文化創意 Service project

文化創意

洞穴景觀形成機理

洞穴景觀形成過程包括地表碳酸鹽巖的溶解和洞穴次生碳酸鈣的沉積作用，表層喀斯特帶的溶解作用為洞穴景觀的形成提供大量物質基礎。
表層喀斯特帶喀斯特動力系統驅動作用
“表層喀斯特帶(Epikarstzone)”的概念，首先由法國學者ManginA在20世紀70年代初期提出的。表層喀斯特帶是指在可溶巖體的地面附近淺部、被土壤覆蓋、喀斯特動力條件優越、溶蝕動力作用中的CO來源于土壤或大氣、喀斯特作用相對強烈、喀斯特化程度較高并以相對完整的可溶巖部分為其下界面的喀斯特發育帶。袁道先在喀斯特動力學的概念中提出喀斯特動力系統主要由碳酸鹽巖(CaCO)-CO(氣)一水(HO)三相組成1]。表層喀斯特帶喀斯特作用是以土壤為媒介的表層生態系統過程。土壤中的CO，驅動著喀斯特作用，當CO，進人水中后便發生碳酸鹽的溶解作用，使水中Ca+和HCO濃度增加;反之，若CO:自水中逸出,將發生碳酸鹽的沉積作用，水中Ca+和HCO濃度降低[2]。用碳同位素示蹤方法對桂林觀測站表層生態系統各碳庫間碳的轉移過程定量研究表明，參與喀斯特作用的碳有一半以上來源于與生物作用有關的碳。發生在表層喀斯特帶的喀斯特作用與洞穴內沉積過程是景觀形成的整個喀斯特過程中兩個緊密聯系的階段，前者為后者提供豐富的物質來源。
洞穴景觀形成的過程研究
洞穴水的形成經歷了大氣降水-土壤水-喀斯特水-洞穴水四個階段三個過程。滲入土壤的雨水在溶解了土壤CO，后，變成土壤碳酸水，它能溶蝕大量碳酸鹽巖，形成富含碳酸氫鈣的喀斯特水。當它下流到洞穴頂板并從上滴落，或在毛細力作用下從微裂隙、孔隙中滲出，或以集中流排入洞穴時，水中CO，放出，形成洞穴碳酸鈣景觀。當洞穴水與洞穴空氣CO，間在正分壓力差 APCO(PCO=(PCO(*)-PCO2()>0)的驅動下，CaCO:沉積形成各種碳酸鈣景觀;當APCO40時，洞穴空氣CO，溶入水體，增強水的溶蝕能力，侵蝕洞穴景觀;當ΔPCO=0時，水中CO與洞穴空氣CO:達到平衡，洞穴碳酸鈣景觀處于動態平衡。若水溫升高，水中CO，溶解度下降，導致碳酸鈣沉積。
鐘乳石沉積過程的模型研究

針對鐘乳石的沉積過程、沉積速率等方面的研究成果很多已經發表[4]~[7] 研究表明，鐘乳石的形成主要是過飽和的碳酸鈣水的脫氣造成的，只有當方解石的飽和指數>03才能夠形成沉淀。在方解石溶解和沉積速率的研究中出現了多種理論模型，其中較為著名的有20世紀70年代的PWP模型和90年代初的DBL模型。PWP模型可以計算出方解石表面處的鈣離子通量， DBL理論模型是專門針對流動系統提出的，DBL模型特別適用于實驗室和自然界流動體系中方解石溶解和沉積動力學的研究。利用計算機程序-LAYER通過改變系統溫度、CO，分壓、溶液 Ca+濃度、DBL厚度及二氧化碳轉換因子等，對方解石溶解或沉積速率進行預報。

免責聲明：本文內容來源于網絡收集整理，僅供學習交流，版權歸原作者所有，我司不承擔任何法律責任，如果有侵犯到您的權利，請及時聯系我們刪除致歉！