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，有溶洞之鄉、銀耳之鄉、紅軍之鄉的美譽。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公園，參觀了千姿百態的溶洞群景觀，領略了溶洞群內的神奇風光。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出現了幾個明顯的小孔（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巖；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象。通過實驗，十幾分鐘后，我們發現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

溶洞的形成是石灰巖地區地下水和二氧化碳緩慢而長期的溶蝕創造出來的結果。

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，當從溶洞頂滴到洞底時，由于水分的蒸發或壓強減小，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，溶洞從產生直至越來越大。由于石灰巖層各部分含石灰質多少不同，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、陡峭秀麗的鐘乳石、石筍、石幔、石花。洞頂的鐘乳石與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、團隊協作能力等。

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