貴州巖溶地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境和水文生態(tài)問題

張海英

貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一0五地質(zhì)大隊(duì) 貴州 貴陽 550018

數(shù)億年前,那時(shí)候的貴州還是一片汪洋,大量海洋生物的鈣質(zhì)骨骼以及其他碳酸鹽類物質(zhì)不斷沉積,形成了總厚度達(dá)10千米的碳酸鹽巖地層,之后經(jīng)地殼運(yùn)動(dòng),巨厚的碳酸鹽巖從海底抬升為陸地,加上貴州地區(qū)氣候濕熱,每年1000－2000mm 的降雨不斷落下,水流流量大、流速快,水中的二氧化碳與碳酸鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(CaCO3＋H2O＋CO2?Ca2＋＋2HCO3－),碳酸鹽被溶解,并隨著流水流走。經(jīng)過無數(shù)次的化學(xué)反應(yīng),重塑地表,最后形成現(xiàn)在的貴州喀斯特地貌[1]。

萬峰林位于貴州省興義市東南部,長(zhǎng)200多千米,寬30－50千米,總面積2000平方千米,是中國(guó)西南三大喀斯特地貌之一。萬峰林包括東、西峰林,景觀各異,是國(guó)內(nèi)最大的喀斯特峰林。著名地理學(xué)家徐霞客曾經(jīng)贊嘆：“天下山峰何其多,唯有此處峰成林”。下面我們來看看萬峰林所在的貴州巖溶的地質(zhì)環(huán)境。

一、貴州巖溶地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境

(一)按水流對(duì)巖石的作用可分為三種。貴州巖溶地貌覆蓋范圍遼闊,種類繁多。大體可分為溶蝕－構(gòu)造、溶蝕－侵蝕、溶蝕三種。

1.溶蝕。貴州巖溶地貌大多數(shù)都是屬于溶蝕類型,其主要成分為碳酸鹽巖,再經(jīng)過長(zhǎng)久溶蝕作用而形成,它有多種類型,如峰叢洼地、峰叢谷地等;

2.溶蝕—侵蝕。在碳酸鹽巖和陸源碎屑巖重疊分布的地方,喀斯特地貌是以線狀水流侵蝕為主、溶蝕作用為輔而形成的地貌。因?yàn)樗髑治g,地貌表現(xiàn)為以線狀負(fù)地形為主;

3.溶蝕—構(gòu)造。這個(gè)類型比較復(fù)雜,它是由流水侵蝕、溶蝕和構(gòu)造剝蝕三大作用共同造就了這片復(fù)雜的地貌。其中影響最大的是構(gòu)造剝蝕。

(二)按地表與地下位置可分為兩種

1.地表巖溶

1.1 溶溝 溶溝是指地表水在流動(dòng)的過程中對(duì)可溶性巖石表面造成溶蝕與對(duì)巖石內(nèi)部縫隙造成侵蝕,最終形成的石質(zhì)溝槽。溝槽深度不大,一般為數(shù)厘米至數(shù)米。

1.2 天坑 天坑是指一種發(fā)育在巖溶地區(qū)的周壁峻峭、深度與口徑可達(dá)數(shù)百米的喀斯特負(fù)地形,具有巨大的容積,底部與地下河相連接。天坑按成因可分為塌陷型天坑和沖蝕型天坑兩種。

1.3 溶蝕洼地 溶蝕洼地是一種巖溶洼地,整個(gè)區(qū)域?yàn)橥霠罱Y(jié)構(gòu),類似于盆地而比盆地小得多,底部平而圓,一般寬數(shù)十至數(shù)百米,大的可達(dá)數(shù)十千米,周圍為低山或峰林。

1.4 干谷 干谷是地表水在巖溶地區(qū)轉(zhuǎn)入地下或由于其他原因干澀后留下的谷地,底部較為平坦。

1.5 峰叢 峰叢多分布于碳酸鹽巖山區(qū)的中部,是巖石受到水流溶蝕而形成的連座山峰。

2.地下巖溶

2.1 溶洞 溶洞是地下水沿著可溶性巖石的裂隙溶蝕擴(kuò)張而形成的地下洞穴,是水的溶蝕、侵蝕以及重力三者長(zhǎng)期作用的結(jié)果。其規(guī)模大小不一,形態(tài)千奇百怪,溶洞中有許多奇特景觀,如石筍、石柱、石鐘乳、石幔等。

2.2 石鍋和邊槽 石鍋是指一個(gè)溶洞頂部的某一局部地點(diǎn)受到較為強(qiáng)烈的紊流作用,隨著水壓增大,溶蝕能力增強(qiáng),這些地方的溶蝕量比周圍大,從而形成向頂側(cè)凹入的弧形面,這種地貌我們稱之為石鍋。邊槽是指溶洞的邊壁在水的溶蝕作用下形成向洞側(cè)凹陷的槽狀地貌。石鍋和邊槽都屬于溶蝕地貌。

2.3 堆積地貌 堆積地貌是指外動(dòng)力地質(zhì)作用中由流水、重力等各種因素作用在一定條件下沉積形成的地貌,其中重力水的堆積是溶洞堆積地貌的主要形成方式。溶解了大量可溶性巖的水滴從溶洞頂部落下并不斷積累,從而形成絢麗多彩的石鐘乳、石筍、石柱、石幔、邊石堤等[2]。

二、貴州巖溶地區(qū)的水文生態(tài)

貴州巖溶地區(qū)的水,最出名的當(dāng)屬黃果樹瀑布。

黃果樹瀑布位于中國(guó)貴州省安順市,高77.8米,寬101米,以水勢(shì)浩大著稱,已有上萬年歷史,是巖溶地貌中的侵蝕型瀑布。著名地理學(xué)家徐霞客曾經(jīng)這樣描繪過黃果樹瀑布：“珠簾鉤不卷,飛練掛遙峰,俱不足以擬其壯也。”

黃果樹瀑布只是整個(gè)喀斯特地貌的冰山一角。實(shí)際上,貴州巖溶地貌和水文相輔相成,相互影響。

(一)喀斯特地貌的水文效應(yīng)。在巖溶地貌的發(fā)育過程中,水文條件是影響喀斯特地貌發(fā)育的水動(dòng)力條件。其中,水的溶蝕性和流動(dòng)性是其必要條件。水動(dòng)力系統(tǒng)可以分為外源水和內(nèi)源水兩種系統(tǒng),外源水和內(nèi)源水的路徑不同,水的成分也各不相同,最終造成巖溶發(fā)育成不同類型[3]。

1.外源水。外源水是指巖溶地區(qū)外部的水流。它一般不會(huì)受到拘束,濃度較低,量速較大,有一定的侵蝕及溶蝕能力。

2.內(nèi)源水。內(nèi)源水是指巖溶地區(qū)外部的水流。它的流量和流速較大,具有沖蝕與溶蝕雙重作用。日積月累,在內(nèi)源水的作用下,常常會(huì)形成溶塌。

(二)喀斯特水文的地貌效應(yīng)。前面已敘述了巖溶地區(qū)的水對(duì)地貌產(chǎn)生的作用,同時(shí)巖溶地區(qū)對(duì)區(qū)域內(nèi)的水體也會(huì)產(chǎn)生兩種作用,分別為“導(dǎo)水作用”與“蓄水作用”：

導(dǎo)水作用：是指將區(qū)域內(nèi)的水流導(dǎo)出巖溶區(qū);

蓄水作用：是指將區(qū)域內(nèi)的水流蓄積在巖溶區(qū)。

結(jié)論

綜上所述,貴州巖溶地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境按水流對(duì)可溶性巖石的作用可分為“溶蝕”“溶蝕——侵蝕”“溶蝕——構(gòu)造”三種類型,按地表與地下的位置可分為“地表巖溶”與“地下巖溶”兩種;水文生態(tài)可以分為“外源水”“內(nèi)源水”兩種動(dòng)力系統(tǒng)。目前,當(dāng)?shù)卣罅Πl(fā)展旅游業(yè),利用這一大自然的饋贈(zèng),帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,當(dāng)?shù)厝藗兊纳钏揭仓鸩教岣?。同時(shí)我們也要謹(jǐn)防旅游業(yè)帶來的環(huán)境污染、地貌破壞等問題,走可持續(xù)發(fā)展道路,使人與自然和諧共處。