甘肅隆林縣中日洞的特征與分布

甘肅隆林縣中日洞的特征與分布

1法律及水文條件隆林族自治縣位于廣西西北部，位于云南、貴州和廣西的交界處。北距南盤河和貴州，西經(jīng)廣西西林縣與云南省接壤。海子洞屬隆林縣北西部南盤江右岸(南岸)的天生橋鎮(zhèn),北西距天生橋一級水電站17km,南東距隆林縣城新洲鎮(zhèn)約26km。海子洞一帶為云貴高原東南延伸部分,地質(zhì)上屬南嶺東西向構(gòu)造帶的南延部分,近東西走向的安然背斜是本區(qū)的主控構(gòu)造,海子洞即位于該背斜的南翼。山頂海拔高程1200m～1400m,在安然村一帶最高山峰為1476m。海子洞及其以北主要為由下二疊統(tǒng)(P1)質(zhì)純層厚灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r組成的巖溶峰叢洼地、谷地地貌;海子洞以南主要為由中、下三疊統(tǒng)(T1-2)砂頁巖構(gòu)成的低中山。海子洞東南側(cè)為一沿NW340°方向展布的溶蝕谷地,即海子壩盲谷,受斷層控制,長約3km,寬約350m,與周圍山頂?shù)南鄬Ω卟钜话銥?00m～500m。底部覆蓋第四系(Q)沖洪積粘土和砂礫石。海子洞巖溶水系統(tǒng)接受大氣降水的入滲補給。其匯水范圍包括南部碎屑巖和海子壩盲谷及其東西兩側(cè)一定范圍內(nèi)的峰叢洼谷地區(qū),約有10km2。在海子壩盲谷中形成一條長約2.5km的地表小河。該小河向北西蜿蜒徑流,并在海子壩洼地北西側(cè)的落水洞潛入地下,形成海子洞地下河。據(jù)1999年11月30日洞內(nèi)觀測,海子洞地下河流量約0.15m3/s。最終以地下河出口的形式排泄于北部的南盤江。南盤江構(gòu)成本區(qū)的巖溶水排泄和巖溶發(fā)育的控制基準(zhǔn)面。由于海子壩盲谷地處分水嶺地帶,地下水位埋深較淺,一般1m～3m。其水文動態(tài)變化較大,并明顯受降水控制,常為速漲速消,據(jù)洞內(nèi)調(diào)查,其水位年變幅可達(dá)8m～10m。本區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),年均氣溫19℃,多年平均降水量1166.5mm。2洞穴形態(tài)及高度海子洞是由其附近地表的海子壩溶蝕谷地的地表水,長期向巖溶含水層流入的條件下形成的,屬于流入型地下河洞穴。海子洞發(fā)育應(yīng)起始于第四紀(jì)更新世早期或中期。至今已有一百萬年以上的歷史。海子壩谷地的地面水流通過落水洞流入海子洞,該處地面標(biāo)高約為910m,另在海子坡村下側(cè)坡上有一旱洞口,標(biāo)高約935m,是目前人可直接進入洞內(nèi)的唯一入口,實質(zhì)上它是洞道頂部崩塌而成的“天窗”。海子洞平面上由主洞和若干支洞組成,立體上則為上下四層洞道構(gòu)成。全長2201.2m。洞穴最大高度近55m,寬一般幾米到20余米;最寬處達(dá)60多米,平面投影面積3萬多平方米。除地下河道外,自南而北自東向西有南支洞、東支1號、東支2號、北支洞和西支1號、西支2號、西支3號(見圖1)。洞道軌跡有兩處呈十字交叉。按洞底相對高差及洞道形成的新老次序從下向上分為四層洞道。海子洞的各層洞穴通道具有不同的形態(tài)特征,鮮明地反映了該洞穴系統(tǒng)的形成歷史,生成次序及其相互關(guān)系。第1層為現(xiàn)代地下河主洞道。洞體寬闊高大,橫斷面形態(tài)變化多,屬包氣帶洞穴,洞道寬度10m～20m,在與支洞交匯處,寬度35m～50m。據(jù)主洞穴的規(guī)模分析,其作為地下河的主通道,已經(jīng)在此疊置發(fā)育了很長的時間。第2層有東支1號洞和北支洞。洞底高出現(xiàn)代地下河最枯水位4m～7m。東支1號洞洞頂相對低矮而平整,洞道平直且寬度變化不大,橫斷面為矩形或箱形,屬于沿層面溶蝕的潛流洞穴。洞寬變化于10m～25m之間,洞高3m～6m,洞頂平整(系巖層層面),其高度接近于洪水線,有大量的泥鐘乳石懸掛,其中一部分還直插洞底之淤泥層中,故呈現(xiàn)“地下森林”景象。其東頭末端為淤泥及鐘乳石類堵塞。北支洞規(guī)模較小,斷面橢圓、洞道行跡呈蛇曲狀,且洞壁流痕鮮明、清晰,說明其發(fā)育時間較短,成因?qū)贉\潛流帶洞穴。今日為現(xiàn)代洪水排水道,洞底高出地下河最枯水位5m～7m,洞道寬6m～7m,洞高3m～5m,洞頂時有泥鐘乳石懸掛,也有少數(shù)泥石筍形成。洪水自南向北流出,并消失于巖層中。第3層為東支2號、西支2號、西支3號及南支洞諸洞道。洞底高出地下河最枯水位10m～26m,洞道寬5m～10m,西支2號和西支3號洞寬至25m～40m。不同的地段洞道高度變化較大。東支2號洞是海子洞的唯一入口通道,其東端口部為一斗狀塌陷坑。西支2號洞及西支3號洞均經(jīng)嚴(yán)重的洞穴母巖崩塌改造,巖塊堆積較多。南支洞為一北東～南西向且西段寬6m～8m的支洞,由于流石壩的形成,現(xiàn)為一水深60cm～70cm的水洞,水體清澈,其東段有大量的滴石與流石生成,坡下有流石壩與汪汪池水,形成“雪松梯田景區(qū)”。這幾個支洞均已經(jīng)歷了較長的發(fā)育時間,經(jīng)受崩塌與沉積等不同作用的改造,因而各自呈現(xiàn)出的特色差異,主要表現(xiàn)為洞道的高低、寬窄及堆積物的性質(zhì)與類型差異大、變化多。第4層是西支1號洞。洞道近南北向展布,洞底高出地下河枯水位31m～53m,以高達(dá)32m的陡坎與主洞道相接。洞道寬10m～30m,多為15m～20m,高3.5m～15m。中段有大量崩塌巖塊。南段洞底平坦,其上有高大的石筍與石柱,石鐘乳、鵝管、石筍、穴珠、石幕、石旗等。平坦的洞底上還有在國內(nèi)外極少發(fā)現(xiàn)的穴圈及花瓣石筍。南端西側(cè)為盛水“蓮花池”,東側(cè)為“雪花宮”。在海子洞洞穴系統(tǒng)中該支洞位置最高,形成年代最早。海子洞洞穴系統(tǒng)中最古老的和形態(tài)最為奇特、精美的次生化學(xué)沉積都保存和出現(xiàn)在這個支洞之內(nèi)。3洞穴溫度和濕度由洞穴空氣的溫度、濕度和成分,空氣流動、滴水、泉水和地下河水流活動諸要素構(gòu)成。洞內(nèi)氣象特征較地表更穩(wěn)定,并有自洞口向深處隨季節(jié)有一定變化的特點。洞內(nèi)空氣溫度一般相當(dāng)于當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶞囟取５叵潞拥乃奶匦远嗯c地表水有密切的聯(lián)系,并具有鮮明的季節(jié)性變特征。據(jù)1999年11月30日測量,海子洞洞內(nèi)氣溫為19.1℃～21.3℃,濕度為85.9%～95.7%。洞口最低溫度為13.8℃(當(dāng)時洞外氣溫為11℃)。洞口鐵門處的洞內(nèi)空氣向洞外流動,風(fēng)速達(dá)1m/s～1.5m/s。測量結(jié)果表明洞內(nèi)CO2含量甚低,在310×10-6～520×10-6之間,與洞外空氣中CO2含量接近。說明該洞穴系統(tǒng)與地表環(huán)境有良好的物質(zhì)與能量交換,具有優(yōu)良的洞內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。4非重力水沉積相海子洞洞穴次生化學(xué)沉積物的沉積類型有:重力水沉積中的滴石、流石、池塘沉積、濺水沉積;非重力水沉積中的毛細(xì)水沉積;滴水和濺水、滴水與池水兩類協(xié)同沉積。以協(xié)同沉積類最為精彩,有的是國內(nèi)外最佳沉積形態(tài),有的為國內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)。特別是第3、4層洞穴中的潔白蓮花盆、棕櫚狀石筍、花瓣狀石筍、梯田狀邊石壩以及穴圈等皆屬于國內(nèi)或世界級的珍品。4.1泥石鐘乳形成的地質(zhì)意義滴石類有鵝管和石鐘乳。鵝管見于西支1號洞,長度多在20cm以內(nèi),數(shù)量不多。石鐘乳遍布各層洞穴之洞頂,但以西支1號洞和東支1號洞內(nèi)數(shù)量多而集中。西支1號洞內(nèi)石鐘乳質(zhì)地較為純凈,以白色乳房狀石鐘乳最為引人。東支1號洞和北支洞內(nèi)的石鐘乳由于遭受洪水淹沒,淤泥沉積層直接參與了石鐘乳的形成作用,造成石鐘乳的快速生長。據(jù)觀察,石鐘乳的橫斷面為較純的結(jié)晶方解石與含鈣的淤泥互層,層厚為0.3cm～1.2cm,而其中的微層則在0.1cm～0.3cm。東支1號洞內(nèi)泥石鐘乳大片分布,并構(gòu)成國內(nèi)外少見的泥石鐘乳“地下森林”景觀,頗有特色。泥石鐘乳生長速度快,含泥多,質(zhì)地疏松,在自身重量下,常發(fā)生斷墜現(xiàn)象。石筍多分布于第2層以上洞穴,但主要形成于西支1號洞和南支洞東段。西支1號洞洞口有高數(shù)米的粗大石筍。南支洞東段石筍在滴濺水的共同作用下,形成棕櫚樹狀石筍,色白而質(zhì)地純凈,并有各式各樣滴水造型,觀賞價值甚高。石柱相對數(shù)量較少,北支洞及東支1號洞有泥石柱,西支1號洞口的石柱,高度達(dá)十余米,甚為壯觀。4.2穴盾穴盾石讓樁天流石有石帶和石旗。線狀流水在內(nèi)傾斜的巖壁上初期形成石帶,繼后可發(fā)展為石旗,海子洞多處可見。壁流石有石幕、穴盾等。石幕系片狀流水自直立的巖壁上下瀉沉積的褶皺幕狀流石。分布普遍,但規(guī)模不大。穴盾是一種特殊的流石類沉積形態(tài)。從一定寬度(一般是20cm～40cm)的縫隙中滲出水流,并以此為中心向外環(huán)形沉積增長,最終形成一種盾板狀的形態(tài)。穴盾的板面由上下兩片構(gòu)成。一般形態(tài)為“降落傘”狀。出水量較豐時,盾板下可形成旗狀、幕狀,長者接到洞底,形成“圓頂蚊帳”狀穴盾。主要見于西支1號洞道,有5～6處之多。底流石有流石壩及石田。流石壩及其構(gòu)成的石梯田集中分布的地段有3處。一是北支洞南端東側(cè)的蓮花臺,二是南支洞中段,三是西支1號洞南端。3處形態(tài)特征及沉積規(guī)模各具特色。蓮花臺流石壩梯田內(nèi)外寬達(dá)40m,有石田數(shù)十個。流石壩及石田大都呈干涸狀,均由黃白色的糖粒狀方解石構(gòu)成。內(nèi)側(cè)的4個流石池有水,池內(nèi)分布有40多個蓮花盆,構(gòu)成一幅舉世難得一見的珍奇景觀。南支洞中段的石梯田層次較少,但其中均盛滿清徹見底的池水。西支1號洞道的流石壩與與池塘以淺平、紋細(xì)、褶曲為特征。4.3水面浮社會主義邊石壩水面形態(tài)有浮筏、邊石。浮筏是洞內(nèi)流石壩水塘水面上的鈣質(zhì)薄膜,可在水面上浮移。當(dāng)達(dá)到一定厚度(重量)時便自行沉入池底而成鈣膜片。蓮花臺池塘中有水面浮筏生成。邊石是流石壩池塘非溢流部分的水邊線沉積。其與流石(壩)的區(qū)別是,其結(jié)構(gòu)為平行鑲嵌而不是從底向上疊置。海子洞的邊石和流石壩見于蓮花臺及西支1號洞之間的蓮花池和穴珠塘。水下形態(tài)主要為穴珠和晶花。穴珠為洞內(nèi)滴水坑及淺水盆沉積物,碳酸鈣沿一原始顆粒層層包裹沉積而成,具同心圓結(jié)構(gòu),在西支1號洞道中分布較多;晶花系指水池內(nèi)之各種方解石結(jié)晶生成物,蓮花臺池塘中的晶花呈犬牙狀和糖粒狀,其骨架為珊瑚狀,色微黃而質(zhì)地純凈。4.4負(fù)荷洞穴:布花池、布池、花溪海子洞內(nèi)協(xié)同沉積形態(tài)有蓮花盆、穴圈和花瓣狀石筍。洞內(nèi)蓮花盆的品位在國內(nèi)外皆為最佳;穴圈在國內(nèi)為首次發(fā)現(xiàn);花瓣狀石筍在國內(nèi)外亦鮮有報道。蓮花盆是生成于流石壩池盆中,由滴水、池水和流水三者協(xié)同作用生成的沉積物。由于其形成條件要求十分嚴(yán)格,因而發(fā)現(xiàn)的數(shù)量相對較少。我國蓮花盆首次報道是桂林興坪的蓮花巖,該洞穴中之蓮花盆似片片荷葉浮于水面,向以形態(tài)完美著稱,享譽海內(nèi)外,美中不足的是其色黝黑,質(zhì)地為結(jié)殼狀。海子洞洞中蓮花盆有兩處,一在蓮花臺上(圖2),二在西支1號洞道末端(圖3)。蓮花臺上4塊有水的邊石塘中均有蓮花盆分布。直徑大者1.9m(陽朔興坪蓮花巖最大蓮花盆直徑1.3m),小者0.3m,多在0.8m～1.2m,盆高40cm左右,共有41個。其中重要者有17個,具最佳形態(tài)者5個。此處蓮花盆不但由淺黃色糖粒狀方解石構(gòu)成,而且水下周邊的方解石結(jié)晶,更呈犬牙狀,顯得晶瑩剔透,亮麗非凡。洞內(nèi)另一處蓮花池在西支1號洞內(nèi)末端,有主要盛水的流石塘2個和蓮花盆4～5個,但盆形欠規(guī)則,質(zhì)地亦稍差,但仍稱得上是難得一見的景觀。括起來,海子洞蓮花盆的特點一是品質(zhì)極佳,二是其個體直徑大,三是組合景觀上集中而美妙,使得海子洞的蓮花盆,成為目前國內(nèi)外同類發(fā)現(xiàn)中品質(zhì)最佳、形態(tài)及其組合最完美者。穴圈。海子洞洞內(nèi)的穴圈在我國屬首次發(fā)現(xiàn)。穴圈最早的報道見于美國探險家臺維斯1989年對美國新墨西哥州萊契古拉洞內(nèi)穴圈的報道,當(dāng)時臺維斯稱其為“揚濺(水)環(huán)”。此后在古巴、巴西、馬來西亞、意大利及美國其它地方均有發(fā)現(xiàn)。穴環(huán)是在無風(fēng)的洞穴內(nèi)由滴水并同時在產(chǎn)生的均勻環(huán)形濺水情況下,由溶蝕與沉淀交替作用形成,此外,滴水落點地面平坦也是必要條件,而環(huán)圈直徑的大小則與滴水落差成正比關(guān)系。海子洞的穴圈發(fā)現(xiàn)于西支1號洞道(圖4),在20余平方米的地面上有直徑大到73cm、小則不及10cm的穴環(huán)數(shù)十個,其中還出現(xiàn)圈套圈,環(huán)扣環(huán)等十分有趣的組合?；ò隊钍S。海子洞的花瓣狀石筍,在我國可能是首次發(fā)現(xiàn)。同時,我們尚未見過國際上有關(guān)的報道或相關(guān)文獻(xiàn)。在海子洞,花瓣狀石筍與穴環(huán)同一出處,可以認(rèn)為二者是共生的。花瓣石筍是滴水點或小型石筍頂部在由滴水自滴窩向四方濺射的條件下同時沉積下來的放射片狀物,因其形如葉片或花瓣,又多以石筍作為基部,故名。穴圈和花瓣石筍的形成,需要特定的水化學(xué)、水動力條件和洞穴環(huán)境,在我國尚沒有被研究過。因此,海子洞的發(fā)現(xiàn),具有十分重要的科學(xué)價值和研究意義。4.5西支1號洞的皮殼非重力水沉積主要分布在西1號支洞中,有洞壁皮殼和卷曲石。皮殼為水中溶質(zhì)通過毛細(xì)水運動在洞壁表面沉淀而成的殼狀物。在西支1號洞中多為白色,殼厚0.2cm～3cm,且與乳房狀石鐘乳共生。西1號支洞末端的雪花宮即由此命名。早期生成的皮殼多為褐色或棕色,而近期生成的皮殼則多為白色。礦物成分主要為方解石或文石。卷曲石是非重力水在毛細(xì)管作用力驅(qū)動下在相對較粗糙的物體表面運動,從而使形成的方解石沉積呈隨機卷曲狀而形成。西1號支洞中的卷曲石與鵝管共生,但發(fā)育規(guī)模不大。5東海洞穴旅游的必