当前位置:首页 > 教育 > 科普动态
“水流石穿”的岩溶关键带
来源:中国自然资源报 发布时间:2021-09-27 [打印本页] [关闭窗口]

地球关键带,是从植被冠层到地下水饱水带下界的物理空间,维系着人类生命及其生存所需的资源与生态环境,对气候变化的响应十分明显,近年来引起了科学家的广泛关注。

在全球多种多样的地球关键带类型中,岩溶关键带是最典型、最突出的生态脆弱区之一,它包括了由大气、降水、植被、土壤、裂隙、基岩、水组成的“碳—水—钙”循环强烈的表层岩溶带,以及由“岩溶管道—洞穴—地下河—隔水层”组成的巨大岩溶地下空间。

岩溶关键带的特殊性体现在水从地表向地下运动的过程中对岩石的溶蚀作用极其强烈,造成地表岩石裸露不连续,地下洞穴和地下河发育,形成岩溶特殊的“地上—地下”双层结构。那么,水是怎么对坚硬的岩石进行溶蚀的呢?

岩溶关键带示意图

原来,岩溶区的岩石为碳酸盐岩,其主要成分是碳酸钙,当降雨入渗到土壤中时就会溶解土壤中高浓度的二氧化碳,使水体因含有碳酸而呈弱酸性,从而对碳酸钙具有侵蚀性。而土壤中二氧化碳主要是地下根系维持正常生理活动所释放,其本质来源是植物通过光合作用吸收大气中的二氧化碳。

岩溶关键带地下发育的裂隙、管道和洞穴,犹如人体的血管,流淌的水流就是血液,支撑和带动整个关键带的物质和能量循环。地表水可以在数分钟到数小时内到达地下几百米至几千米的深度,但仍然具有对岩石进行化学溶蚀的潜力。在特定条件下,地下储存的水体再以泉水或人工钻井的方式缓慢释放,为人类提供赖以生存的水资源。

总之,岩溶关键带的形成离不开水流对碳酸盐岩的溶解,其中二氧化碳和水是主要的驱动力,带动了地球各个圈层的生物、化学和物理循环过程。而岩溶关键带界定的从植被冠层到地下水饱水带下界的空间范围及其一体化研究理念,打破了传统单一学科研究的壁垒,推动构建了跨学科、跨圈层、跨时间尺度、跨空间尺度的岩溶地质科学研究模式和框架。

实际上,人也是地球关键带的重要组成部分,人类的生产生活在对植被、土壤、水、大气等产生影响的同时,也深刻影响着关键带的“正常运行”。地球生态危机的不断出现,使我们不得不思考:如何实现人与自然的可持续发展?这也是关键带研究的初衷。岩溶区是全球最典型的生态脆弱区之一,以关键带的系统思维去揭示“水流石穿”所带来的资源环境与生态效应是科学研究的重要方向。 (吴泽燕 史敏莉 罗为群)