, 周忠发, 张结The evolution of the cavernous potholes in Yinhe Cave, Suiyang county, Guizhou province
CAOMingda, ZHOUZhongfa, ZHANGJie通讯作者:
收稿日期:2016-07-19
修回日期:2016-10-20
网络出版日期:2016-11-25
版权声明:2016《地理学报》编辑部本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
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壶穴是在环境演变过程中记录了大量信息的微型地貌,是研究古地貌、古气候、古环境演变的良好载体[1],关于壶穴的定义目前在学术界没有统一术语,有壶穴、锅穴、冰臼、岩臼等,其概念相对模糊。而针对“Pothole”,吕洪波等建议将其译为壶穴,并对壶穴做了定义,即流水对基岩表面侵蚀而形成的凹坑,主要是由涡流或水流携带砾石或粗沉积物研磨基岩河床形成的,在强急流或瀑布前方容易形成[2]。目前关于壶穴的研究已从当初的定性分析阶段[3-6],发展到现在的定量研究阶段[7-10]。在壶穴形态方面,主要通过研究壶穴的形态参数[10-12]、几何模型[13],分析壶穴形态与水动力条件、地质地貌、岩性、风化作用等多种因素的关系[9, 12],探讨壶穴的空间分布特征[10];通过测量壶穴深度,长短轴长,对壶穴发育过程中长轴与短轴、深度与口径间的关系进行分析[11];且通过研究壶穴深度、宽度,长轴长度、内凹程度与方向,建立了壶穴的三维空间演化模式[7]。
综上所述,对于壶穴方面的研究虽已取得了很大的进展,但仍有几处不足：一从岩性看,对花岗岩、砂页岩、粉砂岩、泥岩等岩性区壶穴的研究较多,而对喀斯特区域（白云岩）的壶穴研究较少,仅有吴忱等[14]对井陉挂云山灰岩“冰臼群”做过相关研究;二从地形地貌上看,对低山、丘陵、河流、风成等地表壶穴研究较多,而对喀斯特地貌研究,尤其是白云岩洞穴壶穴的研究极少;三是从区域分布来看,北方等地壶穴、坑穴研究较多,而对贵州地区壶穴的研究成果相对偏少。从贵州绥阳阴河洞洞穴壶穴形成类型看,主要是响水洞地下河流水对基岩表面侵蚀、溶蚀而形成的凹坑,属地下河河成壶穴。文章以贵州绥阳双河洞系统中阴河洞洞穴壶穴为研究对象,对响水洞洞穴地下河河成壶穴进行细致的监测和统计分析。以期揭示喀斯特洞穴壶穴的规模和形态规律,探索其形态形成和演化机理及其环境意义。
1 研究区简介
双河洞位于贵州省绥阳县境内（107°02′30″E~107°25′00″E,28°08′00″N~28°20′00″N）,是一座多层洞穴系统,属芙蓉江支流池武溪地下河系。在地质构造上位于扬子准地台的凤冈NNE向构造变形区西侧,岩层产状微偏东倾斜,倾角5°~7°。尤其在娄山关组地层中喀斯特极度发育,地貌类型丰富,为洞穴主要发育层位,双河洞洞穴系统就发育在该地层中。岩性主要以白云岩、白云质灰岩为主。洞系处于宽阔平缓箱状背斜翼部,因受不同方向构造应力作用,形成NE、NW及SN向褶皱断裂带,将洞区围成三角形地块。因受多次间歇性的构造抬升运动,洞区断层、节理较为发育,节理方向为NS和NW,节理密度为1.7~8条/m。背斜两侧的下奥陶系砂页岩及碎屑夹层地势较高,形成地表分水岭,使洞区的碳酸盐岩地块成为一个相对独立的汇水单元,故洞区地下河较为发育。区内地下水类型主要为碳酸盐岩裂隙洞穴水,碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙洞穴水及碎屑岩裂隙水。主要含水层有寒武系中、上统娄山关组白云质灰岩、砂质白云岩。洞区属中亚热带季风气候。1月均温1.6 ℃,7月均温22.5 ℃,年均温l5.5 ℃;年均降水量1210 mm,大多集中于5-10月,且降水强度大。阴河洞,洞口呈峡谷型,海拔700 m,洞内地下河通过两个10 m高的竖井与其他洞穴相连。阴河洞地下河为一季节性地下河,水源主要来自母猪塘盲谷中的季节性河流,由南向北于阴河洞洞口流出地表,干流长0.84 km。因其为双河洞系统中的一条支洞,故其基本继承了双河洞系统的大部分特征[15]。2 数据处理与研究方法
为了解各壶穴特征,测量时依次对每个壶穴进行编号记录测量数据, 并记录每个壶穴的垂直剖面形态（图1,图2）,共测量标准壶穴49个。其中用卷尺,激光测距仪分别对壶穴规模、形态（平面形态和垂直形态）等进行测量,主要指标包括长轴长、短轴长、深度、长轴所对应的走向及洞道走向,同时记录壶穴的形态。其中激光测距仪精确度为1°。数据处理按标准统计方法计算各指标的统计参数、分布特征等;对有关数据进行相关分析和回归分析,并按标准统计方法对各种计算结果进行统计检验[16]。数据处理软件主要为Origin与SPSS软件。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图1阴河洞洞道特征及其壶穴的分布位置
-->Fig. 1The characteristics of Yinhe Cave tunnel and distribution of potholes
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显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图2阴河洞壶穴照片
-->Fig. 2Photos of potholes in Yinhe Cave
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3 壶穴的规模、形态及其分布特征
洞穴壶穴位于距洞口150 m处的第三级陡坎上的白云岩基岩上,壶穴主要分布在第三级陡坎的左侧,其后部（往洞外方向）有一面积为64.5 m2的大水潭,其长轴走向为357°,而壶穴右侧为一条水源来自大水潭的常年水流,该处没有壶穴分布,壶穴分布区与常年水流中间相对凸起,将壶穴和水流隔开,另外大水潭后有两级陡坎,高度分别为4.35 m和14.08 m,均有水流流出。3.1 壶穴数量和规模
壶穴主要分布在面积约为280 m2的基岩面上,有148个壶穴,数量众多,且成群出现,另外还有许多壶穴相互贯通,出现串珠状壶穴,有些甚至出现5~6个壶穴贯通的情况（图2b、2d）。壶穴的规模及其数量主要受洞道宽度、白云岩颗粒及粒间空隙大小、节理裂隙发育程度、降水、风和温湿度等因素的控制。如洞宽仅为10 m,同时洞体面积较小,因而不可能发育巨型壶穴,但是节理和裂隙较发育,共有47条。由于该处壶穴是多种因素耦合的结果,因而壶穴发育的形态相对多样,但规模相对偏小,且相差不大。3.2 洞穴壶穴形态
研究区壶穴规模基本以小型壶穴为主,最大者长轴为24 cm,短轴为15 cm,深为10 cm,一般长轴在11~14 cm之间,短轴在6~10之间,深在1~4 cm之间,最小者长轴、短轴和深度仅为6 cm、4.5 cm和0.5 cm（表1）。深度的平均值离散系数最大,分布较为分散,而长短轴长度离散程度较小,最大值和最小值相差不是很大。在形态上,阴河洞洞穴壶穴大体上以口大肚小底圆的“锅状”壶穴为其典型特征。穴底呈水平或锅型下凹,同时穴底还部分发育有次生穴,穴底有薄层沉积物或积水,穴壁较光滑,穴壁有直立的、中下部向内凹进的,或四周均有凹进的,凹进深度均为几厘米甚至几毫米,且壶穴壁有凹进的占多。从平面形态看,穴口以椭圆壶穴（0.1<e≤0.5）为主,大约占总体壶穴数量的73.5%,其次是近圆形壶穴（0<e≤0.1）约为12.2%,圆形（e=0）和极椭圆形（0.5<e≤1）最少（图3a）。另外还有少数马蹄形、三角形和长条形壶穴。由于壶穴发育位置在洞道的转弯处,同时在大水潭之后存在一陡坎,在洪水时,上部来自洞顶上部大量的渗流水进入洞穴,在经过两级陡坎,水流方向变化复杂,因而长轴走向相对比较分散,主要分3部分：305°~314°（NNW）、3°和23°（NNE）（图4a）,同时基岩优势节理方向主要有357°（NNW）和4°（NNE）两组（图4b）,由此可知节理、裂隙只是洞穴壶穴形成的局部控制因素,并不是主控因素。另外洞道走向为26°主要对NNE方向控制。且通过野外观测,壶穴的垂直剖面形态主要以倒“Ω”型和“碟”型壶穴为主,分别占43.39%和33.07%,“锅”型壶穴所占比例较少,仅为22.64%（图3c）。宽深比绝大多数以极浅型壶穴为主,大约为95.9%,而浅型、深型和极深型壶穴所占比例极小（图3b）。综上可以推断阴河洞壶穴发育相对比较年轻。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图3壶穴的平面形态和垂直形态特征
-->Fig. 3The morphology and morphological characteristics of the vertical plane of the cave potholes
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显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图4壶穴的长轴走向和基岩节理走向
-->Fig. 4The long axis direction and rock joint strike of cave potholes
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Tab. 1
表1
表1壶穴的基本参数(cm)
Tab. 1The basic parameters of the cave potholes
| 均值 | 标准差 | 中值 | 极小值 | 极大值 | 离散系数 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 长轴长 | 13.84 | 3.86 | 13.00 | 6.00 | 24.00 | 0.28 |
| 短轴长 | 9.66 | 2.66 | 9.50 | 4.50 | 15.00 | 0.28 |
| 深 | 3.16 | 1.68 | 3.00 | 0.50 | 10.00 | 0.53 |
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穴边基本有缺口,有的甚至相互贯通,形成串珠状壶穴,缺口主要受水流方向、节理走向和地形的控制,向低处开口,同时还受洞内外温度差形成的气流差异,夏季气流方向与流水的方向一致,且风速达1.6~2.3 m/s,这加速了缺口的增大。另外由于大量壶穴发育的距离较近,因而在流水和风的共同作用下相互连通形成“连体壶穴群”（图2b、2d）,但这类壶穴一般规模较小,长轴和深度基本为几厘米,说明其发育明显受水流的影响。同时在壶穴内还有部分的水、泥土或砂砾,说明在流水作用的同时还有砂砾对壶穴的旋转磨蚀作用。此外壶穴内壁和口沿均较光滑,尤其是许多壶穴底部呈“锅状”,同时壶穴位于白云岩基岩面上,因而流水对壶穴的溶蚀也伴随着流水的侵蚀作用同时进行。
3.3 洞穴壶穴的形态差异与其形成过程的关系
洞穴壶穴的形态差异反映了流水对基岩不同部位的侵-溶蚀差异（图5a）。壶穴长短轴变化的回归分析表明,壶穴长轴增长比短轴增长要略微快一些,所以从发育的角度看,壶穴的平面形态主要以椭圆（0.1 < e ≤ 0.5）为主,这说明无节理影响,旋转流水可使壶穴形态趋向圆形。同时壶穴长短轴有一定的相关性,但是相关性程度不高仅为R = 0.65,说明壶穴长短轴的变化并不完全受单一要素的绝对控制,这也从壶穴的长轴走向的分散上得到印证。且平均口径与深度的相关性仅为0.04（图5b）,说明壶穴在扩大的过程中,其深度并不一定会变深,可能是由于水流主要是涡流并且水流方向分散且与节理方向并不一致,因而使壶穴扩大的速度远快于下蚀的速度,但整体上随着壶穴口径的增大,深度亦有增加,这说明壶穴的生成和发育是地下河床下切的形式之一[17-18]。此形成过程导致壶穴宽深比不同,即壶穴主要以宽深比较小的极浅型、浅型壶穴为主。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图5壶穴长短轴相关性以及宽深的相关性
-->Fig. 5The length of the shaft and the wide and deep correlation correlation of cave potholes
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3.4 阴河洞壶穴的演化过程
阴河洞壶穴的形成主要分为3个阶段：① 碟型壶穴形成阶段：主要发育在岩石表面的凹陷处、节理或裂隙处。在季节性洪水的作用下,从洞内挟带有砂砾和泥土的温度较低的混浊流水,其粘度较高,使悬浮物在下沉过程中产生明显的迟滞作用,并产生较大的剪应力,同时水流在经过水潭时,由于障碍物的阻挡,使流水形成紊流,并跳跃性前进,形成冲坑。并在冲坑、凹陷处或裂隙处不断旋转打磨形成碟状壶穴,但由于水流在洪水期是紊流,因而方向并不固定,所以壶穴的分布具有一定的随机性。在平水期或枯水期,由于白云岩岩床不受流水的侵蚀,壶穴内部仍存有水分,因此壶穴内的水分与洞内CO2结合形成碳酸开始对壶穴进行溶蚀,主要是对壶穴进行微观的修饰;② 倒“Ω”型壶穴发育阶段：在碟状壶穴的基础上,洪水期进入碟状壶穴的水流挟带砾石或带动穴内原有的砾石形成涡流在穴内旋转而研磨穴壁和穴底,当砾石被磨损或冲出壶穴后,洞内来水又带来新的砾石继续研磨侵蚀,如此年复一年,反复进行,导致碟状壶穴加大、加深形成倒“Ω”型;同时在此过程中伴随着溶蚀作用的进行;③“锅”型壶穴发育阶段：在洪水期,由于该处离陡坎相对较远,并且其水流作用相对于跌水能量较小,因而随着壶穴深度和大小的增加,壶穴口部逐渐变得脆弱,很容易被侵蚀,因而壶穴口部开始不断增大;而与此同时,壶穴底部因深度和面积增加,使流水在穴底的扰动力减小,因而底部侵蚀相对于上部减弱。此外壶穴底部水流交换相对较少,并且壶穴底部水比壶穴上部水更容易饱和,甚至出现碳酸钙沉积的现象,而壶穴上部由于水气交换作用较强,溶蚀作用也相对增强,如此周而复始壶穴逐渐形成口大底圆的“锅型”壶穴（图6）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图6阴河洞壶穴的演变过程
-->Fig. 6The evolution process of the Yinhe Cave potholes
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4 洞穴壶穴的演化过程及其影响因素
4.1 水动力条件
阴河洞壶穴形成的主要动力就是季节性流水的作用,且其形成和发育与流水的特征有关[11]。在洪水期,流水挟带大量的砾石沿岩坎的软弱处或凹陷处以及节理裂隙处,使水流容易受阻力影响,导致岩坎浅坑或岩石破碎处水流产生垂直轴漩涡流,从而有利于壶穴的形成与发展。因此水动力对壶穴的形成主要表现在初期剪应力（拖拽力等）对岩石层面的侵蚀和后期垂直于水流方向的向上压力（上举力或扰动力）对穴口的侵蚀[19]。同时由于水动力条件的不同（即流水速度和方向）,壶穴发育的情况也有明显差异。如靠近大水潭处的壶穴发育较好,并出现许多连体壶穴,但是壶穴的发育方向相对分散;而靠近陡坎部分,由于水流在此汇聚,水流方向较一致,因而壶穴的长轴走向也较一致,并且由于流水方向一致,导致大部分壶穴成长槽状。因此水动力条件是壶穴形成的最重要的条件之一。4.2 构造条件
壶穴倾向于在软弱带（节理、裂隙、层面等）形成,但其形成的具体位置却是不确定的,且由裂隙或节理经过,壶穴长轴走向、长轴长及其扁率均会受到影响,且长轴走向与节理走向基本一致（图2b）。在阴河洞,由于水流的分散,节理对壶穴长轴走向的控制只是局部性的,主要控制方向在1°~4°。同时由于挟带砾石的水流旋转打磨岩床的过程中,壶穴由于剪应力的作用易沿节理冲切,使长轴变长。长短轴长度的相关系数R仅为0.65,说明节理或裂隙对壶穴的控制作用不是很明显,但是存在局部性控制（图5）。4.3 推移质
流水携带的物质,即为推移质。洞穴壶穴的形成和发育与洞内地下河的推移质有明显的关系,在基岩裸露的凹凸不平的地下河床,推移质在水流的带动下冲击和磨蚀白云岩基岩的软弱部分,形成冲坑即壶穴形成初期时发育在基岩表面的不规则的凹坑,冲坑在携带砂砾流水的带动下旋转磨蚀,逐渐形成壶穴形态。而对阴河洞壶穴的观测发现,穴中既有砂砾和泥土,且分选性较差。而河流壶穴中细颗粒物在河流流水作用的过程中易于被水流带走,故而河流壶穴中碎屑颗粒不含细颗粒,并且颗粒粒径分布集中,分选好。但洞穴地下河与地表河流又存在很大的差异性,其具体表征为在洪水期,地表汇水单元大量汇水并向洞穴地下河系统补给,由于外界雨季降水量大,故土壤层和基岩层没有足够的时间和空间过滤浑浊的地表水,并在洞穴顶板发生强烈的淋滤作用,所以含有大量砂砾杂质的水体进入洞穴,这部分水体在抬高地下河水位的同时对壶穴进行强烈的机械磨蚀冲刷,随着降水量的减少,单位时间通过顶板和管道的水量锐减,洞穴顶板逐步恢复过滤作用,进入地下河的水体愈来愈清澈,此时属于洪水期的末期,较纯净的地下河水将洪水期沉积在壶穴内的大部分砂砾和杂质搬运到下游,随着水位的下降,流水动力逐渐消失,会导致一小部分残余杂质和未饱和的河水留存在壶穴内,此阶段以化学溶蚀—侵蚀为主。所以推移质在洪水期发挥的作用巨大,而在枯水期则由物理机械磨蚀向化学溶蚀转变。4.4 基岩性质
壶穴的发育、演化和消亡均与岩床基岩岩性有密切的关系,基岩岩性各异会影响壶穴形成和保存,从而影响壶穴的分布。一般情况下,厚层致密、成分、结构均匀的基岩,同时高速旋转水流携带砂砾石磨蚀河床软弱处,其周边不易冲切、破碎,利于壶穴的形成,而河床的抗磨蚀性较好的基岩能使壶穴较好的保存[20],阴河洞地下河主体发育于寒武系中上统娄山关组(∈2-3ls3),主要以台地相蒸发白云岩和白云质灰岩等碳酸盐岩为主,厚层致密,成分和结构比较均匀,但其物理崩解作用较强,并且具有一定的溶蚀性,因而壶穴扩容速度相对较快,但由于主要是季节性流水,保存相对较好,因而壶穴密度大且不同发育阶段的壶穴同时出现在岩坎上。如在大水潭右侧由于常年性流水的侵蚀-溶蚀作用,基本上呈现出长条形的凹槽,由此可知白云岩区壶穴虽易形成,但由于其岩性特征,保存并不容易。4.5 溶蚀作用
溶蚀作用与侵蚀作用伴随着壶穴的发育、演变和消亡,侵蚀作用形成壶穴的主体,而溶蚀作用则主要起修饰或催化作用。在阴河洞中,由于洞内湿度较大,同时CO2含量（0.507%）相对洞外较高,洞穴空气中水分对基岩的冷凝腐蚀作用较强,并且坑穴内皆有常年积水,因而其溶蚀作用更强,通过对阴河洞地下河上游河水和壶穴内积水的水化学分析可以看出（表2）,流动的河水的方解石饱和指数（SIc）和白云石饱和指数（SId）均小于0,说明其是不饱和的且具有较强的溶蚀能力,而在洪水期流经壶穴时滞留在壶穴中,则其SIc和SId迅速升高至0以上,达到过饱和状态,这充分证明了枯水期水化学溶蚀溶蚀对壶穴发育的影响。Tab. 2
表2
表2阴河洞洞穴水基本参数(mg/L)
Tab. 2The basic parameters of cave water in Yinhe Cave
| 时间 | 采样点 | pH | K+ | Na+ | Ca2+ | Mg2+ | Sr2+ | CL- | SO42- | HCO3- | SIc | SId |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5月 | 上游河水 | 7.80 | 1.33 | 3.28 | 42.00 | 15.76 | 0.98 | 1.41 | 17.63 | 140.30 | -0.11 | -0.55 |
| 壶穴内积水 | 8.00 | 2.36 | 2.05 | 65.00 | 14.15 | 1.32 | 2.62 | 24.89 | 225.70 | 0.58 | 0.72 | |
| 10月 | 上游河水 | 8.64 | 1.38 | 1.57 | 45.00 | 16.85 | 0.30 | 1.46 | 16.14 | 201.30 | -0.06 | -0.98 |
| 壶穴内积水 | 8.45 | 1.05 | 1.19 | 62.00 | 14.77 | 1.03 | 1.35 | 28.45 | 195.20 | 0.90 | 1.39 |
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由于阴河洞只有在持续的大暴雨情况下,洞内地下河才能处于半充水状态,因而在平水期和枯水期壶穴区域接受水流作用的几率较小,在一年内较长的时间,壶穴是处于溶蚀状态的,从壶穴的发育看（图2）,基岩面基本是光滑的,同时壶穴内部和口沿也基本无棱角,由此可以看出,壶穴在形成的过程中溶蚀作用贯穿始终,并对壶穴的形态有着重要的影响。
4.6 洞穴壶穴形成的环境及意义
阴河洞壶穴发育于距洞口150 m的洞内,且洞道比较弯曲;壶穴发育于洞内高洞口低的的第三级陡坎上,比洞口要高出4~5 m;洞道平均宽、高仅为10 m和15 m;洞内温度无论冬夏均保持在10~14 ℃,即使是温度最冷的冰期,洞穴温度受外界温度的影响较小。因此阴河洞壶穴主要是流水的侵—溶蚀作用形成的,并非冰臼。通过壶穴分布位置和大小可以判断出在该基岩面上发育的壶穴是在整个洞穴发育的晚期开始形成,深度较小,洞穴水成壶穴的发育特征可以整体上反映出洞穴在某个发育阶段的水动力特征。5 结论
综上所述,通过对阴河洞洞穴壶穴的监测数据分析和研究,主要得出以下结论：（1）从壶穴的平面形态看,主要以口大肚小底圆的椭圆形壶穴为其典型特征,从壶穴的长轴方向和节理走向看,节理、裂隙只是洞穴壶穴形成的局部控制因素,并不是主控因素。垂直剖面形态则以极浅型的以倒“Ω”型和碟型壶穴为主,并且壶穴发育相对较年轻。
（2）壶穴长短轴具有一定的相关性,说明壶穴变化并不受单一要素的绝对控制,平均口径与深度的相关性较差,说明壶穴在扩大的过程中,与深度并无关系。且整体上随着壶穴口径的增大,深度亦有增加,说明壶穴的生成和发育是地下河床下切的形式之一。
（3）从发育阶段看,阴河洞壶穴的形成演化主要分为3个阶段：碟型壶穴形成阶段;倒“Ω”型壶穴发育阶段;“锅”型壶穴发育阶段。
（4）总体上看阴河洞洞穴壶穴的形成是水动力条件、地质构造、推移质（水流携带的物质）、基岩性质和溶蚀作用等因素耦合的结果。
（5）由洞穴壶穴形成的环境可知,洞穴壶穴主要是流水的侵-溶蚀作用形成的,并非冰臼,并且通过壶穴的发育形态可以推测洞内地下河的古水文状况和洞外气候状况。
The authors have declared that no competing interests exist.
参考文献 原文顺序
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被引期刊影响因子
| [1] | . 一些地质学家在粤东揭西和丰顺所发现的U形谷、冰碛物和石海等第四纪冰川遗迹的证据不足，该区成群出现的“冰臼”，实际上是河床基岩为河流侵蚀所形成的壶穴。控制壶穴形成的构造、岩性、地貌和河流作用等条件，文中作了较为充分的论述。粤西北封开—怀集地区已发现一系列第四纪冰川遗迹，因此广东的第四纪冰川问题，今后仍值得进一步研究。 . 一些地质学家在粤东揭西和丰顺所发现的U形谷、冰碛物和石海等第四纪冰川遗迹的证据不足，该区成群出现的“冰臼”，实际上是河床基岩为河流侵蚀所形成的壶穴。控制壶穴形成的构造、岩性、地貌和河流作用等条件，文中作了较为充分的论述。粤西北封开—怀集地区已发现一系列第四纪冰川遗迹，因此广东的第四纪冰川问题，今后仍值得进一步研究。 |
| [2] | . 由于专家喜好不同和几本权威汉语专业辞典互不一致,壶穴、锅穴、 冰臼、岩臼等术语的使用和理解存在着较严重的混乱状况.[1]本文建议应统一将"pothole"译为壶穴,表示基岩表面因侵蚀而形成的一种凹 坑;"kettle hole"或"kettle"译为锅穴,代表冰川沉积区因冰体融化而形成的洼地.[2]对于"冰臼"、"岩臼"的使用,两作者亦未能达成共识:吕洪波建议 继续使用"冰臼",等同于"冰川壶穴",对应于"glacial pothole",摒弃"岩臼"这一新的提法;章雨旭建议修改"壶穴"的原始定义,不再强调其快速旋转水流成因,仅强调其"口小、肚大、底平"的形态特 征,同时摒弃"冰臼"和"岩臼"等术语,仅用"壶穴"一词,若强调"壶穴"的不同成因,可在其前面加注成因术语,如"冰川壶穴"、"河成壶穴"、"风化壶 穴"等.[3]对于其他凹坑,有专用名称的用专用名称,如风化穴(tafoni)、风蚀凹槽、风龛(alcove)等;没有的则用一般词汇,称为" 坑"、"穴"、"洞"(pit, hollow, cavity)等. 由于专家喜好不同和几本权威汉语专业辞典互不一致,壶穴、锅穴、 冰臼、岩臼等术语的使用和理解存在着较严重的混乱状况.[1]本文建议应统一将"pothole"译为壶穴,表示基岩表面因侵蚀而形成的一种凹 坑;"kettle hole"或"kettle"译为锅穴,代表冰川沉积区因冰体融化而形成的洼地.[2]对于"冰臼"、"岩臼"的使用,两作者亦未能达成共识:吕洪波建议 继续使用"冰臼",等同于"冰川壶穴",对应于"glacial pothole",摒弃"岩臼"这一新的提法;章雨旭建议修改"壶穴"的原始定义,不再强调其快速旋转水流成因,仅强调其"口小、肚大、底平"的形态特 征,同时摒弃"冰臼"和"岩臼"等术语,仅用"壶穴"一词,若强调"壶穴"的不同成因,可在其前面加注成因术语,如"冰川壶穴"、"河成壶穴"、"风化壶 穴"等.[3]对于其他凹坑,有专用名称的用专用名称,如风化穴(tafoni)、风蚀凹槽、风龛(alcove)等;没有的则用一般词汇,称为" 坑"、"穴"、"洞"(pit, hollow, cavity)等. |
| [3] | . 在对广东省揭西县若干河谷地貌与相应的风化层初步观察的基础上,提出了该地区河谷发育的可能模式;对照河谷地貌与沉积-风化作用发育的基本规律和广东省已有的基本研究成果,认为当地目前所观察到的近代-现代河床中的穴状微地貌不大可能是二三百万年前冰川作用形成的"冰臼",而可能应归结于山区河流作用下形成的正常河成"壶穴".至于是否存在末次冰期盛冰阶时期的冰川遗迹和冰臼则值得进行进一步研究和讨论. . 在对广东省揭西县若干河谷地貌与相应的风化层初步观察的基础上,提出了该地区河谷发育的可能模式;对照河谷地貌与沉积-风化作用发育的基本规律和广东省已有的基本研究成果,认为当地目前所观察到的近代-现代河床中的穴状微地貌不大可能是二三百万年前冰川作用形成的"冰臼",而可能应归结于山区河流作用下形成的正常河成"壶穴".至于是否存在末次冰期盛冰阶时期的冰川遗迹和冰臼则值得进行进一步研究和讨论. |
| [4] | . 对目前见诸报端的"冰臼"之说进行了讨论,认为目前广东范围内所见之"冰臼"实际上是现代流水地貌之"壶穴",并指出,以"冰臼"作轰动效应来吸引游客,发展旅游业是不够严谨的. . 对目前见诸报端的"冰臼"之说进行了讨论,认为目前广东范围内所见之"冰臼"实际上是现代流水地貌之"壶穴",并指出,以"冰臼"作轰动效应来吸引游客,发展旅游业是不够严谨的. |
| [5] | . 因为“冰臼”一词尚未得到地学界认可，建议继续用“冰川壶穴”来替代“冰臼”。由于生成冰臼(冰川壶穴)与壶穴的水动力条件和地貌形态相似，所以单从形态难以区分广东河床上的壶穴或冰臼，只有确定广东是否发育过第四纪冰川之后，才可能确定广东是否有冰臼。本文从气候、地貌和生物角度证实广东未出现过第四纪冰川环境，并认为所谓：①水应力集中一点生成冰臼；②花岗岩坚硬不能生成壶穴；③二、三百万年前生成冰臼等冰臼论观点是不成立的。 . 因为“冰臼”一词尚未得到地学界认可，建议继续用“冰川壶穴”来替代“冰臼”。由于生成冰臼(冰川壶穴)与壶穴的水动力条件和地貌形态相似，所以单从形态难以区分广东河床上的壶穴或冰臼，只有确定广东是否发育过第四纪冰川之后，才可能确定广东是否有冰臼。本文从气候、地貌和生物角度证实广东未出现过第四纪冰川环境，并认为所谓：①水应力集中一点生成冰臼；②花岗岩坚硬不能生成壶穴；③二、三百万年前生成冰臼等冰臼论观点是不成立的。 |
| [6] | . 过去十年来发表了一系列关于中国东部第四纪冰川地貌的文章，而关于壶穴成因的争论也通过各种媒介报道出来。笔者等建议壶穴仅仅用于表示快速旋转水流在基岩表面形成的近圆筒形的凹坑，以口小肚大底平为典型形态特征，而冰川融水冲蚀形成的壶穴则叫做冰川壶穴。近年来，有些研究者将中国东部花岗岩山脊上的壶穴与差异风化和风蚀作用联系起来。笔者等分析了风化作用和风蚀作用的特点，明确指出：风化作用和风蚀作用并非壶穴形成的原因，唯一可能的成因是快速的河水或冰川融水的旋转水流。因此，在中国南方河床上发现的壶穴既可能是河流流水形成的，也可能是第四纪山谷冰川融水造成的；而中国北方花岗岩山脊上的壶穴只能是曾经覆盖其上的第四纪冰帽在冰川退缩期之冰川融水形成的。所以，花岗岩山脊上的壶穴为冰川壶穴（即冰臼），可以看作第四纪冰帽的标志。根据中国东部壶穴的分布特征推断：中国东部之北方在第四纪末次冰盛期至少曾经存在着许多冰帽甚至大陆冰川，而其南部边缘至少已经达到山东蒙山以南。 . 过去十年来发表了一系列关于中国东部第四纪冰川地貌的文章，而关于壶穴成因的争论也通过各种媒介报道出来。笔者等建议壶穴仅仅用于表示快速旋转水流在基岩表面形成的近圆筒形的凹坑，以口小肚大底平为典型形态特征，而冰川融水冲蚀形成的壶穴则叫做冰川壶穴。近年来，有些研究者将中国东部花岗岩山脊上的壶穴与差异风化和风蚀作用联系起来。笔者等分析了风化作用和风蚀作用的特点，明确指出：风化作用和风蚀作用并非壶穴形成的原因，唯一可能的成因是快速的河水或冰川融水的旋转水流。因此，在中国南方河床上发现的壶穴既可能是河流流水形成的，也可能是第四纪山谷冰川融水造成的；而中国北方花岗岩山脊上的壶穴只能是曾经覆盖其上的第四纪冰帽在冰川退缩期之冰川融水形成的。所以，花岗岩山脊上的壶穴为冰川壶穴（即冰臼），可以看作第四纪冰帽的标志。根据中国东部壶穴的分布特征推断：中国东部之北方在第四纪末次冰盛期至少曾经存在着许多冰帽甚至大陆冰川，而其南部边缘至少已经达到山东蒙山以南。 |
| [7] | . <p>从密执安盆地志留系碳酸盐岩样品的芳烃馏分中 ,经GC-MS分析检测出了惹烯和甲基惹烯化合物 .前泥盆系碳酸盐岩地层中惹烯化合物的存在表明该类化合物不仅仅是陆生高等植物的生物标志物 ,也可以来自某些低等生物的贡献 ,特别是志留系地层中甲基惹烯化合物的检出可能还属首次 .</p> . <p>从密执安盆地志留系碳酸盐岩样品的芳烃馏分中 ,经GC-MS分析检测出了惹烯和甲基惹烯化合物 .前泥盆系碳酸盐岩地层中惹烯化合物的存在表明该类化合物不仅仅是陆生高等植物的生物标志物 ,也可以来自某些低等生物的贡献 ,特别是志留系地层中甲基惹烯化合物的检出可能还属首次 .</p> |
| [8] | . South Africa has a wealth of sandstone landforms, yet many of these have not been examined in detail to expand knowledge on their morphology and process origins. Here we present data on primary morphological statistics, rock hardness, surface roughness and petrographic investigations of rock doughnuts and associated pothole structures in Golden Gate Highlands National Park (GGHNP) and in the Witkop III complex, with the aim of using such data and field observations to argue their likely origins. Schmidt hammer R-values indicate consistently harder doughnut rims (mean = 48.7; n = 150) than the enclosed potholes (mean = 37.8; n = 150) and surrounding sandstone platform (mean = 39.7; n = 250). The petrography of Clarens Fm. Sandstone shows that the typical whitish sandstone is affected by intense chemical weathering. Pothole rims and the irregular reddish crust typical of the Witkop III outcrops show a secondary cementation by microcrystalline silica. Although preservation of old land surfaces is difficult to prove, small and circular pipe structures filled with calcite-cemented sand are present locally surrounding the Witkop III hydrothermal complex, and represent conduits for fluidized sand. Based on the morphologies of the Witkop III summit with the associated potholes and pipes, we hypothesize that they are remnants of morphologies created by Jurassic fluid seepage, with a superimposed and secondary silica cementation. Given that fluidization structures evidently occur in Clarens Fm. Sandstone, as is the case at Witkop, such mechanisms could possibly have contributed to the observed rock doughnut structures elsewhere on Clarens Fm. Sandstones, such as at the GGHNP where the rock doughnut morphological attributes are typical to landforms originating from fluid venting. |
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| [10] | . <p>对广东深圳西冲湾海滩东侧基岩海岸上壶穴的形态特征进行详细测量并对其位置和高程做三角高程测量。结合野外观测结果从经典统计学和空间统计学的角度定量地描述壶穴的形态和空间分布特征及其在基岩海岸发育过程中的地貌作用。研究得出以下结论：西冲海岸壶穴趋向形成于节理、断裂、层面等岩体软弱带，壶穴的形态和分布受这些软弱带控制，但形成于软弱带的具体位置却是随机的；西冲海岸壶穴的形成、扩大和加深实际上是对二级平台产生破坏，但壶穴以现代低潮线为下蚀极限；海岸壶穴是现代海岸动力侵蚀过程的产物，只要动力、岩石条件适合，壶穴随时都可形成；海岸壶穴的形态不仅与流水动力有关，而且与岩石硬度及壶穴发育过程有关；海岸壶穴与河流壶穴一样，可以在形成于各种类型的岩石，起源于各种各样的凹坑；海岸与河流的水动力差异导致了海岸壶穴和河流壶穴形态差异。</p> . <p>对广东深圳西冲湾海滩东侧基岩海岸上壶穴的形态特征进行详细测量并对其位置和高程做三角高程测量。结合野外观测结果从经典统计学和空间统计学的角度定量地描述壶穴的形态和空间分布特征及其在基岩海岸发育过程中的地貌作用。研究得出以下结论：西冲海岸壶穴趋向形成于节理、断裂、层面等岩体软弱带，壶穴的形态和分布受这些软弱带控制，但形成于软弱带的具体位置却是随机的；西冲海岸壶穴的形成、扩大和加深实际上是对二级平台产生破坏，但壶穴以现代低潮线为下蚀极限；海岸壶穴是现代海岸动力侵蚀过程的产物，只要动力、岩石条件适合，壶穴随时都可形成；海岸壶穴的形态不仅与流水动力有关，而且与岩石硬度及壶穴发育过程有关；海岸壶穴与河流壶穴一样，可以在形成于各种类型的岩石，起源于各种各样的凹坑；海岸与河流的水动力差异导致了海岸壶穴和河流壶穴形态差异。</p> |
| [11] | . <p>对广东中新世夷平面上大布河强烈下切的广东大峡谷源头河段的227 处壶穴形态特征进行详细测量并做统计分析, 结合野外观测结果从统计学的角度定量地描述壶穴的形成和发育过程。研究得出以下结论: 壶穴的形成与发育只与河床局部的地质、地貌、流水特征有关, 其形成始于河床床面薄弱处和三角(撞击) 坑; 壶穴形态受构造节理控制; 壶穴发育过程中, 深度与口径间有很强的(对数) 正相关关系; 壶穴发育过程中, 其形态和流水作用的形式不是固定的; 在下切强烈的河段, 作为河床下切的侵蚀形式之一, 壶穴形成既不需要很长时间, 也不能充分发育, 而且难以长期保留。以统计方法定量地研究河流壶穴有助于解决广东第四纪环境的有关争论。</p> . <p>对广东中新世夷平面上大布河强烈下切的广东大峡谷源头河段的227 处壶穴形态特征进行详细测量并做统计分析, 结合野外观测结果从统计学的角度定量地描述壶穴的形成和发育过程。研究得出以下结论: 壶穴的形成与发育只与河床局部的地质、地貌、流水特征有关, 其形成始于河床床面薄弱处和三角(撞击) 坑; 壶穴形态受构造节理控制; 壶穴发育过程中, 深度与口径间有很强的(对数) 正相关关系; 壶穴发育过程中, 其形态和流水作用的形式不是固定的; 在下切强烈的河段, 作为河床下切的侵蚀形式之一, 壶穴形成既不需要很长时间, 也不能充分发育, 而且难以长期保留。以统计方法定量地研究河流壶穴有助于解决广东第四纪环境的有关争论。</p> |
| [12] | . 对内蒙，河北等地新近发现的壶穴进行详细的计量及采样分析，并参考国内外相关研究资料，认为本区壶穴是非冰成的风化风蚀穴，它的发展受到风，温度，降水，8湿度，生物，地貌及岩体的结构构造等多种因子的控制，其中风化，尤其是盐风化等化学风化，是其主要控制因子，而风不仅加速风化，进行风蚀，并不断把风化物搬运走，作者综观国内外各类壶穴，并结合自己的研究成果，对荧穴的成因进行了类型划分，这些成因皆反映了特定的环境背景，本区古人类文化相当发达，壶穴正是在夏家店文化年代跨度内达到了相对稳定，气候环境，地貌过程，文化类型三者存在很好的响应互动关系。 . 对内蒙，河北等地新近发现的壶穴进行详细的计量及采样分析，并参考国内外相关研究资料，认为本区壶穴是非冰成的风化风蚀穴，它的发展受到风，温度，降水，8湿度，生物，地貌及岩体的结构构造等多种因子的控制，其中风化，尤其是盐风化等化学风化，是其主要控制因子，而风不仅加速风化，进行风蚀，并不断把风化物搬运走，作者综观国内外各类壶穴，并结合自己的研究成果，对荧穴的成因进行了类型划分，这些成因皆反映了特定的环境背景，本区古人类文化相当发达，壶穴正是在夏家店文化年代跨度内达到了相对稳定，气候环境，地貌过程，文化类型三者存在很好的响应互动关系。 |
| [13] | . This paper examines cylindrical pothole growth on streambeds using empirical analyses of field data and geometric constraints. Pothole depths (d) and average radii (?) at three localities have the relationship ? = kd?, where k and 07 are regression coefficients (R≥ 0.72). Observed 07 (0.57, 0.67, 0.85) translate to d increasing faster than r at all localities. The strong correlations and absence of potholes with very low or high ratios of depth/diameter suggest that small concavities act as pothole seeds and enlargement is quasi-systematic. Exploiting the power relationship, growing potholes can be represented as deepening and radially expanding cylinders. Absolute and relative distributions of erosion can be calculated for floors and walls using this geometrical approach. Volumetrically, more substrate is eroded from pothole walls than floors during growth for 07 > 0.5. Among sample populations, as much as 70% more material is eroded from walls than floors (07 = 0.85). Wall and floor surface areas differ by 1 or more orders of magnitude for observed 07, and as a result, erosion rates are fastest atop floors. Differences in erosion rates may reflect the efficacy of erosion phenomena. Low-angle impacts of tools on walls presumably have low erosion efficiencies. Efficacies are presumably influenced by substrate properties, and floor and wall erosion rates are most comparable in the weakest observed strata, although substantially more material is removed from walls at this locality (07 = 0.85). Additional data is needed, but quantifiable relationships may exist between geometries, substrates, and erosion phenomena. |
| [14] | . 华北山地"距今二、三百万年" 的"冰臼"绝大部分位于第四纪河谷内,"距今1～2万年"的"冰川壶穴"位于全新世河谷内,与华北山地地貌演化相矛盾;所谓的"冰川地貌"组合不是真正的 地貌组合,而是不同时代、不同成因地貌的混合,因此,华北山地不存在冰臼。所谓的"冰臼"是不同时代、多种成因的壶穴——距今2.50Ma前后的河蚀壶 穴,距今10～20ka的雪蚀壶穴,距今10ka以来的溶蚀穴、溶蚀—河蚀壶穴、风化—风蚀壶穴、现代壶穴和水潭。 . 华北山地"距今二、三百万年" 的"冰臼"绝大部分位于第四纪河谷内,"距今1～2万年"的"冰川壶穴"位于全新世河谷内,与华北山地地貌演化相矛盾;所谓的"冰川地貌"组合不是真正的 地貌组合,而是不同时代、不同成因地貌的混合,因此,华北山地不存在冰臼。所谓的"冰臼"是不同时代、多种成因的壶穴——距今2.50Ma前后的河蚀壶 穴,距今10～20ka的雪蚀壶穴,距今10ka以来的溶蚀穴、溶蚀—河蚀壶穴、风化—风蚀壶穴、现代壶穴和水潭。 |
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| [17] | . This study was undertaken for the purpose of determining hypotheses for pothole erosion that could be demonstrated by laboratory experiment. Three types of power circuits, experimentally demonstrated, are used to explain the three types of stream potholes. The bearing of these results on the "moulin" and "grinder" hypotheses is discussed. |
| [18] | . Presents qualitative field evidence on the relative efficacy of the various processes of fluvial erosion such as plucking, abrasion, cavitation and solution, into river bedrock. Inference from detailed observation of the morphology of erosional forms on channel beds and banks; Importance of the study for the study of long-term landscape evolution. |
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| [20] | . 河成壶穴是记录流域地貌演化过程、水流与河床边界条件相互作用的 关键性证据之一.以川中丘陵区两类岩性区(砂岩、泥岩)的河成壶穴为研究对象,定义壶穴形态规模与比例两类参数,对比两地壶穴形态差异性,并分析其成因. 结果表明:在规模上,砂岩壶穴的密度和深度较泥岩壶穴偏大,而长、短轴则较之偏小;在平面形态上,砂岩壶穴的扁率较泥岩壶穴偏小;在垂直断面形态上,砂岩 壶穴多呈倒“Ω”型、“U”型,口径深宽比偏大,泥岩壶穴多呈“V”型,口径深宽比偏小.这与两地水动力、构造、推移质、基岩与时间等因素相关,并建立壶 穴概念模型.本研究将丰富与完善壶穴地貌的非地带性特征及区域代表性,为川中丘陵区河流地貌演化过程提供科学依据. . 河成壶穴是记录流域地貌演化过程、水流与河床边界条件相互作用的 关键性证据之一.以川中丘陵区两类岩性区(砂岩、泥岩)的河成壶穴为研究对象,定义壶穴形态规模与比例两类参数,对比两地壶穴形态差异性,并分析其成因. 结果表明:在规模上,砂岩壶穴的密度和深度较泥岩壶穴偏大,而长、短轴则较之偏小;在平面形态上,砂岩壶穴的扁率较泥岩壶穴偏小;在垂直断面形态上,砂岩 壶穴多呈倒“Ω”型、“U”型,口径深宽比偏大,泥岩壶穴多呈“V”型,口径深宽比偏小.这与两地水动力、构造、推移质、基岩与时间等因素相关,并建立壶 穴概念模型.本研究将丰富与完善壶穴地貌的非地带性特征及区域代表性,为川中丘陵区河流地貌演化过程提供科学依据. |
