神奇的溶洞

　　可溶性岩石中因喀斯特作用所形成的地下空间，又称溶洞。近代喀斯特洞穴的研究始于欧、美。20世纪40年代以来洞穴研究有了迅速发展，苏联、意大利、美国、南斯拉夫等国的研究成果较多，在国际上已形成为洞穴学。(喀斯特是指水对石灰岩、石膏、岩盐等岩石进行溶解腐蚀的一种自然现象)，它是一种以化学溶蚀作用为主，流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的地质作用，由这些作用所产生的现象也称喀斯特。由喀斯特作用所造成地貌，则称喀斯特地貌或岩溶地貌。须要说明的是，并不是所有岩石洞穴都是溶洞。

　　洞穴是可溶岩区域常见的现象，从终年积雪的高山，一直到海面以下均有分布。目前，世界各国已探明长度超过10公里的洞穴有多个，深度超过米的达55个。如美国肯塔基州马默斯洞穴长.38公里()，法国和西班牙之间比利牛斯山的皮埃尔·圣·马丹洞深米()，苏联帕米尔阿莱山基耶夫斯卡亚洞深米()。

　　洞穴由喀斯特水沿可溶岩层层面节理或裂隙进行溶蚀扩大而成。按不同的水流性质和形态，划分为不同的类型，它们各有其成因。

　　1、渗流带洞穴，地面以下、地下水面以上的洞穴。渗流带又称包气带、非饱和带，是大气水、地表水与地下水发生联系并进行水分交换的地带。降水通过岩层中的裂隙下渗不断地溶蚀、扩大裂隙的空间形成。包括垂直的或陡倾斜裂隙型洞穴、落水洞和竖井等。这种下渗水所形成的早期洞穴彼此是孤立的,随着洞体的不断扩展，水流不断集中,孤立的洞穴不断归并、沟通,形成断面较大的地下通道,称为地下河。

　　2、饱水带洞穴，地下水面以下的洞穴。饱水带位于地下水面以下，有深浅部之分。最上部为浅饱水带，即地下水面带，形成的洞穴叫浅饱水带洞穴，也称地下水面洞穴。那里的地下水流路最短，水的溶蚀能力强，溶洞发育较快，规模较大，个体间一般缺乏联系，多成水平溶洞。当侵蚀基准面下降、地壳抬升时，地下河便变成高悬于地下水面以上的干溶洞。如地壳多次抬升，就可形成多层水平干溶洞。这种近于水平的溶洞层，有时可与附近河流阶地的高度和年代对比;有的在溶洞内形成阶地。在深饱水带内形成的洞穴，称为深饱水带洞穴。此带溶蚀作用缓慢，形成的洞穴规模小、不规则。

　　3、承压水带洞穴，补给面积大或受地质构造控制的地下水形成的洞穴。这种地下水具有很大的动压力和静压力，沿着岩石构造面向深处流动，发育成洞穴。承压水带洞穴的形态和展布受构造和岩性控制，深度可达可溶性岩层底面。

　　形态类型有两类：1、水平洞穴，主要发育于浅饱水带内，位于地下水面附近，由地下河和地下水面洞穴演变而来，具有成层分布的特点。随地壳的上升，可变为高于地下水面的干溶洞。主要分布在平原和低山丘陵区，在中国的华南主要分布于喀斯特峰林及喀斯特峰林平原区。

　　2、垂直洞穴，常见于渗流带和深饱水带内,由地下水沿陡倾的可溶岩层面或垂直裂隙带发育而成。多分布于山区，在中国的华南主要分布在喀斯特峰丛区域，即地壳上升运动比较强烈的山区。

　　洞穴堆积：主要有化学堆积、流水堆积、生物堆积、崩坍堆积等。其中尤以化学堆积最引人注目，它姿态多变，琳琅满目，不仅是科学研究的对象，而且是重要的旅游资源。根据成因和形态特征，分为以下几类：

　　钟乳石：溶洞顶部向下生长的一种碳酸钙沉积物，又称石钟乳。是渗流水流入洞顶后因温度、压力的变化,二氧化碳逸去,水中碳酸钙过饱和沉淀形成。开始以小突起附在洞顶，以后逐渐向下增长，具有同心圆状结构，形如钟乳而得名。在洞口部位的钟乳石,因有藻类等低等生物附着生长,生物有向阳性，所以这种钟乳石向下生长时往往斜向洞外，属于生物喀斯特。

　　石幔：渗流水中碳酸钙沿溶洞壁或倾斜的洞顶向下沉淀成层状堆积而成,因形如布幔而得名,又称石帘、石帷幕。

　　石盾：渗流水沿某一裂缝以一定角度渗出沉淀并呈盾状沉积物，盾体的直径从10多厘米至4或5米，厚度一般为2～10厘米,当渗流水较多时，便在盾面的下部形成钟乳石或石幔。

　　石笋：由溶洞底部向上生长的碳酸钙沉积物，形如笋状而得名。洞顶下滴的渗流水在洞底发生溅击作用，经水的蒸发，二氧化碳逸去，碳酸钙发生沉淀，形成由洞底自下而上生长的石笋。钟乳石和石笋彼此连接形成的柱状堆积，称为石柱。

　　石珊瑚：下滴水流和水花溅出的水珠粘附在洞壁或石笋、石幔的表面后，水珠中的碳酸钙再凝结而成的珊瑚状沉积。

　　卷曲石：螺旋状或扭曲向上的钟乳石。常侧向自由生长,有的呈发髻状,显示出不单纯受重力影响的特点。其成因尚未有一致看法，有毛细作用、气溶胶作用、蒸发作用等成因说。从中国情况看，它生长于非常湿润的封闭环境中，这种条件一旦被破坏，卷曲石就会停止生长。

　　石珍珠：在地下河溶洞滴水坑中形成的碳酸钙圆粒沉积物,又称穴珠、蛋石。小的为鲕粒，大的呈球状和饼状。

　　边石：地下水沿不平坦洞穴底部流动时由于二氧化碳散逸，碳酸钙沉淀形成。边石的边为花边，有的成小坝,边石内常积水成塘。

　　云盆：由中心向外、向上生长所形成底小面大的盆状碳酸钙沉积物，又称莲花盆。它有环形中心，大部分与洞顶的钟乳石对应。可单个分布，也可成群出现。其外围总有封闭的边石坝，能蓄水。

　　泥林：滴水侵蚀淤泥和碳酸钙板相间层所形成石林状的堆积物。多发育在由地下河发展而成的洞穴。在雨季时，地下河洪水上涌或渗流水带来大量粘土物质在洞底淤积成淤泥层;在干旱季节,则有薄层碳酸钙板覆盖上面,多年之后便形成相间层。泥林高1、2米,底部直径约20～30厘米。

　　洞穴生物：有洞穴植物、动物和微生物，以及极为丰富的生物化石。

　　洞穴植物：种类和数量都很少，只在洞口附近出现一些特殊植物，向内随着光的强度减弱，植物种类迅速减少，植物的器官和组织结构也发生变化。它们主要有羊齿植物、苔藓和地衣、藻类。

　　洞穴动物：包括真洞穴动物、喜洞穴动物和寄居性洞穴动物。1、真洞穴动物,只生存于洞内黑暗世界中,不能生活于洞外环境的动物。体内通常缺少色素，完全没有眼或仅有很小的眼，但触角很大，嗅觉灵敏，具有低消耗能量的新陈代谢。如洞穴鱼(图9洞穴盲鱼)、洞螈、洞穴蜘蛛、尺蛾和膜足硬肢马陆。2、喜洞穴动物，在洞穴内完成生命循环、能在洞外黑暗潮湿环境中生活的动物。如蚯蚓、某些蝾螈。3、寄居性洞穴动物，临时寄居于洞内的动物，如蝙蝠。

　　洞穴温度：洞穴深处的温度与当地年平均温度相近。一般说，洞穴温度随洞穴的高程和纬度而变化，高程和纬度愈高，洞穴温度愈低。洞穴温度还因洞穴形态和洞口数目而异：由洞口向下倾斜的单洞口洞穴，冬季时冷空气下沉洞底，夏季洞外热而轻的暖空气难以进入洞内，故这种洞穴的温度要比周围低，称为冷洞;由洞口向上倾斜升起的单洞口洞穴，暖空气保留在洞穴的上部，难以流动，温度比周围要高些，称为暖洞。自然界洞穴中几乎全部能觉察到空气的流动，有的在夏季从洞内吹出凉风，有的在冬季向洞外喷出热气，有的洞穴内空气有周期性的吸进和吹出，形成呼吸洞。洞穴空气是比较干净的，细菌很少，空气的电离也很弱，所以不少国家建立了"洞穴治疗"，目前主要治疗支气管哮喘、风湿痛和高血压等。

　　研究意义：1、洞穴是早期人类的居住地，也是人类最早的文化艺术的摇篮，要研究人类的起源和发展，人类文化、艺术的产生和早期的发展，必须研究洞穴。2、洞穴堆积、生物和气候具有很高的科学价值,需要深入研究。3、洞穴内景色奇特、气候宜人,是重要的旅游资源，目前全世界有上千个旅游洞穴，每年有数千万个旅游者。4、洞穴内储有丰富的矿产资源，主要有锡、铝土矿、压电石英、水洲石、芒硝和鸟粪等，汞、钽、铌、铀、镭等稀有元素也与洞穴有关。在埋藏的喀斯特洞穴中有石油和天然气。

　　“汽与水”的杰作

　　别看喀斯特地貌千奇百怪，突兀嶙峋，其实它的成因非常简单。自然界中的二氧化碳从空气、土壤、生物，甚至地壳深处跑出来，溶解于水，让水略呈酸性，去溶蚀软弱可欺的碳酸岩，使岩石形成空洞;达到目的之后又从水中逸出，好心好意地帮助碳酸盐们再沉淀下来，形成钟乳石。真是成也萧何，败也萧何。数十万甚至上百万年来，它就这样跳进跳出地忙个不停，乐此不疲。可溶的岩石们被它折腾得面目全非，然而也因此成就了各自独有的身段面貌，品格脾性，无一雷同的溶洞景观。

　　水(主要是地下水)，渗入岩石的缝隙，不断溶蚀并扩大裂隙，在岩层内形成复杂的管道系统。当新的裂隙扩大，老的管道被碎屑物质局部阴塞时，河流可能会为自己开拓新的地下径流水道，原来的廊道则变干，从而形成了水平或倾斜的干洞。部分洞体由于水体压力减小而失去平衡，产生崩坠或坍塌，直至达到新的平衡与稳定。洞穴中的许多大型厅堂便是这样形成的。

　　溶洞常常迂回曲折，有的还分层。这主要是由于地壳间断上升，使含水层节节下降，结果就形成了由垂直管道相连的重叠式的层状溶洞。

　　目前我国已经开发的大约多个石灰岩洞穴，多形成于地质年代中的第三纪晚期至第四纪时期，即形成年代有数百万年，最年轻的也有几万年。由于钟乳石的生成必须在洞穴脱离全充水状态之后，故对某一洞穴来说，钟乳石的生成年代要相对较晚。一般情况是，洞内最古老的钟乳石年龄大约在35万年以上，一百万年以内。

　　这类钟乳石的外表都表现为严重的风化剥蚀状态，所在洞穴分布的位置对于当地的河谷来说，亦是相对较高。我们在洞内所见到的外表色泽较深(褐色至灰黑色)，表层虽轻微风化但尚未成层剥落并已停止生长的一类钟乳石年龄大概在15-30万年之间。那些表层光滑坚实、色泽又较浅者则多在10万年以内生成。洞内最年轻一代钟乳石的年龄是至0年和今日还在继续生长的部分。

　　关于洞穴钟乳石的生长速度(以每千年增高的厘米数计算)，有以下几组实测数据，从中可见一斑：浙江瑶琳洞石笋为7.9厘米;流石为1.6厘米，辽宁本溪水洞石笋为6.76厘米;湖南张家界黄龙洞为12.23厘米。即石笋一般的生长速度大约是一万年可增高0.6-1.2米，而在各类钟乳石的形成过程中，石笋的沉积速度算是最快的。因为洞顶滴水在降落到洞底的途中，水滴有机会被分割到微细粒以致溅水水雾的程度，从而使水体表面积增大并造成内部压力减少，为二氧化碳的不断逸出提供了条件，从而沉积更多的碳酸钙。在浙江瑶琳洞，测试的数据表明，其它流石的沉积速度仅为石笋的1/5。

　　可见每一个精致的造物，都花费了自然无数的神工与岁月。

　　人们根据溶石的形状，给它们起了很多非常形像的名字，常见的有----

　　鹅管：这是石钟乳的最初形态，属滴石类，在国外称麦杆状钟乳石，它的直径与水滴一样大小。

　　石盾：这是因为它呈园盘状的盾形板石而得名。它是一种特殊的裂隙性水流形成的。

　　石笋：是由滴水作用形成的，因其形呈笋状而得名。

　　石柱：是石钟乳与石笋上下连接起来呈柱形而得名。

　　钟乳石吊石柱：它原是一根石柱，竖立在岸边土层台地上，后因地下河水把土层冲走，使石柱悬挂在洞顶而成。

　　石幔：洞壁上的石幔，是沿洞壁裂隙由连续不断的片状流水所形成的幔状沉积物而得名。

　　石瀑布：是连续不断的片状流水所形成的瀑布状的沉积物而得名。

　　悬石盘：底盘呈水平状盖板，中心有后生的鹅管，边缘有裙状流石或石钟乳。它们原来是小型石柱，立在岸边土层台地上，其底盘盖立台面土层上。后因地下河水将其基座上土层冲刷掉，使带有底盘的小石柱悬空而得此名。

　　在洞穴中，蕴藏有矿产资源，还有丰富的地下水资源。例如，济南市曾以溶洞水作为主要的供水水源，每天开采溶洞以达30万立方米以上。贵州省独山县利用溶洞水灌溉农田3万亩，并修建地下水电站10座。广西溶洞水占地下水资源总量的78%，达.7亿立方米，相当于全广西河流年径流量的1/4。

　　洞穴还是一种重要的旅游资源。天然的洞穴有千姿百态的钟乳石、地下泉眼、河流、瀑布以及特异生态气候吸引着游人。

　　我国碳酸盐岩分布面积达万平方公里，占陆地面积的1/3以上，几乎遍布全国各地，洞穴还有医疗保健作用。因为洞穴内恒湿、恒温、低噪声、空气清新、含有较多的负离子，且洞穴中有害微生物与放射性元素含量远低于地面的大气环境，从而给一些疾病患者提供了改善生理、心理状况和治病的优良环境。欧洲许多医院，国际洞穴联盟已设有洞穴治疗委员会。医院的特殊环境里，一些支气管炎、慢性肺炎、百日咳、鼻炎、重感冒、风湿病、烧伤、高血压等疾病患者在医生的指导下，通过在洞穴内休息、睡眠、欣赏优雅音乐和治疗，可能很快康复。

　　洞穴生物

　　一般在洞穴中的动物可分三种：一是真洞穴动物。这种动物只能在洞穴中生活，离开洞穴环境在洞外就失去了生存的能力。具代表性的此类动物有：盲鱼、盲鳅、蜘蛛和蚰蜒等。这类动物以眼睛明显退化或消失，有特殊的感应器官，缺乏色素，代谢较低，生长缓慢，繁殖能力差而寿命很长为其特征。

　　二是洞穴动物。这类动物的眼睛和体色发生了不同程度的变异，基本上能适应洞穴生活和繁衍后代。

　　三是拟洞穴动物。这类动物具有喜洞性，是一些暂居及季节性回洞内生活的动物。

　　中国是个多溶洞的国家，尤以广西境内的溶洞著称，如桂林的七星岩、芦迪岩等。

　　天然洞穴按其所在岩石性质又可分为砂岩洞，砾岩洞，花岗岩洞，火山岩洞，黄土洞和岩溶(喀斯特)洞穴等。旅途中遇到最多的是岩溶洞。水溶液或酸类对易溶岩(盐岩和石膏)和可溶岩(石灰岩和白云岩)溶蚀之后形成的洞穴，就叫岩溶洞穴。石膏和盐岩的分布不广，出露地表也不多，所以通常所说的岩溶洞穴指的就是石灰岩岩溶洞穴。

　　我国的西南地区，是世界上喀斯特(岩溶)最为集中分布的区域。喀斯特地貌造就了成千上万的地下洞穴，有人估计，中国地下有数十万个大小洞穴。

　　我国是头号洞穴大国，但同时洞穴资源的破坏程序与规模也是名列世界前茅。人们进入洞中随意敲打折断钟乳石，更有甚者，自九十年代以来，把洞穴钟乳石类当作"奇石"从洞内挖出，制成一批批工艺品出售，衍生出势头极为猛烈的钟乳石商品化浪潮。而这一激浪的发源地与中心，正是以岩溶与洞穴山水甲天下的桂林，让人倍感痛心疾首。万物总是在其环境中自在生长之时最美，把在幽暗山洞中的湿润闪光的钟乳石架上一个底座摆在家中，就象鸟儿关在笼中，野花插入瓷瓶，失去了生机，徒增的只是矫饰附庸风雅，真是可恨又可怜。非理性的过度旅游开发给洞穴造成的伤害也颇为惨重，许多钟乳石提前变黑、风化、剥落，未老先衰……

　　上面，我们已经深深地领略过钟乳石的美丽，也了解到它成长的艰难与脆弱，请珍惜它们的存在，为我们的子孙后代留住最后的钟乳石。