探洞入门知识必读：洞穴的成因、分类及其他

北风

　　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、某些蠑 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