喀斯特溶洞

溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果。石灰岩的主要成分是碳酸钙（CaCO3），在有水和二氧化碳时发生化学反应生成碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]，后者可溶于水，于是有空洞形成并逐步扩大。这种现象在南斯拉夫亚德利亚海岸的喀斯特高原上最为典型，所以常把石灰岩地区的这种地形笼统地称之喀斯特地貌。

溶洞形成的原因

　　岩溶作用所形成的空洞的通称。

　　CaCO3碳酸钙有这样一种性质：当它遇到溶有CO2的水时就会变成可溶性的碳酸氢钙[Ca(HCO3)2] CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2 溶有碳酸氢钙的水如果受热或遇压强突然变小时溶在水中的碳酸氢钙就会分解，重新变成碳酸钙沉积下来。同时放出二氧化碳。 Ca(HCO3)2 =CaCO3↓+CO2↑+H2O 在自然界中不断发生上述反应于是就形成了溶洞中的各种景观。

　　如闻名于世的桂林溶洞、北京石花洞，它们就是由于水和二氧化碳的缓慢侵蚀而创造出来的杰作。溶有碳酸氢钙的水，当从溶洞顶滴到洞底时，由于水分的蒸发或压强减少，以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙的沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。如果溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶上滴落，随着水分和二氧化碳的挥发，则析出的碳酸钙就会积聚成钟乳石、石幔、石花。洞顶的钟乳石与地面的石笋连接起来了，就会形成奇特的石柱。

　　在自然界，溶有二氧化碳的雨水，会使石灰石构成的岩层部分溶解，使碳酸钙转变成可溶性的碳酸氢钙。

　　CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2

　　当受热或压强突然减小时溶解的碳酸氢钙会分解重新变成碳酸钙沉淀

　　Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O

　　大自然经过长期和多次的重复上述反应。从而形成各种奇特壮观的溶洞，如桂林的七星岩、芦笛岩、肇庆的七星岩、宜春的竹山洞等。在溶洞里，有千姿百态的钟乳和石笋，它们是由碳酸氢钙分解后又沉积出来的碳酸钙形成的。

　　天然河水或井水中，常常含有碳酸氢钙、碳酸氢镁、硫酸钙、硫酸镁等杂质，如果含量较大，则这种水叫做硬水。硬水不宜作工业用水，因它在锅炉中受热分解会形成锅垢，造成导热不良，浪费燃料，甚至酿成事故。硬水也不宜饮用，如长期饮用，会患消化系统和泌尿系统疾病。用硬水洗涤衣物，洗涤效果差。

　　岩溶指可溶性岩石，特别是碳酸盐类岩石(如石灰岩、石膏等)，受含有二氧化碳的流水溶蚀，有时并加以沉积作用而形成的地貌。往往呈奇特形状，有洞穴、石芽、石沟、石林、溶洞、地下河也有峭壁。此种地貌地区，往往奇峰林立。

　　我国广西、云南、贵州等地有这种地貌。著名的桂林山水所呈现的奇峰异洞就是这样形成的。

 喀斯特溶洞是石灰岩地区长期受地下水溶蚀形成的,溶洞内有千姿百态的钟乳石、石笋、石柱和石幔,其化学反应过程是CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2。近年来,随着溶洞的旅游开发及该地区的工矿城市建设,溶洞的环境发生了一系列变化:二氧化碳浓度上升,地下河水位下降等。下图为我国西南地区某地示意图。

(1)简述钟乳石的形成过程。

(2)指出溶洞中二氧化碳的来源。

(3)推测溶洞中地下河水位下降可能的原因。

(4)简述人类活动对地下水水质的影响。

【答案】

（1）含有丰富碳酸氢钙的地下水，由溶洞顶部渗漏下来时，（由于温度升高、压力减少，水中二氧化碳逸出，）水中的碳酸氢钙析出，生成碳酸钙沉积在溶洞顶部，形成钟乳石。

（2）植物根系的呼吸作用；微生物的分解作用；游客的呼吸；地下河（水）中碳酸钙沉积释放；洞外空气中二氧化碳进入洞内积累。

（3）地下水开采增多；生产生活用水增加由于工矿城市的建设，下渗减少；降水减少；地下河下切侵蚀。

（4）地下水污染物浓度增加；地下水中矿物质含量增加。

【解析】整体分析：该题以喀斯特溶洞形成过程为北京材料，考查喀斯特地貌的成因、形成过程等相关知识，要求学生具备较强逻辑推理能力，能够用科学的语言、正确的逻辑关系，表达出论证和解决地理问题的过程与结果。

（1）钟乳石的形成过程，需要结合材料信息和所学的知识，从含有丰富碳酸氢钙的地下水、生成碳酸钙沉积等方面回答。

（2）溶洞中二氧化碳的来源，需要结合材料信息和所学的知识进行回答，包括植物根系的呼吸作用、微生物的分解作用、游客的呼吸等方面。

（3）溶洞中地下河水位下降可能的原因，需要结合材料信息和所学的知识，从地下水开采、生产生活用水增加、降水减少等方面回答。

（4）溶洞的旅游开发及该地区的工矿城市建设属于人类活动，人类活动对地下水水质的影响，主要从地下水污染物浓度增加；地下水中矿物质含量增加等方面回答。

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