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説，卡策爾（F. Katzer）提出孤立喀斯特水流學説；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温、空氣潔淨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着密切的聯繫；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着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，併成立國際洞穴學聯合會(UIS)。

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）及圍繞其四周的巖體（圍巖） 兩部分構成。

洞穴有很多種類型，按其所形成的圍巖性質分，有：

（1） 碳酸鹽巖洞，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，分佈遠不如碳酸鹽巖洞普遍；

（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。

按洞穴與圍巖形成先後分，有：

（1） 原生洞，洞穴與圍巖同時形成，如熔岩洞、巖堆洞、礁洞、灰華洞；

（2） 次生洞，洞穴形成於圍巖之後，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） 幹洞，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，又怎能擴大巖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。