溶洞里的石笋是怎样形成的(藏在地底下的绝美世界，一文了解溶洞形成原理)

溶洞，隐秘的世界

撰文/李忠东

在喀斯特地区

始终存在一个隐秘的世界

它们隐藏在大地的深处

神秘诡异，变幻无常

悄无声息地演绎着流水与光阴的故事

这就是岩溶洞穴

考察人员在溶洞考察-羊子洞（@李忠东）

第1篇

何为溶洞

什么是洞穴？

根据国际洞穴联合会的定义

洞穴是指人能进出的天然地下空间

它可以部分或全部被沉积物、水或冰所充填

而溶洞是指具有溶蚀力的水

对可溶性岩石进行溶蚀

所形成的地下空间

溶洞形成示意

物质基础：可溶性岩石

溶洞形成的首要条件是要有可溶性岩石

也就是说这种岩石在一定条件下

可以溶解于水中

被流水带走

这种岩石主要有三类

碳酸盐类，如石灰岩、白云岩

硫酸盐类，如石膏、芒硝

卤盐类，如石盐、钾盐

地表、地下岩溶结构示意图

空间条件：断裂与裂隙

如果说

可溶性岩石是溶洞形成的物质基础

那么断裂和裂隙

便为流水的侵蚀和溶蚀

提供了可趁之机

它们是溶洞形成的空间基础

控制着溶洞的形态特征、类型组合和展布规律

雪玉洞是沿裂隙发育的峡谷式溶洞（@李忠东）

水动力条件：地壳抬升

除了物质基础和空间条件

地壳抬升作用亦是关键

它将岩层抬升到一定高度

形成高差

从而为流水提供了水动力条件

我们常见的多层洞穴系统

便是地壳抬升的结果

多层洞穴的形成是地壳抬升的结果（杨金山/绘）

流水：艺术大师

沉积作用形成巨厚的可溶性岩石

地壳运动将这些岩石抬升并出露地表

并且导致岩石表面和内部发育大量的断裂和裂隙

岩溶作用所必须的空间条件形成

似乎一切万事俱备

该轮到流水这个“艺术大师”粉墨登场了

降水形成复杂的地表水和地下水系统

这个系统密布于可溶性岩石的表面和内部裂隙

在漫长的岁月中循环往复

对山体、岩石进行侵蚀和溶蚀

导致岩石被融解、切割、坍塌、搬运和重新沉积

千姿百态的岩溶奇观

便在流水的光阴中被雕凿而成

溶洞形成示意图（杨金山/绘）

第2篇

溶洞知多少

地球有多少个溶洞？

这个问题就像问牛身上有多少根毛一样

是一个无解的命题

人类根本不可能知道地球到底有多少个溶洞

我们只能说地球碳酸盐岩分布十分广泛

大多数碳酸盐岩都发育有溶洞

地球有多少个溶洞

所以答案只能是

不计其数

……

全球岩溶区世界遗产与世界地质公园分布图

中国有多少个溶洞？

这也是一个只能靠蒙的问题

我国裸露的碳酸盐岩面积91万平方公里

加上覆盖与埋藏的碳酸盐岩

可溶岩分布面积达340万平方公里

据资料，裸露碳酸盐区洞穴密度0.8个/平方公里

估测我国洞穴总数在50万个以上

不过这个数字，我可以负责任的告诉你

蒙的成份很大

中国岩溶地貌分区及大型洞穴分布图（@张远海《中国大型岩溶洞穴空间分布及演变规律》）

洞穴世界排名

世界上最长和最深洞穴

这也是不靠谱的答案

因为，随着探测的深入

这个纪录随时被打破

截止2004年

全球探明的洞穴中

长度大于15公里的有280个

大于100公里的15个

排名前三的是

美国猛犸洞：580公里

乌克兰的石膏洞：214公里

美国的宝石洞：208公里

猛犸洞洞穴系统平面图（@源于网络）

世界最深洞穴前三位分别是

格鲁吉亚Vero nja Cave(1710米)

奥地利 Lamprechtsofen Vogels hacht Weg Schacht (1632米 )

法国 Go uffre Mirolda(1616米 )

世界最深的洞穴（@源于网络）

洞穴中国排名

我国已探测的最长洞穴为贵州绥阳双河洞(138公里)

第二名为重庆市武隆的二王洞-三王洞(62公里)

第三名为湖北利川腾龙洞(52.8公里)

中国最长的洞穴系统,双河洞（@源于网络）

目前

国内探测深度大于250米的竖井洞穴有60个

其中深度大于400米的有16个

前四名均位于重庆市武隆县的天星一带

分别为汽坑洞(920米)

六尺凹口下洞(832米)

大坑洞(775米)

垌坝洞(656米)

需要再次申明的是

以上所有数据都是动态的

而且还可能不是最新数据

中国深度排名第一和第四的洞穴系统平面图

海洋蓝洞是溶洞吗？

蓝洞是地球最为神秘的自然奇观

海洋蓝洞是海底巨大的深洞

从空中鸟瞰

仿佛大海的瞳孔

深邃、神秘、诡异

地球上大多数的蓝洞都是石灰岩形成

有些还是地表洞穴被海水淹没之后形成

因此

蓝洞应当算溶洞

蓝洞是大海中的溶洞（@源于网络）

第3篇

老徐：溶洞研究第一人

老徐是谁？

姓徐，名弘祖，字振之，号霞客

明万历十四年出生于江苏江阴

自幼好读舆地志、山海图经

“高考”落榜，决心“问奇于名山大川”

熟读图经志籍之时

发现大多牵强附会，缺乏实地勘测

遂决定游历名山大川

用脚步纠正前人之谬

徐霞客（@源于网络）

古人对溶洞的认识

我国最早记述洞穴的著作

是春秋战国时代的《五藏山经 》

汉代

人们已知石钟乳可作中药

三国时期吴人顾启期所著《娄地记》

是我国最早描述岩溶洞穴的专著

南宋著名文人南范成大还写过《桂海虞衡志·志岩洞》

明代的《大明一统志》收录了

全国95个州府的372个洞穴名称

其中有较详细描述的达131个

是我国古代洞穴资料之集大成者

大明一统志是古代收录洞穴最多的典籍（@源于网络）

老徐对洞穴研究的贡献

他考察过的洞穴在300个以上

记录洞穴的文字达七万二千多

整本《徐霞客游记》有12%在写洞穴

对洞穴的记录

他超越前人文学性描述

注重洞的朝向、规模以及类型和形态结构

有点象今天的科学考察记录

在对洞穴沉积物进行细致观察后

老徐明确指出石钟乳成因

“崖间有悬于虬枝为水所淋漓者

其外皆结构为石, 盖石膏日久凝胎而成”

他最早注意到“水”在喀斯特地貌形成中

所起的关键作用

老徐考察路线图（@源于网络）

第4篇

洞底乾坤：化学沉积物

溶洞形成于化学反应

洞穴所特有的自然环境

含碳酸氢钙流水长时期的渗漏

碳酸钙在洞中重新缓慢析出沉积

从而发育形形色色、千姿百态的洞穴沉积物

成为溶洞最惊艳的部分

洞内化学沉积物-辣子水溶洞（@殷恕）

一般来说

这些化学沉积物是由三种状况的水沉积形成

即重力水沉积、非重力水沉积和复合水协同沉积

著名的化学方程式

重力水沉积

滴石类： 由不连续水流——滴水形成。从滴点到落点，多形成对应沉积。也就是滴点形成悬挂滴石，如鹅管、石钟乳，其横断面呈同心圆状。落点形成站立滴石，如石笋、石柱、滴杯，其横断面呈叠层状。

滴石类化学沉积物-辣子水溶洞（@殷恕）

悬挂滴石，横断面呈同心圆-辣子水溶洞（@殷恕）

流石类： 由连续运动的水流形成，具有条带状、流层状、环纹状结构。主要有天流石，如肉条石、水母石、石带、石旗；壁流石，如石幔、石幕、石瀑、穴盾、盾帐、穴板、石柱盘等；底流石，如流石坝、石梯田、流石板、穴饼、穴珠、穴球等。

天流石：石旗、石带-诺水河（@杨孝）

壁流石：石瀑布-诺水河楼房洞（@杨孝）

溅水沉积： 洞穴滴水和悬挂式流水常溅出水滴和水雾携带的碳酸钙，沉积在之前形沉积物表面。按其形态可称棕榈片、石葡萄、石蘑菇、石花瓣、石珊瑚等。

石珊瑚-雪玉洞（@李忠东）

溅水沉积：石葡萄-织金洞（@李忠东）

池水沉积： 在溶洞底部池水不溢又不干涸的情况下形成。其沉积物形态有水面形态，如水钙膜或穴筏、浮冰、穴泡、边石、石花；水下形态，如晶花、晶刷、石葡萄、月奶石、石珊瑚、穴珠等。

月奶石（源于网络）

池水沉积：浮筏-辣子水溶洞（@殷恕）

非重力水沉积

岩层微细裂隙、孔隙及粗糙表面渗透的薄膜水和毛细水以及空气中的凝结水所形成的化学沉积物。 非重力水沉积对环境要求极高，保存也极难，因此更为难得。

非重力水沉积的主要类型有洞穴毛发、石枝(或卷曲石)、珊瑚状物、根须石枝、皮壳、石花、花斑、穴疱等。

生长中的卷曲石-上雪玉洞，下羊子洞（@李忠东）

凝结水形成的晶花-辣子水溶洞（@殷恕）

协同性沉积

两种或两种以上运动方式的水流协同形成的沉积物，又复合沉积。

常见的协同方式及典型沉积物有：

滴水+流水沉积： 堆积石笋、大型石柱等。

滴水+池水沉积： 莲花盆(云盆)、钙膜晶锥、穴珠、纺缍状石钟乳。

滴水+飞溅水沉积： 棕榈状石笋。

滴水+非重力水沉积： 乳房状石钟乳、石瘤

滴水+非重力水沉积形成的乳房状石钟乳-贵州金瓜洞（@刘志勇）

滴水+池水沉积形成的钙膜晶锥-羊子洞（@李忠东）

滴水+飞溅水沉积形成的棕榈状石钟乳-织金洞（@李忠东）

第5篇

中国典型溶洞

1

贵州织金洞

位于贵州省织金县官寨苗族乡，乌江源流之一的六冲河南岸。有“中国溶洞之王”之称，2015年批准为世界地质公园。

织金洞长6.6公里，分上、中、下三层，是一个多层次、多阶段、多类别、多形态的完整岩溶系统。共 有47个厅堂、150多个景点。最大的洞厅面积达3万多平方米。 织金洞在世界溶洞中具有多项世界之最。如洞内堆积物的多品类、高品位为世间少有；洞厅的最高、最宽跨度属于至极；神奇的银雨树，精巧的卷曲石举世罕见。洞中沉积物的高度平均在40米左右，最高70米，比世界之最的古巴马丁山溶洞最高的石笋还要高7米多。

洞口及天窗（@李忠东）

滴石类沉积形成的宝塔状石笋（@李忠东）

17米高的“霸王盔”巨型石笋（@李忠东）

复合成因的石柱（@李忠东）

2

重庆雪玉洞-羊子洞

位于重庆市丰都县，发育于距今2.5亿年的石灰岩中，全长1644米。为峡谷式洞穴，它很少有宽阔的洞厅，洞道深窄逼仄，人入其中，犹如行走在“地下峡谷”。

得益于细而狭长的空间，雪玉洞的洞内环境始终保持最佳状态，形成并完整保存了丰富的洞穴沉积物。更难得的是，由于形成雪玉洞的灰岩质地极纯，洞穴环境封闭良好，洞顶厚度大，因而所生成的洞内景观“洁白如雪、质纯似玉”。有专家评价为“世界罕见的洁白如雪的溶洞‘冰雪世界’”。

壁流石：石幔（@景区管理局提供）

石盾（@景区管理局提供）

鹅管上的石毛发（@李忠东）

与雪玉洞毗邻的羊子洞，是一个鲜为人知的洞穴。由于入口狭窄，需爬行上百米才可艰难进入。洞穴顺层发育，在内部形成洞厅。又因无人扰动，沉积物琳琅满目、洁白如雪。

密如箭矢的鹅管林，生长于崩积岩块的石笋群，如瀑布一样的石幕，悬垂在半空的石旗，晶莹如雪的卷曲石以及生长在卷曲石上石毛发，无不玲珑剔透，色若流乳，晶莹如玉。羊子洞有世界最长的卷曲石和难得一见的钙膜晶锥。

石笋（@李忠东）

正在生长中的石笋（@李忠东）

卷曲石（@李忠东）

鹅管林（@李忠东）

鹅管上的石毛发（@李忠东）

长达30厘米的卷曲石王（@李忠东）

3

四川天泉洞

位于四川省宜宾市兴文县，发育于距今2.5亿年前的石灰岩中， 主洞及大小支洞总长约4.2公里，但这些结构繁杂的洞穴并不是处于同一个平面，而是象树枝一样穿插在不同高度的岩层内部， 从下至上可分四层。 天泉洞有三绝。穹庐广厦岩溶洞厅、泻玉流光岩溶天窗以及洞中的钙华沉积物。

兴文于2005年批准为世界地质公园。

洞中天窗（@李忠东）

石柱（@杨建）

洞顶的溶蚀槽（@杨建）

4

四川诺水河溶洞群

位于四川省巴中市通江县诺水河，以发育数量众多，规模宏大的溶洞群而闻名。沿诺水河两岸，分布着128个溶洞，规模之宏大，洞型之奇特，钙华之齐全，发育之完整，世所罕见。 2018年批准为世界地质公园。

溶洞主要发育于寒武系、二叠系、三叠系石灰岩中。其中，最令人震撼的是发育于寒武系的中峰洞，发育于二叠系的楼房洞、牛角嵌洞、宋家洞、狮子洞等。有“天下第一洞”之称的中峰洞，是园区内已知的最大溶洞，目前探测的总长为15公里，分为上、中、下三层。

石旗（@杨孝）

滴水沉积与池水沉积（@杨孝）

石笋-狮子洞（@李忠东）

5

重庆辣子水溶洞

位于重庆市酉阳县。溶洞沿岩石层间裂隙发育，长约110米，宽约20米，分前后两段，洞内沉积物发育良好，仿佛一座晶莹剔透的地下水晶宫。石花、石钟乳、石珊瑚、石柱、石笋、边石坝等形态完整且分布密集，其中钙膜晶锥、鹅管群、卷曲石、石晶花、石葡萄等尤为精美珍贵！

这座“藏在深闺人未识”的精致洞穴，被专家誉为“中国最美的溶洞之一”。由于洞内沉积物十分珍贵而脆弱，溶洞在发现后很快就进行了封闭保护。

考察队在洞中调查（@殷恕提供）

“水煮汤元”（@殷恕）

石钟乳上的晶花（@殷恕）

鹅管及鹅管上的晶花（@殷恕）

晶花（@殷恕）

纤细的鹅管（@殷恕）

生长中的石笋（@殷恕）

6

湖南惹迷洞

惹迷洞又名乌龙洞，因乌龙山而得名，位于湖南省湘西州龙山县。洞长据传有10公里。分前后两厅,前厅已对外开放,有景点120个。洞内还发现30至40万年以前生活在这里的古脊椎动物腿骨化石和牙齿化石。

惹迷洞最大的特别是洞内沉积物体量巨大，在国内洞穴中首屈一指。此外，在洞中发现许多石柱呈斜歪状或倒覆状，是何原因造成，至今仍是一个谜。

倒覆的石柱（@李忠东）

斜歪的石柱（@李忠东）

细长的石柱（@李忠东）

巨型石笋（@李忠东）

7

贵州丹寨金瓜洞

位于贵州省丹寨县， 发育于娄山关组灰色中—厚层细晶白云岩中，为单洞口水平旱 洞，长度167 米，宽93米，面积4225平方米。洞穴不大却堪称极品。尤其是古水池沉积作用形成的乳房状石钟乳、佛手瓜状石钟乳、南瓜状石钟乳极为稀有，是国内乃至世界洞穴沉积物中鲜有的精品。金瓜洞内奇异的现代水池沉积形成的石馒头和形态奇特、独一无二的砂锅状石笋尚属全球首次发现。

科研人员在金瓜洞考察（@刘志勇）

古水池形成的乳房状石钟乳（@刘志勇）

古水池形成的南瓜状石钟乳（@刘志勇）

古水池形成的佛手瓜状石钟乳（@刘志勇）

现代水池形成的砂锅状石笋（@刘志勇）

-END-

主要参考文献

1.陈伟海. “洞穴研究进展综述." 地质评论 11(2006)

2.杨文衡. "徐霞客对我国古代岩溶洞穴研究的贡献" 中国岩溶 10(1983)

3.黄保健.‘贵州丹寨金瓜洞两类特殊的水下沉积’

撰文/李忠东

摄影/杨孝 杨建 殷恕 刘志勇 李忠东等

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