桂林七星岩岩溶考察.doc

2018/3/301桂林七星岩岩溶考察桂林七星岩岩溶考察根据课程的安排，我们于 2011.5.18 开展对桂林市七星公园内的岩溶地貌情况进行考察 实习；考察的路线：月牙泉——陈光烈士墓——七星岩洞口——普陀山——八百烈士墓— —老虎岩——七星攀岩——龙隐洞掌握地表岩溶地貌的成因及控制因素，理解剪节理， 河流的侧蚀作用，岩溶化学堆积物，崩塌堆积物及预防实习内容：桂林七星岩地层及岩 性；X 剪节理；崩塌及预防；地表岩溶地貌；岩溶化学堆积物天上北斗，人间七星，桂林以其山清水秀而闻名于天下，每年引来百万游客桂林是 典型的卡斯特地貌，岩溶发育得非常好，岩溶地貌是指地下水和地表水对可溶性岩石的化 学作用和物理作用及其形成的水文现象和地貌想象那么为什么别的地方没有发育这么好的溶岩地貌而桂林却有呢？这主要是由于桂林的 地理位置和地层岩性决定的桂林的岩石主要是融县灰岩，这是一种质纯、坚硬、易透水 的厚层状能溶于水的可溶性岩石，当水中溶有二氧化碳时，就能形成碳酸，而石灰岩的主 要成分是碳酸钙，碳酸就和碳酸钙发生化学反应生成钙离子和碳酸氢根离子溶于水里，随 水流动，这样，原来好好的一块石头慢慢地就被溶蚀了而碳酸氢钙离子随水流走后到了气 压地的地方就慢慢结晶又形成碳酸钙，经过千百万年，就形成了我们见到的石钟乳，石笋， 石柱等现象。

华北很多地方也是灰岩地层，为什么形成不了卡斯特地貌？主要还是受气候 因素的影响，华北地区属于温带气候，降水主要集中在夏季，没有水怎么溶解碳酸钙啊 而且植被少，没有植被的分解二氧化碳的来源就少了，二氧化碳也是溶解碳酸钙的一个重 要因素还有温度，温度高，水的电离度就大，水中氢离子和氢氧根离子增多，溶蚀力增 强而桂林就不一样了，桂林属于亚热带季风气候，这里年降水量多达 1000 多毫米，地表 径流量大，地表水和地下水交替条件好，使二氧化碳不易饱和，水的溶蚀性强，还能产生 作用强烈的机械作用且这里植被茂盛，植物落叶被分解产生的二氧化碳溶入水中，水中 的碳酸含量大增，还有就是这里温度高，对岩溶地貌的发育都是不可或缺的因素最后就 是地质构造条件，这里灰岩含有垂直发育的 X 剪节理，大量缝隙，空隙，这样就有利于水 的侵入并溶解灰岩，还有断层、水平层理，这些地质因素都对岩溶地貌的发育起到很重要 的作用岩溶地区有许多国民经济建设问题，例如，水资源，下暗河，矿产资源，建设中地基 坍塌问题研究等，所以要有必要好好研究岩溶地貌七星公园位于漓江河畔边，距市中心 1、5 公里，被小东江贯穿其间，占地 600 亩，是 桂林市最大，游客最多的综合性公园。

从解放桥望去，刚好看见七个山包，故称之为七星 公园七星公园是建立在岩溶地貌上的一个著名的公园，园内的七星岩、龙隐洞、月牙泉、 骆驼山、烈士墓、林海碑林等都是闻名的景点七星公园的七个山包属于峰丛地貌峰丛地貌的形成主要是由于地表水和地下水对岩 石的侵蚀和冲刷，再加上外部地表的风化剥蚀崩塌形成的山体分离，不同的地方表现不一， 逐渐形成高差，这就是我们所说的峰丛洼地峰丛洼地是连接峰丛与峰丛之间的地形，处 于两峰的半山腰上，是两个山峰得以连起来这就形成了峰丛山峰形似锥形，洼地的平面 形状多为多边形洼地的面积与底部高程呈反比，即洼地的面积愈小，洼地的地步高程越2018/3/302高；洼地面积与峰洼之间高差成正比，即洼地面积增大，峰洼高差也增大这表明峰丛洼 地发育过程中，洼地和峰顶的高度同时降低，而峰顶降低速度较洼地底部降低速度慢，洼 地也不断扩大当洼地面积扩大到一定规模后，洼地底部降低速度减慢，峰顶和洼地的相 对高度也趋于稳定七星公园里发育有两组显而易见的 X 剪节理，从北边的悬崖上和侧门都看到清清楚楚 一组北西向，另一组北东向，垂直倾角 90 度，非常的陡造成这种现象主要是因为七星公 园处于兴安——灌阳复式向斜的核部，岩石受到强大的拉力，就呈近似 90 度裂开，裂开得 非常平整。

也正是如此，流水才容易沿着裂缝对岩石进行溶蚀，才有七星公园无山不洞的 传奇洞穴又称溶洞，是地下水沿着可溶性岩石的层面、节理或断层进行溶蚀和侵蚀而成的 的地下孔道当地下水流沿着可溶性岩石的较小裂缝和孔道流动时，其运动速度很慢，这 时只能进行溶蚀作用随着裂隙的不断扩大，地下水除继续进行溶蚀作用外，还产生机械 侵蚀作用，使孔道迅速扩大为洞穴洞穴的形态多种多样，它们的规模大小不一根据洞 穴形成所受的控制因素，我将其分为水平层理溶洞、断层溶洞、X 节理溶洞水平层理溶 洞是水沿着水平层理进行溶蚀和侵蚀的结果；断层溶洞是水沿着断层缝隙溶蚀和侵蚀的结 果；X 节理溶洞是水沿着 X 节理缝隙溶蚀和侵蚀的结果下面表格是我们七星公园溶洞考 察的归类总结洞名洞口 形态相对高 度洞长宽高地层岩 性形成的主要 受控制因素七星 岩洞半椭 圆形约 30 米约 800 米约 25 米约 25 米厚层融 县灰岩水平层理罗汉 洞半圆 形约 30 米约 30 米约 6 米约 8 米融县灰 岩断层及裂隙普陀 岩洞锥形约 20 米约 15 米约 6 米约 5 米D3L 灰 白融县灰岩断层老虎 岩洞半圆 形40~50 米约 30 米约 15 米约 4 米D3L 融 县灰岩水平层理龙隐 洞丝瓜 形0约 50 米约 10 米约 20 米D3L 融 县灰岩断层及裂隙2018/3/303该图为断层控制的溶洞七星公园是个卧虎藏龙的地方。

在七星岩南侧半山腰的小路边，有个老虎岩洞，洞口 堆积着大量的钟乳石，形似老虎牙，故称老虎岩天板和两侧发育有波痕，洞口半圆形， 受水平层理控制，相对高地为 45 米左右龙隐洞位于小东江边上，所以相对高度为 0，为 桂林市第一溶洞洞顶弯弯曲曲发育着大量的钟乳石，貌似龙脊；两壁发育着大量的石窝 和石波浪，看似 龙鳞；洞口也发 育着很多钟乳石， 形状杂乱，从远 处望去像龙头， 所以把它称作龙 隐洞在七星公 园中，除了老虎 岩和龙隐洞是是 NE 向发育的外， 其余的岩洞都是 NW 向发育如 图右是老虎岩， 洞口非常像老虎 牙，我们可以清 楚地看到它的层 理2018/3/304该图为龙隐洞，这是其中一边，我们可以看到龙脊和蜿蜒的龙身，还有贝窝的龙鳞岩洞的成层性是很有规律可寻的第一层溶洞为漓江边上的或与江面相对高程小于 10 米的溶洞；第二层溶洞为高出漓江水面大于 20 米但小于 30 米的溶洞出现明显的成 层原因是地壳间歇性上升，地壳运动在相对稳定时期，地下水在流动过程中主要以运动 为主，形成水品岩层；地壳活动时期，地壳抬升，地下水下泄为主，形成断层这样周 而复始，也就有了现在的水平溶洞，断层溶洞了。

如下图，我们明显地看出这些厚层状 层理还有灵剑河对河两岸的阶地和悬崖的侧蚀作用2018/3/305贝窝与石波浪是研究溶洞很重要的一个现象我们知道石灰岩不同部位含有的物质成 分的量是不一样的地下水在孔道流动的过程中，由于携带的沙粒对孔道壁的物理磨蚀， 还有化学溶蚀，使孔道壁上软的地方作用强烈点，所以就凹进去，像贝窝一样，所以叫贝 窝其大小为 10 厘米到一米不等，颜色和附近的灰岩颜色一致，分布于溶洞孔道壁上 石波浪主要是化学溶蚀作用，大小小于 10 厘米，颜色和附近的灰岩颜色一致，像波浪一 样，分布于孔道壁上，还有分布于贝窝上研究贝窝和石波浪，我们可以推测出古代地下 水的流向如下图为石波浪的图片堆积物可分为侵蚀红土、洞穴堆积物、崩积物三种考察中我们在八百烈士墓看到有 很多红土，这些红土就是侵蚀红土我们知道，石灰岩的成分大部分是碳酸钙，但还是有 其它氧化铝，氧化铁啊等其它矿物成分，石灰岩在风化剥蚀过程中，在雨水溶蚀过程中， 碳素钙变为碳酸氢钙随水流走了，剩余的其他成分就留在洼地上，逐年累月，也就形成了 我们现在所见到的红土了；洞穴堆积物有钟乳石、石笋、石柱、石幕地下水携带碳酸氢 钙进入溶洞时，二氧化碳的分压力降低和温度升高，水中二氧化碳逸出，碳酸钙又沉淀下 来，形成方解石。

地下水从洞内渗出时，滞带在洞顶上的小水滴中的碳酸钙逐渐沉淀下 来并向下伸展 悬挂，形似钟 乳，称为钟乳 石如右图所 示，它的横剖 面有同心圆状 的层次石笋 是从洞顶滴落 下来的水溅到 洞底，其中的 碳酸钙逐渐沉 淀下来，它形 似竹笋，称石 笋石笋是自 下而上逐层增2018/3/306长，它的横剖面为叠层状石钟乳和石笋各自像相对方向伸展，最后连接起来，成为石柱 从洞壁沿裂隙渗出的水，碳酸钙呈片状沉淀，如同帷幕一样展开，故称为石幕这些洞中 的化学沉积物本没什么特别观赏价值，但打了灯光之后，绚丽多彩的灯光汇入这些物中， 就显得非常好看了在考察过程中，我们还发现洞中有河流沉积物，主要是一些磨圆度极 好的小砾石和砂，可能是地表河流在洪水期带到溶洞中的泥沙沉积前面说过七星公园的 灰岩受到 X 剪节理的作用，呈 90 度垂直裂开，所以崩积物到处显而易见特别是在七星 岩北边的峭壁上，还有在七星岩洞口下面我们看见有两块大的滚石，其中一块特别大，长 七米，宽六米，高八米旁边还有不少的碎石块人与自然的搏斗在自然的面前，人的力量是非常微小的，但在自然破坏我们家园时， 我们也要做些微小的改变，不能什么都屈服前段已经讲到的崩积物了，就是崩塌的结果， 主要分布在地势较陡的地方，形状块头一般都比较大。

在七星岩北边的悬崖上，石头是垂 直分布的，甚至有些还凸出来在剪节理的作用下出现了很多缝隙，有几厘米宽，甚至有 些宽度大于十几厘米，裂缝贱还有小石块，使得裂缝越来越大随着时间的推移和风化剥 蚀的进行，这些石块迟早要崩塌掉下来而悬崖下面是人口集中的小街道和平房，严重威 胁到人们的日常生活和出行为了预防石块的崩塌，相关管理人员做了很多工作：（1） 沿裂隙灌浆加固以此来增加岩体完整性和抗滑性；（2）采用锚杆加固；（3）锚索网加固 危岩；（4）加强监测手段，危岩体监测预防加强崩塌活动监测，综合分析预报躲避灾害 以下这几幅图片都是预防措施，该图是采用灌浆来加固石块如图 我们 看到了施工人员搭铁架台去工作以加固危崖不让落石崩塌，还有，从图中我们看到陡壁的 水平层理和 X 剪节理，非常明显2018/3/307该图采用 锚索网来固定想要掉下来的石头块虽然天气比较炎热，但此次七星公园岩溶地貌的考察实习却受益匪浅不仅掌握了分 析溶洞形成的控制因素，剪节理，河流的侧蚀作用，岩溶化学堆积物，崩塌堆积物及其预 防措施的知识，更重要的是我们把理论知识应用于实践中，具有重要意义。