探洞穴，别有洞天

张远海

洞穴，是一处满是神秘的所在。不知是自然造物天生赋予了它们无穷的魔力，还是人类向来喜欢探寻，总之，洞穴一直牢牢吸引着人类好奇的目光。下面，就让我们跟随岩溶地质专家一起，探秘神奇的喀斯特洞穴世界。

喀斯特洞穴的秘密

喀斯特洞穴是喀斯特地貌的地下世界，是可溶岩（主要为碳酸盐岩）因水的运移、溶蚀、侵蚀和重力崩塌作用而形成的。最初，水运移的空间是原始孔隙，非常狭小，水流以层流为主，溶蚀非常缓慢；当孔隙发育成孔洞后，水流稍快，发生紊流作用，溶蚀增强，形成狭小的孔洞网；后来受地质因素影响，发生袭夺，水流选择最佳路径扩大形成洞穴。溶洞可以是短小、单一的地下空间，也可以是大到容得下飞机、复杂到延伸数百千米的地下通道网。它们是地球上最奇特且充满神秘感的地方。

溶洞内的气候变化

溶洞是一个环境相对稳定、独立、恒温、潮湿、黑暗、安静的地下世界，没有太阳直接辐射和天空散射的影响，那溶洞怎么调节自己的小气候呢？原来，溶洞的气候变化主要是通过洞内空气和水流的运动来实现。一般，洞口地带的气温受外部环境影响大，其日变化与年变化与当地地表气温相近；进入洞内越深，气温波动越小，直至不受外界影响，基本稳定在当地多年平均气温上下。

在大部分洞穴中都能觉察到空气的流动，有的在夏季向洞外吹凉风，有的在冬季向洞外喷热气，有的洞穴内空气周期性地吸进和吹出，形成呼吸洞。洞口越多，与外界空气的交换就越频繁，其气候波动幅度就越大。如果洞穴所在地年温差和日温差大，就会因洞内外温差较大而产生空气流动，如夏季或午间空气多往洞外流动，而冬季或夜间空气则多往洞内流动。

溶洞的年龄有多大

洞穴形成后，至今究竟有多少年了呢？这个问题需要通过地貌分析来获知。比如高纬度地区的洞穴，由于第四纪以来气候变化导致的大面积冰川剥蚀，古老的溶洞恐怕早就被夷平了；低纬度地区的洞穴，虽然没有冰川的影响，一些老洞得以保存，但即使是那些大型的洞道，也不过数百万年的历史。而上千万年历史的洞穴可能埋藏于地下深处，即使有洞穴空间，也被后期的沉积物所充填。

我们可以依靠这些充填沉积物，通过古地貌分析，利用古地磁、碳-14、热释光、光释光、裂变径迹法、宇生核素测年等方法，对溶洞相对年龄和绝对年龄进行测定。最近，科研人员采集了重庆金佛洞古地下河沉积物中的石英，利用宇生核素地质年代测定法，测定该洞穴年龄下限为570万年，是目前中国有基础数据的最古老洞穴，改变了中国对溶洞形成于第四纪的普遍看法。此外，结合各种古环境变化信息，通过确定洞穴年龄，还可以建立区域地质历史演变过程，特别是各种事件发生的时间系列。

石笋的记忆

溶洞洞顶的滴水，经过碳酸盐岩的裂隙，一滴一滴地滴到洞底。滴落过程中，二氧化碳不断逸出，水过饱和并析出碳酸钙，沉积在洞穴底板，日积月累，慢慢地长成石笋。

石笋具有独特的盖帽型生长特征，其形成过程中包含了古地球化学特征。由于石笋分布广泛、时间跨度大、受外界干扰小、生长机制对外部环境敏感、测年和采样成本低廉，使其成为一种不可多得的陆地古环境信息源。通过沿石笋生长轴取样，测定其年龄，可以重建过去降水和温度变化的古气候。

石笋的沉积速率在不同条件下是不同的，据目前研究，石笋生长速率最快为大于10mm/10年，最慢仅为1mm/1000年，有时甚至停止生长。受气候演变规律的控制，石笋生长与停止生长反复交替，其变化的节律就是探索季风强度、降水、气温、生态环境变化奥秘的钥匙。

在光线充足的洞口带，绿色植物生机盎然，但是由于洞穴空间和光照有限，因此草本植物占绝对优势，而灌木、藤本、高大乔木较少。弱光带通过洞口与外界相连，光照强度很小，湿度较大，种子通过雨水、风、动物等被带入洞内，且主要是耐阴湿的植物，如冷水花、凤尾蕨、苔藓、念珠藻、蓝藻等。黑暗带由于没有光，植物不能进行正常的光合作用，因此这里没有绿色植物，只有菌类。有些植物由于对洞穴环境的适应，只能生长于洞穴中，离开洞穴环境则不能正常生长，如苦苣苔科植物。

洞穴生物

溶洞，其实并非除了石头就空无一物，它也是很多生物的家园。就像城市分成很多街区一样，一个溶洞也可以分成不同的区域。洞口附近光线充足，随四季变化，这个区域叫洞口带；再进去一点，光线变暗，基本可见的区域叫弱光带；再往洞内深处就没有光线了，伸手不见五指，这个区域叫黑暗带。

洞穴植物

溶洞洞顶的滴水，经过碳酸盐岩的裂隙，一滴一滴地滴到洞底。滴落过程中，二氧化碳不断逸出，水过饱和并析出碳酸钙，沉积在洞穴底板，日积月累，慢慢地长成石笋。

石笋具有独特的盖帽型生长特征，其形成过程中包含了古地球化学特征。由于石笋分布广泛、时间跨度大、受外界干扰小、生长机制对外部环境敏感、测年和采样成本低廉，使其成为一种不可多得的陆地古环境信息源。通过沿石笋生长轴取样，测定其年龄，可以重建过去降水和温度变化的古气候。

石笋的沉积速率在不同条件下是不同的，据目前研究，石笋生长速率最快为大于10mm/10年，最慢仅为1mm/1000年，有时甚至停止生长。受气候演变规律的控制，石笋生长与停止生长反复交替，其变化的节律就是探索季风强度、降水、气温、生态环境变化奥秘的钥匙。

在光线充足的洞口带，绿色植物生机盎然，但是由于洞穴空间和光照有限，因此草本植物占绝对优势，而灌木、藤本、高大乔木较少。弱光带通过洞口与外界相连，光照强度很小，湿度较大，种子通过雨水、风、动物等被带入洞内，且主要是耐阴湿的植物，如冷水花、凤尾蕨、苔藓、念珠藻、蓝藻等。黑暗带由于没有光，植物不能进行正常的光合作用，因此这里没有绿色植物，只有菌类。有些植物由于对洞穴环境的适应，只能生长于洞穴中，离开洞穴环境则不能正常生长，如苦苣苔科植物。

特色溶洞

全球喀斯特洞穴众多，每年還不断有新的溶洞被发现。

世界上最长的溶洞是美国的犸猛洞，长度为651784米。世界排名前十的大型溶洞大部分位于美洲，其中美国有5个，墨西哥有2个。中国最长溶洞为贵州的双河溶洞，长度为200427米，排名世界第十。

世界最深的溶洞是格鲁吉亚的克鲁巴拉洞，探测深度2197米。它位于西高加索地区，这个地方竖井特别多。中国最深竖井群位于重庆乌江一带，深度上千米。

除此之外，世界上超过100万立方米的溶洞大厅有13个。容积最大者为贵州的苗厅，容积为1057万立方米；底面积最大者是马来西亚的沙捞越大厅，面积16万平方米；洞厅最高者为重庆的云梯大厅，高度365米。