从一个简单的实验讲起

石灰岩是一种很普通的岩石,铺筑马路的基石,多是石灰岩的碎块,盖房用的石灰,也是用石灰岩烧制的。

普通是普通,可是石灰岩也有它自己的“个性”。我们不妨做一个小实验:在一块石灰岩上滴几滴盐酸(没有盐酸用浓醋也可以),我们可以看到,滴上盐酸的地方会咕嘟嘟地冒起泡来,象开了锅一样。

这是怎么回事呢?

原来,石灰岩的主要成分是碳酸钙,盐酸滴上去之后,就会使它起化学反应,变成氯化钙(如果滴的是醋,就是醋酸钙),并放出大量的二氧化碳气,所以看起来,就象盐酸在石灰岩上“沸腾”了。

自然界里存在着很多二氧化碳气,二氧化碳溶解在水中,就形成碳酸。碳酸和石灰岩同样会产生一系列化学反应。反应的结果生成可以在水中溶解的碳酸氢钙,被流水带走。于是,坚硬的石灰岩在水和二氧化碳联合进攻下就会被溶蚀。

含有二氧化碳的水溶蚀石灰岩的速度有多大呢?

有人在广西桂林地区进行过调查,结果是每年大约为零点三毫米。就是说每年石灰岩山石要被溶蚀掉大约有手指甲那么厚的一层。

“每年只溶蚀这么一点点,对那些石灰岩大山能有多大作用呀!”你也许会这么想。

这你可想错啦!

大自然就是靠着这么一点点的溶蚀力量,不但雕塑成了象云南石林那样几十米高的石灰岩石峰石柱,而且还能“建造”起象桂林到阳朔一带那一座座几百米高的石灰岩峰林。有名的北京周口店猿人洞,桂林的七星岩、芦笛岩,江苏宜兴的善卷洞、张公洞、灵谷洞等石灰岩溶洞,也主要是靠溶蚀作用形成的。

在我国广西、贵州、云南的石灰岩地区,到处都可以见到这种溶蚀作用的痕迹。其中包括形态奇特的溶蚀谷地、小小的溶蚀盆地、深不可测的落水洞以及许多奔流在地下的暗河等。它们没有一样不是这种溶蚀作用造成的。

从前,在地理教科书里把这种溶蚀作用造成的地形叫“喀斯特”地形。这是因为,在欧洲的南斯拉夫亚得里亚海滨有一个叫“喀斯特”的高原,那里有很大一片石灰岩山地,形成不少典型的溶蚀地形。科学家们在这里做过详细的调查,并且把这类石灰岩地形通称为喀斯特地形。

后来,有人觉得喀斯特这个词总有些别扭,改称“岩溶”两个字。就是岩石被溶蚀的意思,这比起叫“喀斯特”来要明白精确多了。

你可能会问:这样缓慢的溶蚀速度怎么能把石灰岩溶蚀成石林、高峰和溶洞这种种岩溶地形呢?

当然,要溶蚀成这些岩溶地形确实都要花费很长很长的时间。这点,我们不必担心。地质历史本来就是非常漫长的。拿地球的一“岁”——一百万年来说,就足够了。这个算术题很简单:以每年零点三毫米乘一百万,得出的数就是三百米。

我们知道,云南路南石林,一般高度只有几十米,桂林的峰林只有一二百米,而一般溶洞的高度也只有几十米,当然都不在话下了。

是不是凡有石灰岩的地方就能形成岩溶地形呢?也不是。岩溶地形的形成,一方面要有大面积、大厚度、质地纯净的石灰岩地层,另一方面还要有湿热的气候条件。在这种条件下,地表水和地下水丰富,植物的枯枝落叶腐解迅速,土壤和水中的二氧化碳含量高,这都有利于溶蚀作用的进行。所以,气候越潮湿,越热,石灰岩被溶蚀的速度也越快,岩溶地形也就能发育到十分完善的程度。

了解到这一点,你们就会明白为什么岩溶地形在我国南方特别多,而北方比较少见的道理了。

当然,干旱少雨的北方也不是绝对找不到岩溶地形。象北京附近的周口店猿人洞、上方山云水洞等,都是岩溶地形,但它们并不是在今天的气候条件下形成的。它们形成的时候,距离现在最少有几十万年了,当时北京地区的气候比今天要炎热潮湿得多,大概和今天我国南方的气候没有多大差别,所以才形成了这些岩溶地形。