溶洞有各种各样的形态，它到底是怎么形成的？

一、溶洞有各种各样的形态，它到底是怎么形成的？

溶洞的形成是水对碳酸盐岩溶蚀、侵蚀作用，重力崩塌作用和水的搬运作用共同作用的结果。溶蚀作用是水中微弱的碳酸与碳酸钙在一定的温度和压力条件下产生化学反应，形成溶解于水中的钙离子和重碳酸根。此反应是可逆的，其条件就是温度和压力。侵蚀作用是水流动产生的机械能对岩石的破坏作用。

洞穴是人能进入的自然形成的地下空间，从成因上可划分为喀斯特洞穴、侵蚀洞穴、熔岩洞穴和冰洞等。我们常见的洞穴是喀斯特洞穴，也称溶洞。喀斯特洞穴主要发育在碳酸盐岩中，碳酸盐岩的主要成分是碳酸钙和碳酸钙、镁。

世界上出露的碳酸盐岩约占陆地面积的20%，主要集中分布在中美洲、环地中海和中国西南。中国的碳酸盐岩出露面积约为50万平方千米。

洞穴的发育和演化过程主要有以下几个阶段：首先是大气降水沿岩石孔隙、裂隙、层面等渗入岩体，并对岩体进行溶蚀、扩大形成地下空洞；

随着空洞的逐渐扩大，水流汇集到洞中形成地下溪流或地下河；地下河形成后，在重力崩塌作用、地下河的溶蚀作用、侵蚀作用和搬运作用的共同作用下，使洞腔进一步地扩大；

随着地壳的抬升，潜水面下降。地下河及岩体中的其他水流向下渗漏，从而形成新的下层洞道，上、下两层洞之间通常发育垂直洞穴将它们连接，从而形成完整的洞穴系统。

前文提到，水中碳酸与碳酸钙的化学作用是一个可逆的反应。洞穴形成后，岩石中的水流在渗入洞中后，由于温度和压力的改变，

水中的钙离子浓度过大而产生逆向反应，即水中的钙离子和重碳酸根反应生成水、二氧化碳和碳酸钙。这些碳酸钙在洞顶、洞壁和洞底等部位沉积下来，便形成了各种形态的钟乳石。

由于形成钟乳石的水动力不同及其沉积部位的不同，形成了各种不同的类型，主要有：石钟乳、石笋、石柱、鹅管、石旗、石盾、石帘、卷曲石、边石、云盆、钙板、穴珠、晶花等，以及它们的组合形态。

溶洞是大自然的杰出造化，它的形成往往需要几万年甚至几十万年，因此，我们需要珍惜和保护它们。地下水在钟乳石和石笋的形成过程中起到了决定性作用。碳酸氢钙在零度以下比较稳定，在常温下易分解。溶有碳酸氢钙的水，当从溶洞顶部滴落到洞底时,由于水分蒸发或压强减少以及温度的变化，溶解在水中的碳酸氢钙会分解生成碳酸钙、水、二氧化碳

溶有碳酸氢钙的水，当从溶洞顶滴到洞底时，由于水分、压强以及温度等因素的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙的沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等奇特而又美丽的地貌。

空气中的二氧化碳溶于水，当溶有二氧化碳的水溶液遇到碳酸钙反应会生成碳酸氢钙，在特定的条件下，碳酸氢钙会分解产生碳酸钙，从而形成了溶洞中的石笋等奇观

水流汇集到洞中形成地下溪流或地下河；地下河形成后，在重力崩塌作用、地下河的溶蚀作用、侵蚀作用和搬运作用的共同作用下，使洞腔进一步地扩大

二、地下溶洞景观有哪些，怎么形成的？

地下溶洞景观主要有：石笋、石柱、石乳、石幔、石沟、石芽、石林等。

形成原因：溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果，石灰岩里不溶性的碳酸钙受水和二氧化碳的作用能转化为微溶性的碳酸氢钙。由于石灰岩层各部分含石灰质多少不同，被侵蚀的程度不同，就逐渐被溶解分割成互不相依、千姿百态、陡峭秀丽的山峰和奇异景观的溶洞。如闻名于世的桂林溶洞、北京石花洞，就是由于水和二氧化碳的缓慢侵蚀而创造出来的杰作。溶有碳酸氢钙的水，当从溶洞顶滴到洞底时，由于水分蒸发或压强减少，以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙的沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。如果溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶上滴落，随着水分和二氧化碳的挥发，则析出的碳酸钙就会积聚成钟乳石、石幔、石花。洞顶的钟乳石与地面的石笋连接起来了，就会形成奇特的石柱。

在自然界，溶有二氧化碳的雨水，会使石灰石构成的岩层部分溶解，使碳酸钙转变成可溶性的碳酸氢钙

CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2

当受热或压强突然减小时溶解的碳酸氢钙会分解重新变成碳酸钙沉淀

Ca(HCO3)2====

CaCO3↓+CO2↑+H2O

大自然经过长期和多次的重复上述反应。从而形成各种奇特壮观的溶洞，如桂林的七星岩、芦笛岩、肇庆的七星岩等。在溶洞里，有千姿百态的钟乳和石笋，它们是由碳酸氢钙分解后又沉积出来的碳酸钙形成的。

三、地上水位以上通常形成什么溶洞

渗流溶洞（percolation cavern）是指地下水面以上的岩溶水，因受重力作用的影响，向下流动过程中，溶蚀碳酸盐类岩体形成的洞穴。

中文名

渗流溶洞

外文名

percolation cavern

同义词

渗流带洞穴

定义

地下水面以上岩溶水溶蚀成的洞穴

分类

渗流带上部、下部的溶洞

简介渗流溶洞的厚度与渗流带渗流带上部的渗流溶洞渗流带底部的渗流溶洞形成作用TA说参考资料

简介

溶洞分类的原则很多，有按成因分类，有按形态分类，有按构造分类等。其实每一个溶洞的成因可能是多种的，是相互叠加的，反映在形态上也是千姿百态，多种多样。英国学者D.C.福德（1971）以水动力带对溶洞进行分类，分为以下四种：渗流溶洞、浅饱水带溶洞、深饱水带溶洞、承压水溶洞。

其中，渗流溶洞（percolation cavern）就是指地下水面以上岩溶水受重力作用向下流动过程中溶蚀碳酸盐类岩体形成的洞穴。根据渗流溶洞的位置和形成机理，可以分为两种类型：渗流带上部的渗流溶洞和渗流带下部的渗流溶洞。

渗流溶洞的厚度与渗流带

渗流溶洞的厚度，取决于渗流带的厚度，后者的厚度则决定于该地区地质构造、地形和气候特征。

在切割微弱的平原地区，渗流带的厚度通常不超过100米。在山区，厚度可达几百米。这个带内的水以下降渗流运动为主，它的补给条件取决于渗漏水、降水和地表水的渗入。随着深度的增加，向下溶蚀作用就逐渐减弱。同时，近地表土壤层空气中的CO2含量，有时要比空气中的CO2含量高10-15倍，随着向岩体内部深入，CO2含量也逐渐减少。总的说来，溶蚀作用最强烈的地方是在渗流带的上部，因为那里的水具有较低的矿化度和较高的侵蚀性。[1]

渗流带上部的渗流溶洞

这种渗流溶洞是在渗流带上部由溶蚀作用而形成的溶洞。

形态特征

一般形体较小，多呈垂直管道状，在局部层面附近可以形成近于水平或倾斜的袋状洞穴，它们的外形取决于小型构造和岩性。在交叉节理发育的地区，多发育地下竖井。

形成机理

渗流带上部的渗流溶洞是由薄膜水和毛细管水的溶蚀作用而形成的。

总的说来，这一类洞穴，在平面上和纵剖面上是比较简单的。如果渗流带洞穴位于高原内部渗流带很厚的地方，这里洞穴就可以发育得比较大些，因而也常伴随有洞顶部和洞壁崩塌体的产生。崩塌体产生过程是各种各样的，但其结果常常是相同的，常是块状、板状和薄片状的崩塌体。块状崩塌体是多层的岩石碎块组成的；板状崩塌体由单一岩层组成；薄片状崩塌体的规模要小得多，也是由一个层理的岩石体碎块组成的、这种崩塌体常和碳酸钙堆积物交替出现，形成一种特殊的洞穴堆积层，其厚度可以变化在数米到数十米范围内。

这种由崩塌扩大的洞穴，很少发现跨度超过30米宽的大厅，因为只有极少数岩层才具有这样大宽度间隔的节理，而且当洞穴上面岩层的厚度相当大时，洞顶就会产生相当大的压应力，所以地表会发现不少因洞顶崩塌扩大而形成的漏斗和落水洞。[1]

渗流带底部的渗流溶洞

渗流带底部的洞穴多数经过地下河的塑造。地下河阶段，地下水向邻近河谷排泄，因而它的分布高程受到邻近河谷高程的控制。邻近河谷的高程是受地形和新构造运动控制的。这种溶洞具有以下6种形态特征：

1、有较大的坡降。坡降的火小，视地下河的长度和水量的大小而异，也有不规则的，但坡降总是和山坡的坡度近似的。

2、有水流所形成的凹槽（溶槽）。这种凹槽是在经久的紊流条件下产生的，并有与流线成直角的平行弧形刃脊，还有典型的不对称的流痕剖面。

3、存在流痕，它分布在河流通道的边缘，是一系列不对称的凹穴，凹穴的向上段具有圆形的边缘，顶端为较陡的坡度，向下段具有较尖锐的形态，呈延长轴展布。这些流痕大小变化很大，然而在特定的位置上，它们的大小又比较一致。这种形态特征可以作为水流方向的指示物，以鉴别已干涸的廊道过去水流的流向。

4、地下河机械作用较强，表现于通道中常形成下切沟槽，底部侵蚀大干顶部，也常因在洪水时期洞内全部充水而向上溶蚀，出现一些溶蚀锅穴。

5、具有较粗的河流沉积物以及这些物质的磨蚀作用。冲积物质的粒径，可以由粘土级到砾石级甚至巨砾级。物质的来源可以由落水洞或地表河流带来。在具有较粗大的砾石级的地下河河床底部，可以形成锅穴或石臼，其中表现出非常集中的侵蚀作用，甚至形成一种特殊形状的壶形冲蚀穴，它在横断面上通常似环状或椭圆形，也可以成圆形。

6、在水平岩层，特别在薄层水平岩层中，横断面上呈等腰三角形或矩形。[1]

形成作用

渗流溶洞的形成作用，除了渗流水和潜水以外，还有凝聚水。这种凝聚水在热天依赖于进入岩体内空气中的水分，这种含有碳酸的地下空气中冷凝起来的水分是有相当侵蚀性的。[1]