6月23日,泰國清萊府的一支少年足球隊,12名少年與1位教練,在參加完球賽后前往泰國的第四大山洞“睡美人洞”(Tham Luang)洞窟探險,因暴雨淹沒洞口而失蹤。目前在潛水員的救援下,已有部分少年被救出,救援工作仍在進行。
▍睡美人洞的內(nèi)部結構很復雜,發(fā)現(xiàn)少年足球隊的地方距離洞口有數(shù)公里之遠。加之暴雨季節(jié),洞內(nèi)水流湍急,通道改變,水位變化,救援難度很大。
▍睡美人洞的救援場景,可見其是一個明顯溶洞。圖片來源:歐新社
此次發(fā)生事件的睡美人洞,是一個典型的溶洞。溶洞是由雨水或地下水溶解侵蝕石灰?guī)r層所形成的空洞,由此形成的地貌我們也稱為喀斯特地貌。
它的形成原理很簡單,巖石可以分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類,石灰?guī)r屬于其中沉積巖的一種,主要在海湖盆地等環(huán)境中產(chǎn)生,很大程度上來源自生物碎屑,因此石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣CaCO3。石灰?guī)r是一種用途很廣的礦物,用于燒制石灰和制造水泥。但這種物質(zhì)不耐酸,而在自然條件下,雨水與二氧化碳很容易形成碳酸,從而溶解掉碳酸鈣。
CaCO3+H2O+CO2 —>Ca(HCO3)2
碳酸鈣溶解掉的產(chǎn)物是碳酸氫鈣,其易溶于水,因此這種簡單的化學反應會很容易改變地貌形態(tài)。也正因為這種自然反應的隨機性,溶洞內(nèi)部往往十分復雜,地形崎嶇,與地下河交錯縱橫。
▍位于新西蘭教堂海岸的著名景點石灰?guī)r塔,是在雨水侵蝕和海水侵蝕的共同作用下形成的特殊景觀。
在幾萬年甚至上千萬年的雨水、地下水作用下,石灰?guī)r地區(qū)就很容易形成溶洞。由于地理學家最早在斯洛文尼亞的喀斯特高原對這種地形做研究,因此后來統(tǒng)一命名這種地形為喀斯特地形,也可以稱為溶蝕地形、巖溶地形。
▍一個比較完整的喀斯特地貌
溶洞是喀斯特地貌的重要形態(tài)。溶洞中我們還??梢?/span>鐘乳石、石筍、石柱等類型。很多人常驚訝于大自然的奇妙,這三種類型的形成其實是上面我們談到的巖溶化學反應的逆過程。由于碳酸氫鈣不穩(wěn)定,在溫度、壓強的變化下,容易分解再次成為碳酸鈣。在洞頂上沉積下來形成鐘乳石,滴落在地面上形成石筍,石筍和鐘乳石連接在一起成為石柱。
Ca(HCO3)2 =CaCO3↓+CO2↑+H2O
▍一個鐘乳石、石柱、石筍的組合類型
我國是世界上喀斯特地貌分布面積最大的國家,幾乎所有省份都存在喀斯特地貌。“中國南方喀斯特”于2007年列為世界遺產(chǎn)名錄。我國現(xiàn)知最長的溶洞是貴州省綏陽縣的雙河溶洞,已探明長度為159.14公里。由于很多溶洞地形復雜,尚未完全探明,我國可能存在更大的溶洞。世界上最長的溶洞是美國肯塔基州猛犸洞,已探出的長度近600公里。
▍中國巖溶地貌分布
當巖溶反應不是發(fā)生在地下,而是發(fā)生在地上的時候,就會形成峰叢。
▍云南石林是在地面之上形成的喀斯特地貌
當?shù)叵氯芏窗l(fā)展到一定程度,地形結構不能再支撐時,洞頂就會坍塌,這就形成了天坑。
▍FAST射電望遠鏡就是建設在喀斯特地貌的天坑中
▍科普中國喀斯特地貌