喀斯特洞穴

可溶性岩石中因喀斯特作用所形成的地下空间

可溶性岩石中因喀斯特作用所形成的地下空间，又称溶洞、洞穴。分布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。世界各国已探明长度超过10公里的洞穴有160多个，深度超过700米的达 55个。如美国肯塔基州马默斯洞穴长 373.38公里，法国和西班牙之间比利牛斯山的皮埃尔·圣·马丹洞深1332米，苏联帕米尔阿莱山基耶夫斯卡亚洞深1080米。

成因和类型

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。

水流性质类型

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

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(或称钙板、石灰华层)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、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。

洞穴化石

主要是古动物和古人类化石，以此可推断洞穴形成的上限或相对年代、当时的地理环境。世界上已发现的主要古人类化石地点大多数是在洞穴内，如北京猿人、山顶洞人。

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”，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，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。

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