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神奇秀丽的风光 ——喀斯特地貌

更新时间:2009-03-28

宋朝王正功的一句诗词“桂林山水甲天下”,使得桂林风光数百年来享誉海内外, 令人心驰神往。桂林的山青、水秀、洞奇、石美,是喀斯特地貌的典型代表,是地质作用造就的自然景观。

1 喀斯特地貌的含义

喀斯特(karst)一词源自前南斯拉夫西北部(现为斯洛文尼亚) 伊斯特拉半岛的石灰岩高原的地名,意思是岩石裸露的地方。石灰岩、白云岩等在地质学上统称为碳酸盐岩,是一类可溶性岩石。 由这类岩石组成的山体,经过地表水和地下水的化学溶蚀作用,以及流水的冲蚀、崩塌等机械侵蚀作用,形成神态各异、鬼斧神工般的秀丽山形,称为喀斯特地貌(karst landform),也称为岩溶地貌。

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2 喀斯特地貌的形态

总体上分为地表形态和地下形态两大类型。地表形态主要有溶沟、石芽、峰丛、峰林、孤峰、溶蚀洼地、天生桥、天坑、漏斗等;其中峰丛和峰林是最典型的喀斯特地貌形态,这些山峰形态各异,呈锥状、塔状、圆柱状、不规则状。 地下形态主要有地下暗河、溶洞等洞穴。

3 喀斯特地貌的形成条件

喀斯特地貌的形成至少需要三个基本条件。一是可溶性岩石:广泛分布、厚度巨大的可溶性岩石—-碳酸盐岩,是形成喀斯特地貌的物质条件。 二是流水:有大量流动的水,才能对岩石产生溶蚀作用和冲蚀作用,这是动力条件。 三是地壳运动抬升:俗话说水往低处流,随着地壳逐渐被抬升,地表流水和地下水长期反复对岩石产生溶蚀作用,加上流水中携带的砂石对岩石进行机械侵蚀,产生的沟谷不断被下切,甚至发生崩塌,相连的岩石被分割,形成喀斯特地貌。

4 喀斯特地貌在中国的分布

喀斯特地貌在全世界都有分布,在中国分布也很广泛。 广西、云南、贵州、湖南、重庆等南方省份,由于碳酸盐岩广泛分布, 同时处于亚热带气候区,常年降水量大,地表水和地下水持续活动,溶蚀、冲蚀、崩塌等地质作用强烈发生,因此是中国主要的喀斯特地貌分布地区。这些上天赐给人类的自然景观,千姿百态,神奇秀丽,令人叹为观止,因而成为风景名胜区。 例如举世闻名的桂林山水、乐业大石围天坑群、云南石林、贵州黄果树,等等,吸引无数海内外游客前来观光探险。

喀斯特地貌发育到老年阶段, 大多数山峰消失,形成岩溶盆地或平原,残存的山峰称为孤峰(照片 8)。

5 喀斯特地貌的形成与演化

在较大的溶洞内常常形成千奇百怪、绚丽多彩的钟乳石奇观,其颜色多呈乳白色、乳黄色,有的晶莹剔透。常见的形态是石钟乳、石笋、石柱、石幔,奇异的像莲花、蘑菇、树枝、葡萄、珊瑚、水盆,更有似是而非的飞禽走兽、仙人菩萨的模样,令人目不暇接,任凭你展开想象。 这些景观是地下水在长期的渗流过程中,溶解了碳酸盐岩变成含有矿物质的岩溶水,在溶洞内岩壁上缓慢流淌、滴落,水中所含的矿物质发生沉淀不断积累而形成。

峰丛和峰林是喀斯特地貌发育到了中年阶段。山体岩石遭受到强烈溶蚀和侵蚀作用而形成的山峰集合体。 山峰底部基坐相连在一起的称为峰丛(照片3、4)。 当溶蚀和侵蚀作用进一步向深处发展,峰丛的基坐被溶蚀怠尽,各山峰相互分离时就转变成为峰林(照片5、6)。 峰丛和峰林地貌往往相互过渡、共存。

溶沟、石芽和石林是喀斯特地貌发育的青少年阶段。 地表水沿着山体岩石表面及其裂隙流动,不断进行溶蚀和侵蚀所形成的沟槽称为溶沟,溶沟之间突出的部分叫石芽(照片1)。 当岩层厚度大、层面平缓、垂直裂隙分布较均匀时,就会形成高大的石芽群,密布如林,故称石林(照片2)。 云南石林就是典型的代表,是著名的风景区。

  

照片1 石芽 云南石林 网络照片

  

照片3 山体向峰丛演化 靖西任庄 黄圭成摄

溶蚀洼地, 是在中年阶段形成的近似圆形、或长条状相对封闭性的洼地,面积一至几平方千米不等,周边为低山或峰丛、峰林环绕,底部较平坦,常有小河、溪水流过(照片3—7),常成为秀丽的田园风光。

石钟乳是一种悬挂于洞顶的呈倒锥状的岩溶堆积物,大的可达数米,小的数厘米,是岩溶水从细小的裂隙渗出, 在洞顶部滴水处不断沉淀而形成,并不断向洞底延伸长大(照片12)。

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照片2 石林 云南石林 网络照片

  

照片4 峰丛 靖西旧州 黄圭成摄

  

照片5 峰林 靖西旧州 黄圭成摄

  

照片6 峰林 靖西任庄 黄圭成摄

  

照片7 岩溶洼地 靖西任庄 黄圭成摄

  

照片8 孤峰 靖西 黄圭成摄

溶洞、 地下暗河是喀斯特地貌的地下形态,从青少年阶段开始发育,主体形成于中年阶段,部分持续到老年阶段。地下水沿着岩石的裂隙溶蚀扩张而形成的地下洞穴称为溶洞。河水在相互连通的地下溶洞流过,就成为地下暗河。当地壳抬升,地下水不断下渗,水位下降,地下暗河干枯就变成为大型溶洞,而在其深部又产生新的地下暗河。 如广西巴马县百魔洞,盘阳河从底下的溶洞流过,是现今的地下暗河(照片11),上面两层溶洞是古时候的地下暗河被地壳抬升而形成的。

  

照片9 天生桥 凤山江州 黄圭成摄

喀斯特地貌的形成及其形态遵循一定的演化顺序。总体而言,碳酸盐岩组成的山体,从一个原始比较规则的表面或者微起伏的表面开始,受到地表水和地下水的溶蚀和侵蚀作用,先形成溶沟、石芽,再逐步发展演变为峰丛→峰林→孤峰→岩溶盆地或平原。在这里,溶蚀作用是一种化学反应作用,指水中所含的二氧化碳 (CO2) 与水结合形成的碳酸(H2CO3),再与岩石中的碳酸钙(CaCO3)发生反应,岩石被溶解,从而被流水带走。 侵蚀作用是一种物理作用,指流水中携带的泥砂碎石对岩石进行机械侵蚀。

  

照片10 天坑 乐业大石围 网络照片

  

照片11 地下暗河出口 巴马百盘阳河 黄圭成摄

  

照片12 石钟乳 巴马百魔洞 黄圭成摄

  

照片13 石笋

  

照片14 石柱

  

照片15 石笋石柱石钟乳 巴马百魔洞 黄圭成摄

天生桥和天坑形成于中青年阶段。 天生桥,也称为仙人桥,是岩层下部受流水溶蚀、塌陷而形成的拱桥状地貌(照片9)。 天坑,是流水沿着岩石中高角度裂隙强烈溶蚀、侵蚀,并发生塌陷,形成漏斗状的圆形洼地或竖井状的洞,可深达几十米到几百米(照片10),如大石围天坑群。

综上所述,Notch、Wnt信号通路对OA的影响主要表现在,对干细胞的成软骨及成骨分化、软骨细胞的增殖及肥大化、MMPs的合成、破骨细胞的增殖及分化等过程的调节。而这些信号通路又受到相关因子、激素、机械压力等影响。在查阅文献过程中可以发现,通过调节脂代谢、温补肾阳、调节软骨压力等治疗OA的新思路已初见雏形。OA中与软骨细胞增殖相关信号通路并未完全发现,一些非经典途径的研究涉及较少,且许多机制还未完全阐明。因此,基于这些信号通路对OA的影响,利用调控信号的手段,相信可以为OA的研究及治疗提供新的思路。

石笋一般位于石钟乳的下方洞底,向上相对生长,呈笋状、塔状和锥状,是岩溶水滴落到洞底矿物质不断沉积的产物(照片13)。

当石钟乳和石笋不断地相对生长,并逐渐结合成一体,慢慢变粗变大,就成为石柱(照片14、照片15)。

石幔是岩溶水沿着洞壁呈薄膜状漫流过程中,矿物质逐渐沉积形成的, 一般呈皱纹层面状分布,往往具有弯曲多变的流纹形状(照片16),其规模有数平方米至上百平方米不等。

GRP78又称免疫球蛋白重链结合蛋白,是热休克蛋白70家族的成员之一,作为一种分子伴侣在蛋白质折叠转运、内质网应激与钙稳态及线粒体代谢调节中发挥重要作用[7-10]。GRP78在多种肿瘤组织中高表达[7-8],可促进肿瘤细胞的侵袭转移10]。本研究显示GRP78表达可区分正常肠组织与结直肠癌组织,但并不能区分不同血糖状态的结直肠癌组织,不适宜作为高血糖状态结直肠癌相关基因。本研究显示GRP78 mRNA表达与结直肠癌血管累及呈显著正相关,GRP78可能参与了肿瘤细胞血管侵犯或血道转移过程。有报道GRP78促进肿瘤细胞迁移的作用可能与其第648位苏氨酸糖基化有关[10]。

由于溶洞内表面形态不规则,不同季节、不同年代的水流量、流向以及水中的矿物质含量和成分都在漫长的地质历史中动态变化,因此在洞中形成莲花、蘑菇、树枝、葡萄、珊瑚、水盆、飞禽走兽、仙人菩萨等奇异的景观(照片17—19)。 在许多溶洞内,今天乃至未来仍然在发生溶蚀作用和沉积作用,不断改变已有的景观形态,同时形成新的形态。 假如你今天进洞去游览, 被迷人的景色吸引而留连忘返,过几十年后的你再次进入同一洞内,定会有更新的景色让你惊叹不已。

  

照片16 石幔 巴马百魔洞 黄圭成摄

  

照片17 蘑菇状 巴马百魔洞 黄圭成摄

  

照片18 珊瑚状 巴马百魔洞 黄圭成摄

  

照片19 和平鸽 巴马百魔洞 黄圭成摄

 
黄圭成,汤朝阳,丁丽雪,李堃,程顺波,刘阿睢,刘飞
《华南地质与矿产》 2018年第04期
《华南地质与矿产》2018年第04期文献

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