这是一篇绝对硬核的知识点洞穴地质

探索未知是刻在人类血液里的DNA,在人类史上有着无数的先驱开拓着一条又一条通往未知的绝境之地。

人类探索着高山、海洋、雨林、宇宙,却忽略了脚下的土地;人类征服了雪山、大海、森林、星空,却还没有踏入地心。

地下的世界是什么样的?它又存在着哪些不为人类所知的秘密?

今天,我们就来解密那些地下深处的世界。

在进入地下世界之前,我们首先得聊聊地球的岩石

1、地球上的岩石

地球的陆地岩石按成因分为3类——岩浆岩、变质岩、沉积岩,并且称他们为岩石“三兄弟”

岩浆岩(三哥):

岩浆是存在于地壳下面高温、高压的熔融状态的硅酸盐物质。岩浆内部的压力很大,不断向压力低的地方移动,以至冲破地壳深部的岩层,沿着裂缝上升,喷出地表;或者当岩浆内部压力小于上部岩层压力时迫使岩浆停留下来,冷凝成岩。

变质岩(二哥):

地壳中的原岩(包括岩浆岩、沉积岩和已经生成的变质岩),由于地壳运动、岩浆活动等所造成的物理和化学条件的变化,即在高温、高压和化学性活泼的物质(水气、各种挥发性气体和热水溶液)渗入的作用下,在固体状态下改变了原来岩石的结构、构造甚至矿物成分,形成一种新的岩石称为变质岩。

沉积岩(大哥):

在地球地表,有70%的岩石是沉积岩,它是由地表碎屑物质逐层覆盖挤压,日积月累的岩石。这些碎屑包括生物死亡后遗留的钙质骨骼、泥土、以及岩浆岩、变质岩风化出来的砾石和砂石,根据以上成分不同,形成了石灰岩、页岩、砂岩、砾岩。沉积岩容易被地壳运动拉伸开裂,以及被自然侵蚀,被拉伸开裂的沉积岩会被雨水渗透。那么也就有了一种特殊的地质现象—喀斯特。

石灰岩

页岩

砂岩

砾岩

2、喀斯特

Kras原本是“石头”的意思。意大利语称为:“Carso”,德语称为“Karst”。

1966年在桂林召开的第一届岩溶会议,正式将“喀斯特”改称为“岩溶”,其内含和外延完全相同,岩溶是水对可溶性岩石(大部分的可溶性岩为碳酸盐岩——“石灰岩”)进行以化学溶蚀作用为主、流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的地质作用,以及由这些作用所产生的现象的总称。

同时我们也称这种地貌为:喀斯特地貌/岩溶地貌。喀斯特地貌分地表和地下两大类,地表有石芽与溶沟,喀斯特漏斗,落水洞,溶蚀洼地,喀斯特盆地与喀斯特平原,峰丛、峰林与孤峰;地下有溶洞与地下河,暗湖,而溶洞则是岩溶地貌的显著特征。

3、洞穴

一般来说,人能够进得去的封闭空间都可以称之为“洞”,而洞穴则是自然环境中,天然形成或人工挖掘的可以进入的空间。同时按照不同分类依据,洞穴也可以进行不同的分类。

洞穴按照形成方式:分为原生洞穴和次生洞穴。原生洞穴是指与周围岩石同时形成的空间,如: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。次生洞穴指先形成岩石,后经过水、风、生物等外力作用形成的洞穴。

按形成的母岩性质:分碳酸盐岩洞、石膏洞、 卤盐,砾岩洞、熔岩洞、砂岩洞、花岗岩洞和冰川洞。

按洞穴的水文特征:分为干洞和水洞,而水洞又可分为进水洞和出水洞。

按洞穴的形态特征:可分为垂向洞穴和横向洞穴等等。

从洞穴成因和演化:可分为潜流带洞穴、渗流带洞穴和地下水位洞穴。

同时又被分为岩溶洞穴和半岩溶洞穴。岩溶洞穴占绝大多数,发育于砂岩、砾岩、花岗岩、熔岩、冰川的洞穴不足5%。除特别注明外,我们所说的洞穴都是指岩溶洞穴,岩溶也是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。

洞穴如何形成?

洞穴的形成过程我们也可以称之为岩溶的过程。简单来说:地壳运动会使得地表中的可溶性岩(大部分为石灰岩)产生横向、纵向的或其他不规则形状的裂隙,当雨水或地表水流渗透进裂隙后,会将里面的石灰岩进行不断的溶蚀。

通过溶蚀的作用,改变了裂隙内部原有的空间构造,不断的溶蚀过程中也会伴随着不同程度的崩塌现象,崩塌下来的石块再次经过水流的溶蚀,甚至是被水流搬运带走,也就使得裂隙内部的空间不断扩大,洞穴也就逐渐形成。

而根据不同的地质条件和发育阶段,也会形成不同的洞穴空间和形态。

包括:天坑、竖井、天窗等等。

洞穴的发育演化一般可分为三个阶段——

形成阶段:洞穴空间规模一般较小,多呈孔隙状,人们无法进入。

发展阶段:洞穴空间逐渐扩大,发展成为人能进入的通道系统。

衰亡阶段(老年阶段):洞穴逐渐脱离地下水位进入包气带,失去了进一步发展的水动力条件; 崩塌现象显著,钟乳石类次生化学沉积大量发育,洞穴空间逐步壅塞减小。

中国洞穴的概况

♦中国岩溶面积344万km2,裸露岩溶面积90. 7万km2;

♦碳酸盐岩总厚度达10km,气候条件适宜,洞穴十分发育;

♦抽样统计,南方洞穴0.7个/km2,全国洞穴 数量应该达几十万个。

目前,全国有测量记录进入数据库的洞穴不足5000处,集中分布在西南、华东和华北三个区域,西南地区洞穴数量占四分之三。

(节选自中国地质调查局李四光地质科普)

四川洞穴探险队从2019年3月开始建立四川洞穴资料库,目前已收录到四川地区洞穴资料共170余例,拟2025年前完成收录四川地区洞穴资料300例。

四川洞穴探险队建立初心即利用自身的技能回报社会,包括洞穴勘探、洞穴科研、岩溶水调查、绳索技术推广等,不断推动洞穴探险运动发展,使更多人了解到、接触到洞穴探险运动真正的意义。

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洞穴埋藏于地下 与外界隔绝

或许我们会不断联想到“三叔”作品中的各种画面

那么下期 我们就来聊聊洞穴里面的那些事儿 ~

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【四川洞穴探险队】

成立于2010年8月,CCTV10《地理中国》合作探险队(中国地质调查局、中国社会科学院、四川地质矿产开发局等多家地质科研单位合作探险队)

探险队队员由各领域专家及精英组成,多次在国内外专业学术领域发表重要文章

并多次受邀作为主体受到CCTV7、CCTV10、浙江卫视、江苏卫视等三十余家媒体报道

成功策划并执行知乎、京东、苏宁、万达、奔跑吧!兄弟、雷克萨斯等五十余家公司的洞穴主题活动

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