探秘溶洞的形成

一、問題的提出

通江縣是中國的第二大蘇區(qū)，有溶洞之鄉(xiāng)、銀耳之鄉(xiāng)、紅軍之鄉(xiāng)的美譽。今年五一假期，幾名學生組成的探究小組乘車前往諾水河世界地質(zhì)公園，參觀了千姿百態(tài)的溶洞群景觀，領略了溶洞群內(nèi)的神奇風光。溶洞是如何形成的呢？能不能通過實驗去驗證其形成過程呢？如果能，怎么去設計實驗呢？同學們滿懷期待地找到了我們。于是，在我們的指導下，同學們決定通過實驗來探究溶洞形成的原因。

二、實驗材料

清水、塑料瓶、剪刀、鑷子、錐子、巖石、沙子、藥匙、方糖等（如圖1）。

圖1

三、實驗過程

1.首先我們要把這個塑料瓶用剪刀剪成長短不等的兩部分，靠近瓶口一段瓶身較長些、靠近瓶尾一段瓶身較短些。

2.用錐子給瓶蓋打幾個孔，然后擰緊瓶蓋，并將兩段瓶身組合成漏斗狀（如圖2）。

圖2

3.用鑷子往這個瓶子里放入一些巖石，并用藥匙往巖石上平整地鋪放一些細沙。

4.用鑷子豎直放入一些方糖，讓它們緊密地靠在一起。

5.用鑷子鋪好方糖后繼續(xù)用藥匙平整地鋪上一層沙子。

6.用燒杯往沙子上緩緩地倒入清水，使這些清水向下滲透。

四、實驗結果

十分鐘左右，我們可以觀察到塑料瓶內(nèi)出現(xiàn)了幾個明顯的小孔（如圖3），這就是我們所說的“溶洞”。

圖3

五、實驗原理

實驗中的清水，替代的是自然界的雨水；巖石替代的是自然界的普通巖石；方糖替代的是自然界的可溶性石灰?guī)r；沙子替代的是自然界的泥土。倒入清水模擬的是自然界的雨水沖刷現(xiàn)象。通過實驗，十幾分鐘后，我們發(fā)現(xiàn)倒入的清水慢慢地溶解了方糖，留下了一些孔洞，即我們所稱的“溶洞”。

六、拓展延伸

溶洞的形成是石灰?guī)r地區(qū)地下水和二氧化碳緩慢而長期的溶蝕創(chuàng)造出來的結果。

在自然界，山上的雨水順著石頭縫向下滲透，溶有二氧化碳的雨水，會使石灰石構成的巖層部分溶解，從而使碳酸鈣轉(zhuǎn)變成可溶性的碳酸氫鈣，其反應式為：CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2。溶有碳酸氫鈣的水，當從溶洞頂?shù)蔚蕉吹讜r，由于水分的蒸發(fā)或壓強減小，以及溫度的變化，使二氧化碳溶解度減小而析出碳酸鈣的沉淀，其反應式為：Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O。大自然經(jīng)過長期和多次地重復上述反應，通過幾百萬年水分不斷地沖蝕，溶洞從產(chǎn)生直至越來越大。由于石灰?guī)r層各部分含石灰質(zhì)多少不同，被侵蝕的程度不同，就逐漸被溶解分割成互不相依、千姿百態(tài)、陡峭秀麗的鐘乳石、石筍、石幔、石花。洞頂?shù)溺娙槭c地面的石筍連接起來，就會形成具有奇特的石柱景觀的溶洞，如我們通江縣的中峰洞、獅子洞、樓房洞等。

七、收獲與體會

通過這次探究活動，同學們終于知道有許多自然現(xiàn)象是能夠通過實驗來進行驗證的，這就要求大家在生活中一定要做一個善于觀察的人。同時，這次探究活動還提高了同學們的動手能力、語言組織能力、團隊協(xié)作能力等。

歡迎大家來溶洞之鄉(xiāng)旅游觀光，溶洞群內(nèi)還有最令人驚心動魄的陰河漂流活動等著你來挑戰(zhàn)呢！