喀斯特：风化过程和景观 - 环境 - 2025

的喀斯特，喀斯特或喀斯特浮雕，是地形其原产地是由于通过溶解可溶性岩石灰岩，白云石，石膏风化过程的一种形式。这些浮雕的特征是提出了一个带有洞穴和排水沟的地下排水系统。

喀斯特（Karst）一词来自德国喀斯特（Karst），该词常指意大利-斯洛文尼亚地区卡尔索（Carso），那里的喀斯特地貌比比皆是。西班牙皇家学院批准同时使用“喀斯特”和“喀斯特”这两个词。

图1.西班牙加那利群岛特内里费岛Anaga山脉。资料来源：Jan Kraus通过flickr.com/photos/johny

石灰岩是沉积岩，主要由以下成分组成：

• 方解石（碳酸钙，CaCO ₃）。
• 菱镁矿（碳酸镁，MgCO ₃）。
• 少量改变岩石颜色和压实度的矿物质，例如粘土（水合硅酸铝的聚集体），赤铁矿（三氧化二铁Fe ₂ O _3的矿物），石英（氧化硅SiO _2的矿物）和菱铁矿（碳酸铁矿物质FeCO ₃）。

白云石是由矿物白云石组成的沉积岩，是钙和镁CaMg（CO ₃）_2的双重碳酸盐。

石膏是由水合硫酸钙（CaSO ₄.2H ₂ O）组成的岩石，其中可能含有少量的碳酸盐，粘土，氧化物，氯化物，二氧化硅和无水石膏（CaSO ₄）。

喀斯特风化过程

岩溶形成的化学过程主要包括以下反应：

• 在水中溶解二氧化碳（CO ₂）：

CO ₂ + H ₂ O→H ₂ CO ₃

• 碳酸（H ₂ CO ₃）在水中的离解：

ħ ₂ CO ₃ + H ₂ O→HCO ₃ ^- + H ₃ ö ⁺

• 酸侵蚀溶解碳酸钙（CaCO ₃）：

的CaCO ₃ + H ₃ ö ⁺ →钙²⁺ + HCO ₃ ^- + H ₂ ö

• 产生总反应：

CO ₂ + H ₂ O +的CaCO ₃ →2HCO ₃ ^- +的Ca ²⁺

• 弱酸性的碳酸水的作用，引起白云石的分解和碳酸盐的后续贡献：

CaMg（CO ₃）₂ + 2H ₂ O + CO ₂ →CaCO ₃ + MgCO ₃ + 2H ₂ O + CO ₂

出现喀斯特地貌的必要因素：

• 石灰岩基质的存在。
• 水丰富。
• 水中明显的CO ₂浓度；随着高压和低温，该浓度增加。
• CO _2的生物来源。存在通过呼吸过程产生CO ₂的微生物。
• 水在岩石上作用的时间足够。

溶解岩的机理：

• 硫酸（H ₂ SO ₄）水溶液的作用。
• 火山熔岩流动的火山形成管状的洞穴或隧道。
• 由于波浪的影响和悬崖的破坏，海水会产生海洋或沿海洞穴的物理侵蚀作用。
• 由海水的化学作用形成的沿海洞穴，宿主岩层不断溶解。

喀斯特地貌地貌

岩溶浮雕可在母岩内部或外部形成。在第一种情况下，它称为内部岩溶，内生的或发育不全的缓解，在第二种情况下，它称为外部岩溶，外生的或表观的缓解。

图2.西班牙阿斯图里亚斯Covadonga的喀斯特地貌。来源：克里斯蒂娜·利马·巴赞（Cristina LimaBazán），网址为https://www.flickr.com/photos//27435235767

-内部岩溶或龋齿缓解

通过我们提到的溶解过程，在碳质岩石层中循环的地下水流正在挖掘大岩石内部的内部过程。

根据冲刷的特征，内部喀斯特地貌的缓解形式不同。

干燥的洞穴

当内部水流离开这些刻在岩石上的通道时，便形成了干燥的洞穴。

画廊

在洞穴内被水挖开的最简单方法是画廊。画廊可以加宽形成“拱顶”，也可以缩小形成“走廊”和“隧道”，也可以形成“分支隧道”和被称为“虹吸管”的水流。

钟乳石，石笋和圆柱

在水刚离开岩石内部的过程中，其余的通道都保持高度湿度，使水滴中散发出溶解的碳酸钙。

当水蒸发时，碳酸盐沉淀成固态，并出现从地下生长的称为“石笋”的地层，而其他地层则悬挂在洞穴的天花板上，称为“钟乳石”。

当钟乳石和石笋在同一空间相遇并结合时，在洞内形成一个“柱”。

大炮

当洞穴的屋顶塌陷并塌陷时，便形成了“峡谷”。因此，在地表河流可以流过的地方出现了很深的切口和垂直的墙。

-外部岩溶，外生或后生缓解

石灰石被水溶解会刺穿岩石表面，形成大小不同的空隙或空腔。这些空腔的直径可以是几毫米，直径可以是几米的大空腔，也可以是称为“ lapiaces”的管状通道。

当青金石充分发育并产生凹陷时，其他喀斯特地貌出现了，称为“污水池”，“ uvalas”和“ poljes”。

多利纳斯

污水坑是一个具有圆形或椭圆形底部的凹陷，其大小可以达到数百米。

通常，在水坑中积聚了水，这些水通过溶解碳酸盐而挖成漏斗状的水槽。

葡萄

当几个污水坑长大并陷入很大的凹陷时，就会形成“葡萄”。

Poljés

当形成一个底部平坦且尺寸以千米为单位的大洼地时，就称为“poljé”。

理论上讲，波尔耶葡萄是一种巨大的葡萄，并且在波尔耶葡萄中，喀斯特地貌最小，有喀拉形葡萄和洞穴。

在波尔热（Poljés），形成了一个水道网络，并带有一个汇入地下水的水槽。

图3.委内瑞拉Aprada-tepui的Cueva del Fantasma。（观察图像左侧的人员以获取尺寸参考）。来源：MatWr，来自Wikimedia Commons

岩溶地层作为生命区

在岩溶地层中，存在着粒间空间，孔隙，节理，裂缝，裂缝和导管，其表面可以被微生物定殖。

岩溶地层的植物区带

在喀斯特地貌的这些表面上，根据光的穿透程度和强度产生了三个光区。这些区域是：

• 入口区域：该区域每天以日夜照明周期暴露于太阳辐射下。
• 暮光区：中间光区。
• 暗区：不透光的区域。

动物区系和适应区

不同的生活形式及其适应机制与这些光区的条件直接相关。

进入区和暮光区对从昆虫到脊椎动物的各种生物都有可忍受的条件。

暗区比浅区呈现出更稳定的条件。例如，它不受风力湍流的影响，并在一年中保持几乎恒定的温度，但是由于缺少光照和无法进行光合作用，因此这些条件更加极端。

出于这些原因，深部喀斯特地区缺乏光合作用的初级生产者，因此被认为营养不足（贫营养）。

岩溶地层的其他限制条件

除了内生环境中没有光照外，岩溶地层中还存在其他限制生命形式发展的条件。

某些与水文系统相连的环境可能遭受洪水泛滥。沙漠洞穴可能会经历长时间的干旱，火山管状系统可能会经历新的火山活动。

在内部洞穴或内生地层中，也可能发生各种威胁生命的情况，例如有毒浓度的无机化合物；硫，重金属，强酸或强碱，致命气体或放射性。

腔内区域的微生物

在存在于内生血管形成中的微生物中，我们可以提及细菌，古细菌，真菌，并且还存在病毒。这些微生物群并没有表现出它们在地表生境中表现出的多样性。

其中包括许多地质过程，例如铁和硫的氧化，氨化，硝化，反硝化，厌氧硫的氧化，硫酸盐的还原（SO ₄ ^2-），甲烷环化（由甲烷CH ₄形成环状烃化合物）。其他是由微生物介导的。

作为这些微生物的例子，我们可以列举：

• Leptothrix sp。，它会影响Borra洞穴（印度）中的铁沉淀。
• 从印度Sahastradhara洞穴中分离出的枯草芽孢杆菌，介导碳酸钙沉淀和方解石晶体形成。
• 丝状硫氧化细菌Thiothrix sp。，发现于美国怀俄明州的下凯恩洞穴。

微生物带的微生物

一些exokarst形成包含delteproteobacteria spp。，嗜酸菌属，硝化螺菌属 和变形杆菌属。

属的物种：psi存在于低成因或内溶岩层中，其中包括：厄氏菌，杆状菌，贝氏杆菌，放线菌，酸性杆菌，嗜热菌，芽孢杆菌，梭状芽胞杆菌和硬毛菌。

西班牙喀斯特地貌景观

• 拉斯洛拉斯公园（Las Loras Park），被联合国教科文组织指定为世界地质公园，位于卡斯蒂利亚-莱昂北部。
• 巴塞罗那Papellona洞穴。
• 马拉加Ardales Cave。
• Santimamiñe洞穴，空旷的国家。
• Covalanas，坎塔布里亚的洞穴。
• 坎塔布里亚La Haza洞穴。
• 坎塔布里亚Miera Valley。
• 加的斯，塞拉利昂德格拉萨莱马。
• 铁托Bustillo洞穴，里瓦德塞利亚，阿斯图里亚斯。
• 马拉加Torcal de Antequera。
• 塞维利亚塞罗德尔耶罗。
• Massif de Cabra，SubbéticaCordobesa。
• 哈恩山脉卡索拉自然公园。
• 阿纳加山脉，特内里费岛。
• 纳瓦拉拉拉地块。
• Rudrón谷，布尔戈斯。
• 韦斯卡省Ordesa国家公园。
• 马略卡岛特拉蒙塔纳山脉。
• 萨拉戈萨彼德拉修道院。
• 昆卡的魔法的城市。

拉丁美洲喀斯特地貌景观

• 蒙特贝罗湖，恰帕斯州，墨西哥。
• 墨西哥ElZacatón。
• 墨西哥多利纳斯·德·恰帕斯州。
• 墨西哥金塔纳罗奥州的坟墓。
• 卡卡瓦米尔帕石窟，墨西哥。
• 哥斯达黎加的Tempisque。
• 委内瑞拉Roraima Sur Cave。
• 委内瑞拉Chimantá的Charles Brewer Cave。
• 哥伦比亚La Danta系统。
• 巴西Gruta da Caridade。
• 厄瓜多尔库埃瓦德洛斯塔约斯。
• 库拉刀系统，阿根廷。
• 智利Madre de Dios岛。
• 智利El Loa的成立。
• 智利塔拉帕卡山脉的沿海地区。
• 秘鲁Cutervo组。
• 秘鲁Pucará组。
• 玻利维亚Umajalanta山洞。
• 乌拉圭Polanco组。
• 巴拉圭瓦莱米。

参考文献

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