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別有洞天!去溶洞消夏避暑,一探這些神秘

(湖北利川騰龍洞, 攝影:Ryan Deboodt)

洞穴, 是一處滿是神秘的所在。 不知是自然造物天生賦予了它們無窮的魔力, 還是人類向來喜歡探尋,

總之, 洞穴一直牢牢吸引著人類好奇的目光。 下面, 就讓我們跟隨岩溶地質專家一起, 探秘神奇的喀斯特洞穴世界。

喀斯特洞穴的秘密

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(浙江碧雲洞的大廳面積大於2萬平方米, 攝影 / 張遠海)

喀斯特洞穴是喀斯特地貌的地下世界, 是可溶岩(主要為碳酸鹽岩)因水的運移、溶蝕、侵蝕和重力崩塌作用而形成的。

最初, 水運移的空間是原始孔隙, 非常狹小, 水流以層流為主, 溶蝕非常緩慢;當孔隙發育成孔洞後, 水流稍快, 發生紊流作用, 溶蝕增強, 形成狹小的孔洞網;後來受地質因素影響, 發生襲奪, 水流選擇最佳路徑擴大形成洞穴。

溶洞可以是短小、單一的地下空間, 也可以是大到容得下飛機、複雜到延伸數百千米的地下通道網。 它們是地球上最奇特且充滿神秘感的地方。

溶洞內的氣候變化

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(重慶芙蓉洞裡美麗的石花, 攝影: 張遠海)

溶洞是一個環境相對穩定、獨立、恒溫、潮濕、黑暗、安靜的地下世界, 沒有太陽直接輻射和天空散射的影響, 那溶洞怎麼調節自己的小氣候呢?

原來, 溶洞的氣候變化主要是通過洞內空氣和水流的運動來實現。 一般, 洞口地帶的氣溫受外部環境影響大, 其日變化與年變化與當地地表氣溫相近;進入洞內越深, 氣溫波動越小, 直至不受外界影響, 基本穩定在當地多年平均氣溫上下。

在大部分洞穴中都能覺察到空氣的流動,

有的在夏季向洞外吹涼風, 有的在冬季向洞外噴熱氣, 有的洞穴內空氣週期性地吸進和吹出, 形成呼吸洞。

洞口越多, 與外界空氣的交換就越頻繁, 其氣候波動幅度就越大。 如果洞穴所在地年溫差和日溫差大, 就會因洞內外溫差較大而產生空氣流動, 如夏季或午間空氣多往洞外流動, 而冬季或夜間空氣則多往洞內流動。

溶洞的年齡有多大

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(科研人員正在金佛洞中取樣, 攝影:Ryan Deboodt)

洞穴形成後, 至今究竟有多少年了呢?這個問題需要通過地貌分析來獲知。 比如高緯度地區的洞穴, 由於第四紀以來氣候變化導致的大面積冰川剝蝕, 古老的溶洞恐怕早就被夷平了;低緯度地區的洞穴, 雖然沒有冰川的影響, 一些老洞得以保存, 但即使是那些大型的洞道, 也不過數百萬年的歷史。 而上千萬年歷史的洞穴可能埋藏於地下深處, 即使有洞穴空間, 也被後期的沉積物所充填。

我們可以依靠這些充填沉積物, 通過古地貌分析, 利用古地磁、碳-14、熱釋光、光釋光、裂變徑跡法、宇生核素測年等方法, 對溶洞相對年齡和絕對年齡進行測定。最近,科研人員採集了重慶金佛洞古地下河沉積物中的石英,利用宇生核素地質年代測定法,測定該洞穴年齡下限為570萬年,是目前中國有基礎資料的最古老洞穴,改變了中國對溶洞形成於第四紀的普遍看法。此外,結合各種古環境變化資訊,通過確定洞穴年齡,還可以建立區域地質歷史演變過程,特別是各種事件發生的時間系列。

石筍的記憶

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(陝西漢中地洞河中的石筍,攝影:牧羊)

溶洞洞頂的滴水,經過碳酸鹽岩的裂隙,一滴一滴地滴到洞底。滴落過程中,二氧化碳不斷逸出,水過飽和並析出碳酸鈣,沉積在洞穴底板,日積月累,慢慢地長成石筍。

石筍具有獨特的蓋帽型生長特徵,其形成過程中包含了古地球化學特徵。由於石筍分佈廣泛、時間跨度大、受外界干擾小、生長機制對外部環境敏感、測年和採樣成本低廉,使其成為一種不可多得的陸地古環境資訊源。通過沿石筍生長軸取樣,測定其年齡,可以重建過去降水和溫度變化的古氣候。

石筍的沉積速率在不同條件下是不同的,據目前研究,石筍生長速率最快為大於10mm/10年,最慢僅為1mm/1000年,有時甚至停止生長。受氣候演變規律的控制,石筍生長與停止生長反復交替,其變化的節律就是探索季風強度、降水、氣溫、生態環境變化奧秘的鑰匙。

特色溶洞

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(貴州省紫雲縣苗廳是世界上最大的溶洞廳堂,攝影 / Carsten Peter)

全球喀斯特洞穴眾多,每年還不斷有新的溶洞被發現。

世界上最長的溶洞是美國的獁猛洞,長度為651784米。世界排名前十的大型溶洞大部分位於美洲,其中美國有5個,墨西哥有2個。中國最長溶洞為貴州的雙河溶洞,長度為200427米,排名世界第十。

世界最深的溶洞是格魯吉亞的克魯巴拉洞,探測深度2197米。它位於西高加索地區,這個地方豎井特別多。中國最深豎井群位於重慶烏江一帶,深度上千米。

除此之外,世界上超過100萬立方米的溶洞大廳有13個。容積最大者為貴州的苗廳,容積為1057萬立方米;底面積最大者是馬來西亞的沙撈越大廳,面積16萬平方米;洞廳最高者為重慶的雲梯大廳,高度365米。

溶洞以千姿百態的景觀和幽靜深遠的環境,成為一種極其重要的旅遊資源。據不完全統計,全球開放的遊覽溶洞超過1600個,其中中國有800多個。許多溶洞還是世界自然遺產的重要組成部分,如美國的獁猛洞、中國的芙蓉洞等。遊覽溶洞,不僅可以增長知識,還能提高大家愛護環境、保護地球的意識。

編輯:齊敏

新媒體編輯:姚迪

對溶洞相對年齡和絕對年齡進行測定。最近,科研人員採集了重慶金佛洞古地下河沉積物中的石英,利用宇生核素地質年代測定法,測定該洞穴年齡下限為570萬年,是目前中國有基礎資料的最古老洞穴,改變了中國對溶洞形成於第四紀的普遍看法。此外,結合各種古環境變化資訊,通過確定洞穴年齡,還可以建立區域地質歷史演變過程,特別是各種事件發生的時間系列。

石筍的記憶

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(陝西漢中地洞河中的石筍,攝影:牧羊)

溶洞洞頂的滴水,經過碳酸鹽岩的裂隙,一滴一滴地滴到洞底。滴落過程中,二氧化碳不斷逸出,水過飽和並析出碳酸鈣,沉積在洞穴底板,日積月累,慢慢地長成石筍。

石筍具有獨特的蓋帽型生長特徵,其形成過程中包含了古地球化學特徵。由於石筍分佈廣泛、時間跨度大、受外界干擾小、生長機制對外部環境敏感、測年和採樣成本低廉,使其成為一種不可多得的陸地古環境資訊源。通過沿石筍生長軸取樣,測定其年齡,可以重建過去降水和溫度變化的古氣候。

石筍的沉積速率在不同條件下是不同的,據目前研究,石筍生長速率最快為大於10mm/10年,最慢僅為1mm/1000年,有時甚至停止生長。受氣候演變規律的控制,石筍生長與停止生長反復交替,其變化的節律就是探索季風強度、降水、氣溫、生態環境變化奧秘的鑰匙。

特色溶洞

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(貴州省紫雲縣苗廳是世界上最大的溶洞廳堂,攝影 / Carsten Peter)

全球喀斯特洞穴眾多,每年還不斷有新的溶洞被發現。

世界上最長的溶洞是美國的獁猛洞,長度為651784米。世界排名前十的大型溶洞大部分位於美洲,其中美國有5個,墨西哥有2個。中國最長溶洞為貴州的雙河溶洞,長度為200427米,排名世界第十。

世界最深的溶洞是格魯吉亞的克魯巴拉洞,探測深度2197米。它位於西高加索地區,這個地方豎井特別多。中國最深豎井群位於重慶烏江一帶,深度上千米。

除此之外,世界上超過100萬立方米的溶洞大廳有13個。容積最大者為貴州的苗廳,容積為1057萬立方米;底面積最大者是馬來西亞的沙撈越大廳,面積16萬平方米;洞廳最高者為重慶的雲梯大廳,高度365米。

溶洞以千姿百態的景觀和幽靜深遠的環境,成為一種極其重要的旅遊資源。據不完全統計,全球開放的遊覽溶洞超過1600個,其中中國有800多個。許多溶洞還是世界自然遺產的重要組成部分,如美國的獁猛洞、中國的芙蓉洞等。遊覽溶洞,不僅可以增長知識,還能提高大家愛護環境、保護地球的意識。

編輯:齊敏

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