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河北省天桂山地区喀斯特地貌形成演化

陈琢  
【摘要】: 河北省天桂山地区发育有丰富的具北方特色的喀斯特地貌景观,但基础性和系统性研究工作较少,而且已有的研究多偏重于洞穴景观资源的类型和特点,尚未形成对区域喀斯特地貌系统形成演化规律的整体认识。本文在前人研究的基础上,从区域喀斯特地貌系统研究的角度,对天桂山地区喀斯特地貌类型、特征及其分布规律进行了整体研究,分析了各自然地理因子对喀斯特地貌系统形成演化过程的制约和影响,以此为基础,运用耗散结构理论探讨了天桂山地区喀斯特地貌的形成演化模式。得出以下结论: (1)天桂山地区地表喀斯特地貌类型主要有落水洞、溶蚀谷地、干谷、塔状丘峰、天生桥等;地下喀斯特岩溶洞穴可分侵蚀型和堆积型两大类,前者多发育各种窝穴、流痕、边槽等侵蚀-溶蚀景观及坍塌(堆积)景观,化学沉积景观较少;后者各种化学堆积景观丰富。 (2)天桂山地区第四纪以来经历了多次间歇性构造抬升运动,受其影响和控制,喀斯特地貌景观在平面上呈现沿断裂走向发育和展布特点,在垂向上不同时期形成的喀斯特地貌形态具有成层性分布特征。 (3)天桂山地区喀斯特地貌系统的形成演化过程受到多种自然地理因素的影响,其中地质条件、气候条件等因素影响较大。地质条件不仅提供了喀斯特地貌发育的物质基础,还控制着地貌系统的展布格局;气候条件中温度及降水量的变化对喀斯特溶蚀率影响较大,制约着喀斯特地貌系统形成演化的进程。 (4)从耗散结构理论观点来看,喀斯特地貌系统是一个开放系统,不断地与外界环境间进行着物质和能量的交换。第四纪以来,研究区经历了五次间歇性构造抬升运动,其中发生在更新世期间的三次构造抬升运动持续时间长、抬升幅度大、波及范围广,对整个喀斯特地貌系统的演化过程影响较大,而全新世期间的两次构造抬升运动时间短、抬升幅度小,对整个喀斯特地貌系统的演化过程影响也较小。 在强烈的构造抬升阶段,随着系统外界负熵流的增大,系统通过地势升高、岩石破裂、侵蚀溶蚀空间扩大、洞穴的坍塌和沉积等也使内部熵快速增大,呈现的结果是系统总熵增增大,系统逐渐进入无序态。而在构造相对稳定期,系统外界负熵流虽然减小,但此时期系统结构的调整仅表现为岩石侵蚀溶蚀空间扩大、洞穴进一步发育(包括较小规模的岩石崩落、各类物质沉积)等,系统能耗率较小,导致系统总熵增逐渐减小,系统向相对稳定的有序态演化。 因此,每次强烈的构造抬升运动都会打破系统以前的相对有序状态,使系统进入新的从无序到有序的演化过程。第四纪以来,研究区喀斯特地貌系统经历了更新世期间三次从有序到无序再到有序循环演化过程,而全新世的两次构造运动因时间较短,抬升幅度不大,对喀斯特地貌系统的稳定性影响不大,整个系统仍保持着远离平衡态的有序结构。


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