洞穴学基础知识

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1、一、洞穴学基础知识洞穴，英文名叫cave,cavern,或cavity©根据国际洞穴学协会（TUS,即InternationalUnionofSpeleology）的定义，洞穴是指人能进出的天然地下空间。洞穴是地球自然景观的一个重要构成部分，亦是一种独特的自然资源，与人类的牛•产活动有着密切的联系；而研究其形成、形态特征、发展演化以及开发利用的科学就是洞穴学，英语叫SPELEOLOGYo在我国，尤其在南方岩溶山区，洞穴的调杏、探测、及其形成和开发利用研究有着十分重人的理论意义和社会经济价值。1、洞穴的

2、若干类型根据洞穴的定义,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，由岩溶作用形成，在我国分布最广，数屋最多，规模最大；2）石膏洞，洞体一般规模不人，分布远不如碳酸盐岩洞普遍；3）砾岩洞，形成于钙质胶结的砾岩屮，在我国数量很少，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界冷却而成，主要分布在我国东北及海南火山喷发区；5）砂岩洞，由差异风化作用而成；6）冰川洞。按形成洞穴的主耍地质作丿IJ來分

3、，有：1）岩溶洞穴;2）非岩溶洞穴。按洞穴与围岩形成先后分，有：1）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Z后，口然界大多数洞穴均属于此类，如岩溶洞穴、构造洞、风化洞、海蚀洞等。按洞穴大小分，冇：1）单一洞穴;2）洞穴系统。按洞穴水文特征分，有：1）干洞，即渗流带（包气带）洞穴（vadosecave）；2）水洞,包括地下水面洞（watertablecave）和潜流带洞穴（phreaticcave）o按洞穴形态特征分，W：1）垂向洞穴；2）横向洞穴。我们在

4、此讲述的，主要是在我国南方岩溶地区普遍发育与广为分布的岩溶洞穴，英语叫做KarstCaveso2、岩溶洞穴形成的儿个基本条件岩溶洞穴的形成与发展实际上是一种极英复杂的化学溶蚀，机械侵蚀和崩塌过程。洞穴学认为，一个岩溶洞穴的形成必须要满足以下四个基木条件：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。无容置疑，岩溶洞穴只能发育在可溶岩体中，如石灰岩、白云岩、石膏等：其次，可溶岩必须貝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

5、溶岩休屮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人其原始空间；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，又怎能扩人岩体屮的次生溶蚀空间？因此，要冇物质与能屋输入输出的持续性活动。这四个基本条件必须同时满足，缺一不町。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、冇机酸通过口J溶岩体中的上述空间时，即产生溶蚀扩大作川；水流量及流速又在这些溶蚀扩大了的缝隙屮集屮、增加，形成差异溶蚀;最后将具扩人形成超过人休人小的自然地下空间一洞穴。3、岩溶洞穴的成

6、因类型与发育演化3.1岩溶洞穴成因类型的划分如前所述，岩溶洞穴分类的方案有很多，但未能形成同一意见；目前较为普遍接受的方案是依据其所处的水动力带划分为渗流带洞穴、潜流带洞穴和地下水面洞穴。岩溶洞穴的形成和发展主要受到水的物理化学性质和水动力条件及所在地的门然地理和地质地貌特征。从洞穴形成作用差异性角度出发，世界上的岩溶洞穴主要冇三大成因类型：一是由大气降水及其次生地下表层渗透水形成的洞穴，即雨水型岩溶洞穴，在我国最为发育，分布也最广；第二类是由地下热水形成的洞穴，常表现为平而展布而积较小的迷宫状立体空

7、间结构，如长度目前分居世界第四和第九位的美国南达科他州JewelCavo和WindCave,匈牙利布达佩斯和米什科尔茨的热水洞穴等，我国则迄今尚未见报道；第三类是由不同化学类型水混合作用形成的洞:A：,如澳人利亚纳拉们平原滨海岩溶区咸淡水混合作用所形成的洞穴。我们在此主要介绍雨水型洞穴。为此，我们从系统论观点出发，以岩溶含水层为一独立系统，根据控制洞穴形成发育的不同水流输入-输出方式，将岩溶洞穴划分为流入含水层型，流出含水层型与穿越含水层型。流入型洞穴一般只冇进水洞口发育而无出水洞口，通道末端往往终止

8、于没顶入水塘（InletSump）:流出型洞穴则只有出水洞口而无进水洞口发育，其通道末端亦消失于没顶出水塘（OutletSump）；穿越型洞穴既冇进水洞口又冇出水洞口发育，通道贯穿整个系统，其实际上是一个岩溶洞穴发育系列的终端。3.2岩溶洞穴发育演化的一般规律岩溶洞穴的发育演化一般可划分为如下三个阶段：1）形成阶段：只要满足前述洞穴发育的四个基木条件，即可开始形成洞穴。在这个洞穴形成的初期阶段，洞穴空间规模一般较小，多呈孔隙状，人们无法进入。2)发展阶段