神奇的溶洞

重慶蒼野溶洞設計今天為大家帶來神奇的溶洞篇

可溶性巖石中因喀斯特作用所形成的地下空間,又稱溶洞。近代喀斯特洞穴的研究始于歐、美。20世紀40年代以來洞穴研究有了迅速發展,蘇聯、意大利、美國、南斯拉夫等國的研究成果較多,在國際上已形成為洞穴學。(喀斯特是指水對石灰巖、石膏、巖鹽等巖石進行溶解腐蝕的一種自然現象),它是一種以化學溶蝕作用為主,流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機械作用為輔的地質作用,由這些作用所產生的現象也稱喀斯特。由喀斯特作用所造成地貌,則稱喀斯特地貌或巖溶地貌。須要說明的是,并不是所有巖石洞穴都是溶洞。


洞穴是可溶巖區域常見的現象,從終年積雪的高山,一直到海面以下均有分布。目前,世界各國已探明長度超過10公里的洞穴有160多個,深度超過700米的達 55個。如美國肯塔基州馬默斯洞穴長 373.38公里(1984),法國和西班牙之間比利牛斯山的皮埃爾·圣·馬丹洞深1332米(1977),蘇聯帕米爾阿萊山基耶夫斯卡亞洞深1080米(1976)。
洞穴由喀斯特水沿可溶巖層層面節理或裂隙進行溶蝕擴大而成。按不同的水流性質和形態,劃分為不同的類型,它們各有其成因。

 


1、滲流帶洞穴,地面以下、地下水面以上的洞穴。滲流帶又稱包氣帶、非飽和帶,是大氣水、地表水與地下水發生聯系并進行水分交換的地帶。降水通過巖層中的裂隙下滲不斷地溶蝕、擴大裂隙的空間形成。包括垂直的或陡傾斜裂隙型洞穴、落水洞和豎井等。這種下滲水所形成的早期洞穴彼此是孤立的,隨著洞體的不斷擴展,水流不斷集中,孤立的洞穴不斷歸并、溝通,形成斷面較大的地下通道,稱為地下河
2、飽水帶洞穴,地下水面以下的洞穴。飽水帶位于地下水面以下,有深淺部之分。最上部為淺飽水帶,即地下水面帶,形成的洞穴叫淺飽水帶洞穴,也稱地下水面洞穴。那里的地下水流路最短,水的溶蝕能力強,溶洞發育較快,規模較大,個體間一般缺乏聯系,多成水平溶洞。當侵蝕基準面下降、地殼抬升時,地下河便變成高懸于地下水面以上的干溶洞。如地殼多次抬升,就可形成多層水平干溶洞。這種近于水平的溶洞層,有時可與附近河流階地的高度和年代對比;有的在溶洞內形成階地。在深飽水帶內形成的洞穴,稱為深飽水帶洞穴。此帶溶蝕作用緩慢,形成的洞穴規模小、不規則。


3、承壓水帶洞穴,補給面積大或受地質構造控制的地下水形成的洞穴。這種地下水具有很大的動壓力和靜壓力,沿著巖石構造面向深處流動,發育成洞穴。承壓水帶洞穴的形態和展布受構造和巖性控制,深度可達可溶性巖層底面。
形態類型有兩類:1、水平洞穴,主要發育于淺飽水帶內,位于地下水面附近,由地下河和地下水面洞穴演變而來,具有成層分布的特點。隨地殼的上升,可變為高于地下水面的干溶洞。主要分布在平原和低山丘陵區,在中國的華南主要分布于喀斯特峰林及喀斯特峰林平原區。


2、垂直洞穴,常見于滲流帶和深飽水帶內,由地下水沿陡傾的可溶巖層面或垂直裂隙帶發育而成。多分布于山區,在中國的華南主要分布在喀斯特峰叢區域,即地殼上升運動比較強烈的山區。
洞穴堆積:主要有化學堆積、流水堆積、生物堆積、崩坍堆積等。其中尤以化學堆積最引人注目,它姿態多變,琳瑯滿目,不僅是科學研究的對象,而且是重要的旅游資源。根據成因和形態特征,分為以下幾類:
鐘乳石:溶洞頂部向下生長的一種碳酸鈣沉積物,又稱石鐘乳。是滲流水流入洞頂后因溫度、壓力的變化,二氧化碳逸去,水中碳酸鈣過飽和沉淀形成。開始以小突起附在洞頂,以后逐漸向下增長,具有同心圓狀結構,形如鐘乳而得名。在洞口部位的鐘乳石,因有藻類等低等生物附著生長,生物有向陽性,所以這種鐘乳石向下生長時往往斜向洞外,屬于生物喀斯特。


石幔:滲流水中碳酸鈣沿溶洞壁或傾斜的洞頂向下沉淀成層狀堆積而成,因形如布幔而得名,又稱石簾、石帷幕。
石盾:滲流水沿某一裂縫以一定角度滲出沉淀并呈盾狀沉積物,盾體的直徑從10多厘米至4或5米,厚度一般為2~10厘米,當滲流水較多時,便在盾面的下部形成鐘乳石或石幔。
石筍:由溶洞底部向上生長的碳酸鈣沉積物,形如筍狀而得名。洞頂下滴的滲流水在洞底發生濺擊作用,經水的蒸發,二氧化碳逸去,碳酸鈣發生沉淀,形成由洞底自下而上生長的石筍。鐘乳石和石筍彼此連接形成的柱狀堆積,稱為石柱。
石珊瑚:下滴水流和水花濺出的水珠粘附在洞壁或石筍、石幔的表面后,水珠中的碳酸鈣再凝結而成的珊瑚狀沉積。

 


卷曲石:螺旋狀或扭曲向上的鐘乳石。常側向自由生長,有的呈發髻狀,顯示出不單純受重力影響的特點。其成因尚未有一致看法,有毛細作用、氣溶膠作用、蒸發作用等成因說。從中國情況看,它生長于非常濕潤的封閉環境中,這種條件一旦被破壞,卷曲石就會停止生長。
石珍珠:在地下河溶洞滴水坑中形成的碳酸鈣圓粒沉積物,又稱穴珠、蛋石。小的為鮞粒,大的呈球狀和餅狀。
邊石:地下水沿不平坦洞穴底部流動時由于二氧化碳散逸,碳酸鈣沉淀形成。邊石的邊為花邊,有的成小壩,邊石內常積水成塘。


云盆:由中心向外、向上生長所形成底小面大的盆狀碳酸鈣沉積物,又稱蓮花盆。它有環形中心,大部分與洞頂的鐘乳石對應。可單個分布,也可成群出現。其外圍總有封閉的邊石壩,能蓄水。
泥林:滴水侵蝕淤泥和碳酸鈣板相間層所形成石林狀的堆積物。多發育在由地下河發展而成的洞穴。在雨季時,地下河洪水上涌或滲流水帶來大量粘土物質在洞底淤積成淤泥層;在干旱季節,則有薄層碳酸鈣板覆蓋上面,多年之后便形成相間層。泥林高1、2米,底部直徑約20~30厘米。


洞穴生物:有洞穴植物、動物和微生物,以及極為豐富的生物化石。
洞穴植物:種類和數量都很少,只在洞口附近出現一些特殊植物,向內隨著光的強度減弱,植物種類迅速減少,植物的器官和組織結構也發生變化。它們主要有羊齒植物、苔蘚和地衣、藻類。
洞穴動物:包括真洞穴動物、喜洞穴動物和寄居性洞穴動物。1、真洞穴動物,只生存于洞內黑暗世界中,不能生活于洞外環境的動物。體內通常缺少色素,完全沒有眼或僅有很小的眼,但觸角很大,嗅覺靈敏,具有低消耗能量的新陳代謝。如洞穴魚(圖9洞穴盲魚)、洞螈、洞穴蜘蛛、尺蛾和膜足硬肢馬陸。2、喜洞穴動物,在洞穴內完成生命循環、能在洞外黑暗潮濕環境中生活的動物。如蚯蚓、某些蠑螈。3、寄居性洞穴動物,臨時寄居于洞內的動物,如蝙蝠。


洞穴溫度:洞穴深處的溫度與當地年平均溫度相近。一般說,洞穴溫度隨洞穴的高程和緯度而變化,高程和緯度愈高,洞穴溫度愈低。洞穴溫度還因洞穴形態和洞口數目而異:由洞口向下傾斜的單洞口洞穴,冬季時冷空氣下沉洞底,夏季洞外熱而輕的暖空氣難以進入洞內,故這種洞穴的溫度要比周圍低,稱為冷洞;由洞口向上傾斜升起的單洞口洞穴,暖空氣保留在洞穴的上部,難以流動,溫度比周圍要高些,稱為暖洞。自然界洞穴中幾乎全部能覺察到空氣的流動,有的在夏季從洞內吹出涼風,有的在冬季向洞外噴出熱氣,有的洞穴內空氣有周期性的吸進和吹出,形成呼吸洞。洞穴空氣是比較干凈的,細菌很少,空氣的電離也很弱,所以不少國家建立了"洞穴治療",目前主要治療支氣管哮喘、風濕痛和高血壓等。


研究意義:1、洞穴是早期人類的居住地,也是人類最早的文化藝術的搖籃,要研究人類的起源和發展,人類文化、藝術的產生和早期的發展,必須研究洞穴。2、洞穴堆積、生物和氣候具有很高的科學價值,需要深入研究。3、洞穴內景色奇特、氣候宜人,是重要的旅游資源,目前全世界有上千個旅游洞穴,每年有數千萬個旅游者。4、洞穴內儲有豐富的礦產資源,主要有錫、鋁土礦、壓電石英、水洲石、芒硝和鳥糞等,汞、鉭、鈮、鈾、鐳等稀有元素也與洞穴有關。在埋藏的喀斯特洞穴中有石油和天然氣。
 

 
 
 
 
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