洞穴沉積物的成因類型

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1、洞穴沉積物的成因類型——以廣西為例2012自然地理何文1.洞穴沉積的概念洞穴沉積物（cavedeposit）又稱洞穴堆積物（caveaccumulation）。通常是指石灰?guī)r洞穴中的沉積物。它是由洞穴中重力堆積的角礫、地下水機(jī)械沉積的泥沙和化學(xué)沉積的石鐘乳、石灰華等組成，有時(shí)還有地下河沉積的砂礫和地下湖沉積的粘土。有的洞穴保存有人類和動(dòng)物化石、石器和文化層。洞穴沉積物的規(guī)模和厚度不等，大者厚度可達(dá)五六十米，能劃分出不規(guī)則的層次。中國重要的洞穴沉積物地點(diǎn)有北京周口店、重慶萬州鹽井溝、湖北長陽龍洞、廣西柳城巨猿洞、柳江通天巖、廣東曲江馬壩、云南富民河上洞、浙

2、江杭州留下洞等。在海岸、湖岸洞穴中，有時(shí)也充填有砂礫石，與此處所稱的洞穴沉積物不同。2.洞穴沉積物的類型地下洞穴空間形成之后，即被各種成因的沉積物所充填。廣西巖溶洞穴中主要有以下幾種沉積物。2.1流水沉積包括礫石、砂和粘土等不同粒級(jí)的碎屑沉積物，系由地下河、地下湖或地面洪水、裂隙中的滲流水等所攜帶而在洞內(nèi)沉積下來。礫石層主要分布在峰叢地區(qū)的古地下河型洞穴和現(xiàn)代地下河河道中，其物質(zhì)來源于非碳酸鹽巖組成的中低山區(qū)。洞穴粘土主要發(fā)育于峰林平原區(qū)的洞穴中，出現(xiàn)在不同高度，其分布規(guī)律大致有以下特點(diǎn)：垂向上看，高層洞穴粘土往往年代較早，呈紅色；相對(duì)高度在10-158

3、米范圍內(nèi)的洞穴粘土多為灰褐色至黃褐色；低層或現(xiàn)代地下河河床的粘土多為灰色、灰褐色。從水平分布看，粘土的沉積厚度在峰林平原邊緣部分的洞穴中較薄，有時(shí)不足一米，而在峰林平原中部的洞穴中厚度可達(dá)15米以上，如桂林市穿山巖。在多數(shù)洞穴內(nèi)，粘土為單一結(jié)構(gòu)的連續(xù)沉積，在部分洞穴中，粘土含有鈣華夾層或是粘土與鈣華互層。如桂林市區(qū)的芙蓉巖洞穴沉積剖面厚為1.8米，除頂層鈣板外，有鈣華、團(tuán)塊狀鈣質(zhì)粘土及鐵錳層各一層。2.2崩塌堆積為塊石至巨礫，常見于洞口附近和跨度大的洞穴內(nèi)，如陽朔縣羅田大巖、桂林市蘆笛巖等。崩塌巖塊除來自洞頂外，還由于石峰坡面平行后退作用而使邊坡崩塌物堆

4、積于洞口。有時(shí)洞口崩塌堆積物的高度可達(dá)40米以上。2.3生物堆積和文化層堆積廣西的洞穴中保存有大量的古人類、古脊椎動(dòng)物化石。從區(qū)域分布看，北自桂林，南到六萬大山的靈山，西到右江河谷的田東，皆有動(dòng)物化石發(fā)現(xiàn)。除舉世聞名的巨猿化石外，僅舊石器時(shí)代晚期人類化石遺址和哺乳動(dòng)物化石地點(diǎn)即已發(fā)現(xiàn)數(shù)十處，哺乳動(dòng)物化石至少有七目五十二種。從洞穴內(nèi)部堆積物看，主要有兩種情況，一種是在灰黃色堆積物中含有劍齒象、中國犀、真象、最后鬣狗等較多的絕滅種的洞穴，時(shí)代往往較早，如柳江人洞出土的柳江人化石，其時(shí)代大約距今四、五萬年。另一種是洞穴堆積物中不含“大熊貓—?jiǎng)X象”動(dòng)物群中絕滅

5、種動(dòng)物化石，常常伴生較多的螺螄、蚌殼等軟體動(dòng)物化石，這類洞穴生物堆積時(shí)代較晚，如來賓麒麟山人洞和桂林甑皮巖內(nèi)的堆積。洞穴生物糞便堆積中，最重要的是蝙蝠糞。廣西多數(shù)洞穴中均有蝙蝠棲息，在一些較大的洞穴中，洞底蝙蝠糞的堆積厚度可達(dá)20厘米。2.4洞穴次生化學(xué)沉積洞穴次生化學(xué)沉積是洞穴中數(shù)量最多、造型最復(fù)雜多樣、最引人注目的一類沉積物?？梢詫⑵浜喎Q為“鐘乳石”。2.4.1洞穴次生化學(xué)沉積物沉積作用機(jī)理種類①碳酸鈣沉積物，這種沉積物在洞穴次生化學(xué)沉積物中最為重要。碳酸鈣在洞內(nèi)的沉積析出是在碳酸鹽巖—二氧化碳—8水系統(tǒng)中，液體與固體交界面上的一種復(fù)雜反應(yīng)。在為碳酸

6、鈣所飽和的溶液中，二氧化碳的任何損失都會(huì)引起鈣的過飽和，從而引起碳酸鈣的沉積。②由于水分的蒸發(fā)，使溶液過飽和而發(fā)生沉積，如洞穴石膏。③由于含溶劑的滲透水對(duì)洞穴圍巖或鐘乳石類的淋濾作用而形成新礦物。例如洞穴中氫氧磷灰石是含磷滲透水與碳酸鹽巖或鈣華的相互作用而形成的。在一些年代較老的石筍和石鐘乳的表面往往有氫氧磷灰石的皮殼，如桂林光明山大巖中，氫氧磷灰石多以褐色的皮殼(厚幾毫米)附著在較早期的洞穴次生化學(xué)沉積物的表面或巖壁上。洞穴次生化學(xué)沉積物是由洞穴礦物組成的。所謂洞穴礦物是指在洞穴環(huán)境下，與地下水的溶蝕、搬運(yùn)和沉積作用有關(guān)的表生礦物。廣西洞穴內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的洞

7、穴礦物有10種，它們是：方解石、文石、石膏、氫氧磷灰石、磷鋁石、磷鋁鉀石、磷鈣鋁石、半蛋白石、褐鐵礦、硬錳礦2.4.2洞穴次生化學(xué)沉積物形態(tài)分類巖溶洞穴在脫離地下水位而升入到滲流帶之后，在滲流水的作用下，形成多種多樣的洞穴次生化學(xué)沉積形態(tài)。洞穴中的化學(xué)沉積物按礦物成分的不同可分為：碳酸鹽礦物、蒸發(fā)鹽礦物、磷酸鹽礦物、硝酸鹽礦物、氧化物及其他礦物等。最令人贊嘆不已的是出現(xiàn)最廣泛的碳酸鹽礦物(主要是方解石)所構(gòu)成的種種魅人的景物，洞穴所特有的自然環(huán)境—恒定的溫度、極高的濕度、微弱的空氣流動(dòng)、含有溶解質(zhì)的溶液的長時(shí)期的滲漏—8造成了一種穩(wěn)定的礦物緩慢沉積的特殊

8、環(huán)境，加上沉積機(jī)理的多樣性，從而造成了晶體發(fā)育非常完美的形形色色、千姿百態(tài)的迷人