【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 僅可以飽覽到大自然鬼斧神工造就的神奇夢(mèng)幻般的美景，同時(shí)您還可以獲得許多有關(guān)洞穴科學(xué)方面的知識(shí)。巖溶洞穴，也叫喀斯特溶洞?？λ固匾辉~來(lái)源于南聯(lián)盟(南斯拉夫)的喀斯特高原。因?yàn)槟抢锏牡孛簿坝^奇特，在石灰?guī)r中有洞穴形成而引起科學(xué)家的關(guān)注。此后,凡是美好現(xiàn)象都稱其為喀斯特。研究這一對(duì)象的科學(xué)就叫喀斯特學(xué)及洞穴學(xué)。巖溶洞穴是在可溶性巖石特別是碳酸鹽巖類的石灰?guī)r和白云巖巖層當(dāng)中，由于水的長(zhǎng)期溶解作用而形成的。自然界的水不是純凈水，水中含有二氧化碳，當(dāng)含有二氧化碳的水遇到石灰?guī)r時(shí),在石灰?guī)r的裂隙中流動(dòng)就會(huì)發(fā)生碳酸化反應(yīng)，生成碳酸氫鈣，因碳酸氫鈣溶解于水，故而被水帶走，久而久之，裂隙被溶蝕成洞穴。世界上長(zhǎng)的巖溶洞穴是美國(guó)肯塔基州的麻蒙洞群(犸猛洞群mamofh cave system)，該洞從1820xx年始勘測(cè)，歷經(jīng)180年才查清其長(zhǎng)度為550km。我國(guó)長(zhǎng)的巖溶洞穴是湖北省利川市的騰龍洞。由于巖溶洞穴景觀奇特，在世界范圍內(nèi)已成為極其重要的旅游資源，在我國(guó)已有200多個(gè)巖溶洞穴開發(fā)建設(shè)成為游覽洞穴，供游人參觀游覽。其中，浙江的瑤琳洞、河南的雞冠洞、廣東的蟠龍洞、四川的芙蓉洞、貴州的織金洞、廣西的冠巖、北京的石花洞和遼寧的本溪水洞......他們?cè)陂_發(fā)建設(shè)過(guò)程當(dāng)中，在不同階段，都引入了洞穴科學(xué)研究，提高了旅游洞穴的科學(xué)品位。各位朋友，您可能走遍了祖國(guó)各地，也曾參觀游覽過(guò)許許多多知名的旅游洞穴。今天參觀游覽本溪水洞，您一定會(huì)感到還是本溪水洞美。每個(gè)旅游洞穴都有他獨(dú)具特色的精美景觀，而水洞的九曲銀河恰是其精美景觀當(dāng)中的精髓。地下暗河蜿蜒曲折，河水終年流淌不竭，每晝夜流量可達(dá)五千萬(wàn)立方米。這些水是從哪來(lái)的呢?通過(guò)示蹤試驗(yàn)以及同位素水文學(xué)的研究，現(xiàn)已證實(shí)其水的來(lái)源有三部分：一是源于湯河水的直接補(bǔ)給。二是來(lái)源于湯河河床覆蓋層下的奧陶系灰?guī)r含水層的巖溶水補(bǔ)給。三是來(lái)源于水洞西岸分布的寒武系、奧陶系灰?guī)r含水層的巖溶水補(bǔ)給。這三部分的水匯入水洞地下暗河之后，分別從銀波洞(東支洞)蟠龍洞(西支洞─潛流洞)排泄于太子河。九曲銀河是暗河的下游段,即從洞到源頭長(zhǎng)度為2320m，其平均水深2m，深達(dá)7m，水溫保持在712℃，據(jù)水質(zhì)簡(jiǎn)分析和全分析成果證實(shí)其水質(zhì)為優(yōu)質(zhì)飲用水。中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)洞穴研究會(huì)會(huì)長(zhǎng)朱學(xué)穩(wěn)教授曾于1996年初到水洞考察，他說(shuō)他所見過(guò)的國(guó)內(nèi)外大大小小的暗河，都有砂和礫石沉積物，怎么水洞暗河卻不見砂和礫石的蹤影。只有一種灰色的粉砂質(zhì)粘土沉積呢!他認(rèn)為暗河河床沒(méi)有礫石沉積物，這是本溪水洞的奧秘之一。使他從不可理解以引起了極大的興趣和特別的關(guān)注，后經(jīng)研究結(jié)果得知原因有三：一是，在上游段沒(méi)有大型入水洞口。如果湯河水的補(bǔ)給為集中流入式，則在上游段必有大型的流入型洞穴發(fā)育，存在較大的流入洞口。在水洞的下游段也就會(huì)有砂、礫石沉積的堆積了。因?yàn)橄掠味蝺H有粉砂質(zhì)粘土沉積物的事實(shí)，說(shuō)明湯河補(bǔ)給區(qū)內(nèi)的河床和岸邊，都不會(huì)有被沖積層所埋藏的大型流入洞存在。二是,作為一條巖溶地下河道來(lái)說(shuō)，水洞的發(fā)育受到石灰?guī)r含水層中的火成巖──脈巖的干擾與阻隔，好似一堵脈巖高墻筑成的篩子一般，不準(zhǔn)砂、礫石通過(guò)。三是，暗河水力坡度極緩，%，流速甚低。不能使砂和礫石搬運(yùn)到暗河的下游段。延續(xù)暗洞是暗河的上游段，是從源頭洞到湯河入滲點(diǎn)這段長(zhǎng)約3km的尚待開發(fā)的暗洞。各位朋友!當(dāng)您乘著游船向一個(gè)完全陌生的地下洞道進(jìn)發(fā)時(shí)，您會(huì)被神話般的奇異景色所陶醉。現(xiàn)在我向朋友們介紹一下本溪水洞的第二個(gè)奧秘。這還是前面所提到過(guò)的那位洞穴研究會(huì)會(huì)長(zhǎng)朱學(xué)穩(wěn)教授1996年初在水洞考察時(shí)提出的問(wèn)題。水洞洞口的規(guī)模為什么這么大?這也是他在國(guó)內(nèi)外所見到的地下暗河巖溶洞穴所不同之處。一般來(lái)講，所有的地下河溶洞都是入水口較大，出水口較小,可是本溪水洞是入水口看不到,出水口又挺大，這當(dāng)然是個(gè)迷了。經(jīng)過(guò)1996年對(duì)本溪水洞的科學(xué)研究，這一問(wèn)題也得到了圓滿地解釋。原來(lái)大家目前所看到的洞口，并非是原始的出水洞口，而是由于太子河的側(cè)向侵蝕作用將水洞側(cè)蝕掉其間的一段，這一般長(zhǎng)度大約800m。因?yàn)樘雍訉儆诠爬系纳蠈舆z留河，平面形態(tài)呈蛇曲狀，所以它的侵蝕作用的能力特別強(qiáng)，完全有能力把水洞攔腰吃掉800m。在水洞口的西北方向上大約800m遠(yuǎn)處的燕丹亭下，有一個(gè)洞穴，其洞口被太子河淹沒(méi)，這個(gè)水下洞穴原本應(yīng)與水洞相連，由于太子河的側(cè)蝕作用吃掉了這一段，使水洞成為斷頭洞，因此水洞洞口并非原始洞口，而是洞的中間一部分，所以洞口就顯得非常大。關(guān)于水洞暗河不見較大入水洞口的解釋，根據(jù)1996年的研究成果得知，水洞暗河的補(bǔ)給是以地表水湯河為主，屬于側(cè)向輸入類型暗河。但我國(guó)南方的側(cè)向輸入型的地下暗河均是地表水的集中流入，即向含水層的點(diǎn)狀灌入式補(bǔ)給。因而有極其重要的流入型洞穴發(fā)育，就是有較大的入水洞口。而本溪水洞暗河雖獲湯河補(bǔ)給，但并非是集中流入式，而是分散入滲式，因而沒(méi)有重要的流入型洞穴發(fā)育，也就沒(méi)有較大的入水洞口了。本溪水洞的這一特異現(xiàn)象，為地下河洞穴發(fā)育的系統(tǒng)演化理論增添了新的深化模式本溪水洞模式即分散入滲式的側(cè)向輸入類型。巖溶洞穴的形成，可劃分為三個(gè)階段，即早期的潛水洞階段、中期的地下水位洞、半充水洞階段和晚期的完全脫離地下水位的早洞(又稱化石洞)階段。本溪水洞正處于中期階段，即地下水位洞穴(半充水)發(fā)育階段。而洞中西側(cè)的旱洞已進(jìn)入晚期的化石洞階段，而洞口東側(cè)的銀波洞則仍處于早期的充水洞發(fā)育階段。水洞發(fā)育的初期，是在距今4050萬(wàn)年以前的中更新世的早期，湯河水的入滲水流在進(jìn)入湯河──太子河間地段呈條帶分布的奧陶系灰?guī)r含水層之后，由于在其下游方向上存在較厚的石炭──二疊系砂頁(yè)巖層，是不透水層，受其影響而使巖溶水集中運(yùn)動(dòng)。在裂隙潛流條件下的巖滲作用應(yīng)以溶蝕為主。此時(shí)水洞全充水，一直持續(xù)到距今約30萬(wàn)年前的中更新世的中期，形成了水洞雛形。水洞歷經(jīng)了全充水之后，不斷擴(kuò)大洞道，特別是太子河的不斷下切和排泄基礎(chǔ)面的不斷降低，加上古氣候的影響，在距今約2030萬(wàn)年時(shí)，水洞進(jìn)入了半充水狀態(tài)的地下水位洞穴階段，形成了暗河。當(dāng)?shù)叵潞佣吹劳耆鼗蚣竟?jié)性地脫離全充水狀態(tài)之后，在地層平緩、巖性軟弱、機(jī)構(gòu)破碎強(qiáng)烈的地段就產(chǎn)生了崩塌作用,從而使洞體的空間迅速增大,其洞頂?shù)母叨瓤蛇_(dá)32m，是含水層地下水位從未達(dá)到過(guò)的高度。另外，在距今約2025萬(wàn)年左右時(shí)，地表水不斷地向地下滲透的水流也開始在洞頂、洞壁活動(dòng)，從而產(chǎn)生了古老的以鐘乳石為主的次生化系沉積物。在距今大約1214萬(wàn)年之間，長(zhǎng)期排水的主洞口脫離了水流而成為干洞口。今日的旱洞發(fā)育成新的排水口，此期間形成了67m厚的粉砂質(zhì)粘土沖積層，并堵塞了洞穴較低矮的地段。在晚更新世的中晚期,由于太子河水位持續(xù)下降的驅(qū)動(dòng)，使水洞東側(cè)的銀波洞成為新的排泄口，西側(cè)的旱洞成為干洞，不再排水。全新世以來(lái)，洞口西側(cè)的旱洞形成地下潛流，直接在太子河侵蝕岸邊以泉的形式排出。近一萬(wàn)年來(lái)，水洞次生化學(xué)沉積作用在洞穴入滲相對(duì)有利的地段，形成了許多石鐘乳、鈣板和壁流石類的沉積物。水洞的年齡關(guān)于水洞的形成年代有過(guò)多種說(shuō)法或推測(cè)：其一，水洞形成年代約幾億年。其二，水洞形成年代約幾千萬(wàn)年。其三，水洞形成年代約數(shù)百萬(wàn)年。其四，水洞形成年代約億萬(wàn)年等等不同的推測(cè)。其實(shí)水洞的形成年代并沒(méi)有那么久遠(yuǎn)，據(jù)1996年本溪水洞洞穴科研成果已經(jīng)準(zhǔn)確地告訴我們，水洞開始發(fā)育于距今4050萬(wàn)年前的第四紀(jì)中更新世的早中期，經(jīng)過(guò)裂隙充水和洞道擴(kuò)大，形成了水洞的雛形。在距今2025萬(wàn)年的中更新世的晚期，形成了今天這樣的地下暗河。當(dāng)您游覽了水洞之后,一定很想知道水洞是怎么形成的，現(xiàn)在簡(jiǎn)要地向您介紹一下本溪水洞的成因：水洞的成因，根據(jù)1996年新的權(quán)威性的研究成果得知它有三個(gè)基本有利條件：一是水洞發(fā)育在奧陶系下統(tǒng)馬家溝組石灰?guī)r當(dāng)中，該石灰?guī)r層是可溶性巖層，它呈條帶狀分布在太子河和湯河的河間地帶。二是這里的斷層、常理裂隙特別發(fā)育見有東西向、南北向、北西向和北東向四組斷裂構(gòu)造。其中東西向的f1斷層幾乎與水洞的延展方向一致。斷裂構(gòu)造破壞了巖石的完整性，同時(shí)也是地下水在其中運(yùn)移的通道。三是在石灰?guī)r裂隙中流動(dòng)的水，是由湯河水補(bǔ)給的，它具有很強(qiáng)的溶蝕能力。由于上述條件并存于水洞地區(qū)，湯河水在石灰?guī)r層里流動(dòng)，經(jīng)過(guò)幾十萬(wàn)年的溶蝕、崩塌作用，終形成了本溪水洞──大型地下暗河型巖溶洞穴。次生化學(xué)沉積當(dāng)洞穴受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響而上升，全部或部分脫離了地下水位后，它就接受地表滲流水的作用。其滲流水在石灰?guī)r的裂隙運(yùn)移的過(guò)程中發(fā)生了碳酸化反應(yīng)。石灰?guī)r的化學(xué)成分是碳酸鈣含有二氧化碳的水與碳酸鈣反應(yīng)結(jié)果,生成碳酸氫鈣，因碳酸氫鈣溶解于水，它便隨滲流水繼續(xù)往下滲透。這樣裂隙不斷被溶蝕而加大。如果這種含有碳酸氫鈣的水(又稱巖溶水)從洞穴的洞頂或側(cè)壁上的裂隙滲出時(shí)，由于物理化學(xué)條件的改變，使其部分水份蒸發(fā)，結(jié)果重新在洞頂或側(cè)壁形成碳酸鈣結(jié)晶，這即是次生化學(xué)沉積物。從洞頂向下生長(zhǎng)的，呈鐘乳狀或圓錐狀的次生化學(xué)沉積物，稱為石鐘乳在地面從下往上長(zhǎng)的呈筍狀的次生化學(xué)沉積物，稱為石筍。石鐘乳與石筍上下連接起來(lái)的稱為石柱。在側(cè)壁上形成的形狀如幃幕一樣的稱為石幔。水洞洞穴的次生化學(xué)沉積物類型較為簡(jiǎn)單。但在某種意義上它具有特殊的地位和別具一格的特色。在洞頂、洞壁和河岸兩側(cè)平臺(tái)上所形成的各種石鐘乳、石筍、石柱、石幔、石旗、石盾、流石壩、鈣板和石花等等。它們有的是由重力水沉積，形成的滴石類和流石類，也有的是由非重力水沉積而成的。鵝管：這是石鐘乳的初形態(tài)，屬滴石類，在國(guó)外稱麥桿狀鐘乳石，它的直徑與水滴一樣大小。石盾：這是因?yàn)樗蕡@盤狀的盾形板石而得名。它是一種特殊的裂隙性水流形成的。石筍：是由滴水作用形成的，因其形呈筍狀而得名。石柱：是石鐘乳與石筍上下連接起來(lái)呈柱形而得名。斜塔：這是一根歪斜的石筍。這根石筍原本是直立在岸邊土層臺(tái)地上的,因地下河水沖刷土層使臺(tái)地坍塌,石筍也就傾斜了。據(jù)測(cè)定,。鐘乳石吊石柱：它原是一根石柱，豎立在岸邊土層臺(tái)地上，后因地下河水把土層沖走，使石柱懸掛在洞頂而成。石幔：洞壁上的石幔，是沿洞壁裂隙由連續(xù)不斷的片狀流水所形成的幔狀沉積物而得名。石瀑布：是連續(xù)不斷的片狀流水所形成的瀑布狀的沉積物而得名。懸石盤：底盤呈水平狀蓋板，中心有后生的鵝管，邊緣有裙?fàn)盍魇蚴娙?。它們?cè)瓉?lái)是小型石柱，立在岸邊土層臺(tái)地上，其底盤蓋立臺(tái)面土層上。后因地下河水將其基座上土層沖刷掉，使帶有底盤的小石柱懸空而得此名。北極宮：是洞中的一個(gè)呈廳堂狀的洞道，高32m，寬50m。如此宏偉的洞道主要是由于洞頂?shù)膸r層塊狀崩塌，使洞體空間增大所致。1昆侖映雪又名大雪山：是水洞中型的列隊(duì)式堆狀石筍，它的形成主要受脈巖的影響。地殼深處的巖漿由于侵入到馬家溝組石灰?guī)r層中的裂隙里邊，形成隔水層，對(duì)水洞的發(fā)育會(huì)起阻礙作用，并對(duì)洞道延伸的位置也有控制作用。洞頂呈暗褐色的條帶就是脈巖，它沿東西向分布，因脈巖不透水，地下河受阻。要穿過(guò)脈巖就得花費(fèi)更大的能量，這樣對(duì)脈巖周圍的巖石就有更大的破壞，產(chǎn)生塊狀崩塌，使崩塌下來(lái)的巖塊沿東西向呈列隊(duì)式展布。后來(lái)由于包氣帶水流沿灰?guī)r與脈巖的邊界集中滲入，在其巖塊上形成鈣板，故沿分界線形成列隊(duì)式的大石筍。1玉象戲水、太白神筆、天生橋......水洞古老的鐘乳石是玉皇宮右岸距水面約18m的高臺(tái)上小石筍的年齡老，才十四萬(wàn)五千歲，還不到萬(wàn)萬(wàn)歲。洞穴生物一般在洞穴中的動(dòng)物可分三種：一是真洞穴動(dòng)物。這種動(dòng)物只能在洞穴中生活，離開洞穴環(huán)境在洞外就失去了生存的能力。具代表性的此類動(dòng)物有：盲魚、盲鰍、蜘蛛和蚰蜒等。這類動(dòng)物以眼睛明顯退化或消失，有特殊的感應(yīng)器官，缺乏色素，代謝較低，生長(zhǎng)緩慢，繁殖能力差而壽命很長(zhǎng)為其特征。二是洞穴動(dòng)物。這類動(dòng)物的眼睛和體色發(fā)生了不同程度的變異，基本上能適應(yīng)洞穴生活和繁衍后代。三是擬洞穴動(dòng)物。這類動(dòng)物具有喜洞性，是一些暫居及季節(jié)性回洞內(nèi)生活的動(dòng)物。水洞的洞穴生物目前在洞中發(fā)現(xiàn)的洞穴動(dòng)物主要有：蝙幅、灶，這