洞穴學

洞穴，英文名叫cave，cavern，或cavity。

現代洞穴學討論的重要問題有：①洞穴成因。格朗德提出統一喀斯特水面學說，卡策爾（F. Katzer）提出孤立喀斯特水流學說；②洞穴發育過程雙循環理論與多期性；③成洞動因與洞穴發育控制界面（基準面）；④洞穴發育水動力環境與深部洞穴成因；⑤洞穴探測技術，包括示蹤、物探和遙感技術。近年在洞穴物理參數測定（熱焓等）、洞穴水流特性、洞穴發育動力與模式、洞穴形態學、洞穴年代學、洞穴沉積與古環境等領域有加快發展的趨勢。在洞穴應用方面，洞穴醫療研究開始受到重視現已利用洞穴恆溫、空氣潔凈和空氣弱電離的特點，治療氣管炎、哮喘病、風濕病和高血壓病。

根據國際 洞穴學協會 (IUS，即 International Union of Speleology) 的定義，洞穴是指人能進出的天然地下空間。洞穴是地球自然景觀的一個重要構成部分，亦是一種獨特的自然資源，與人類的生產活動有著密切的聯繫；而研究其形成、形態特徵、發展演化以及開發利 用的科學就是洞穴學，英語叫SPELEOLOGY。在中國，尤其在南方岩溶山區，洞穴的調查、探測、及其形成和開發利用研究有著十分重大的理論意義和社會經濟價值。

1936年英國洞穴學協會成立，標誌洞穴學的正式形成。此後進入迅速發展階段。1949年成立世界常設洞穴委員會。1953年在巴黎舉行第一屆國際洞穴學會議。1965年在盧布爾亞那舉行第四屆國際洞穴學會議，並成立國際洞穴學聯合會(ISU)。

洞穴是自然界的景觀之一，也是人類祖先最早的棲息之處。石灰岩地區的洞穴那些深邃的洞身、轟鳴的瀑布、巨大的廳堂以及...由於洞穴有很高的科研價值，各國科學家定期召開專題會議交流經驗。

根據洞穴的定義，洞穴實際上由洞穴空間（洞腔）及圍繞其四周的岩體（圍岩）兩部分構成。

洞穴有很多種類型，按其所形成的圍岩性質分，有：

1）碳酸鹽岩洞，由岩溶作用形成，在中國分佈最廣，數量最多，規模最大；

2）石膏洞，洞體一般規模不大，分佈遠不如碳酸鹽岩洞普遍；

3）礫岩洞，形成於鈣質膠結的礫岩中，在中國數量很少，一般長度不大；

4）玄武岩洞，由火山活動噴發出來的岩漿在流動過程中經差異冷卻而成，主要分 布在中國東北及海南火山噴發區；

5）砂岩洞，由差異風化作用而成；

6）冰川洞。

按形成洞穴的主要地質作用來分，有：

1）岩溶洞穴；

2）非岩溶洞穴。

按洞穴與圍岩形成先後分，有：

1）原生洞，洞穴與圍岩同時形成，如熔岩洞、岩堆洞、礁洞、灰華洞；

2）次生洞，洞穴形成於圍岩之後，自然界大多數洞穴均屬於此類，如岩溶洞穴、構造洞、風化洞、海蝕洞等。

按洞穴大小分，有：

1）單一洞穴；

2）洞穴系統。

按洞穴水文特徵分，有：

1）干洞，即滲流帶（包氣帶）洞穴（vadose cave）；

2）水洞，包括地下水面洞（water table cave）和潛流帶洞穴（phreatic cave）。

按洞穴形態特徵分，有：

1）垂向洞穴；

2）橫向洞穴。

我們在此講述的，主要是在中國南方岩溶地區普遍發育與廣為分佈的岩溶洞穴，英語叫做Karst Caves。

2、岩溶洞穴形成的幾個基本條件

岩溶洞穴的形成與發展實際上是一種極其複雜的化學溶蝕，機械侵蝕和崩塌過程。洞穴學認為，一個岩溶洞穴的形成必須要滿足以下四個基本條件：

1）可溶性岩石；

2）可溶岩能提供水滲透和運移空間；

3）具有溶蝕能力的水流；

4）水流必須具有流動性。

無容置疑，岩溶洞穴只能發育在可溶岩體中，如石灰岩、白雲岩、石膏等；其次，可溶岩必須具有能提供水流運移的空間，如裂隙，節理，層面，空隙等。同時，如果運移在可溶岩體中的水流是飽和的而不再具有溶蝕能力，其也無法進 一步溶蝕岩石擴大其原始空間；此外，如若水流靜止不動，其亦不能將水中溶蝕 掉的岩石成分帶走，又怎能擴大岩體中的次生溶蝕空間？因此，要有物質與能量 輸入輸出的持續性活動。這四個基本條件必須同時滿足，缺一不可。當水流從空 氣，土壤，植被，岩石中獲得具有溶蝕能力的碳酸或其它無機酸、有機酸通過可 溶岩體中的上述空間時，即產生溶蝕擴大作用；水流量及流速又在這些溶蝕擴大 了的縫隙中集中、增加，形成差異溶蝕；最後將其擴大形成超過人體大小的自然 地下空間--洞穴。