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溶洞景观设计关于岩洞是怎么构成的?

溶洞景观设计关于岩洞是怎么构成的?

中国是个多岩洞的国家,尤以广西境内的岩洞著称,如桂林的七星岩、芦迪岩等。当然北京西南郊周口店邻近的上方山云水洞,深有612m,有七个“大厅”被一条窄长的“走廊”相连,洞的尽头是一个硕大的石笋,美名十八罗汉,石笋背面即是深不可及的落水洞。周口店的龙骨洞,规划虽不大,却是咱们老祖宗的栖息地,自然有特殊的意义。不只陆地上有岩洞,海上也有岩洞。最大的海底岩洞是巴哈马大蓝洞。假如你看到过岩洞的奇景,在为岩洞中形态各异的石笋和钟乳石而惊叹时,可能不禁就会思考一个问题,岩洞到底是怎么构成的。

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岩洞的构成是石灰岩区域地下水长期溶蚀的结果。石灰岩层是先决条件,石灰岩的主要成分是碳酸鈣(CaCO3)。石灰岩等碳酸盐岩,对于普通水来说几乎是不可溶的,这就是咱们能看到他们构成石头的原因。可是当溶有必定浓度二氧化碳的水冲击石灰岩时,会产生反响CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂生成碳酸氢钙。碳酸氢钙可溶于水,当这种水在地下深处有必定压力时,溶解度更大。灰岩中的钙被水溶解带走,构成空洞。岩洞的构成不只有溶蚀作用,还有沉析作用。溶于水中的碳酸氢钙遇热或外界二氧化碳浓度变小时,碳酸氢钙就会产生分化反响Ca(HCO₃)₂=CaCO₃ + CO₂↑+H₂O,重新生成碳酸钙堆积下来,一起放出二氧化碳。洞顶的水在慢慢向下渗透时,水中的碳酸氢钙产生上述反响,因而有的碳酸钙堆积在洞顶,有的碳酸钙堆积在洞底,洞顶的构成钟乳石,洞底的构成石笋,当钟乳石与石笋相连时就构成石柱。

只要咱们核算出CaCO₃+CO₂+H₂O≒Ca(HCO₃)₂的平衡常数,咱们就能够估算出碳酸钙的搬运程度。上述反响能够成三个顺次反响,第一步为CaCO₃≒Ca2++CO₃2-,其平衡常数为碳酸钙的离子积常数Ksp(CaCO₃)。第二步为H₂CO₃≒H++HCO₃ˉ,平衡常数为碳酸的一级电离Ka1(H₂CO₃>)。第三步为H++CO₃2ˉ=HCO₃ˉ,平衡常数为碳酸二级电离常数的倒数1/Ka2(H₂CO₃)。因而总的平衡常数K=Ksp(CaCO₃)×Ka1(H₂CO₃)÷ka2(H₂CO₃),代入数据核算得到K≈4×10-5。依据101kPa,25℃时空气中0.3%的二氧化碳在水中的浓度是约为10-4mol/L。使用钙离子和碳酸氢根离子的浓度为1:2, 能够得出碳酸氢钙的浓度约为10ˉ3mol/L。

溶洞景观设计因而,从上面核算来看,石灰岩的溶解仍是十分弱小的,是肉眼所难于发觉的。但阅历漫长的地质年月以后,就能够水滴石穿,在石灰岩区域构成规划极端宏大的各种岩溶地势。如溶沟、溶槽、溶蚀漏斗、溶蚀湖、暗河、岩洞等等。此外,还要考虑二氧化碳压力对碳酸氢钙溶解度的影响。压强越大,溶解度越大,因而碳酸钙的堆积速度其实取决于不同区域二氧化碳的浓度差。有人曾对桂林龙隐岩的钟乳石作过测定,发现每年平均仅长2厘米。

当然实际情况要杂乱得多。比方,因为滴水的石缝被析出的石钟乳所堵塞,或者因为地壳运动,使得地势、水流以及渗水的通道产生了改变,致使水的滴落方向、速度、水量也随之产生改变,结果,有些才生长到一半的石钟乳和石笋不再持续生长了,这样又在边上长新的钟乳石和石笋……当然,这些改变后构成的钟乳石、石笋和石柱彼此交错、叠接,便构成了令人拍案叫绝的各种瑰异的景观。 

因为含碳酸钙的许多石头用于修建,比方大理石地板,墙面等等,会不会在潮湿的气候下这些石头就会出现溶蚀吗(不考虑酸雾酸雨区域)?经过上述核算能够得出,空气二氧化碳饱和的水不会显着溶掉大理石地板。反而这个反响的逆进程,即碳酸氢钙分化,在通常情况下很容易产生。

本文由溶洞景观设计整理

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