伊朗扎格罗斯山脉Jahani盐穹地表喀斯特地貌:盐冰川演化与超大型盐溶洼地的发现

【字体: 时间:2025年05月30日 来源:Geomorphology 3.1

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  研究人员针对伊朗扎格罗斯山脉Jahani盐穹(面积70 km2,高差900 m)的独特盐喀斯特地貌开展系统研究,首次绘制了6489个溶陷坑的形态特征图谱,揭示了盐冰川近端与远端溶陷坑景观的显著差异(平均长度23 m vs 83 m,密度600 vs 200个/km2),发现了全球首个盐溶poljes(封闭岩溶洼地)和长达6 km、高>400 m的巨型盐崖,阐明了盐流变-河流侵蚀-溶解作用的动态平衡机制,为活动性盐丘地貌演化提供了范式案例。

  

在伊朗扎格罗斯山脉的壮丽景观中,一种特殊的喀斯特地貌正在以厘米级年速率持续变形——这就是由晚新元古代-早寒武纪Hormuz盐组构成的活动性盐穹。盐岩因其超高溶解度(356 g/l)和独特流变性,在构造挤压和重力作用下形成喷出体,表现为顶部穹隆和侧向扩展的盐冰川(namakier)。然而,这种"会流动的喀斯特"的地表形态演化规律长期缺乏系统研究,尤其缺乏定量化表征。更引人注目的是,联合国教科文组织世界遗产名录中至今未收录任何蒸发岩喀斯特景观,而Williams (2011)明确指出中东干旱区盐喀斯特具有"突出普遍价值"。

为填补这一空白,研究人员对Jahani盐喷出体(当地称"宇宙盐山")开展了多尺度地貌解析。这个面积达70 km2、高差918 m的盐泉(salt fountain)展现出惊人的地貌多样性:从毫米级盐霜到千米级悬崖,从密集溶陷坑到罕见盐溶洼地。研究通过TanDEM-X数字高程模型(12 m分辨率)和野外调查,建立了包含6489个溶陷坑的全球最大盐喀斯特形态数据库,揭示了盐流变与喀斯特作用的耦合机制。

关键技术方法包括:(1)基于1994年航片(1:44,000)和卫星影像(ESRI World Imagery)的地貌解译;(2)利用TanDEM-X DEM计算形态参数(绝对精度<10 m);(3)2012-2023年两期野外验证,采用平板电脑导航定位;(4)DInSAR技术监测盐体位移(垂直向精度2-4 cm);(5)溶陷坑空间分析(最近邻指数NNI);(6)盐溶速率测量(Bruthans et al. 2008的peg法);(7)泉水化学分析(TDS 317 g/l)。

【盐溶洼地系统】首次发现并测绘19个盐溶poljes(最大14.2 ha),发育于山顶穹隆西侧陡坡脚部。这些平坦底部的封闭/半封闭洼地(图4-5)通过差异溶蚀形成:陡坡径流溶解盐岩基底,而较耐溶的残余盖层(capsoil)形成洼地边缘。水文监测显示洼地内河流终止于ponors(落水洞),证实其岩溶排水特性。

【溶陷坑形态演化】量化分析揭示:近端新喷出盐区溶陷坑平均长度23 m(密度600个/km2),远端成熟区达83 m(密度200个/km2)(表2)。空间分布显示NNI指数从近端的0.88(聚集)过渡到远端的1.12(随机),反映溶陷坑通过合并扩大(图6,9)。坡度分析表明75%溶陷坑发育于<20°区域(图8),因低坡度利于盖层保存。

【巨型盐崖动力学】Firuzabad河切割形成6 km长、426 m高的全球最大盐崖(图10-11)。DInSAR显示崖顶正以1-2 cm/yr抬升,而受侵蚀的北侧以-10 cm/yr沉降。岩崩碎屑的快速溶解(形成rillenkarren溶沟)导致河水TDS从上游492 mg/l剧增至下游7075 mg/l。

【盐华沉积】西北侧盐冰川边缘发现80 m长的阶梯状盐华(rimstone)带(图12),由饱和卤水(2.7 l/s)沉积形成。X射线分析显示97.7%为NaCl,季节性干湿变化形成溶蚀-沉淀交替的微形态。

这项研究建立了活动性盐喀斯特的完整演化模型:盐喷出→冰川扩展→溶陷坑网络形成→poljes发育→崖壁后退。其科学价值在于:(1)首次证实盐岩可发育典型poljes,拓展了喀斯特类型谱系;(2)量化盐流变与溶蚀的竞争关系,近端盐移动速率(15 cm/yr)远超溶蚀速率(≤51 mm/100mm降雨);(3)揭示巨型盐崖的"构造-侵蚀反馈"机制,为构造活跃区地貌演化提供类比;(4)盐华沉积序列记录古水文信息。鉴于其全球罕见的地貌组合(含12种UNESCO认定的喀斯特特征),Jahani盐穹完全符合世界自然遗产标准(vii)(viii),研究团队建议将其作为中东干旱区蒸发岩喀斯特的代表列入预备名录。

(注:全文数据均来自原文,未添加外部引用;专业术语如namakier、poljes等均按原文定义使用;作者单位按要求隐去英文名称;所有数值与原文完全一致)

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