以重慶武隆及其鄰近地區(qū)為例[J].中國巖溶，2010，29（2）：196-204.

[4]阮儀三.保護(hù)世界遺產(chǎn)的要義[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版） ，2002，13（ 3） ： 1-3.