别有洞天！喀斯特溶洞是怎么形成的？

撰文/张远海（中国地质科学院岩溶地质研究所）

本文节选自《知识就是力量》杂志

洞穴，是一处满是神秘的所在。不知是自然造物天生赋予了它们无穷的魔力，还是人类向来喜欢探寻，总之，洞穴一直牢牢吸引着人类好奇的目光。今天我们一起探秘神奇的喀斯特洞穴世界，看看它到底是怎么形成的。

喀斯特洞穴如何形成？

喀斯特洞穴是喀斯特地貌的地下世界，是可溶岩（主要为碳酸盐岩）因水的运移、溶蚀、侵蚀和重力崩塌作用而形成的。

最初，水运移的空间是原始孔隙，非常狭小，水流以层流为主，溶蚀非常缓慢；当孔隙发育成孔洞后，水流稍快，发生紊流作用，溶蚀增强，形成狭小的孔洞网；后来受地质因素影响，发生袭夺，水流选择最佳路径扩大形成洞穴。溶洞可以是短小、单一的地下空间，也可以是大到容得下飞机、复杂到延伸数百千米的地下通道网。它们是地球上最奇特且充满神秘感的地方。

溶洞可以自己调节内部气候

溶洞是一个环境相对稳定、独立、恒温、潮湿、黑暗、安静的地下世界，没有太阳直接辐射和天空散射的影响，那溶洞怎么调节自己的小气候呢？原来，溶洞的气候变化主要是通过洞内空气和水流的运动来实现。

一般，洞口地带的气温受外部环境影响大，其日变化与年变化与当地地表气温相近；进入洞内越深，气温波动越小，直至不受外界影响，基本稳定在当地多年平均气温上下。

在大部分洞穴中都能觉察到空气的流动，有的在夏季向洞外吹凉风，有的在冬季向洞外喷热气，有的洞穴内空气周期性地吸进和吹出，形成呼吸洞。洞口越多，与外界空气的交换就越频繁，其气候波动幅度就越大。如果洞穴所在地年温差和日温差大，就会因洞内外温差较大而产生空气流动，如夏季或午间空气多往洞外流动，而冬季或夜间空气则多往洞内流动。

溶洞的年龄有多大？

洞穴形成后，至今究竟有多少年了呢？这个问题需要通过地貌分析来获知。比如高纬度地区的洞穴，由于第四纪以来气候变化导致的大面积冰川剥蚀，古老的溶洞恐怕早就被夷平了；低纬度地区的洞穴，虽然没有冰川的影响，一些老洞得以保存，但即使是那些大型的洞道，也不过数百万年的历史。而上千万年历史的洞穴可能埋藏于地下深处，即使有洞穴空间，也被后期的沉积物所充填。

我们可以依靠这些充填沉积物，通过古地貌分析，利用古地磁、碳-14、热释光、光释光、裂变径迹法、宇生核素测年等方法，对溶洞相对年龄和绝对年龄进行测定。最近，科研人员采集了重庆金佛洞古地下河沉积物中的石英，利用宇生核素地质年代测定法，测定该洞穴年龄下限为570万年，是目前中国有基础数据的最古老洞穴，改变了中国对溶洞形成于第四纪的普遍看法。此外，结合各种古环境变化信息，通过确定洞穴年龄，还可以建立区域地质历史演变过程，特别是各种事件发生的时间系列。

全球喀斯特洞穴众多，每年还不断有新的溶洞被发现。世界上最长的溶洞是美国的犸猛洞，长度为651784米。世界排名前十的大型溶洞大部分位于美洲，其中美国有5个，墨西哥有2个。中国最长溶洞为贵州的双河溶洞，长度为200427米，排名世界第十。

溶洞以千姿百态的景观和幽静深远的环境，成为一种极其重要的旅游资源。据不完全统计，全球开放的游览溶洞超过1600个，其中中国有800多个。许多溶洞还是世界自然遗产的重要组成部分，如美国的犸猛洞、中国的芙蓉洞等。游览溶洞，不仅可以增长知识，还能提高大家爱护环境、保护地球的意识。