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千奇百怪的地下洞穴

2022-09-08马志飞

科学24小时 2022年9期
关键词:冰洞溶洞洞穴

文/马志飞

地球上有很多洞穴,它们有的深埋于大地深处,有的隐藏在茫茫大海之中;有的高大宽敞如宫殿,有的绵长蜿蜒如隧道;有的形成于自然塑造,有的出自人类双手。它们形态千奇百怪,内部险象环生,吸引着无数探险家。那么,不同类型的洞穴各有哪些特点?它们究竟是如何形成的呢?

溶洞:错综复杂的地下迷宫

都说“桂林山水甲天下”,即使你没有去过,也一定听过“溶洞、石笋、钟乳石”这些词语,它们都是典型的喀斯特景观。虽然世界上已经发现了许多同类地貌,但要了解“喀斯特”最初的命名地,我们就需要到斯洛文尼亚去看一看。

在斯洛文尼亚与意大利交界处有一座高原名为“karst”,音译即为“喀斯特”。虽说这里是一望无际的高原,其实不忍细看,因为它表面沟壑纵横,而且地下到处都是大大小小的空洞,其中最著名的当数斯科契扬溶洞。它全长6 千米,深入地下约200 米,洞中不仅有湍急的地下河、飞流直下的瀑布、视觉已经退化的盲鱼,还有许多挺拔的石笋和粗壮的石柱,造型奇特,蔚为壮观。

沿着斯科契扬溶洞向里走去,你会感觉它时而狭窄、阴暗,时而宽阔、明亮,其中有一个高约40 米、面积约3000 平方米的大洞,能够容纳数千人,仿佛一座巨大的音乐厅。曾有乐队专门在这里举办音乐会,那绕梁不绝的音响效果令人惊叹不已。

之所以能形成如此巨大的溶洞,一方面是因为这里分布着大面积的石灰岩,另一方面归功于数百万年以来的流水冲刷。可别小看这些不起眼的小水滴,尽管它们在坚硬的石头面前显得弱不禁风,但水滴石穿的力量不容小觑。无论面积多大的溶洞,都是在悄无声息的小水滴侵蚀下形成的。1893 年,南斯拉夫学者司威依奇考察了喀斯特高原的溶洞之后,首次使用“喀斯特”一词作为岩溶现象的名称,后来就成了世界各国通用的专业术语。现如今,地质学家在世界各地发现了许多大大小小的溶洞,其中比较著名的有我国贵州的织金洞、越南的韩松洞、美国的猛犸洞,以及印度尼西亚婆罗洲的鹿洞等。

斯科契扬溶洞

贵州织金洞

美国猛犸洞

晶洞:现实版的“地下水晶宫”

墨西哥的奇瓦瓦市有一个奈卡矿,这里蕴藏着银、锌、铅等丰富的矿产资源。2000 年4 月的一天,正当采矿工人在地下300 米深处挖掘巷道时,有人发现了一个巨大的洞穴,里面到处长满了“利剑”,都是半透明状的柱状物,置身其中就像是走进了一座水晶宫殿。这些“利剑”有的长在地面,有的长在洞顶,还有的从侧面的洞壁上冒出来,长的超过人的身高,短的也有几十厘米。虽然这里景观壮美,但不宜久留,因为洞内非常潮湿且炎热(气温高达58℃)。此外,探险家还在这里发现了大量的细菌和病毒等微生物,具有致命的危险。

最初,有人把洞内的“利剑”当成了水晶,但经科学家研究后发现它们都是主要成分为硫酸钙的石膏。石膏的晶体通常呈板状,少数会长成长柱状,颜色一般为白色。如果混入了其他杂质,则可能表现为灰色、褐色甚至红色。而无色透明的石膏被称为“透石膏”,与水晶相较,它显得较为脆弱,硬度也与水晶相差甚远。

经科学家进一步研究发现,奈卡矿附近的地下有古老的断层,地下高温岩浆将周边的地下水加热,顺着断层向上涌出,溶解了岩石中大量的钙和硫酸盐矿物。随着温度不断降低,热水中的矿物质开始结晶,虽然结晶的速度极其缓慢,大约每一百年才能增长一根头发丝的直径,但经过几十万年的时间,最大的已经长到了11 米长,直径4 米,重达55 吨。如今,这些晶体已经停止了生长,这是因为采矿抽水导致洞内失去了晶体生长所需的矿物质。而且,长期暴露在空气中,有些晶体已经被腐蚀甚至产生裂纹。除非洞穴再次被水淹没,晶体才能继续生长。

墨西哥奈卡矿

冰洞:冰火交融的“童话世界”

瓦特纳冰川内部景观

靠近北极圈的冰岛是一个十分美丽的地方,那里是冰川覆盖的极寒之地,而在冰川之下却是另外一番景象。冰岛最大的冰川是瓦特纳冰川,占地8100 平方千米,厚度一般为400~600 米,冰川之下掩盖着的是高原、山脉和峡谷,甚至还有一些活火山。当火山喷发时,就会在瓦特纳冰川之下形成火山口、熔岩流和热湖。地上寒冷的气候形成了厚厚的冰川,地下炽热的岩浆却使之不断融化,冰与火的交融造就了许多奇观,包括各种大小不等、奇形怪状的冰洞,所以人们称冰岛为“冰与火之地”。

在冰川的边缘,有时候会有一些狭窄的洞口通往洞底。穿过洞口入内,可以发现洞内四周全是光滑的冰块,晶莹如玉,微微透着蓝光。冰洞深处时不时地发出吱吱的响声,就像是一头巨兽躲在冰洞深处发出的喘息声。洞底往往存在流动的小溪,洞顶有时会打开一扇小小的天窗,雪花从天窗中徐徐落下,然后在洞底堆积成一个圆圆的雪堆。当地人称这样的冰洞为“蓝冰洞”。当你置身其中,就仿佛来到了童话世界里的“冰雪王国”,一切都显得那么虚幻,但它们却是真实的存在。

蓝冰洞之所以泛着微弱的蓝光,原因在于凝固的冰块十分致密,它们强烈地反射阳光中的蓝色光线,而把其他颜色的光线都吸收了。冰洞内大部分区域都很不稳定,随时都有坍塌的危险。每年的夏天,冰洞会融化或坍塌。随着冰川的移动,到了冬季又会在别处重新凝固形成新的冰洞。没有人能确切地知道下一个冰洞将会在哪里,只有当地的向导会偶尔发现它们的踪迹。

瓦特纳冰川外部俯瞰图

矿洞:采矿工人的艺术殿堂

在波兰南部的克拉科夫有一座著名的矿洞名为“维利奇卡盐矿”,从13 世纪开始人们就对它进行了开采。维利奇卡盐矿的地下分布着2000 多个大小、形状不一的矿洞,巷道总长度超过287 千米,矿井最深处达327 米,每一个矿洞、每一米巷道都是当年矿工辛勤劳作的成果。游客沿着木质楼梯进入矿井以下,便可尽情地欣赏地下迷宫般的美景。

维利奇卡盐矿中的盐岩在自然状态下是灰色的,而不是大家想象中的那么洁白无瑕。心灵手巧的采矿工人将它建造成了一座地下艺术殿堂。这个地下博物馆,展示的是当年矿工们开采盐矿的劳动场景和各种工具。几百年来,多才多艺的矿工们在盐矿中雕刻出了大量的艺术作品,包括四个大厅、几十座雕像,而他们的原料都来自石盐。其中,最著名的是一个长54 米、宽18 米、高12 米的大厅,据说建造时共挖出了2 万多吨石盐,自1896 年开始,花费了67 年的时间才建成。大厅中的雕像、壁画、吊灯等装饰惟妙惟肖、精美绝伦,其中一件仿照达·芬奇的名画《最后的晚餐》雕刻的作品更是令人赞不绝口。

读到此处,大家也许会产生一个疑问:我们生活中所见到的盐都是小小的颗粒,如何能用来进行雕塑创作呢?原因在于,维利奇卡盐矿中的盐属于石盐,以矿物状态赋存于沉积岩中,具有较大的厚度和较好的完整性和连续性,故而能够用来雕刻。而维利奇卡盐矿中大厅顶上的吊灯,则是用溶解的石盐经人工控制重新结晶而成的,因而既具有特殊的形状,又如同玻璃一般光彩夺目。

维利奇卡盐矿被联合国教科文组织列为世界文化遗产

火山洞:亿万年前的熔岩隧道

韩国济州岛中央的汉拿山是一座死火山。大约在120万年前,这里的海底火山就开始喷发,约在10 万年前形成了汉拿山。迄今,这里依然保存着许多火山遗迹。

玄武岩浆的温度高达1000~1200℃,黏度较小,流动时受到的阻力较小,从火山口喷出之后能够迅速流淌到很远的地方。但是,岩浆顺着陡峭的沟谷一边流动一边冷凝,就会出现一个奇特的现象:熔岩的外层冷却凝固成为硬壳,阻止了内部热量散发,使内部炙热的岩浆继续顺沟谷流动。岩浆一旦流尽就会形成一条奇怪的通道,仿佛人工掏空的一样,即熔岩隧道。济州岛上的万丈窟就是这样一个火山洞,仅听名字就给人一种深不可测的感觉。

万丈窟全长约7.4千米,主洞宽18米,高约23米,号称是“世界上最长的熔岩隧道”。据参观过万丈窟的人介绍,洞内温度不冷不热,常年温差很小,舒适宜人,生活着很多珍稀生物。不过令人遗憾的是,目前万丈窟只开发了1 千米的长度,绝大部分的洞窟是不对外开放的。

韩国济州岛万丈窟

我国也有类似的火山洞。海南省海口市秀英区石山镇荣堂村有一处著名的景观,名为“七十二洞”。它也是火山喷发形成的熔岩隧道,后来在长期的风化和侵蚀过程中,通道逐渐崩塌,在隧道入口处形成了天生桥。

尽管洞穴充满了神秘感,但洞穴探险毕竟是一项极限冒险运动。它不仅要求探险者掌握一定的地质学和生物学知识,还要有丰富的野外求生经验和良好的身体素质。所以,我们在探索神奇的洞穴世界时,既要有好奇心,又要有敬畏心,一定要做到不逞强、不冒险、不单独行动。

● 迷失方向 洞穴中充满了诸多的未知,容易让人迷路。探险家都是集体行动,通常是在前进途中拉上一条绳子,只要顺着绳子走,就能原路返回。

● 缺氧窒息 二氧化碳的密度比氧气大,易于下沉至洞穴,浓度过高会使人窒息。有时洞穴中还存在氨气等有毒气体,人体过量吸入会引发呼吸道疾病。

● 危险生物 地下洞穴可能是熊、蛇、蚰蜒等生物的栖息地,也可能是某些病毒和细菌的藏身之所。科学家就曾在婆罗洲的鹿洞中发现了6 万年前的细菌。

● 湿度异常 地下洞穴阴暗潮湿,让人无法长时间忍受。2016 年夏季,欧洲空间局组织宇航员在意大利撒丁岛开展洞穴生存训练,洞穴里的温度常年维持在14~15℃,相对湿度达99.9%,很多人在晚上睡觉时被冻醒。

● 水位上涨 地下河的水位随季节变化,若遇暴雨可能会水淹洞穴。2018 年,泰国一支少年足球队在洞穴里集体失踪,罪魁祸首就是连日降雨导致洞中水位升高,把大家围困在洞内,幸好后来被全部营救出来。

● 通信不畅 洞穴内一般都没有手机信号,一旦遇险很难发出求救信号。

此外,还可能面临洞穴坍塌、被狭缝卡住、饮用水缺乏等意外情况。

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