自然界的溶洞是怎樣形成的（藏在地底下的絕美世界）

2023-04-18 05:29:25

溶洞，隱秘的世界

撰文/李忠東

在喀斯特地區

始終存在一個隱秘的世界

它們隱藏在大地的深處

神秘詭異，變幻無常

悄無聲息地演繹著流水與光陰的故事

這就是巖溶洞穴

考察人員在溶洞考察-羊子洞（@李忠東）

第1篇

何為溶洞

什麼是洞穴？

根據國際洞穴聯合會的定義

洞穴是指人能進出的天然地下空間

它可以部分或全部被沉積物、水或冰所充填

而溶洞是指具有溶蝕力的水

對可溶性巖石進行溶蝕

所形成的地下空間

溶洞形成示意

物質基礎：可溶性巖石

溶洞形成的首要條件是要有可溶性巖石

也就是說這種巖石在一定條件下

可以溶解於水中

被流水帶走

這種巖石主要有三類

碳酸鹽類，如石灰巖、白雲巖

硫酸鹽類，如石膏、芒硝

滷鹽類，如石鹽、鉀鹽

地表、地下巖溶結構示意圖

空間條件：斷裂與裂隙

如果說

可溶性巖石是溶洞形成的物質基礎

那麼斷裂和裂隙

便為流水的侵蝕和溶蝕

提供了可趁之機

它們是溶洞形成的空間基礎

控制著溶洞的形態特徵、類型組合和展布規律

雪玉洞是沿裂隙發育的峽谷式溶洞（@李忠東）

水動力條件：地殼抬升

除了物質基礎和空間條件

地殼抬升作用亦是關鍵

它將巖層抬升到一定高度

形成高差

從而為流水提供了水動力條件

我們常見的多層洞穴系統

便是地殼抬升的結果

多層洞穴的形成是地殼抬升的結果（楊金山/繪）

流水：藝術大師

沉積作用形成巨厚的可溶性巖石

地殼運動將這些巖石抬升並出露地表

並且導致巖石表面和內部發育大量的斷裂和裂隙

巖溶作用所必須的空間條件形成

似乎一切萬事俱備

該輪到流水這個「藝術大師」粉墨登場了

降水形成複雜的地表水和地下水系統

這個系統密布於可溶性巖石的表面和內部裂隙

在漫長的歲月中循環往復

對山體、巖石進行侵蝕和溶蝕

導致巖石被融解、切割、坍塌、搬運和重新沉積

千姿百態的巖溶奇觀

便在流水的光陰中被雕鑿而成

溶洞形成示意圖（楊金山/繪）

第2篇

溶洞知多少

地球有多少個溶洞？

這個問題就像問牛身上有多少根毛一樣

是一個無解的命題

人類根本不可能知道地球到底有多少個溶洞

我們只能說地球碳酸鹽巖分布十分廣泛

大多數碳酸鹽巖都發育有溶洞

地球有多少個溶洞

所以答案只能是

不計其數

……

全球巖溶區世界遺產與世界地質公園分布圖

中國有多少個溶洞？

這也是一個只能靠蒙的問題

我國裸露的碳酸鹽巖面積91萬平方公裡

加上覆蓋與埋藏的碳酸鹽巖

可溶巖分布面積達340萬平方公裡

據資料，裸露碳酸鹽區洞穴密度0.8個/平方公裡

估測我國洞穴總數在50萬個以上

不過這個數字，我可以負責任的告訴你

蒙的成份很大

中國巖溶地貌分區及大型洞穴分布圖（@張遠海《中國大型巖溶洞穴空間分布及演變規律》）

洞穴世界排名

世界上最長和最深洞穴

這也是不靠譜的答案

因為，隨著探測的深入

這個紀錄隨時被打破

截止2004年

全球探明的洞穴中

長度大於15公裡的有280個

大於100公裡的15個

排名前三的是

美國猛獁洞：580公裡

烏克蘭的石膏洞：214公裡

美國的寶石洞：208公裡

猛獁洞洞穴系統平面圖（@源於網絡）

世界最深洞穴前三位分別是

喬治亞Vero nja Cave(1710米)

奧地利 Lamprechtsofen Vogels hacht Weg Schacht (1632米 )

法國 Go uffre Mirolda(1616米 )

世界最深的洞穴（@源於網絡）

洞穴中國排名

我國已探測的最長洞穴為貴州綏陽雙河洞(138公裡)

第二名為重慶市武隆的二王洞-三王洞(62公裡)

第三名為湖北利川騰龍洞(52.8公裡)

中國最長的洞穴系統,雙河洞（@源於網絡）

目前

國內探測深度大於250米的豎井洞穴有60個

其中深度大於400米的有16個

前四名均位於重慶市武隆縣的天星一帶

分別為汽坑洞(920米)

六尺凹口下洞(832米)

大坑洞(775米)

垌壩洞(656米)

需要再次申明的是

以上所有數據都是動態的

而且還可能不是最新數據

中國深度排名第一和第四的洞穴系統平面圖

海洋藍洞是溶洞嗎？

藍洞是地球最為神秘的自然奇觀

海洋藍洞是海底巨大的深洞

從空中鳥瞰

仿佛大海的瞳孔

深邃、神秘、詭異

地球上大多數的藍洞都是石灰巖形成

有些還是地表洞穴被海水淹沒之後形成

因此

藍洞應當算溶洞

藍洞是大海中的溶洞（@源於網絡）

第3篇

老徐：溶洞研究第一人

老徐是誰？

姓徐，名弘祖，字振之，號霞客

明萬曆十四年出生於江蘇江陰

自幼好讀輿地誌、山海圖經

「高考」落榜，決心「問奇於名山大川」

熟讀圖經志籍之時

發現大多牽強附會，缺乏實地勘測

遂決定遊歷名山大川

用腳步糾正前人之謬

徐霞客（@源於網絡）

古人對溶洞的認識

我國最早記述洞穴的著作

是春秋戰國時代的《五藏山經》

漢代

人們已知石鐘乳可作中藥

三國時期吳人顧啟期所著《婁地記》

是我國最早描述巖溶洞穴的專著

南宋著名文人南範成大還寫過《桂海虞衡志·志巖洞》

明代的《大明一統志》收錄了

全國95個州府的372個洞穴名稱

其中有較詳細描述的達131個

是我國古代洞穴資料之集大成者

大明一統志是古代收錄洞穴最多的典籍（@源於網絡）

老徐對洞穴研究的貢獻

他考察過的洞穴在300個以上

記錄洞穴的文字達七萬二千多

整本《徐霞客遊記》有12%在寫洞穴

對洞穴的記錄

他超越前人文學性描述

注重洞的朝向、規模以及類型和形態結構

有點象今天的科學考察記錄

在對洞穴沉積物進行細緻觀察後

老徐明確指出石鐘乳成因

「崖間有懸於虯枝為水所淋漓者

其外皆結構為石, 蓋石膏日久凝胎而成」

他最早注意到「水」在喀斯特地貌形成中

所起的關鍵作用

老徐考察路線圖（@源於網絡）

第4篇

洞底乾坤：化學沉積物

溶洞形成於化學反應

洞穴所特有的自然環境

含碳酸氫鈣流水長時期的滲漏

碳酸鈣在洞中重新緩慢析出沉積

從而發育形形色色、千姿百態的洞穴沉積物

成為溶洞最驚豔的部分

洞內化學沉積物-辣子水溶洞（@殷恕）

一般來說

這些化學沉積物是由三種狀況的水沉積形成

即重力水沉積、非重力水沉積和複合水協同沉積

著名的化學方程式

重力水沉積

滴石類： 由不連續水流——滴水形成。從滴點到落點，多形成對應沉積。也就是滴點形成懸掛滴石，如鵝管、石鐘乳，其橫斷面呈同心圓狀。落點形成站立滴石，如石筍、石柱、滴杯，其橫斷面呈疊層狀。

滴石類化學沉積物-辣子水溶洞（@殷恕）

懸掛滴石，橫斷面呈同心圓-辣子水溶洞（@殷恕）

流石類： 由連續運動的水流形成，具有條帶狀、流層狀、環紋狀結構。主要有天流石，如肉條石、水母石、石帶、石旗；壁流石，如石幔、石幕、石瀑、穴盾、盾帳、穴板、石柱盤等；底流石，如流石壩、石梯田、流石板、穴餅、穴珠、穴球等。

天流石：石旗、石帶-諾水河（@楊孝）

壁流石：石瀑布-諾水河樓房洞（@楊孝）

濺水沉積： 洞穴滴水和懸掛式流水常濺出水滴和水霧攜帶的碳酸鈣，沉積在之前形沉積物表面。按其形態可稱棕櫚片、石葡萄、石蘑菇、石花瓣、石珊瑚等。

石珊瑚-雪玉洞（@李忠東）

濺水沉積：石葡萄-織金洞（@李忠東）

池水沉積： 在溶洞底部池水不溢又不乾涸的情況下形成。其沉積物形態有水面形態，如水鈣膜或穴筏、浮冰、穴泡、邊石、石花；水下形態，如晶花、晶刷、石葡萄、月奶石、石珊瑚、穴珠等。

月奶石（源於網絡）

池水沉積：浮筏-辣子水溶洞（@殷恕）

非重力水沉積

巖層微細裂隙、孔隙及粗糙表面滲透的薄膜水和毛細水以及空氣中的凝結水所形成的化學沉積物。非重力水沉積對環境要求極高，保存也極難，因此更為難得。

非重力水沉積的主要類型有洞穴毛髮、石枝(或捲曲石)、珊瑚狀物、根須石枝、皮殼、石花、花斑、穴皰等。

生長中的捲曲石-上雪玉洞，下羊子洞（@李忠東）

凝結水形成的晶花-辣子水溶洞（@殷恕）

協同性沉積

兩種或兩種以上運動方式的水流協同形成的沉積物，又複合沉積。

常見的協同方式及典型沉積物有：

滴水流水沉積： 堆積石筍、大型石柱等。

滴水池水沉積： 蓮花盆(雲盆)、鈣膜晶錐、穴珠、紡綞狀石鐘乳。

滴水飛濺水沉積： 棕櫚狀石筍。

滴水非重力水沉積： 乳房狀石鐘乳、石瘤

滴水非重力水沉積形成的乳房狀石鐘乳-貴州金瓜洞（@劉志勇）

滴水池水沉積形成的鈣膜晶錐-羊子洞（@李忠東）

滴水飛濺水沉積形成的棕櫚狀石鐘乳-織金洞（@李忠東）

第5篇

中國典型溶洞

貴州織金洞

位於貴州省織金縣官寨苗族鄉，烏江源流之一的六衝河南岸。有「中國溶洞之王」之稱，2015年批准為世界地質公園。

織金洞長6.6公裡，分上、中、下三層，是一個多層次、多階段、多類別、多形態的完整巖溶系統。共有47個廳堂、150多個景點。最大的洞廳面積達3萬多平方米。織金洞在世界溶洞中具有多項世界之最。如洞內堆積物的多品類、高品位為世間少有；洞廳的最高、最寬跨度屬於至極；神奇的銀雨樹，精巧的捲曲石舉世罕見。洞中沉積物的高度平均在40米左右，最高70米，比世界之最的古巴馬丁山溶洞最高的石筍還要高7米多。

洞口及天窗（@李忠東）

滴石類沉積形成的寶塔狀石筍（@李忠東）

17米高的「霸王盔」巨型石筍（@李忠東）

複合成因的石柱（@李忠東）

重慶雪玉洞-羊子洞

位於重慶市豐都縣，發育於距今2.5億年的石灰巖中，全長1644米。為峽谷式洞穴，它很少有寬闊的洞廳，洞道深窄逼仄，人入其中，猶如行走在「地下峽谷」。

得益於細而狹長的空間，雪玉洞的洞內環境始終保持最佳狀態，形成並完整保存了豐富的洞穴沉積物。更難得的是，由於形成雪玉洞的灰巖質地極純，洞穴環境封閉良好，洞頂厚度大，因而所生成的洞內景觀「潔白如雪、質純似玉」。有專家評價為「世界罕見的潔白如雪的溶洞『冰雪世界』」。

壁流石：石幔（@景區管理局提供）

石盾（@景區管理局提供）

鵝管上的石毛髮（@李忠東）

與雪玉洞毗鄰的羊子洞，是一個鮮為人知的洞穴。由於入口狹窄，需爬行上百米才可艱難進入。洞穴順層發育，在內部形成洞廳。又因無人擾動，沉積物琳琅滿目、潔白如雪。

密如箭矢的鵝管林，生長於崩積巖塊的石筍群，如瀑布一樣的石幕，懸垂在半空的石旗，晶瑩如雪的捲曲石以及生長在捲曲石上石毛髮，無不玲瓏剔透，色若流乳，晶瑩如玉。羊子洞有世界最長的捲曲石和難得一見的鈣膜晶錐。

石筍（@李忠東）

正在生長中的石筍（@李忠東）

捲曲石（@李忠東）

鵝管林（@李忠東）

鵝管上的石毛髮（@李忠東）

長達30釐米的捲曲石王（@李忠東）

四川天泉洞

位於四川省宜賓市興文縣，發育於距今2.5億年前的石灰巖中，主洞及大小支洞總長約4.2公裡，但這些結構繁雜的洞穴並不是處於同一個平面，而是象樹枝一樣穿插在不同高度的巖層內部，從下至上可分四層。天泉洞有三絕。穹廬廣廈巖溶洞廳、瀉玉流光巖溶天窗以及洞中的鈣華沉積物。

興文於2005年批准為世界地質公園。

洞中天窗（@李忠東）

石柱（@楊建）

洞頂的溶蝕槽（@楊建）

四川諾水河溶洞群

位於四川省巴中市通江縣諾水河，以發育數量眾多，規模宏大的溶洞群而聞名。沿諾水河兩岸，分布著128個溶洞，規模之宏大，洞型之奇特，鈣華之齊全，發育之完整，世所罕見。 2018年批准為世界地質公園。

溶洞主要發育於寒武系、二疊系、三疊系石灰巖中。其中，最令人震撼的是發育於寒武系的中峰洞，發育於二疊系的樓房洞、牛角嵌洞、宋家洞、獅子洞等。有「天下第一洞」之稱的中峰洞，是園區內已知的最大溶洞，目前探測的總長為15公裡，分為上、中、下三層。

石旗（@楊孝）

滴水沉積與池水沉積（@楊孝）

石筍-獅子洞（@李忠東）

重慶辣子水溶洞

位於重慶市酉陽縣。溶洞沿巖石層間裂隙發育，長約110米，寬約20米，分前後兩段，洞內沉積物發育良好，仿佛一座晶瑩剔透的地下水晶宮。石花、石鐘乳、石珊瑚、石柱、石筍、邊石壩等形態完整且分布密集，其中鈣膜晶錐、鵝管群、捲曲石、石晶花、石葡萄等尤為精美珍貴！

這座「藏在深閨人未識」的精緻洞穴，被專家譽為「中國最美的溶洞之一」。由於洞內沉積物十分珍貴而脆弱，溶洞在發現後很快就進行了封閉保護。

考察隊在洞中調查（@殷恕提供）

「水煮湯元」（@殷恕）

石鐘乳上的晶花（@殷恕）

鵝管及鵝管上的晶花（@殷恕）

晶花（@殷恕）

纖細的鵝管（@殷恕）

生長中的石筍（@殷恕）

湖南惹迷洞

惹迷洞又名烏龍洞，因烏龍山而得名，位於湖南省湘西州龍山縣。洞長據傳有10公裡。分前後兩廳,前廳已對外開放,有景點120個。洞內還發現30至40萬年以前生活在這裡的古脊椎動物腿骨化石和牙齒化石。

惹迷洞最大的特別是洞內沉積物體量巨大，在國內洞穴中首屈一指。此外，在洞中發現許多石柱呈斜歪狀或倒覆狀，是何原因造成，至今仍是一個謎。

倒覆的石柱（@李忠東）

斜歪的石柱（@李忠東）

細長的石柱（@李忠東）

巨型石筍（@李忠東）

貴州丹寨金瓜洞

位於貴州省丹寨縣，發育於婁山關組灰色中—厚層細晶白雲巖中，為單洞口水平旱洞，長度167 米，寬93米，面積4225平方米。洞穴不大卻堪稱極品。尤其是古水池沉積作用形成的乳房狀石鐘乳、佛手瓜狀石鐘乳、南瓜狀石鐘乳極為稀有，是國內乃至世界洞穴沉積物中鮮有的精品。金瓜洞內奇異的現代水池沉積形成的石饅頭和形態奇特、獨一無二的砂鍋狀石筍尚屬全球首次發現。

科研人員在金瓜洞考察（@劉志勇）