现代科学告诉我们,只有碳酸钙矿物容易做到这一点。碳酸钙是白色,不易溶解的固体。在自然界中,以石灰石limestone,白垩chalk,大理石marble,和方解石calcite形式存在。它们可溶解在稀释的酸中。在自然界中由于二氧化碳和水的作用能转化碳酸钙为可溶性的碳酸氢钙。
CaCO3+H2O+CO2---Ca(HCO3)2
而当碳酸氢钙受热或压强突然减少时,溶解的碳酸氢钙会分解,重新变成碳酸钙沉淀。
Ca(HCO3)2---CaCO3+CO2+H2O
在地球表面70%岩石是沉积岩,包括石灰岩,砂岩,页岩等。在石灰岩地区,由于地下水长期溶蚀的结果,不易溶解的碳酸钙受水和二氧化碳的作用转化为可溶性的碳酸氢钙,而被地下水带走,从而形成一个溶洞karst
cave。
而构成溶洞的石灰岩,其顶部继续受水的侵蚀,缓慢溶解,像东北冬天屋檐下面冰溜子一样,悬挂顶上形成千枝百态的石钟乳stalacite,或称钟乳石。有的滴到地面,逐渐加高,形成石笋stalagmite。有的上面钟乳石和下面石笋连接起来,形成石柱。结果石灰岩溶洞景观气象万千。
石灰岩溶洞冬暖夏凉,是避暑避寒的好地方,这就吸引了古代道士,隐士寻找这种地方修真养性,躲避尘世纷扰。我国石灰岩溶洞分布很广,数量众多。比较著名的十大溶洞有:广西桂林的芦笛岩,重庆武隆的芙蓉洞,云南泸西的阿庐古洞,河南洛阳的鸡冠洞,湖北宜昌的白马洞,广西桂林的银子岩,苏州西洞庭山的林屋洞,湖南张家界的黄龙洞,贵州的织金洞及北京房山的石花洞等。
石灰岩溶洞,受到大气降水及地下水的不断侵蚀,顶部逐渐变薄,受到风力及上部重物压力而坍塌,从而形成一个巨大凹坑,这就是所谓的天坑。目前世界上确认的天坑有78个,其中2/3天坑在我国。我国著名的十大天坑有:重庆奉节县的小寨天坑,广西乐业县的乐业天坑群,贵州兴义市的兴义万峰林天坑,重庆云阳县的垄岗天坑,贵州平塘县的平塘天坑群,重庆武隆县的武隆后平天坑群,四川兴文县的兴文天坑,广西巴马县的巴马天坑群,贵州安龙县的安龙天坑及四川广元县的川洞庵天坑等。
我国用贵州平塘的天坑建造了500米口径球面射电望远镜-Fast(Five
hundred,meter Aperture Spherical radio
telescope),可以探测更为遥远的星体。它用掉1万吨钢材,2000吨铝合金。
石灰岩地貌另一奇观是石林stone
forest。云南省昆明市石林彝族自治县境内,有一座由岩石组成的森林,但见怪石林立,姿态各异。它是由于石灰岩高原,在长期雨水侵蚀下,将石灰岩溶蚀,而形成巍峨高耸,景色美丽的石林。
与石灰岩地貌相伴的另一奇观是地下河,它是石灰岩地区的地下水汇集和排泄的通道。我国著名的地下河有湖南娄底新化县地下河,长2847米,广东连州地下河,长1860米。最长最奇特的地下河是广西都安地下河,总长达241公里。是目前中国已探测的最长地下河,并有200多个分布密度大,观赏性极好的地下河天窗群,堪称世界第一。同时,天窗群,季节性河流,湿地,湖泊等与其相伴,构成一幅优美的巨幅岩溶风景画卷。