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洞穴沉积的分类-机械沉积,次生化学沉积,生物和文化层沉积
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洞穴沉积是洞内各种物理、化学和生物堆积,其物质来源既可来自洞外,也可来自洞内;是构成洞内自然景观的重要部分,也是游览洞穴赖以开发的基础。洞穴沉积包括机械沉积,次生化学沉积,生物和文化层沉积等三大类型。
洞穴机械沉积
洞穴机械沉积包括:
1) 流水沉积,如砂、砾石、粘土等,一般是被流水自洞外携入的外源碎屑沉积;
2) 崩塌沉积,是洞顶垮塌和洞壁及早期钟乳石类崩塌所产生的岩块堆积。
次生化学沉积(speleothems)
为区别洞穴围岩,凡在洞穴中由化学过饱和水体沉淀而成的后期化学沉积物统称为次生化学沉积,也叫钟乳石类沉积。按矿物成分,其可区分为碳酸盐沉积 、硫酸盐沉积、磷酸盐沉积和其他矿物沉积。
1) 洞穴次生碳酸盐沉积,其主要矿物是方解石(Calcite)和文石(Aragonite),化学成分是碳酸钙(CaCO3),是石灰岩溶洞内最为发育、最多姿多彩的一种次生化学沉积形态,构成了洞穴自然景观的主体。 按控制其形成的水流状态,可细分为:
a、滴水沉积,由洞内滴水形成,又称为滴石类(Dropstone)。包括鹅管(Straw)、石钟乳( Stalagtite)、石笋(Stalagmite)、石柱(Column)等。其中鹅管和石钟乳是自洞顶往下生长,石笋是自洞底往上生长,石柱则由石钟乳和石笋相向生长连接而成。
b、流水沉积,由洞内流水形成,为流石类(Flow stone);其可分为顶流石、壁流石和底流石。顶流石有水母石(Cave medusa);壁流石包括石带(Stone bacon)、 石旗(Stone flag )、石幕(Stone curtain)、石瀑布(Stone fall)、穴盾(Cave shield)等; 底流石包括流石坝(Flowstone dam)、石梯田(Terraced stone fields)、钙板(Travertine plate)等。
c、飞溅水沉积,由洞内滴落水溅飞的水雾或细微水珠而成。包括石葡萄(Cave grape)、石棕榈片(Palm slice)、石珊瑚(Cave coral)等。
d、池水沉积,形成于洞内积水池塘,如边石(Rimstone)、穴筏(Cave raft)、月奶石 (Moonmilk)、池中晶花(Crystal flower)等。以上属于重力水沉积范畴。
e、毛细水沉积, 属于非重力水沉积范畴。由洞壁洞顶或其他洞内沉积物表面毛细水形成,如石花(Cave flower)、卷曲石(Helictite)、洞穴毛发(Cave hair)等。
f、协同沉积,由两种以上不同运动方式的水流协同作用而形成,如石蘑菇(Stone mushroom)、莲花盆(Cave lotus)、穴珠(Cave pearl)、晶锥(Raft cone)、棕榈状石笋 (Palmlike stalagmite)等。
2) 洞穴硫酸盐沉积,其中以石膏(Gypsum)最为常见,多见于高位洞穴中较为干燥部位 。
3) 洞穴磷酸盐沉积,如氢氧磷灰石(Hydroxyapatite),多分布于洞顶洞壁石灰岩表面,往往呈皮壳状。
4) 洞穴硝酸盐沉积,如硝石(Saltpeter),多存在于洞底粘土沉积层中。由于其可制火药,我国南方岩溶洞穴中常有过去当地老乡采硝所留遗迹。
洞穴生物与文化层沉积
洞穴生物堆积包括植物、动物粪便与骨骼化石沉积。植物与动物化石沉积多自洞外进入;而最常见的动物粪便则为蝙蝠粪。中国南方岩溶区洞穴中最为常见的古脊椎动物化石为距今数十万年的大熊猫-剑齿象动物群。不少洞穴还发现有新 、旧石器时代人类居住生活文化层。
岩溶洞穴(Karst Caves)是如何形成的?岩溶洞穴的成因类型与发育演化
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岩溶洞穴(Karst Caves)成因类型的划分
如前所述,岩溶洞穴分类的方案有很多,但未能形成同一意见;目前较为普遍接受的方案是依据其所处的水动力带划分为渗流带洞穴、潜流带洞穴和地下水面洞穴。
岩溶洞穴(Karst Caves)的形成和发展主要受到水的物理化学性质和水动力条件及所在地的自然地理和地质地貌特征。从洞穴形成作用差异性角度出发,世界上的岩溶洞穴主要有三大成因类型:一是由大气降水及其次生地下表层渗透水形成的洞穴,即雨水型岩溶洞穴,在我国最为发育,分布也最广;第二类是由地下热水形成的洞穴,常表现为平面展布面积较小的迷宫状立体空间结构,如长度目前分居世界第四和第九位的美国南达科他州Jewel Cave和Wind Cave,匈牙利布达佩斯和米什科尔茨的热水洞穴等,我国则迄今尚未见报道;第三类是由不同化学类型水混合作用形成的洞穴,如澳大利亚纳拉伯平原滨海岩溶区咸淡水混合作用所形成的洞 穴。我们在此主要介绍雨水型洞穴。
为此,我们从系统论观点出发,以岩溶含水层为一独立系统,根据控制洞穴形成发育的不同水流输入-输出方式,将岩溶洞穴划分为流入含水层型,流出含水层型与穿越含水层型。流入型洞穴一般只有进水洞口发育而无出水洞口,通道末端往往终止于没顶入水塘(Inlet Sump);流出型洞穴则只有出水洞口而无进水洞口发育,其通道末端亦消失于没顶出水塘(Outlet Sump);穿越型洞穴既有进水洞口又有出水洞口发育,通道贯穿整个系统,其实际上是一个岩溶洞穴发育系列的终端。
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