6.4地下喀斯特——神奇的溶洞世界及成因在线视频

同学们好

我是云南大学

资源环境与地球科学学院的张帆老师

今天我们要讲的是地下喀斯特

神奇的溶洞世界及成因

说到洞穴

你对洞穴的印象是这样的吗

除了黑暗

什么也没有

或是好莱坞电影里描述的那样

洞穴里到处是洪水猛兽

实际上

如果你打开灯光就会发现洞穴之美

洞穴是人一生中至少应去参观的地貌景观

你在洞穴里的体验和视觉感受是地球上

其它的地貌景观所没有的

在开始讲解地下喀斯特之前

我们需要给洞穴一个定义

即什么样的地下空间才可以称之为洞穴

根据国际洞穴学联合会

International Union of Speleology

简称IUS的定义

洞穴是指人能进出的

天然的地下空间

洞穴学 Speleology

研究洞穴起源

性质和洞穴生命的

具有探险性质的综合性学科

洞穴学认识喀斯特地貌的一个相当重要的方面

首先是大气降水沿岩石孔隙

裂隙

层面等渗入岩体

并对岩体进行溶蚀

扩大形成地下空洞

随着空洞的逐渐扩大

水流汇集到洞中形成地下溪流或地下河

地下河形成后

在重力崩塌作用

地下河的溶蚀作用

侵蚀作用和搬运作用的共同作用下

使洞腔进一步地扩大

随着地壳的抬升

潜水面下降

地下河及岩体中的其它水流向下渗漏

从而形成新的下层洞道

上、下两层洞之间通常发育垂直洞穴

将它们连接

从而形成完整的洞穴系统

根据洞穴的定义

洞穴实际上由洞穴空间（洞腔）

及围绕其四周的岩体（围岩）两部分构成

洞穴有很多种类型

按其所形成的围岩性质分

有

1、碳酸盐岩洞

由喀斯特作用形成

在中国分布最广

数量最多

规模最大

2、石膏洞

洞体一般规模不大

分布远不如碳酸盐岩洞普遍

3、砾岩洞

常形成于钙质胶结的砾岩中

在中国数量很少

一般长度不大

4、玄武岩洞

由火山活动喷发出来的岩浆

在流动过程中经差异冷却而成

主要分布在中国东北及海南岛火山喷发区

还有云南的腾冲地区

5、砂岩洞

由差异风化作用而成

6、冰川洞

按形成洞穴的主要地质作用分

有

1、喀斯特洞穴

2、非喀斯特洞穴

按洞穴与围岩形成先后分

有

原生洞

洞穴与围岩同时形成

如熔岩洞

岩堆洞

礁洞

灰华洞

2、次生洞

洞穴形成于围岩之后

自然界大多数洞穴均属于此类

如喀斯特洞穴

构造洞

风化洞

海蚀洞等

按洞穴大小分

有

1、单一洞穴

2、洞穴系统

按洞穴水文特征分

有

干洞

即渗流带（包气带）洞穴

2、水洞

包括地下水面洞和潜流带洞穴

按洞穴形态特征分有

1、垂向洞穴

2、横向洞穴

我们在此讲述的

主要是在中国南方喀斯特地区

普遍发育与广为分布的喀斯特洞穴

英语叫做Karst Caves

喀斯特洞穴的形成与发展

实际上是一种极其复杂的化学溶蚀

机械侵蚀和崩塌过程

一个喀斯特洞穴的形成

必须要满足以下四个基本条件

1） 可溶性岩石

2） 可溶岩能提供水渗透和运移空间

3） 具有溶蚀能力的水流

4） 水流必须具有流动性

无需置疑

喀斯特洞穴只能发育在可溶岩体中

如石灰岩

白云岩

石膏等

其次

可溶岩必须具有能提供水流运移的空间

如裂隙

节理

层面

空隙等

同时

如果运移在可溶岩体中的水流

是饱和的而不再具有溶蚀能力

其也无法进一步溶蚀岩石扩大其原始空间

此外

如若水流静止不动

其亦不能将水中溶蚀掉的岩石成分带走

又怎能扩大岩体中的次生溶蚀空间

因此

要有物质与能量输入输出的持续性活动

这四个基本条件必须同时满足

缺一不可

当水流从空气

土壤

植被

岩石中获得具有溶蚀能力的碳酸

或其它无机酸

有机酸通过可溶岩体中的上述空间时

即产生溶蚀扩大作用

水流量及流速

又在这些溶蚀扩大了的缝隙中集中

增加

形成差异溶蚀

最后将其扩大形成超过人体大小的自然地下空间

洞穴

洞穴景观就是洞穴的自然景象

包括洞腔

洞水

化学沉积物

物理沉积物

洞穴生物

人文历史等

洞穴景观是喀斯特地区重要的旅游资源

洞腔包括洞穴的空间（体量）

以及洞穴腔壁的溶蚀景观

如洞壁上的边槽

涡穴等

这是中国最大的洞厅

贵州紫云苗厅

空间巨大的越南韩松洞

洞穴水

包括

洞中泉

洞穴地下湖

激流

洞穴瀑布等

地下河

有长年流水的地下溶洞称为地下河或暗河

它和地表河一样

发育有瀑布

冲蚀坑

深槽地貌和沙砾堆积物

这是位于滇东北镇雄县一洞穴内的地下湖

洞穴瀑布

洞穴物理堆积物

化学沉积物常见的约有30余种

洞穴化学沉积物的形态及数量

往往是洞穴旅游资源评价的第一位因素

石钟乳

石笋

石柱

这是一组由洞顶滴水而产生的堆积地貌

石钟乳是从洞顶垂直往下悬挂的堆积形态

最初的堆积是围绕出水口发生的

接着形成小管（鹅管）

往下加长和往内加厚

当管内水下排欠畅时

水会穿过管壁

然后沿壁外下流

并在管外产生堆积

此时石钟乳的发展已不是简单的向下伸长

而且出现多向复杂生长了

如果洞顶有足够的供水

石钟乳末端的滴水就会滴在洞底位置上

产生与石钟乳相对应的

但生长方向相反的石笋

它的外形与下滴的水量和高度有关

大的水量或高的跌落都会失去尖笋状的外观

变为山丘状

石钟乳下伸触及洞底

或石笋上生长至洞顶

或二者相向对生后连接时

就成为石柱

这是4组洞穴常见的化学沉积景观

这是石钟乳的形成示意图

这是不同生长阶段的鹅管形态

下面我们看流石

石幔

石旗

边石坝

钙华板

这是一类由薄膜（层）状溶水所成的堆积地貌

总称为流石

当水沿额状洞壁往下漫流时

就会形成布幔状或瀑布状流石

即石幔

若水集中沿一条凸棱下流时

会形成薄片状的堆积

称为石旗

如果薄层水在洞底斜面上

作缓流而又遇到小凸起时

流速就会加快

水中的二氧化碳会逸出

并在凸处发生堆积

这些局部堆积反过来又加快了流速

从而促进了局部堆积

这样反复作用的结果

最终形成了花边状弯曲的小堤

即边石坝

其顶近水平

顶部厚数厘米

往下更厚

高不超过30厘米

平面形态呈弧形

半圆形

或多个相连

或逐级下降

有如莲叶和梯田

故又称灰华田或石田

边石坝有时也见于岩溶泉的出口

卷曲石与石花的生长方向乱散

似是不受重力影响

其成因复杂

主要与毛细水的运动有关

同时还受洪水量少

环境较封闭

气温较稳定和气流扰动少等条件影响

石花的花瓣呈针状向外辐射

似于蓟草的花球

常由文石组成

卷曲石似豆芽

其卷曲可能是晶格错位所致

穴珠也叫洞穴珍珠

洞穴豆石或洞穴鲡石

是在地下河溶洞滴水坑中形成的

具有同心圆结构的球状碳酸钙沉积物

包括洞穴气象在内的洞穴环境

与地表喀斯特环境有着截然不同的几个特点

洞穴生物广义的来说

是指洞内分布的所有生物种群

包括如低等植物藻类

微生物

及灯光植物

脊椎动物盲鱼

盲鳅

无脊椎动物蜘蛛

马陆

班灶马

蜈蚣等

20世纪中叶

在地质学

洞穴学和生物学的基础上

发展形成了一门相对独立的学科

洞穴生物学

在洞穴的特殊环境中

洞穴动物以色素少

眼球退化

触角增长

新陈代谢作用减缓作为特征

洞穴动物分为三类

1）真洞穴动物

一生在洞穴中渡过

不能在地上生存的种类

2）喜洞穴性动物

既包括在地上

洞内都可营正常生活的

形态和生态上与地上种类几乎无差别的种类

也包括失去色素

生理上发生特化的

洞外几乎见不到的种类

3）偶居性洞穴动物

如蝙蝠之类的动物以洞穴为巢

作为繁殖场所

昼伏洞内

夜出觅食

这是一种荧火虫的幼虫

其利用垂丝可以粘捕住落网的蝇蚊

这是产于云南泸西县阿庐古洞地下河中的盲鱼

这是洞穴盲虾

这是洞穴中最为常见的昆虫斑灶马

这是现知的世界最长和最深的洞穴

实际上这些数据和排名

随着人们对喀斯特洞穴的更多探测和认识

而经常有变化

好了

溶洞世界及成因我们今天就讲到这里

同学们再见