大方县九洞天伏流大厅起源初探——兼谈地转偏向力在伏流-中国岩溶.PDF

第28卷 第4期 中 国 岩 溶 VOl_28 No．4 2009年 12月 CARS0L0GICA SINICA Dec．2009 文章编号：1001—4810(2009)04--0332一o8 大方县九洞天伏流大厅起源初探 一 兼谈地转偏向力在伏流大厅形成中的作用① 张之淦 (中国地质科学院岩溶地质研究所，广西 桂林 541004) 摘 要 ：用洞穴双旋回演化理论和系统科学思想指导，定性和半定量地讨论 了贵 州省大方县九洞天伏流大厅的起源。分析研究认为：(1)洪水拥有超过平水期水流 几个数量级的动能和溶蚀能力，使季节变化带成为垂直剖面中岩溶发育最为强烈 的部位。(2)伏流大厅的形成过程至少是3个子过程耦合作用的结果，即①水流的 剥蚀；②崩塌；③化学沉积生长。(3)水流运动的驱动力由重力和地转偏向力耦合 而成。在重力驱动下水流对大厅左右壁的剥蚀强度相等，但 由于地转偏向力的参 与，在北半球驱使剥蚀向右偏蚀。(4)九洞天伏流有明显的右偏蚀形态证据：①左 壁化学沉积发育，右壁基岩裸露；②右壁岩块脱落多于左壁；③靠近左壁有一条高 角度裂缝状的充水溶洞。(5)地转偏 向力在九洞天伏流大厅的形成中扮演着重要 角色。伏流的巨大流量能够产生比中小地下河大1O至100倍的地转偏向力，使九 洞天伏流右偏蚀特别强烈。在洪峰水流的溶蚀和侵蚀下，优先在右壁产生边槽，致 使卸荷过程和岩块脱落 由左 向右不断横向发展 ，导致大跨度 的地下河大厅 以及伴 生的地表地貌形态生成。(6)对于高角度裂缝状洞穴和缓倾角层面洞穴两种情况 ， 伏流右偏蚀过程有一些差别。对于缓倾斜层面洞穴，当基准面缓慢下降时，形成沿 层面倾斜 的底板 。丰鱼岩就是一个很好 的实例 。 关键词：伏流；溶蚀；侵蚀；偏蚀；科 氏力；崩塌；贵州九洞天 中图分类号：P931．5 文献标识码：A 0 前 言 驱动力的耦合机制以及它们对九洞天大厅起源的贡 献 ，期望能抛砖引玉，引起对双旋回演化理论和系统 1930年w．M．Davis[1]发表洞穴双旋 回演化理 方法更多的关注 。文中还着重讨论了地转偏向力的贡 论 ，至今 已整整8O年。针对单旋回岩溶演化理论的不 献。 足，他曾提出了革命性修改意见，从而奠定了完整的 岩溶洞穴和地貌演化理论基础 。 1 九洞天景区概况 伏流大厅是一种常见的地下个体岩溶形态，其起 源问题文献中已有众多论述，多数只是泛泛提到 由灰 1．1 自然条件 岩溶蚀和崩塌所致；间或有人提到侵蚀 ；更多的是讨 九洞天是国家级重点景区，位于北纬 26。4O、贵 论地质构造条件与洞穴形态之间的关系。本文拟沿用 州省大方县境 内的乌江北源六冲河中游主河道上[2]。 双旋 回理论思路，以九洞天伏流大厅为平台，把大厅 景区总长约6km，现 已开发下游段伏流2．8km。伏流 形态看成是一组岩溶子过程耦合作用的结果，并用 自 洞 口高程约1140m，附近山峰多为 1400 l600m。 然历史法定性和部分半定量地讨论各项子过程和子 景区地处黔西高原乌蒙山脉东坡，具温和湿润中低山 ① 基金项 目：国家863计划项 目(编号2007AA11Z131)、国家 自然科学基金而上项 目(编号5