Karst in China: Its Geomorphology and Environment PDF
Preview Karst in China: Its Geomorphology and Environment
SSpprriinnggeerr SSeerriieess 1155 iinn PPhhyyssiiccaall EEnnvviirroonnmmeenntt MMaannaaggiinngg EEddiittoorr DD.. BBaarrsscchh,, HHeeiiddeellbbeerrgg EEddiittoorrss II.. DDoouuggllaass,, MMaanncchheesstteerr·· FF.. 110011yy,, PPaarriiss MM.. MMaarrccuuss,, TTeemmppee·· BB.. MMeesssseerrllii,, BBeerrnn AAddvviissoorryy BBooaarrdd FF.. AAhhnneerrtt,, AAaacchheenn·· VV..RR.. BBaakkeerr,, TTuuccssoonn·· RR..GG.. BBaarrrryy,, BBoouullddeerr HH.. BBrreemmeerr,, KKaallnn·· DD.. BBrruunnssddeenn,, LLoonnddoonn·· RR.. CCooqquuee,, PPaarriiss YY.. DDeewwoollff,, PPaarriiss·· PP.. FFooggeellbbeerrgg,, HHeellssiinnkkii·· oo.. FFrraannzzllee,, KKiieell II.. GGaammss,, LLjjuubblljjaannaa·· AA.. GGooddaarrdd,, MMeeuuddoonn·· AA.. GGuuiillcchheerr,, BBrreesstt HH.. HHaaggeeddoorrnn,, WWttiirrzzbbuurrgg·· 11.. IIvveess,, BBoouullddeerr·· SS.. KKoozzaarrsskkii,, PPoozznnaann HH.. LLeesseerr,, BBaasseell·· 11..RR.. MMaatthheerr,, NNeewwaarrkk·· 11.. NNiiccoodd,, AAiixx--eenn--PPrroovveennccee AA..RR.. OOrrmmee,, LLooss AAnnggeelleess·· GG.. 00ssttrreemm,, OOsslloo·· TT..LL.. PPeewwee,, TTeemmppee PP.. RRooggnnoonn,, PPaarriiss·· AA.. SSeemmmmeell,, FFrraannkkffuurrtt//MMaaiinn·· GG.. SSttaabblleeiinn,, BBrreemmeenn HH.. SSvveennssssoonn,, KK\\''llbbeennhhaavvnn .. MM..MM.. SSwweeeettiinngg,, OOxxffoorrdd RR..WW.. YYoouunngg,, WWoolllloonnggoonngg SSpprriinnggeerr BBeerrlliinn HHeeiiddeellbbeerrgg NNeeww YYoorrkk BBaarrcceelloonnaa BBuuddaappeesstt HHoonngg KKoonngg LLoonnddoonn MMiillaann PPaarriiss TTookkyyoo VVooiilliimmeess aallrreeaaddyy ppllllbblliisshheedd VVooll.. 11:: EEaarrtthh SSuurrffaaccee SSyysstteemmss RR HHuuggggeetttt VVooll.. 22:: KKaarrsstt HHyyddrroollooggyy OO.. BBoonnaaccccii VVaa!!.. 33:: FFlluuvviiaall PPrroocceesssseess iinn DDrryyllaanndd RRiivveerrss WW..LL.. GGrraaff VVooll.. 44:: PPrroocceesssseess iinn KKaarrsstt SSyysstteemmss PPhhyyssiiccss,, CChheemmiissttrryy aanndd GGeeoollooggyy WW.. DDrreeyybbrrooddtt VVooll.. 55:: LLooeessss iinn CChhiinnaa TT.. LLiiuu VVooll.. 66:: SSyysstteemm--TThheeoorreettiiccaall MMooddeelllliinngg iinn SSuurrffaaccee WWaatteerr HHyyddrroollooggyy AA.. LLaatttteerrmmaannnn VVooll.. 77:: RRiivveerr MMoorrpphhoollooggyy JJ.. MMaannggeellssddoorrff,, KK.. SScchheeuurrmmaannnn aanndd FF..HH.. WWeeiiBB VVooll.. 88:: IIccee CCoommppoossiittiioonn aanndd GGllaacciieerr DDyynnaammiiccss RRAA.. SSoouucchheezz aanndd RRDD.. LLoorrrraaiinn VVooll.. 99:: DDeesseerrttiiffiiccaattiioonn NNaattuurraall BBaacckkggrroouunndd aanndd HHuummaann MMiissmmaannaaggeemmeenntt MM.. MMaaiinngguueett VVooll.. 1100:: FFeerrttiilliittyy ooff SSooiillss AA FFuuttuurree ffoorr FFaarrmmiinngg iinn tthhee WWeesstt AAffrriiccaann SSaavvaannnnaahh CC.. PPiieerrii VVaa!!.. llll:: SSaannddssttoonnee LLaannddffoorrmmss RR YYoouunngg aanndd AA.. YYoouunngg VVooll.. 1122:: NNuummeerriiccaall SSiimmuullaattiioonn ooff CCaannooppyy FFlloowwss GG.. GGrrooBB VVooll.. 1133:: CCoonnttaammiinnaannttss iinn TTeerrrreessttrriiaall EEnnvviirroonnmmeennttss OO.. FFrraannzzllee VVaa!!.. 1144:: SSaattuurraatteedd FFllooww aanndd SSooiill SSttrruuccttuurree HH.. DDiieesstteell VVooll.. 1155:: KKaarrsstt iinn CChhiinnaa IIttss GGeeoommoorrpphhoollooggyy aanndd EEnnvviirroonnmmeenntt MM..MM.. SSwweeeettiinngg MMaarrjjoorriiee MM.. SSwweeeettiinngg KKaarrsstt iinn CChhiinnaa IIttss GGeeoommoorrpphhoollooggyy aanndd EEnnvviirroonnmmeenntt WWiitthh 8822 FFiigguurreess aanndd 3366 PPhhoottooggrraapphhss SSpprriinnggeerr PPrrooffeessssoorr DDrr.. MMAARRJJOORRIIEE MM.. SSWWEEEETTIINNGG ((tt)) IISSSSNN 00993377--33004477 LLiibbrraarryy ooff CCoonnggrreessss CCaattaallooggiinngg··iinn..PPuubblliiccaattiioonn DDaattaa.. SSwweeeettiinngg.. MMaarrjjoorriiee MMaarryy.. KKaarrsstt iinn CChhiinnaa:: iittss ggeeoommoorrpphhoollooggyy aanndd eennvviirroonnmmeenntt 11 MMaarrjjoorriiee MM.. SSwweeeettiinngg.. pp.. ccmm.. -- ((SSpprriinnggeerr sseerriieess iinn pphhyyssiiccaall eennvviirroonnmmeenntt;; 1155)) IInncclluuddeess bbiibblliiooggrraapphhiiccaall rreeffeerreenncceess ((pp.. 225511--226600)) aanndd iinnddeexx.. IISSBBNN--1133:: 997788--33··664422--7799552222··00 ee··IISSBBNN--1133:: 997788--33--664422··7799552200··66 000011:: 1100..11000077//997788--33--664422··7799552200--66 ll.. KKaarrsstt--CChhiinnaa.. II.. TTiittllee.. IIII.. SSeerriieess.. GGBB660000..44..CC66SS9944 11999955555511..44''4477--ddcc2200 9955--33881166 TThhiiss wwoorrkk iiss ssuubbjjeecctt ttoo ccooppyyrriigghhtt.. AAllll rriigghhttss aarree rreesseerrvveedd,, wwhheetthheerr tthhee wwhhoollee oorr ppaarrtt ooff tthhee mmaatteerriiaall iiss ccoonncceerrnneedd,, ssppeecciiffiiccaallllyy tthhee rriigghhttss ooff ttrraannssllaattiioonn,, rreepprriinnttiinngg,, rreeuussee ooff iilllluussttrraattiioonnss.. rreecciittaattiioonn.. bbrrooaaddccaassttiinngg,, rreepprroodduuccttiioonn oonn mmiiccrrooffiillmm oorr iinn aannyy ootthheerr wwaayyss.. aanndd ssttoorraaggee iinn ddaattaa bbaannkkss.. DDuupplliiccaattiioonn ooff tthhiiss ppUUbblliiccaattiioonn oorr ppaarrttss tthheerreeooff iiss ppeerrmmiitttteedd oonnllyy uunnddeerr tthhee pprroovviissiioonnss ooff tthhee GGeerrmmaann CCooppyyrriigghhtt LLaaww ooff SSeepptteemmbbeerr 99,, 11996655,, iinn iittss ccuurrrreenntt vveerrssiioonn,, aanndd ppeerrmmiissssiioonn ffoorr uussee mmuusstt aallwwaayyss bbee oobbttaaiinneedd ffrroomm SSpprriinnggeerr--VVeerrllaagg.. VViioollaattiioonnss aarree lliiaabbllee ffoorr pprroosseeccuuttiioonn uunnddeerr tthhee GGeerrmmaann CCooppyyrriigghhtt LLaaww.. ©© SSpprriinnggeerr--VVeerrllaagg BBeerrlliinn HHeeiiddeellbbeerrgg 11999955 SSooffttccoovveerr rreepprriinntt ooff tthhee hhaarrddccoovveerr 11sstt eeddiittiioonn 11999955 TThhee uussee ooff ggeenneerraall ddeessccrriippttiivvee nnaammeess,, rreeggiisstteerreedd nnaammeess,, ttrraaddeemmaarrkkss,, eettcc.. iinn tthhiiss ppuubblliiccaattiioonn ddooeess nnoott iimmppllyy,, eevveenn iinn tthhee aabbsseennccee ooff aa ssppeecciiffiicc ssttaatteemmeenntt.. tthhaatt ssuucchh nnaammeess aarree eexxeemmpptt ffrroomm tthhee rreelleevvaanntt pprrootteeccttiivvee llaawwss aanndd rreegguullaattiioonnss aanndd tthheerreeffoorree ffrreeee ffoorr ggeenneerraall uussee.. TTyyppeesseettttiinngg:: BBeesstt--sseett TTyyppeesseetttteerr LLttdd..,, HHoonngg KKoonngg SSPPIINN:: 1100448800888888 3322//33113300//SSPPSS -- 55 44 33 22 11 00 -- PPrriinntteedd oonn aacciidd--ffrreeee ppaappeerr PPrreeffaaccee TThhee wwrriitteerr hhaass bbeeeenn ooccccuuppiieedd wwiitthh kkaarrsstt pprroobblleemmss ffoorr 5500 yyeeaarrss aanndd ffiirrsstt vviissiitteedd CChhiinnaa iinn 11997777 aass lleeaaddeerr ooff aa RRooyyaall SSoocciieettyy ddeelleeggaattiioonn ooff BBrriittiisshh ggeeoommoorrpphhoollooggiissttss -- tthhee ffiirrsstt ddeelleeggaattiioonn ffrroomm tthhee UUKK ttoo vviissiitt CChhiinnaa ssiinnccee tthhee iinnaauugguurraattiioonn ooff tthhee nneeww CChhiinnaa aanndd aatt tthhee eenndd ooff tthhee CCuullttuurraall RReevvoolluuttiioonn ((SSwweeeettiinngg 11997788)).. IItt wwaass cclleeaarr ffrroomm tthhaatt vviissiitt tthhaatt aa ssttuuddyy ooff tthhee CChhiinneessee kkaarrsstt wwoouulldd hheellpp oouurr uunnddeerrssttaannddiinngg ooff tthhee pprroobblleemmss ooff kkaarrsstt ddeevveellooppmmeenntt aanndd tthhaatt mmaannyy ooff tthhee ggeeoommoorrpphhoollooggiiccaall ddiiffffiiccuullttiieess wwhhiicchh aatt ttiimmeess hhaadd ssttuullttiiffiieedd kkaarrsstt tthhiinnkkiinngg iinn EEuurrooppee,, mmiigghhtt ggaaiinn ffrroomm tthhee CChhiinneessee aapppprrooaacchh aanndd iiddeeaass.. FFiirrsstt,, ffoorr eexxaammppllee,, tthhee CChhiinneessee kkaarrsstt iiss iinn iittss iinniittiiaall ssttaaggeess mmuucchh mmoorree fflluuvviiaall iinn oorriiggiinn tthhaann tthhaatt ooff tthhee DDiinnaarriicc kkaarrsstt.. PPrroobblleemmss wwhhiicchh wwoorrrriieedd EEuurrooppeeaann kkaarrsstt ggeeoommoorrpphhoollooggiissttss,, ssuucchh aass ddrryy vvaall lleeyyss aanndd tthhee ddeebbaatteess aabboouutt kkaarrsstt bbaassee lleevveellss aanndd tthhee wwaatteerr ttaabbllee hhaavvee nnoott wwoorrrriieedd tthhee CChhiinneessee ssoo mmuucchh.. TThhee ddeevveellooppmmeenntt ooff tthhee SS CChhiinneessee kkaarrsstt hhaass pprroocceeeeddeedd ffrroomm aann oorriiggiinnaall fflluuvviiaallllyy eerrooddeedd llaanndd ssccaappee wwhhiicchh wwaass llaatteerr kkaarrssttiiffiieedd.. SSeeccoonnddllyy,, tthhee llaarrggee aarreeaa ddiissttrrii bbuuttiioonn ooff lliimmeessttoonneess iinn CChhiinnaa,, aanndd tthhee ssppeeccttaaccuullaarr aarreeaass ooff kkaarrsstt,, ccoommppaarreedd wwiitthh tthhee oofftteenn rreellaattiivveellyy ssmmaallll aarreeaass ooff kkaarrsstt iinn EEuurrooppee,, hhaavvee ffooccuusssseedd oouurr aatttteennttiioonn uuppoonn tthhee ffuunnddaammeennttaall iissssuueess ooff kkaarrssttiiffiiccaattiioonn,, rraatthheerr tthhaann uuppoonn tthhee eennddlleessss ddiissccuussssiioonnss oonn tthhee oorrii ggiinn ooff tthhee ssmmaallll aanndd lleessss ssiiggnniiffiiccaanntt llaannddffoorrmmss iinn tthhee kkaarrsstt.. SSiinnccee 11997777,, tthhee wwrriitteerr hhaass vviissiitteedd CChhiinnaa mmoosstt yyeeaarrss aanndd hhaass bbeeeenn aabbllee ttoo wwoorrkk wwiitthh mmaannyy ggrroouuppss ooff CChhiinneessee ccoolllleeaagguueess iinn ddiiffffeerreenntt ppaarrttss ooff CChhiinnaa.. TThheessee iinncclluuddee YYuuaann DDaaooxxiiaann aanndd hhiiss ccoolllleeaagguueess iinn GGuuiilliinn;; ZZhhaanngg YYiinnggjjuunn aanndd YYaanngg MMiinnggddee aanndd tthheeiirr ppuuppiillss aatt tthhee GGuuiizzhhoouu NNoorrmmaall UUnniivveerrssiittyy iinn GGuuiiyyaanngg;; RReenn MMeeii EE,, BBaaoo HHaaoosshheenngg aanndd WWaanngg FFuubbaaoo aanndd tthhee ggeeooggrraapphheerrss aatt NNaannjjiinngg UUnniivveerrssiittyy;; aanndd CChheenn ZZhhiippiinngg aanndd SSoonngg LLiinnhhuuaa aanndd ccoolllleeaagguueess ffrroomm tthhee IInnssttiittuuttee ooff GGeeooggrraapphhyy ooff tthhee AAccaaddeemmiiaa SSiinniiccaa iinn BBeeiijjiinngg.. TToo tthheessee aanndd mmaannyy ootthheerr CChhiinneessee kkaarrsstt wwoorrkkeerrss,, tthhee aauutthhoorr iiss ddeeeeppllyy ggrraatteeffuull,, aanndd oowweess aa ggrreeaatt ddeebbtt ooff tthhaannkkss.. SSttooddddaarrtt wwrroottee aafftteerr tthhee RRooyyaall SSoocciieettyy vviissiitt iinn 11997777,, ""CChhiinneessee ggeeoommoorrpphhoollooggyy iiss eesssseennttiiaallllyy CChhiinneessee;; iitt wwiillll bbee ccaarrrriieedd oouutt bbyy tthhee CChhiinneessee aanndd ffoorr tthhee CChhiinneessee.. TThheeyy aarree ddeeaalliinngg wwiitthh tthheeiirr llaannddffoorrmmss aanndd tthheeiirr rreessoouurrcceess,, aanndd iinn aa sseennssee ggeeoommoorrpphhoollooggyy ((eessppeecciiaallllyy ppeerr hhaappss ooff tthhee kkaarrsstt)) hheellppss ttoo eessttaabblliisshh aa nnaattiioonnaall iiddeennttiittyy iinn eexxaaccttllyy VI Preface the same way as the better-known achievements of palaeo-anthro pology and archaeology. Western science has much to offer our Chinese colleagues but not to impose." (Stoddart, in Sweeting 1978). These comments are still true today, despite the exchanges which have taken place since 1977. The language barrier is in many ways the most important problem in any exchange. Many of the concepts which are familiar to Europeans and to N Americans are also indigenous to Chinese thinking; but many very competent Chinese karst geomorphologists are not able to express their ideas in a form which can be comprehensible in a European language. Most of the time we are communicating with those Chinese who have a grasp of a Western language. The same of course could be said of almost all Western geomorphologists in their attempts to explain their ideas to the Chinese. In general, Chinese thinking on landforms is much less analytical and more descriptive than in the West; it is also more pragmatic and related to the solving of the practical problems associated with irrigation and drainage in karst areas. This is illustrated by the early development of irrigation schemes and the long-term monitoring of karst springs. Data about springs and karst water go back to at least 453 B.C. (Yuan Daoxian 1981). Although the karst landscapes of S China have been studied and also painted by the Chinese for generations, it was only at the beginning of this century that Western scientists and travellers became sufficiently aware of their existence to write about and describe the tower and cone karsts of Sand SW China. The karst landscapes of S China are among the great classic landscapes of the world - to be compared with the Grand Canyon country, the Swiss Alps or the Great Barrier Reef. The South Chinese karst is possibly the best example of the effect and influence of landforms upon pictorial art; many Europeans believed the depiction of mountains in South China in the Guilin area to have been invented by the Chinese for artistic reasons but the modern traveller can now see that such landscapes exist in reality (Cotton 1948; Swann 1956). Joseph Needham says in his famous work on Science and Civiliza tion in China, "Before I saw them I often imagined that such pinnacles were the inventions of painters to fit upright hanging scrolls, but in fact they are a real and remarkable element in Chi nese scenery." (Needham 1954). The fame of the Guilin Scenery has made it a candidate for a world hesitage site. The aim of this book is to discuss what we know about the origin of these landscapes, and to introduce them to Western geomorphologists. There is a large body of literature in Chinese on the Chinese karstlands, of which only a fraction is referred to in this book; where possible, the Chinese references which are given have Preface VII English, French or German summaries. The book also endeavours to explain Chinese karst geomorphological concepts to western readers; throughout, the pinyin system of transcription from the Chinese is used. The first part of the book gives a general discussion of the background to the study of karst geomorphology in China. This is followed by a consideration of different regional areas of karst, particularly those in Sand W China - these are all regions where the writer has had the opportunity to work or to assess the geomorphological problems. Throughout the book, the author has tried to make comparisons with karst regions outside China in order to assess Chinese areas in a world context. Oxford, November 1994 M.M. SWEETING Acknowledgements I am grateful to the Royal Society for support of my first visit to China and for its continued support over many years. In addition, some of the work discussed in this book has been supported by the Royal Geographical Society and by the Research Committee of the British Geomorphological Research Group. The award of a Leverhulme Emeritus Fellowship enabled me to spend some months travelling in China in 1988-89. I am grateful for the facili ties offered to me by the School of Geography in Oxford and by St. Hugh's College, Oxford. Mrs. Ria Audley-Miller and Mrs. Kathleen Carne helped to type the original manuscript. Help in the transcription from the Chinese was given by Hu Mengyu. I am very grateful to Prof. Yuan Daoxian, Prof. Bao Haosheng and Prof. Zhang Zhigan for their careful reading and criticisms of the origi nal text; it was also read in its early stages by Dr Peter Bull. I am also indebted to Prof. Ian Douglas and Prof. Dietrich Barsch for their suggestions in the later stages of the book. In China, I have received immense help from the Karst Institute (Ministry of Geol ogy and Mineral Resources), Guilin; the Department of Geogra phy, Guizhou Normal University, Guiyang; the Department of Geo and Ocean Sciences, Nanjing University; and from the Insti tutes of Geography, and of Geology, Academia Sinica, Beijing. I have spent many enjoyable years with my Chinese colleagues, trav elling in, and discussing with them, some of the most spectacular landscapes in the world; this book is for them. This work is also part of the I.G.C.P. project 299. Contents 1 The Physical Context of Karst in China . . . . . . . .. 1 1.1 The General Physical Setting . . . . . . . . . . . . . .. 1 1.2 The Distribution and Nature of Carbonate Rocks in China . . . . . . . . . . . . . 11 1.3 Tectonic Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.4 Present-Day Climatic Controls . . . . . . . . . . . 21 1.5 The Importance of Quaternary Climatic Change . . .. 23 1.6 The Distinctive Character of the Chinese Karst Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2 The Significance and History of Karst Studies in China. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 32 2.1 Western Knowledge of Karst in China. . . . . . . . .. 32 2.2 The History of Development of Karst Studies in China. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 33 2.3 The Resources and Attitudes to Karst Science in China. . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3 Karst Terminology and Karst Types in China. . . . .. 42 3.1 Karst Terminology . . . . . . . . . . . . 42 3.2 Karst Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.3 The Main Types of Chinese Karst . . . . . 49 3.3.1 Peak Forest (Fenglin) Guangxi Type 49 3.3.2 Plateau-Canyon Type (Guizhou Type) 50 3.3.3 High and Medium Mountain Canyon Type . 51 3.3.4 Periglacial Type (Tibet Plateau Type) . . . . . .. 53 3.3.5 Hill and Wide-Valley Type (Central Shandong). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 53 3.3.6 Loess Mountain Valley Type (Shanxi Type) . .. 54 3.3.7 Buried Karst or Deep Karst . . . . . . . . . . .. 55 3.3.7.1 The Bohai Gulf Type. . . . . . . . . . .. 56 3.3.7.2 Sichuan Buried Karst Type . . . . . . .. 56 X Contents 4 The Guilin Karst ... 58 4.1 Introduction . . . . . . 58 4.2 Peak Forest (Fenglin) 66 4.2.1 Caves in the Fenglin ... 72 4.2.2 Hydrology of the Fenglin 76 4.3 The Peak Cluster (Fengcong) . 79 4.3.1 Caves in the Peak Cluster. 84 4.4 Age and Origin of the Guilin Karst. 87 5 The Cone Karsts of Guizhou 93 5.1 The Cone Karst of Shuicheng . 98 5.2 The Canyons of Guizhou 104 5.3 The Caves of Guizhou . . . . . 113 5.4 The Slope Zone of Maolan .. 114 5.5 The Age and Origin of the Karst in Guizhou 117 6 The Karsts of Yunnan . ............ 120 6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . 120 6.2 Conclusions on the Karst of Yunnan ..... 136 7 Karst in Other Parts of South China . . . 137 7.1 Karst in Southern and Western Guangxi. 139 7.2 Karst in Hunan and Hubei and the Changjiang Gorges. . . . . . . . . . . . . . .. 143 7.3 Karst in the Lower Changjiang Region . 148 7.4 Conclusions on the Karst of South China . . . . . . . . 150 8 The Karsts of North China . . . . . . . . . . . . . . .. 151 8.1 Introduction......................... 151 8.2 Karst in the Qinling Mountains . . . . . . . . . . . .. 154 8.3 The Shanxi Plateau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 8.4 The Karst of Shandong. . . . . . . . . . . . . . . . . 163 8.5 The Karst of the Zhoukoudian and Xishan Areas, SW of Beijing and Other Hilly Areas near Beijing. 169 8.6 Karsts in NE China. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 8.7 Deep or Buried Block Mountain Karst in N China. 178 8.8 Conclusions on the Karsts of N China . . . . . . . . .. 179
The list of books you might like
