石灰石可溶於水。巖層的裂縫和層理可以被雨水和流水的滲透溶解,裂縫擴展成通道。所有靠近地表的孔隙都能吸收雨水,形成微小的溶孔和較大的落水洞,地下河和洞穴都是由溶解和侵蝕形成的。這些也是喀斯特地貌。華南地處熱帶亞熱帶,氣溫高,雨量充沛,有利於溶解。肇慶七星巖有壹口丁咚井。30年前,井口直徑只有壹米,今天卻變成了20多米長的水坑。溶蝕是如何將石灰巖層侵蝕成峰林和石山地形的?
最常見的類型是在廣闊的紅粘土臺地區域發育的石山地形。因為紅土層的厚度可以達到50米以上,並不是到處都那麽厚。因此,基底的石灰巖層首先出露在薄薄的紅土層中,或者石灰巖體出露在地下河和洞穴塌陷中。此時地表水被石灰巖溶解吸引,水集中在石灰巖溶解後形成的窪地和塌陷地,使地表水系統塌陷,地表水集中在巖溶低地,不再沿河谷流出河道。當窪地繼續擴大時,壹些未被侵蝕溶解的石灰巖會突出窪地上方,成為落基山,落基山成群分布,成為峰林落基山地形。
在石灰巖與砂頁巖接觸地方,由於砂頁巖區不透水,砂頁巖區的地表水也會流向石灰巖區,然後滲入地下,由地下河排出。這樣,在砂頁巖地區形成的土山,就會被散流和猛烈的水流沖刷,地表被合作侵蝕,層層侵蝕流失,高度下降。而在石灰巖地區,由於地表水滲入地下,受散流和暴雨流侵蝕較少,地表高度變化不大。久而久之,山地低而落基山突出,落基山在砂頁巖的低山峽谷上成群突出,成為峰林落基山的地貌。
(1)獅山——壹座從周圍地面升起的奇峰。
林峰石山地貌的特點是壹系列石山拔地而起,四坡陡峭。落基山脈四周陡峭,因為石灰巖體大多被溶解,成為向下貫通的通道。因此,巖質邊坡的發育主要是崩塌。與土山用流水沖刷坡面並使坡面由銳角向緩坡演變相反,在石山坡面上沒有散流和暴雨流。反之,山麓多是地表水滲入地下的地方。因此,在落基山周圍有許多小溪、河流和溝壑。因此,石山腳下成為流水的侵蝕和溶解區,河流的側向侵蝕和天坑的形成會使石山邊坡由緩變陡。比如在肇慶的七星巖壹帶,有壹塊河婆巖,是被西江的壹條支流侵蝕出來的。今天巖石中有壹層2米厚的河床卵石(卵石),說明是河床相沈積。這塊巖石建立後,巖口崩塌,使石山形成懸崖。這種孔可以稱為“側孔”。
由於地表水流集中在落基山,使得落基山四周壁立。形成壹座拔地而起的孤峰。有時懸崖高千尺,雄偉壯觀,如桂林的獨秀峰。落基山崩塌的例子可以通過在落基山腳下發現巨大的落石來證明。比如肇慶的七星巖地區,1970雨後馬上就塌了。直徑2米多的巨石從懸崖上掉下來,穿透了水泥樓的屋頂。崩塌可使懸崖成為懸崖,即額頭突出於崖頂的懸崖地形。再比如肇慶的珍珠洞和雙珍珠洞,都是巨石崩塌的時候。只是卡在巖石縫隙裏,說明崖坡以崩塌為主。
(2)落基山的“腳洞”,每座山上都有壹個洞。
石林石山的地形特征是“每座山都有洞”,而且不止壹個。比如桂林的七星巖,有五個洞。但最奇怪的是“腳洞”。腳洞是在壹座巖石山腳下形成的洞穴,因此得名“腳洞”。其地形特征沿地下水表面發育。因此,腳洞內部壹般有壹個龐大的洞穴系統。比如肇慶七星巖的大石頭,是指洞內有壹個大殿,大殿周圍分布著小洞和回廊,在大殿處形成了壹個地下湖,說明腳洞是地下水面附近強烈溶蝕造成的。所以山麓頂部壹般是根據地下水面形成的,所以平頂是山麓的壹大地形特征。“頂平如削”是當地縣誌稱這種腳洞類似的形容詞。
但腳洞頂部並不平坦如板,而是有許多石鍋和石鐘分布在地形中。這種地形在其他洞穴中很少見。石鍋是幾個淺平半圓拱形洞穴的分布,大小不到1米,凹穴不到半米。半圓形狀完整,互不幹擾,說明石鍋是溶解的,是中央部分強烈溶解侵蝕造成的。石鍋大小壹般都差不多,這是洞穴註滿水時,水平流的結果。壹般來說,水流是分層流和紊流。層流意味著水層中每壹點的速度都是壹樣的。在石灰巖裂隙中,水流為層流,其速度較慢,低於每秒65438±0厘米。當孔洞較大時,水流是平穩的,流水中各點的速度不壹樣,也就是變成了湍流。流水按快慢分為多股,壹漲壹跌,壹急壹緩。如果在3 cm的溶液孔中速度為0.1 cm,則可以由層流變為湍流。在雨季,溶洞充滿水,沖擊處的溶解力更大,因為沖擊處壓力大,溶解量增加。例如,根據實驗數據,地下水不受壓時,巖石間隙每年擴大到0.35 mm,但充水後每年可增大到5 mm,即受壓後溶解力增大了15倍。沖擊洞頂的急流可以在汛期侵蝕溶解石鍋地形。
石鐘的起源完全不同。它是地下水順著節理往下滲,滴到洞頂,像鈴鐺壹樣溶解成壹個很深的洞的結果。如果地下水豐富,沿節理流出,石鐘形可成為凹頂槽。石鐘只是壹個滴水的洞,所以鐘的頂部有壹個溶解的洞,這是石鍋裏沒有的。整個石鍋是在壹個巖石面上形成的,石鐘的分布是根據溶孔的位置形成的,多是分散的,與石鍋的成片分布不同。
腳孔兩側也有側槽。這是由於地下水面的季節性存在。因為靠近水面的溶解力最大。內凹的側槽在古書中稱為“石床”,是因為側槽底部平坦如床。如果邊槽有幾層,說明地下水面有季節性變化,就像河流旱季有水面,汛期有水面壹樣,洞內往往有小河(如淩霄巖、燕巖)。
鐘乳石、石筍、石柱、石簾等鈣華沈積不多,也是膠東沈積地形的特點。由於雨期腳洞內的充水和湍蝕,鈣質難以沈積在巖石表面,形成石灰華沈積。有的很小,如“團龍”、“飛鳳”、“蛇”、“果”、“花”。
腳洞是地表水流入石山的通道。所以洞口壹般比洞內高,呈現出寬闊低平的入口,往往是冷氣積聚的洞穴,屬於“冷洞”型洞穴。由於冷空氣比例大,不易上升,不易從洞中排出,所以也難怪夏天人們會在這裏避暑。廣東雲浮的淩霄巖與壹條地下河相連。
山麓沿著地下水表面周圍的節理延伸。如果遇到落基山外的河流,地表的河流會立即將水轉向山麓,使地表河流的下遊變成無水的幹谷。這種現象被稱為“地下撇水”。早在宋代,我國就有足洞地下水掠奪或劫掠的記載。當腳洞貫穿整個洛基山時,它被稱為“穿洞”。桂林北部的靈川就是這樣形成和命名的。
(3)林峰石山上的“穿洞”。
當腳洞上升,上升到地下水位以上時,穿過石峰腳洞,稱為“穿洞”。這是因為地殼上升了,或者地下水位下降了。以前的腳洞成了沒有流水和積水的幹洞,洞底高於平地,成了半山的山洞。因該洞穿過石山,故名“穿洞”。穿孔由於不斷的侵蝕和崩塌,可以變成半山腰的洞穴,像窗戶壹樣。每次這種奇怪的地形成為當地的壹個景點,如陽朔的月亮山,它就因穿孔的半月形而得名,所以它也被稱為嶽明洞。此外,桂林的月亮巖和屏山的月亮巖風景優美,像壹輪明月掛在天上,成為風景名勝。它們都是由上升的腳洞構成的。也就是在中更新世(60多萬年前),這裏是壹條地下河。當時的地面是今天40 ~ 60米高的梯田地面。桂林峰石林山目前最好的洞不是月亮山形狀,而是保存完好的山麓地形,如平頂、多層側槽、石鍋石鐘發育、平底有暗河等。但是,穿洞畢竟和腳洞不壹樣,因為地下河消失了,洞裏的水往下流。因此無水洞穴為鈣華礦床帶來了良好的保存環境。鐘乳石、石筍、石柱、石簾、鈣華階地(包括鈣華地)最為發育,平緩洞穴底部可發育深天坑,稱為“無底洞”。每次洞口和洞頂由於長期的侵蝕和溶蝕而塌陷,洞口又高又寬,洞穴被落石堵住,洞內的廳堂也能因為塌陷而特別高大,破壞了平頂地形。比如桂林的蘆笛巖,以各種鐘乳石聞名,要通過挖掘鐘乳石林來開辟遊覽之路。桂林七星巖更為突出,由四十五洞相連,主洞長814米,貫穿八殿五出口。所有洞穴長3公裏,分三層,最下面壹層還是腳洞;中層大洞廳高27米,寬48米,由二層腳洞坍塌而成;有壹個側槽(叫白石檐),腳下可以聽到地下洞穴的“空谷聲”。中部較低,即大教場,古地下湖就在此。天坑分別被命名為“無底深潭”、“落子潭”和“兩獅守龍潭”。在貓貓頭石山(即光明山),除蘆笛巖外,還有四個穿洞,分別是大硯(長875米,唐代僧人的墨汁已被鈣膜保護,墨汁如新)、飛思巖、穿硯。這些穿洞都是戰時避難場所,因為洞底平坦,廳堂廣闊,分支多,戰時可以供工廠、學校、醫院倉庫使用。巖石山區也有很多隧道,如廣東懷集的巖巖、廣西靖西的巖渡等,用於公路穿越。
(4)林峰落基山地區的“側洞”
峰叢石山或峰林石山的山腳下,除了腳洞和由腳洞演化而來的通洞外,還有“側洞”。這是壹個巖山在河岸上沖擊溶解形成的洞穴,不同於腳下洞穴地形。腳洞沿地下水面發育,各形成壹個龐大的洞穴系統;而側洞發育在洪水面上,壹般不深也不大,但能使石山形成懸崖,因為側洞的形成使洞頂塌陷,從而促進石山懸崖的形成。
側孔的地形有三個特點。第壹,它的位置比腳洞高,洞又高又開,但深度不大;第二,很少形成巨大的洞穴系統。由於洞頂不斷塌陷,形成的洞穴並不深,不像腳洞又低又寬。三是洞內距離帶來的河床有卵石堆積層,因為洞口是山谷或古山谷。比如肇慶的河婆巖裏有壹層2米厚的鈣質膠結卵石層,不深,不高,有光澤,像房子壹樣。
側孔的底部可以是腳孔,但仍然可以相互斷開。河婆巖和袁爽洞在同壹個地方。各地稱為“嚴光洞”、“寶光洞”,多為側洞,著名的觀音洞(廣東英德縣)就屬此類。桂林象鼻山水月洞是壹個由側向隧道形成的貫通洞。象鼻處的溶槽反映的是洪水期的溶蝕,水月洞底部在水位較低時露出,說明這個通孔是洪水期侵蝕溶蝕形成的。富博山下的試劍石也是壹個側洞。這種鐘乳石狀的巖體在洪水期被桂江的洪水侵蝕溶解。雖然這裏有石桌、石凳供遊客休息,但在洪水期仍可被淹。
坡道後側的洞穴變成了壹個高級洞穴,富博山河邊的側洞就是壹個例子。這個登高側洞成了看桂江的好地方。高邊隧道的高度往往可以和河兩岸的梯田相比,也就是高度基本相當。
(5)巨大的洞穴,有五顏六色的鐘乳石。
林峰的落基山上有許多洞穴,除了側洞、通洞和腳洞之外,都有它們的成因。比如桂林疊彩山的白鶴洞,就是沿著斷層線發育的,人們還可以在石壁上看到壹條路和壹塊磨掉的巖面,標明斷層的方向。肇慶七星巖暖洞沿傾斜的石灰巖層溶蝕。由於入口較低,暖空氣比重較輕,無法排出室外,所以成為“暖洞”式的洞穴。這些受巖層控制的洞穴被稱為“構造洞穴”。它們也往往有各種各樣的鐘乳石,原因有二:壹是構造洞穴多在地下水位以上,經常幹涸,有利於洞穴中鈣的沈澱。因為當飽和的鈣質地下水滴入洞穴時,由於CO2從空氣中逸出,鈣立即沈澱,堆積在出水點附近的巖石表面。久而久之,洞頂形成下垂的鐘乳石,滴水處長出石筍。如果鐘乳石和石筍連在壹起,又會變成石柱。第二,構造洞穴壹般位於許多節理或斷層中。這裏地下水滲流多,溶蝕大,容易形成溶洞。並在滴水處形成石簾、石瀑等特殊奇觀,規模巨大。在洞底,由於積水,鈣沈積在水附近,久而久之成為側壩。多層側壩還可以形成小型的石灰華梯田,稱為石灰田,或“邊石壩”,即壹個梯田,如蘆笛巖洞“江南水鄉”的景象,舉例來說。如果水中有沙粒,鈣可以在雜物表面形成壹層鈣膜,膜厚會變成灰珠、灰球等。久而久之,就像子彈的形狀。在巖壁上結晶,成為石花,見於廣東雲浮盤龍洞。
鐘乳石潔白如玉,洞穴被裝飾成水晶宮,讓遊客仿佛置身仙境。洞穴是主要的旅遊資源。如果說石灰華含有雜質,而且每次都呈現五彩繽紛的顏色,桂林的七星巖就有“金山”和“陰山”的石柱,這是含有雜質的晶狀石灰華反射造成的。由於不同的滴落沈積條件,各種沈積物形成了人和動物的形狀,以及各種山體和物理景觀,成為世界各地洞穴中的風景點。
南部丘陵地區的洞穴也是古動物、古人類遺址和考古的好地方。粵北馬壩獅子巖發現的馬壩人(壹種古代人)遺址、柳江通天巖發現的柳江人遺址、來賓麒麟山發現的新人遺址都是例子。