神秘的天坑的化學(xué)故事
化學(xué)先生 / 2019-06-29
2010年5月11日,加拿大蒙特利爾出現(xiàn)一處地縫，家四口連同整個(gè)房屋被裂縫吞噬。同年6月1日,受到連場(chǎng)暴雨影響，危地馬拉首都危地馬拉城出現(xiàn)一處地面塌陷，形成一個(gè)深60米、直徑30米的地洞。地區(qū)塌陷往往會(huì)導(dǎo)致一個(gè)大坑，人們稱這些大坑為“天坑”。其實(shí),以上出的大部分坑都是地陷洞，而非真正地質(zhì)學(xué)意義上的天坑。
天坑是對(duì)喀斯特地貌中出現(xiàn)的深坑的一種專屬名稱。天坑一般出現(xiàn)在碳酸鹽巖層中，從地下通向地面，四周巖壁峭立。天坑要比地陷洞深得多，大多為幾百米，而地陷洞的深度一般只有兒米，最深的也不過幾十米。直至2010年，地球上已經(jīng)被確認(rèn)的天坑達(dá)78個(gè),其中三分之二分布在中國。在我國，比較著名的天坑有廣西樂業(yè)縣大石周天坑和重慶小寨天坑。
大石圍天坑深度為613米坑口東西走向長為600米.南北走向?qū)挒?20米，容積約0.8億立方米。其坑底原始森林的面積約達(dá)十萬平方米位居世界第一位，垂直高度和容積僅次于重慶市的小寨天坑，位居世界第二位。
天坑奇觀不是現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)的，科學(xué)家很早就對(duì)天坑現(xiàn)象進(jìn)行過研究，只是隨著小寨天坑和大石圍天坑的發(fā)現(xiàn)，它才引起人們的廣泛關(guān)注。天坑其實(shí)一開始并不是一個(gè)坑，而是由天然溶洞演化而來的，是一個(gè)漫長的化學(xué)溶解過程。在數(shù)百萬年的漫長歷史中，地下的水流會(huì)不斷沖擊看似堅(jiān)硬的巖石,巖石中的巖鹽、石膏、石灰、碳酸鹽等可溶性化學(xué)物質(zhì)，都能被悄悄地溶解，令巖石產(chǎn)生溶蝕現(xiàn)象。這種現(xiàn)象也稱為“巖溶”，國外專家一般稱“喀斯特”現(xiàn)象。巖溶可以形成很多奇特的地質(zhì)景觀，如果巖溶發(fā)生在地面上，則形成洼地、峽谷、石林等奇觀。如果巖溶發(fā)生在地下河里，則會(huì)產(chǎn)生溶洞，由于環(huán)境陰冷潮濕,加速溶蝕后的溶洞地質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松,洞壁經(jīng)常剝落。若是頂端不斷剝落，數(shù)萬年之后，就可能大面積地塌陷，讓溶洞能見天日。從見了天日的溶洞頂端邊緣看去，就像一個(gè)天然的深坑，所以老百姓一般把這些塌陷的溶洞叫“天坑”。
天坑看上去也像 一個(gè)漏斗，所以科學(xué)家也把天坑叫巖溶漏斗，或叫喀斯特漏斗。當(dāng)然，并不是所有的溶洞都能形成天坑。天坑主要出現(xiàn)在內(nèi)氣候、巖石南方,這是由南方濕潤的氣候決定的。天坑的形成，與當(dāng)?shù)氐臍夂驖駸?，特性、地質(zhì)構(gòu)造和水文條件有著密切的關(guān)系。我國南南方地區(qū)1 400毫米。雨雨量充沛。像樂業(yè)地區(qū)有大片石灰?guī)r，年平均降水量近水降落在石灰?guī)r地面上,沿著巖石的裂隙滲人地下，一.路溶蝕四壁，逐漸擴(kuò)大,在地下形成了大型的溶洞。溶洞的洞頂在重力的作用下，不斷往下崩塌,直到最后洞頂完全塌陷，最終形成了我們今天看到的天坑。
天坑顯然是一一種重要的旅游資源，大家都想去看看這羊的自然奇觀。但是,科學(xué)家為什么也對(duì)天坑感興趣呢?研究天坑究競(jìng)有什么科學(xué)意義呢?首先，天坑是一種重要 的地質(zhì)化學(xué)現(xiàn)象，研究天坑可以更好地了解地質(zhì)演變的化學(xué)原理。其次，天坑在古生物學(xué)研究上有重要的意義。由于天坑是深陷在地下的一個(gè)坑，而且大多巖壁陡峭，難以行走，所以外界的人和動(dòng)物都很少能進(jìn)人，從而形成了一個(gè)相對(duì)封閉的生態(tài)環(huán)境。天坑里的生物就在這里生老病死，不僅幾億年前的生物化石能夠保留下來，幾億年前的生物物種也可能保留下來,在大石圍天坑就發(fā)現(xiàn)了恐龍時(shí)代的植物-路桫欏。最后,天坑的封閉生態(tài)環(huán)境對(duì)人們研究生態(tài)學(xué)也是大有裨益的。所以現(xiàn)在不少科學(xué)家建議廣西的天坑最好不要急于對(duì)外進(jìn)行旅游性的開放,以免破壞這些難得的“生態(tài)標(biāo)本”。
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