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奇異的地下洞穴

2010-02-10 02:15:00
科學大眾(中學) 2010年9期
關鍵詞:洞穴巖層水流

阿 紫

洞穴一直是個充滿神秘感的區(qū)域,電影中的洞穴通常藏有價值連城的珍寶、驚世駭俗的神器或者天下無敵的武功秘籍。國際上將“人能進入的天然地下空間”都定義為洞穴。洞穴常被認為是連接地獄的通道,藏民更認為洞穴是邪惡的地方。對洞穴的好奇和恐懼,在人們的心中被無限放大了。

洞穴按地下空間的形成原因分為原生洞穴和次生洞穴。原生洞穴的地下空間與周圍巖壁同時形成,一般來說,與地下水沒有關系,其中最主要的是由火“煉制”的熔巖隧道(俗稱火山洞)。最大的火山洞穴位于夏威夷島,該島本身就是火的杰作?;鹕蕉囱ㄓ闪鲃訋r漿的內外溫差造成,外面的冷卻快,就結成硬殼,而中部的巖漿保持高溫繼續(xù)流動,就不斷向前形成洞道。

次生洞穴是先形成巖石,然后巖石又受各種外力作用形成洞穴,其中包括各種自然力侵蝕作用形成的洞穴。比如海浪拍打侵蝕形成的海蝕洞穴:干旱地區(qū)的風成洞穴:土層中的潛蝕洞穴等。而最重要的,也是洞穴科考和研究的主要對象是我們通常所說的溶洞,也就是喀斯特洞穴??λ固厥乔澳纤估蛭鞅币粋€高原的名字,那里覆蓋著大量的石灰?guī)r,最早對其研究的學者便以之命名類似地貌,也就是著名的喀斯特地貌。地表水在運動過程中對所經過的沉積物或巖石有著重要的侵蝕作用,既包括水動力作用下的碎屑物搬運,又包括水對巖石或沉積物的化學溶蝕,還包括碎屑物在搬運過程中的磨蝕??λ固氐孛簿褪堑叵滤畬μ妓猁}巖侵蝕作用的結果,在水流作用下,形成陡峭的海岸、彎曲的溝壑、高高的冰蝕懸谷、氣勢磅磚的大峽谷。

“水滴石穿”就是水化學侵蝕作用的寫照,溶洞的形成也是石灰?guī)r地區(qū)地下水長期溶蝕的結果。水將可溶性基巖溶解為重碳酸鈣,年復一年,洞道空間不斷擴大,到無法承受頂部重力的時候,產生坍塌。坍塌物又隨水流被帶出,水流繼續(xù)溶蝕基巖,如此反復,洞系也就形成了。如果用化學來解釋可以歸納為:CaCO3+H2O+CO3→ Ca(HCO2)2(巖石溶解形成洞穴)和Ca(HCO2)2→CaCO3↓+H3O+CO2↑(析出沉淀形成鐘乳石)。水流順勢而下,它遇到堅固的巖層,就會改變方向,洞穴隨之橫向延伸:當下方巖層變得松軟,水流在重力作用下就會繼續(xù)向下滲透,這樣形成的洞穴也就越來越深。

巖溶洞穴不僅是美麗的自然景觀,還為萬千生命提供了棲息地,許多動物在地下巖洞中,特別是許多長年生活在地下的動物。但是在常年沒有陽光的地底,是不可能出現(xiàn)原始森林般的繁榮景象的。因此,洞穴中的巨蟒和怪獸只不過是想象,這里的常住居民只有較為低等的昆蟲、魚類,還有一些臨時寄居的老鼠、蛇、蝙蝠和雨燕。

沿著這些洞穴的內壁緩緩向下,人們仿佛來到時空的隧道。那些沉睡了幾十萬年以上的巖層,它們是地球氣候和環(huán)境變遷的寶貴的見證人,如今就這樣直接地展現(xiàn)在人們眼前。大自然的魅力就在于它的變化無常,研究者們的動作必須要快,因為這些季節(jié)性很強的洞穴堪稱是瞬息即逝的。在下一個季節(jié),水流也許就會選擇其他路徑。

洞穴探險在國外,尤其在發(fā)達國家較為普及,已成為不少人們的業(yè)余愛好,演變?yōu)橹苣┖图偃阵w育運動的一個項目,吸引了眾多青少年參加。參加者必須先在洞穴學校進行嚴格的技術訓練,獲得合格證,才能參與探險。持證者不僅有單獨探洞的能力,而且還有遇險時救護別人的能力,以及測量繪制洞穴圖等基本技能。

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