探洞入门知识必读:洞穴的成因、分类及其他

优游网发布于2018-06-13

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  洞穴在人们的心目中,一直是个充满神秘的区域,欧洲人认为洞穴是通向地狱的通道,藏民认为洞穴是邪恶的地方,从不轻易进入。电影中描述的洞藏宝藏和守卫的巨蟒,还有各种附加在上面的神秘咒语,撩起了人们对洞穴的向往,也产生了恐惧的影响。经常有人问我:你们在里面遇到过鬼没有?你们在里面遇到过老虎没有?你们找到过宝藏吗?等等。这些都不奇怪,因为对洞穴的恐惧和

  好奇,在人们的心中被无限的放大了。

  对洞穴我们应该辩证的看待它,它有其可怕的一面,因为对地底世界的探索是真正的探险,但又只是正常的地质现象,很多人其实都去洞穴游览过。我希望能通过以下的交流,让大家对洞穴有个初步的明确的了解。

  说起洞穴,就不得不从喀斯特地貌说起:喀斯特是前南斯拉夫西北的一个高原名,那里是石灰岩覆盖区,而南斯拉夫的学者又是最先对其进行研究的,按国际惯例,就以地名来命名。在我国是岩溶的代名词。

  那么喀斯特洞穴是不是就代表了所有的洞穴呢?显然不是,它只是洞穴的一种。让我们看看国际洞穴联合会对洞穴的定义:人能进入的天然地下空间。这就把人挖的矿洞、地道什么的就区分开来了。

  随着对洞穴的研究,人们已经较全面的对洞穴进行了分类,我们做个简单的介绍。

  按地下空间的形成分为:原生洞穴和次生洞穴

  原生洞穴是地下空间与周围围岩是同时形成的。一般来说,与地下水没有关系。主要有熔岩隧道(俗称火山洞)和钙华洞。火山洞穴的形成是由于流动的岩浆内外温差造成的,外面的冷却快,就结成硬壳,而中部的岩浆保持高温继续流动,就不断的先前形成洞道。

  次生洞穴是指先形成岩石,而后岩石又受各种外力作用形成的洞穴。下面就让我们看看有哪些外力作用岩石,并形成什么样的洞穴……

  溶蚀作用形成的洞穴,有岩溶洞穴和半岩溶洞穴。岩溶洞穴在我国十分常见,也是现在洞穴科学考察和研究的主要对象。

       半岩溶洞穴比如四川绵延的砾岩喀斯特洞穴。

  机械侵蚀作用形成的洞穴,比如海浪拍打侵蚀形成的海蚀洞穴,干旱地区的风成洞穴,土层中的潜蚀洞穴等。

  按洞穴的空间形态(也就是走向) 分成水平的,倾斜的,垂直的和综合的四种。

  按洞穴规模来分类 分成四个等级……

  小型:长度小于 50 米 ,垂深小于 50 米

  中型:长度 50 米 ~ 500 米 ,垂深 50 米 ~ 200 米

  大型:长度 500~ 5000 米 ,垂深 200~ 1000 米

  巨型:长度大于 50000 米 ,垂深大于 1000 米

  按水纹情况分为干洞和水洞 水洞又分为出水洞和进水洞。

  目前最流行的分类方法就是按规模来分的。一个探洞者的成绩,也是通过探洞长度或深度的数据和来体现的。

  洞穴的成因:

  水和可溶性的石灰岩是形成岩溶洞穴的前提条件。水将可溶性基岩溶解为重碳酸钙,年复一年,洞道空间不断增大,到无法承受顶部重量的时候,产生坍塌,坍塌只改变空间的形状,并不改变空间大小。坍塌物又随水流被带出,水流继续溶蚀基岩,如此反复,洞系也就形成了。以下的化学反应式就是洞穴形成的原理,但它又是可逆的。

  CaCO3 +H2O+CO2 → Ca(HCO3) ( 岩石溶解形成洞穴 )

  Ca(HCO3) → CaCO3 ↓ +H2O+CO2 ↑ (析出沉淀形成钟乳石)

  岩溶洞穴也要经过形成、发展和衰亡的过程。坍塌天坑的形成,就是洞穴发展的表现。

  钟乳石的分类

  岩溶洞穴中,最直接的资源就是它的钟乳石。那么面对眼花缭乱的各种形态,我们怎么去区分呢?

  重力水沉积:这是洞穴中最常见的和数量最多的沉积物。它也有更细的分类……

  滴水沉积:有鹅管、石钟乳、石笋、石柱。鹅管向下 生长,很细,中空,管壁洁白,透明。钟乳就是鹅管长粗,长大后的形态,多是圆锥形。石笋在滴水的作用下,由下向上生长,中心无孔,成叠帽状 。石柱就是石钟乳和石笋连在一起后的形态。流水沉积—从洞顶流下来的叫天流石 ,如石旗、石幔等。沿洞壁流下来 的叫壁流 石,如石维幕、石瀑布等。产生与洞底的称为底流石,如流石坝最为明显。

  池水沉积:有边石、晶花、穴珠、 月奶石、穴筏 等形态。边石常形成边石坝,形状和流石坝相似,要根据形成方式不同注意区分。

  非重力水沉积:由洞壁或钟乳石中析出的毛细水和薄膜水沉积而成。如石枝(卷曲石)、穴发等不常见的形态。他们的出现很有意思,给洞穴增色不少,我喜欢叫它们为“洞穴精灵”。一般出现在较封闭的洞段。

  需要注意的是,有些鹅管和石钟乳在生长了一段时间后也发生了变向,这是风力的作用造成的,所以不要被大自然的手法欺骗了。

  协同沉积:由两种或以上不同运动方式的水流,交互协同作用形成。如莲花盆、棕榈状石笋、晶锥等形态。

  上面没有详细说明的形态,都可以顾名思义。区分完各种形态后,我们就要说说为什么钟乳石有白色、黑色、棕红色等颜色。

  钟乳石的颜色和形成是密不可分的,方解石的可能颜色中就有白、黄、黑色。 石膏的颜色中也有白色、黄色和棕色的可能。而一般呈棕红色的,多是含有三价铁的原因。如果水通过了煤层,则会形成全黑的颜色。其他的颜色成因可能有氧化还原反应、风化、人为破坏等因素。一般的探洞者并不需要知道其确切成因,我们在这里也就不多讲了。

  人们在发现石钟乳的时候,多会问到年龄问题。石钟乳必须在洞道脱离全充水状态后,才能生成,所以岁数一般都比洞穴的形成年龄小的多。一般来说,洞中最古老的石钟乳大约在 35 万年以上, 100 万年以内,这类的外表都表现为严重的风化剥蚀状态;年龄在 15~30 万年的,外表色泽较深(褐色或灰黑色),表层轻微风化但未成层脱落且已经停止生长。 10 万年以内的,色泽较浅而且表面光滑坚实;最年轻一代的年龄是 2000~20000 年。在一些洞中,科学家们监测的结果是,石笋一般的生长速度大约是一万年增高 0.6~ 1.2 米 ,而且各类石钟乳的形成过程中,石笋的沉积速度最快。所以任何方式的损坏,都是无法挽回和弥补的,也是不可原谅的。

  关于洞穴中是否有怪兽和巨蟒,我们先从一个很简单的道理说起:

  大家都知道,万物生长靠太阳,那么在没有阳光的地底,是否也会呈现原始森林里万物繁荣的景象呢?回答是肯定的:不可能。洞穴越往深走,食物链越简单和低级。所以肯定不会出现异形、巨蟒之类的大体型怪物(人为的不算),洞中全是巨石和泥土,它们如果长期生活在里面,吃什么呢?建立了这样的概念后,我们就说说洞中到底有些什么生物……

  按照生态特点,洞穴动物可以分成以下三类:

  真洞穴动物:只生存于黑暗世界中,在洞外环境无法存活。一般有体内缺少色素,视觉器官退化或消失,新陈代谢慢等特点。如洞穴盲鱼、洞 螈 、洞穴蟋蟀、洞穴 蜈蚣、洞穴 蝌蚪等。

  喜洞穴动物:在洞中完成生命循环,也能在洞外黑暗环境中生存。如洞鼠、蚯蚓、某些? 螈 。

  寄居性动物:临时寄居在洞中的动物,如蝙蝠、雨燕、 蛇及一些 昆虫。

  在最近的报道和探险中,又发现不少的动物。在神秘的地下世界中,不知到底还有多少的未知动物在等待我们去发现、认识。

  以上动物就勾绘了一个食物链的轮廓:

  在水中,洞穴蝌蚪吃水中的微生物,洞穴盲鱼吃蝌蚪,蝙蝠又捕食盲鱼,微生物又分解蝙蝠粪便和 盲鱼 的尸体。

  在陆地,洞穴蟋蟀和洞穴蜈蚣以老鼠或蝙蝠的粪便为生,老鼠或蝙蝠又会捕杀洞穴蟋蟀和蜈蚣,而尸体和粪便又会被微生物分解。

  洞穴有自己的气候现象,主要是通过流动的水和对流的空气来调节的。洞穴内实际上是个相对恒温的环境。海拔对洞穴的平均温度有一定的影响,但一般都在 11-15 ℃ 之间。这才有洞穴“冬暖夏凉”的由来。

  洞中的空气流动,除了调节气候,对洞中钟乳石的生长也影响很大,所以在进行洞穴探险或洞穴开发的时候,不要轻易的去打通洞道,这样的后果往往是毁灭性的破坏。

  进洞的人往往在进入一段窄小通道的时候,会感觉到很急的风,可一走完就立刻风平浪静了。这就要说一下“烟囱效应”,它是由于洞口(或裂隙)高度不同,造成洞内外不同温度的空气自然对流的现象。“烟囱效应”显示很强的季节变化,冬天洞中的热空气由下而上的运动,夏天则相反;而春秋天,在洞内外压力接近的时候,随洞外昼夜温度的变化,出现每日不同时刻的风向变化。

  地下河的流动,也会产生空气流动,这种现象叫“乘车效应”。

  说到这里,就可以回答一个大家都很关注的问题了。那就是洞中到底有没有毒气?洞中的氧气会不会不够?

  真正应该关注的是氧气是否够的问题。我们来看一组数据:大气中 CO2 的平均含量是 0.03% ,人在 3% 或以上 CO2 含量的环境中就有危险了,具体生理反应是呼吸增快、脉搏加快、头痛、眩晕、耳鸣等。蜡烛和火柴火焰闪烁。由于 CO2 密度是空气的 1.53 倍,所以它常常沉在洞底。那也不是所有洞底 CO2 含量都很高,按我的经验,洞内突然变的温暖了,或鼻子能感觉到有异味,就说明洞道不通或不畅通,这样的地方就要注意点了。而凉爽、通风和有水流动的洞道一般都是很安全的。

  洞穴中有很高的负离子,能够刺激人体呼吸道的自我净化作用,提高免疫能力,这也是为什么进入洞穴后会有兴奋的感觉。

  洞中还会有很微量的放射性元素,纯碳酸岩比其他岩石的放射性要低。但长期在洞中工作和停留的话,还是要注意停留的累计时间。这也是为什么开发利用的洞穴都要进行放射性监控的原因。

  洞穴环境对人体会引起的综合性生理变化,表现在以下四个方面:

  1.生物韵律的破坏--洞中没有季节、时间上的变化因素,使“生物钟”被破坏,并且周期拉长。

  2.气候混沌化--洞中没有温度、湿度的变化,长时间在洞中,可能产生混沌状态。

  3.感觉混沌化--长时间处于静、黑的环境中,没有习惯的视力和听力的刺激,造成

  功能减退,导致中枢神经产生紧张,直至产生幻觉。

  4.冷的作用--会导致在人的机体内适应紧张和 超紧张 的保护机制,产生慢速和快速的应激反应。

  人类的祖先有很长时间的居住经历,人对洞穴应该是有特殊情结的。洞穴里不断发现的人文遗迹,都说明了人与洞穴长期且密切的关系。

  北京周口店发现了猿人,长江三峡的峭壁洞穴中发现了悬棺,欧洲各地发现的洞穴壁画,各地在洞穴中发现的各种文物,还有洞中到处可见的硝坑,都反应了人类对洞穴的利用是有史以来的。 硝坑是 我国洞穴中特有的现象,也是先民从硝土中提炼硝的方法,反应了先民的聪明,也折射了工业的落后。

  除了人文遗迹的堆积外,洞中还有大量的古生物遗骸堆积,为我们了解历史提供了大量的详实资料。

  对洞穴的保护

  这是个重要的问题,目前国家和地方都没有相关的法律、法规来保护洞穴,保护行为只是在民间的层面。所以, 做为 洞穴探险者或爱好者,都应该身体力行的、积极的、自发的宣传保护意识和实施保护。在洞中,我们除了垃圾和照片外,不应带走任何洞内物品。不破坏任何生长物,不捕杀洞穴动物,不污染洞穴水。人多时,应走单线队列。在国外,大小便都是用特殊的容器装,离开时带出。

  对洞穴的开发,应该本着科学规划、科学开发的原则。实践证明,在未进行全面的勘察、测绘和规划的情况下,急于开发,缺乏保护措施,会给资源带来严重的后果,对于开发者来说,洞穴资源也不会有长的商业生命力。

  任何洞穴资源都是我们的财富,除了我们能欣赏外,还要让我们的后代也能看到。希望看到这篇文章的每个人,都能真正的做到爱护、保护洞穴。

  在洞中如何保证安全

  进入洞穴,首先要保证光源够用,使用质量可靠的灯具和带足量的电池是很好的习惯,如果时间长的话,必须要多准备两个备用灯具。配戴头盔可以保证你在洞中的安全行走(准备练和已经练成铁头功的除外)。

  进入陌生洞穴,应有两人以上的人数。如果迷路,不要乱走动,保持平静心态,在原地等待救援是最好的办法。

  洞中温度较低,休息时要保证温暖,睡带以 400 克 或 以上充棉量 为好。衣服最好带件抓绒。

  洞穴中的水,必须煮开后才能饮用,如果水源不是很清洁,煮前最好过滤几次。在不清楚水纹情况,又没有器械提供保护的情况下,不要随便涉水。要做好防水措施(主要是电池和电器的防水)。

  在洞穴中行走的时候,不要跑动、跳跃, 不 需用器械上下坡的时候,应尽量手脚并用。

  在陌生洞道中,应该让经验丰富的队员走前面。沿途可按规定做标记。

  各人分别携带自己的电池、食物等物品。

  安全是任何活动的基本原则,安全意识即可以为自己提供保证,也是对团队负责的积极表现。这样的人才是受欢迎的。

  专业洞穴探险者应该具备专业的技术和可靠的装备,要有良好的团队精神。

  世界和国内的洞穴数据

  世界最长的洞系:美国猛 玛 洞 长 556 849 米

  世界最深的洞: 格鲁吉亚的 Krubera Cave 深 1710 米

  中国最长的洞系:贵州双河洞长 100 044 米 现排名世界第 16 位

  中国最深的洞: 重庆 武隆的气坑洞 深度 920 米

  中国最大的洞厅:贵州格必河苗大厅 116 000 平方米

  人对氧气和 CO2 含量变化的反应

  氧气的影响

  20.9% 有利呼吸、焰火正常

  19% 尚未感觉不适、焰火降低 1/3

  17% 从事紧张工作时感到心跳加速和呼吸困难,停止则无影响,焰火熄灭

  15% 人体缺氧,呼吸与脉搏急促,判断力减弱,肌肉功能破坏

  12% 感到明显确氧

  二氧化碳的影响

  1% 呼吸次数和深度有增加

  3% 呼吸、脉搏加快,焰火闪烁

  4% 头痛、眩晕、耳鸣

  6% 呼吸十分困难,乙炔灯燃烧不好

  7~10% 数分钟后神智不清 ,死亡,乙炔灯熄灭



今天刊登了《探洞入门知识必读:洞穴的成因、分类及其他》一文


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