重庆溶洞设计

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溶洞景观设计溶洞是如何形成的?

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溶洞景观设计溶洞是如何形成的?

发布日期:2021-06-03 11:43 来源:http://www.cqdhys.com 点击:

溶洞景观设计溶洞是如何形成的?


溶洞景观设计

中国是一个洞穴众多的国家,尤其是广西的洞穴,如桂林的七星岩和芦迪岩。当然,北京西南郊区周口店附近的方上山云水洞有612米深,有7个“厅”由一条狭窄的“走廊”连接起来。洞的尽头是一个巨大的石笋,有十八罗汉的美誉,石笋的背面是一个深不可测的天坑。周口店的龙骨洞虽然规模不大,但却是我们祖先的栖息地,自然有着特殊的意义。不仅陆地上有洞穴,海上也有,大的海底洞穴是巴哈马的大蓝洞。如果你见过洞穴的奇观,惊叹于洞穴中无数的石笋和钟乳石,你可能会想知道洞穴是如何形成的。

洞穴的形成是石灰岩地区地下水长期溶解的结果。石灰岩层是先决条件,石灰岩的主要成分是碳酸钙(CaCO3)。石灰岩等碳酸盐岩几乎不溶于普通水,这就是为什么我们可以看到它们构成了石头。然而,当溶解有一定浓度二氧化碳的水冲击石灰石时,会产生反响,如碳酸钙生成碳酸氢钙。碳酸氢钙溶于水,在地下深处有一定压力时更易溶解。石灰石中的钙被水溶解,形成空洞。洞穴的组成不仅有溶解作用,还有沉积作用。当溶解在水中的碳酸氢钙受热或外界二氧化碳浓度变小时,碳酸氢钙会产生分化反应,如Ca(HCO)=CaCO  COHO,从零开始生成碳酸钙并积累,共同释放二氧化碳。当洞穴顶部的水逐渐向下渗透时,水中的碳酸氢钙产生上述的反响,于是部分碳酸钙堆积在洞穴顶部,部分堆积在洞穴底部。洞顶构成钟乳石,洞底构成石笋。钟乳石与石笋相连,就构成了石柱。

只要计算出碳酸钙的平衡常数,就可以估算出碳酸钙的搬运度。上述反应可分为三个连续的反应。第一步是CaCO   Ca2 CO2-,它的平衡常数是碳酸钙的离子产物常数(Ksp(CaCO)。第二步是HCOh  HCOˇ,平衡常数是碳酸的一级电离Ka1(HCO。第三步,HCO  2 uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu因此,总平衡常数k=ksp  (CaCO), ka1(HCO)ka2(HCO),k   4, 10-5可以用数据代替核算得到。按101千帕计算,25水中空气中0.3%的二氧化碳浓度约为10-4摩尔/升.用钙离子和碳酸氢根离子的浓度为1:2,可以得出碳酸氢钙的浓度约为103摩尔/升

所以从上面的核算来看,石灰石的溶解还是很弱的,肉眼很难检测出来。然而,经过漫长的地质岁月,我们可以适应域构成石灰岩地区各种规模极大的喀斯特地形。如溶沟、溶槽、溶漏斗、溶湖、地下河、洞穴等。此外,还应考虑二氧化碳压力对碳酸氢钙溶解度的影响。压力越高,溶解度越大,所以碳酸钙的堆积速度实际上取决于不同区域二氧化碳的浓度差。有人测量过桂林龙隐岩的钟乳石,发现钟乳石每年只有2厘米长。

当然,实际情况要复杂得多。比如滴水的缝隙被分开的钟乳石堵塞,或者地壳运动,地形、水流、渗水通道都发生了变化,导致滴水的方向、速度、水量都发生了变化。结果,一些只生长到一半的钟乳石和石笋停止生长,所以新的钟乳石和石笋在旁边生长.当然,这些变化之后形成的钟乳石、石笋、石柱是交织在一起的。

喀斯特洞穴景观设计是因为许多含有碳酸钙的石头被用于建筑,如大理石地板、墙壁等。这些石头在潮湿的天气(无论酸雾和酸雨地区)会溶解吗?经过以上核算,可以得出结论,空气中二氧化碳饱和的水不会明显溶解大理石地面。相反,这个反应的逆过程,也就是碳酸氢钙的分化,在正常情况下很容易产生。


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