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貴州高原位于中國西南部,長江水系與珠江水系的分水嶺地帶,是我國高起于廣西丘陵和四川盆地間的一個(gè)亞熱帶巖溶化高原。雖然平均海拔高度約1000米(海拔1000米以上占56.1%),但內(nèi)部地形分異顯著,除了分布著北部的大婁山、東北的武陵山、西部的烏蒙山和橫旦中部的苗嶺都高達(dá) 1500-2600 米以上外,由東向西還表現(xiàn)出逐級(jí)升高(500-800、1200-1400、1800-2400米)的梯級(jí)狀大斜坡和由中部又向南、北逐漸傾斜。因而河流亦由西、中部向北、東、南三面呈帚狀放射,河流溯源下切侵蝕強(qiáng)烈,地面起伏較大,高原面已遭碎解,表現(xiàn)出高原峽谷型的地貌特征。貴州高原具有下列獨(dú)特自然景觀。
貴州除了黔東南的江南古陸為元古代輕變質(zhì)巖基底構(gòu)造層大片出露,形成了一帶侵蝕山地丘陵地貌外,其余地區(qū)沉積了震旦系--三迭系的以淺海相碳酸鹽為主的沉積蓋層,由于碳酸鹽巖層分布面積達(dá)全省的73%,最大厚度達(dá)8500余米,占蓋層巖層厚度的 80%,因而巖溶廣泛發(fā)育,巖溶地貌多種多樣,且因受地質(zhì)構(gòu)造和巖層結(jié)構(gòu)的控制,從而使巖溶表現(xiàn)出水平分布的條帶性和垂直分布上的多層性。
由于貴州受到青藏高原隆起的影響,自第三紀(jì)末即開始了大面積的上升,而在第四紀(jì)表現(xiàn)出更大的速率,由于是一種大面積、大幅度間歇性地自西向東掀斜上升并伴以局部強(qiáng)斷裂隆起和盆地的相對(duì)下降性質(zhì),所以就造成了隆起高原內(nèi)一些斷塊山地和斷陷盆地,并使第三紀(jì)就已形成的高原面發(fā)生顯著變形,由于其上升幅度可達(dá) 500-1000米或更大,就使得長江支流--烏江及其水系和珠江上游盤江水系由高原邊緣進(jìn)行強(qiáng)烈的溯源侵蝕,使通過高原的河流下切成很深的峽谷,高原也處于碎解過程中。因此,貴州高原以巖溶化的高原峽谷地貌景觀最為顯著。高原區(qū)位于河流上游分水嶺地帶,高原面保存完好,谷寬水緩,地面平坦,以峰林、殘丘、大型溶蝕盆地、水平溶洞、巖溶譚、湖和一定厚度的紅色風(fēng)化殼為特征,地下河分枝多,埋藏淺,坡降小,是地貌的繼承發(fā)育區(qū)。峽谷區(qū)處于河流中、下游,地形切割強(qiáng)烈,谷峽水急,地面起伏大,以峰叢深洼地,深達(dá)100-200米的豎井、落水洞、層樓狀溶洞、大坡降的暗河、伏流、瀑布、跌水及“泉”為特征,集中管道流突出,地下水深埋,巖溶水極不均一,是地貌的向深發(fā)育區(qū)。
所以貴州高原由主要水分嶺到深切峽谷,表現(xiàn)出由峰林(殘丘)溶盆(平原)-峰叢谷地--峰叢洼地貌類型有規(guī)律的更替變化。在地貌類型變化的交界處,往往地表河流及地下河都發(fā)生坡折,同時(shí)出現(xiàn)裂點(diǎn),聞名中外的黃果樹瀑布即為一例。
半個(gè)世紀(jì)來,許多科學(xué)工作者,都十分重視巖溶的研究,然而,認(rèn)識(shí)巖溶實(shí)在不容易。地下巖溶,絕大部分總是進(jìn)不去,看不見,物探測不準(zhǔn),幾個(gè)鉆眼摸不透。古巖溶比新巖溶難搞,深部巖溶比淺部巖溶更難搞,我們只能首先從地表巖溶地貌著手,逐步搞清新巖溶和淺部巖溶。然后由表及里,由淺入深,將今論古,從實(shí)踐中找出一些規(guī)律來,逐步深入到深部巖溶和古巖溶。
一切地質(zhì)作用,都表現(xiàn)地表所形成地貌和作用的產(chǎn)物--堆積物。在巖溶地區(qū),地表風(fēng)化,剝蝕,溶蝕,侵蝕,搬運(yùn),沉積,配合了它的主導(dǎo)作用--新構(gòu)造運(yùn)動(dòng),造成各種地貌形態(tài)。而地下形成各級(jí)溶洞及各式落水洞、斗、深潭等,看起來是錯(cuò)綜復(fù)雜,實(shí)際上是可以找出一定的規(guī)律來的。以近代巖溶來看,由于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)為主導(dǎo)的配合了巖性、地質(zhì)構(gòu)造、氣象及水文地質(zhì)條件,甚至土壤、植被等等。地表與地下雖表現(xiàn)不同,但作用的進(jìn)程是配合的,即巖溶發(fā)育的程度、速度、幅度是相應(yīng)的。如地表有幾級(jí)夷平面或階地特別發(fā)育,那地下相應(yīng)一級(jí)溶洞也特別發(fā)育;地表哪里有斷層帶,破碎帶,節(jié)理密集帶等弱帶造成溝谷、洼地帶,那地下也是一個(gè)溶洞發(fā)育帶,地下水暢流帶。這樣我們有條件有可能從地表地貌來分析推論地下洞穴一般發(fā)育情況和地下水活動(dòng)的道路。
在地質(zhì)歷史的過去,古巖溶地貌受到后來的地質(zhì)作用的破壞,或地質(zhì)作用產(chǎn)物的掩復(fù),加以長期復(fù)雜的地殼運(yùn)動(dòng)的變形變位,當(dāng)時(shí)的地貌,僅僅保留在那個(gè)古風(fēng)化殼上,也就是巖溶不整合面上,找到它,可以追索出一些當(dāng)時(shí)巖溶發(fā)育情況。
古巖溶無論足地表地下,保存不全,出露更少,認(rèn)識(shí)它很困難。但是,古巖溶在成礦作用中意義很大,常成為古態(tài)的地下寶庫,尤其對(duì)石油、天然氣、汞、鋁、鋅、銻、銅等。我們要從新巖溶的規(guī)律,來尋找推論古巖溶,這是研究巖溶最重要途徑之一。
巖溶一定發(fā)育在可溶巖石。最普遍是碳酸鹽類巖石,分布最廣的是石灰?guī)r和白云巖。雨水降落后,地表水沿裂隙或孔隙下滲,直到充滿所有裂隙孔隙在地下形成一個(gè)飽水帶,水向四而八方運(yùn)動(dòng)著,最后向地表溶蝕擴(kuò)大,造成各種地下巖溶洞穴。巖溶地區(qū)既有飽水帶,就有飽水帶的自由水面,就是潛水面。但巖溶地區(qū)的潛水面不同于一般,是十分曲折不平的, 即使相鄰僅幾公尺,潛水面的高低可以差別很大,就是因?yàn)閹r石本身難透水,必須要通過裂隙孔隙和溶蝕擴(kuò)大了的溶穴來通過。在石灰?guī)r地區(qū),即使地下水很豐富,暗河很發(fā)育,一個(gè)鉆井打下去,如果碰不到裂隙,也可以是一個(gè)干孔。
潛水面以上,地下水以垂直向運(yùn)動(dòng)為主:潛水面以下,則以橫向運(yùn)動(dòng)為主潛水面附近,是巖溶地區(qū)地下水橫向運(yùn)動(dòng)最活躍地帶,亦即水循環(huán)最頻繁地帶,溶蝕作用最強(qiáng)烈地帶。
地殼升降,潛水面隨之而升降。如相對(duì)穩(wěn)定時(shí)期愈久,則巖溶愈發(fā)育。垂向的由落水洞--漏斗--陷塘--溶蝕洼地---溶蝕谷--溶蝕盆地--溶蝕準(zhǔn)平原;橫向的,由隙流---脈流--管流--暗河、伏流。
潛水面以下,整個(gè)飽水帶中,可以進(jìn)行溶蝕作用,只要有新鮮的含C02的水進(jìn)去,溶蝕作用是不停止的。但是潛水面以下,隨著深度的增加,水的流通即循環(huán)愈困難,溶蝕作用亦隨之大大減弱。
地殼上升,潛水面就相對(duì)下降,原來的橫向發(fā)育改轉(zhuǎn)為向下垂直發(fā)育,水的橫向循環(huán)帶下移,上層暗河、伏流的水被襲奪,久而卒至于,而地表地貌的發(fā)展亦一定相對(duì)應(yīng);河谷返老還童,全新下切,峽谷深陷逐漸形成,河漫淮上升為階地。
深部巖溶,是指這個(gè)地區(qū)的地下水排洩基帶面以下發(fā)育的各種大大小小的洞穴。
深部巖溶,地下水大部分處于封閉狀態(tài),部分流通的,也是以垂直循環(huán)為主如沉斷裂破碎帶,且地下水流通很不暢,遠(yuǎn)不能與淺部巖溶相比。
根據(jù)對(duì)巖溶地區(qū)的科學(xué)研究表明:在水文地質(zhì)工程地質(zhì)方面,必須要搞清新巖溶與淺部巖溶,最簡捷最有效是從地貌入手,既了解地表巖溶發(fā)育規(guī)律,又推斷了地下巖溶發(fā)育及地下水運(yùn)動(dòng)的途徑:在找礦方面,重要的是古巖溶、深部巖溶,要研究古地貌,古風(fēng)化殼、古洞穴,古堆積物,那就是要從巖相古地理去研究。所有的巖溶發(fā)育規(guī)律,必須聯(lián)系到地殼運(yùn)動(dòng),尤其是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng),我們從地貌著手,處處離不開“地殼運(yùn)動(dòng)”這個(gè)綱。
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