喀斯特洞穴

可溶性岩石中因喀斯特作用所形成的地下空間，又稱溶洞、洞穴。分布 洞穴是可溶岩區域常見的現象，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，法國和西班牙之間庇里牛斯山的皮埃爾·聖·馬丹洞深1332米，蘇聯帕米爾阿萊山基耶夫斯卡亞洞深1080米。

基本介紹

• 中文名：喀斯特洞穴
• 分類：滲流帶洞穴
• 堆積：化學堆積、流水堆積
• 生物：洞穴植物、動物和微生物

成因和類型

洞穴由喀斯特水沿可溶岩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。

水流性質類型

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繫並進行水分交換的地帶。降水通過岩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，孤立的洞穴不斷歸併、溝通，形成斷面較大的地下通道,稱為地下河。

喀斯特洞穴外部景色

②飽水帶洞穴，地下水面以下的洞穴。飽水帶位於地下水面以下，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。那裡的地下水流路最短，水的溶蝕能力強，溶洞發育較快，規模較大，個體間一般缺乏聯繫，多成水平溶洞。當侵蝕基準面下降、地殼抬升時，地下河便變成高懸於地下水面以上的乾溶洞。如地殼多次抬升，就可形成多層水平乾溶洞。這種近於水平的溶洞層，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。

貴州紫雲格凸河喀斯特洞穴外景

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，沿著岩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岩性控制，深度可達可溶性岩層底面。

形態類型

①水平洞穴，主要發育於淺飽水帶內，位於地下水面附近，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，可變為高於地下水面的乾溶洞。主要分布在平原和低山丘陵區，在中國的華南主要分布於喀斯特峰林及喀斯特峰林-平原區。

②垂直洞穴，常見於滲流帶和深飽水帶內,由地下水沿陡傾的可溶岩層面或垂直裂隙帶發育而成。多分布於山區，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，琳琅滿目，不僅是科學研究的對象，而且是重要的旅遊資源。根據成因和形態特徵，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。是滲流水流入洞頂後因溫度、壓力的變化，二氧化碳逸去，水中碳酸鈣過飽和沉澱形成。開始以小突起附在洞頂，以後逐漸向下增長，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，屬於生物喀斯特石幔 滲流水中碳酸鈣沿溶洞壁或傾斜的洞頂向下沉澱成層狀堆積而成,因形如布幔而得名，又稱石簾、石帷幕。

喀斯特洞穴中的鐘乳石等沉積物

石盾

滲流水沿某一裂縫以一定角度滲出沉澱並呈盾狀沉積物，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，碳酸鈣發生沉澱，形成由洞底自下而上生長的石筍。鐘乳石和石筍彼此連線形成的柱狀堆積，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、石幔的表面後，水珠中的碳酸鈣再凝結而成的珊瑚狀沉積。捲曲石 螺旋狀或扭曲向上的鐘乳石。常側向自由生長,有的呈髮髻狀,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，它生長於非常濕潤的封閉環境中，這種條件一旦被破壞，捲曲石就會停止生長。

喀斯特洞穴內部風景

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於二氧化碳散逸，碳酸鈣沉澱形成。邊石的邊為花邊，有的成小壩，邊石內常積水成塘。雲盆 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；在乾旱季節，則有薄層碳酸鈣板(或稱鈣板、石灰華層)覆蓋上面,多年之後便形成相間層。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，只生存於洞內黑暗世界中，不能生活於洞外環境的動物。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、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，臨時寄居於洞內的動物，如蝙蝠。

洞穴化石

主要是古動物和古人類化石，以此可推斷洞穴形成的上限或相對年代、當時的地理環境。世界上已發現的主要古人類化石地點大多數是在洞穴內，如北京猿人、山頂洞人。

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。洞穴空氣是比較乾淨的，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。

貴州喀斯特洞穴內的古代熬硝遺蹟

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,是重要的旅遊資源，目前全世界有上千個旅遊洞穴，每年有數千萬個旅遊者。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。