洞穴

一个窗口到爱德华兹含水层

德州中部的爱德华兹含水层是一个关键的资源,为居民提供饮用水和娱乐。当地洞穴含水层为k - 12类是一种常见的实地考察旅行目的地。我们增加教学材料和添加创意,探究式活动利用UT教员的长期的洞穴和岩溶研究项目。有一个广泛的知识财富德州中部洞穴,岩溶、和爱德华兹含水层!

探索不同的领域:

岩溶是什么?

喀斯特景观形成的解散的可溶性岩石包括石灰石、白云石、石膏。它的特点是灰岩坑、洞穴和地下排水系统(图1)。地表岩溶特征几乎都是由内部排水,沉降,崩溃引发的发展潜在的洞穴(帕默,1991)。雨水变成酸性,接触大气中二氧化碳和土壤。流入骨折在岩石,水开始溶解的岩石创建一个网络通道。随着时间的推移,水流通过网络继续侵蚀和扩大通道;这使得管道系统运输越来越大量的水(耿氏,2004)。解散的过程会导致发展的洞穴,灰岩坑,弹簧和下沉流典型的喀斯特景观。

岩溶为什么重要?

解散与德州中部石灰岩岩溶发育创造了一个复杂的地下水流网络,包括洞穴大到足以让人类访问。雨水通过网络传播,由Balcones控制断层系统,直到它到达水位(Ferrill et al ., 2004)。karstified石灰石作为含水层水可以存储,后来由人类提取。

二百万人在德州中部获取饮用水的岩溶含水层称为爱德华兹含水层(夏普和旗帜,1997)。这个资源尤为重要对德州中部的地区变得更加城市化。具有更高的密度,德州中部将面临更高的需求和增加污染。就像雨水,污染物可以很容易地通过karstified石灰岩。另一个困难是,溪流和地表径流进入含水层通过排水口及洞穴绕过自然过滤渗透产生的土壤和基础。这直接充电迅速补充供水;然而,这也使得含水层特别容易受到污染(Drew和Hotzl, 1999)。

有关更多信息,请查看岩溶门户。

引用

画、d和Hotzl H, 1999年,岩溶水文地质和人类活动:影响,后果和影响。布鲁克菲尔德,VT:嗜Balkema出版社,332 p。

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含水层是什么?

含水层是身体的岩石,可以储存和传送大量的水(耿氏,2004)。他们储存水的方式根据不同岩石孔隙度和渗透率。孔隙度开放空间的比例是在岩石或表面材料。磁导率是一种衡量一个材料传输流体的能力。如果毛孔很小或者没有连接形成一个通道,材料将有一个主渗透率低。如果材料断裂(断裂)渗透率将增加。砂岩含水层,例如,就像一块海绵,水慢慢渗透之间的沙粒每天英寸的速度。岩溶含水层,另一方面,商店在骨折,管道,和蛀牙(图1),能够运输水英里每一天!

爱德华兹含水层

爱德华兹含水层岩溶含水层。它占地大约4000平方英里从格兰德河,德尔里约热内卢附近的小镇萨拉多贝尔县图2(美国地质调查局,2004)。

从表面上看,爱德华兹含水层组成的三个领域:排水,充电,承压区。集水区内收集降雨和指导充电区。地表径流进入爱德华兹石灰石通过骨折、内灰岩坑和下沉流充电区。这个地区被认为是一个非承压含水层因为水可以自由进入和退出。承压区是一个承压含水层的部分。德尔里奥粘土作为屏障,手里拿着水,防止进一步充电。在一些地方在这个区,地下水在承压弹簧压力,释放。

对爱德华兹含水层的威胁

图2:爱德华兹含水层延伸的德州中部(Musgrove, 2000)。倾向限制的饮用水含水层被定义为坏水线(1000 mg / l)。

主要有两个威胁爱德华兹含水层:污染和提取。城市化污染集中收集污染物不透水,或令人费解的表面。雨水内排水和补给区将污染物冲入岩溶特征,直接进入含水层(马勒,2004)。第二,随着人口增加对水的更高需求。如果提取的数量超过充电,含水层的水位会下降。如果这发生在很长一段时间,可以显著降低含水层的水位使现有的井非生产性,或者允许“坏”的涌入或盐水(Hovorka, 1998)。

爱德华兹含水层是超过15濒危物种,是200万人的主要供水(夏普和旗帜,1997)。在德州中部的这对生命至关重要。节约用水和污染物运输监管已成为保护我们的蓄水层的重要组成部分。

引用

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正确的成分

爱德华兹的石灰石岩石集团最初是约1亿年前沉积下来当一个温暖、浅海覆盖德州中部。海洋生物。随着海洋生物死亡,他们的碳酸钙骨骼和贝壳沉没和凝固层灰岩。海平面下降和爱德华兹石灰岩葬然后上升。重大喀斯特作用始于隆起约2500万年前(夏普,1997)。骨折和错误,如Balcones错,让雨水渗透,溶解爱德华兹的可溶性岩层组(Ferrill et al ., 2004)。

德州洞穴:三个闪亮的例子

索诺拉的洞穴位于8英里以西的索诺拉,德州附近州际高速公路10。最初被称为“梅菲尔德的洞穴”,因为它是位于梅菲尔德农场,当地牛仔知道这个洞穴很多年了。洞穴是专业研究在1950年代和使用革命性的技术开发和维护一个山洞在最自然的状态。被许多人声称是世界上最美的洞穴之一,游客往往比较部分索诺拉的洞穴遍布晶体的晶洞内。

内心世界洞穴奥斯汀以北20英里,最初发现在1963年德州高速公路部门。为了确定地面可以支持一个高速公路立交桥的重量,他们钻几个测试孔;反复的钻头突破为公开的蛀牙。人类第一次进入洞穴是降低钻头通过扩大测试孔。内心世界洞穴是一个高度装饰洞超过4英里的通道。人为的入口是唯一进入洞穴通道;然而,仍然是5的灰岩坑称为骨下沉,化石丰富,已确定。洞穴之旅仅覆盖大约相当于现有的内心世界洞穴的通道。

天然桥洞穴位于圣安东尼奥和新布朗费尔斯之间,8英里以西的135。主要的洞穴发现的4卡弗斯于1960年在圣玛丽大学。这个地区被称为well-karstified地区,所以凯弗斯去寻找洞穴。爬行后通过一个长,紧爬,猎户座诺克斯闯入了一个大型网络的文章,今天的参观路线如下。这两个洞穴收到他们的名字从上面的天然岩桥北洞穴的入口。旅游路线经过一系列的大高度装饰房间和在炼狱溪达到200英尺的深度。大雨后,充电会导致水位上升,偶尔填炼狱的小溪。

引用

夏普,J.M.、横幅。1997年,爱德华兹蓄水层:资源冲突,GSA今天,v . 7(8), 1 - 9页。

洞穴的形式如何?

“洞穴”一词指的是自然开放,通常在岩石,大到足以让人类进入(耿氏,2004)。有几种不同类型的洞穴:火山,冰川裂缝,侵蚀和解决方案。解决方案洞穴发生在石灰石和石膏,在德州中部是最常见的类型。虽然解散是占主导地位的过程中,其他进程侵蚀和重力等故障,或崩溃,可以促进洞穴发展(帕默,1991)。

图1:雨水与大气中二氧化碳和土壤混合,形成碳酸(H2CO3),以起到溶解的石灰岩。

矿物质在地下水化学反应千差万别。例如,方解石是溶于弱酸等H2CO3 -碳酸。因此,石灰岩主要由方解石(碳酸钙)是容易受到地下水的化学侵蚀。碳酸水和二氧化碳之间可以形成一个反应。雨水,已经微酸性(pH ~ 6),通过大气和土壤层,它与二氧化碳和混合形成碳酸(图1)。酸性水经过骨折,裂缝,蛀牙和溶解的石灰岩很慢,扩大网络的通道。大多数溶蚀洞穴需要100000多年发展大到足以让人类能够通过帕尔默(1991)。

大多数洞穴在创建或略低于地下水位在饱和带石灰岩。如果水位稳定,可以创建大开口,因为水会接触的所有表面的洞穴,在大规模溶解的石灰岩。如果地下水位下降,活跃的洞穴形成的面积将会降低到基岩,上部开口是曝气的留在欧元区,只有受到流水的解散。滴水的声音通过这些干燥的段落可能沉积碳酸钙以各种形式统称为汪教授。

洞穴:窗户进入含水层

地下洞穴允许人类访问和调查过程。

地质和构造活动,或地壳内褶皱和断层,在洞穴是显而易见的。洞穴墙壁,天花板,地板可以弯曲,骨折,在岩层褶皱。洞穴通道穿过岩层,使岩石更容易识别。

含水层补给成为一个可观测的过程在山洞里。含水层是身体的岩石能包含和传输大量的水(耿氏,2004);洞穴是含水层内的最大途径。内的供水含水层与每个水滴慢慢补充,下面从洞穴天花板坠落到地板上。

水流路径记录的位置和模式形成整个洞穴通道(Musgrove et al ., 2001)。窗帘的钟乳石,蜿蜒的布料或一行石笋形成水通过骨折。的群石吸管可以表明扩散流——水通过渗透石灰石内分钟空白空间。

引用

耿氏,J。,2004年,百科全书的洞穴和岩溶科学。纽约:菲茨罗伊迪尔伯恩,902便士。

Musgrove M。、横幅。,麦克L.E.,梳子D.M.,詹姆斯已经程,H。,爱德华兹R.L.2001年地质年代学的晚更新世至全新世从德州中部汪:影响区域古气候:《美国地质学会通报》,v . 113 (12), p . 1532 - 1543。

帕尔默A.N.1991年起源和形态的石灰岩洞穴,《美国地质学会通报》,v . 103, p 21。

洞穴装饰怎么样?

微酸性水通过石灰石、方解石溶解,部分碳酸钙的岩石,并有解决方案。当大量的水滴进入洞穴发生化学反应。二氧化碳溶解在水中,溶解形成H2CO3,出来的解决方案。水变得不那么酸(低pH值)和方解石(碳酸钙)之前在溶液中存入的形成被称为汪教授。

有几种类型的钟乳石。中一根形成水流在墙壁,地板,或其他的方解石的形成和建立表看起来像岩石瀑布。石笋上升向上从地板上的洞穴通道,通常由水从天花板上滴下来。钟乳石挂在洞穴上限和形式方解石的形成沉积物层水流下来。你记得石笋和钟乳石的区别,记住钟乳石抓住“紧”天花板。当一个钟乳石和石笋加入他们形成列。

一般来说,所有的天花板形成钟乳石,但因为有太多的独特类型,有更具体的术语。例如,一个布料发展当水存款方解石薄片,挂在精致的褶皱窗帘。微小的,中空的钟乳石被称为石吸管尤其迷人。他们成长为水在流和存款戒指方解石的小费。Helectites,或精致,扭曲的钟乳石,形式为特别潮湿的洞穴通道内空气流动导致方解石形成项目以奇怪的角度从洞穴的天花板或墙壁。他们有弯曲或角形式,使它们看起来像他们在失重状态下形成的。