关于洞穴形成的溶洞景观设计

关于洞穴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，如七星岩和桂林的芦迪岩。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“殿堂”由一条狭窄的“走廊”相连。洞的尽头是一个巨大的石笋，有着十八罗汉的美誉，石笋的背面是一个人迹罕至的天坑。周口店的古龙洞虽然没有规划，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。最大的海底洞穴是巴哈马的大蓝洞。如果你看过洞穴的奇观，惊叹于洞穴中形态各异的石笋和钟乳石，你可能会好奇洞穴是如何形成的。

洞穴的形成是石灰岩地区地下水长期溶解的结果。石灰岩层是前提，石灰岩的主要成分是碳酸钙(CaCO3)。石灰石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，会产生回声CaCO  CO  HO=CA  (HCO)生成碳酸氢钙。碳酸氢钙易溶于水，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，形成空腔。洞穴的组成不仅是溶解，也是沉积。当溶于水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Ca(HCO)=caccoHO，并再生碳酸钙并积累，共同释放二氧化碳。当洞穴顶部的水慢慢向下渗透时，水中的碳酸氢钙产生上述反应，于是部分碳酸钙在洞穴顶部堆积，部分在洞穴底部堆积。洞顶构成钟乳石，洞底构成石笋，当钟乳石与石笋相连时，就构成了石柱。

只要计算出CaCO  CO  HO   Ca  (HCO)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  hco,平衡常数是碳酸的一级电离Ka1(HCO)。第三步，HCO  2ˇ=HCOˇ，平衡常数为1/ka2 (HCO)，是碳酸的第二电离常数的倒数。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10 u  3mol/l

溶洞景观设计因此，根据以上核算，石灰岩的溶蚀作用仍然很弱，肉眼难以察觉。但是经过长时间的地质经验，它将能够在石灰岩地区穿过岩石，形成各种规划极其宏伟的喀斯特地貌。如溶解沟、溶解槽、溶解漏斗、溶解湖、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，发现平均每年只有2厘米长。

当然，实际情况要乱得多。比如因为滴水的缝隙被沉淀下来的钟乳石堵塞，或者因为地壳运动，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，一些只长到一半的钟乳石和石笋就停止了持续生长，于是新的钟乳石和石笋就在旁边生长.当然，这些变化后形成的钟乳石、石笋、石柱是相互交错的。

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。这些石头会在潮湿的气候中溶解吗(不考虑酸雾和酸雨地区)？经过以上计算，可以得出结论，空气中二氧化碳饱和的水不会显著溶解大理石地板。相反，这种反应的逆过程，即碳酸氢钙的分化，在正常情况下很容易产生。