本溪水洞原始"九曲銀河洞"。是一個(gè)大型地下暗河巖溶洞穴,總長(zhǎng)5km,F(xiàn)已開(kāi)發(fā)的旅游洞道長(zhǎng)為2438.4m,面積45000平方米,體積390000立方米,洞體規(guī)模宏大,各種巖溶景觀千姿百態(tài),有七宮、三峽、二門、九曲百余景。地下暗河平穩(wěn)流長(zhǎng),行船覽勝,如入仙境。
本溪水洞目前是世界上最長(zhǎng)的水上游覽洞穴之一。1994年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)為國(guó)家重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)。游覽本溪水洞不僅可以飽覽到大自然鬼斧神工造就的神奇夢(mèng)幻般的美景,同時(shí)您還可以獲得許多有關(guān)洞穴科學(xué)方面的知識(shí)。
巖溶洞穴,也叫喀斯特溶洞。
"喀斯特"一詞來(lái)源于南聯(lián)盟(南斯拉夫)的喀斯特高原。因?yàn)槟抢锏牡孛簿坝^奇特,在石灰?guī)r中有洞穴形成而引起科學(xué)家的關(guān)注。此后,凡是美好現(xiàn)象都稱其為"喀斯特"。研究這一對(duì)象的科學(xué)就叫"喀斯特學(xué)及洞穴學(xué)。
巖溶洞穴是在可溶性巖石特別是碳酸鹽巖類的石灰?guī)r和白云巖巖層當(dāng)中,由于水的長(zhǎng)期溶解作用而形成的。
自然界的水不是純凈水,水中含有二氧化碳,當(dāng)含有二氧化碳的水遇到石灰?guī)r時(shí),在石灰?guī)r的裂隙中流動(dòng)就會(huì)發(fā)生碳酸化反應(yīng),生成碳酸氫鈣,因碳酸氫鈣溶解于水,故而被水帶走,久而久之,裂隙被溶蝕成洞穴。
世界上最長(zhǎng)的巖溶洞穴是美國(guó)肯塔基州的麻蒙洞群(犸猛洞群Mamofh Cave System),該洞從1802年始勘測(cè),歷經(jīng)180年才查清其長(zhǎng)度為550Km。
我國(guó)最長(zhǎng)的巖溶洞穴是湖北省利川市的騰龍洞,長(zhǎng)度為39.5Km。
由于巖溶洞穴景觀奇特,在世界范圍內(nèi)已成為極其重要的旅游資源,在我國(guó)已有200多個(gè)巖溶洞穴開(kāi)發(fā)建設(shè)成為游覽洞穴,供游人參觀游覽。其中,浙江的瑤琳洞、河南的雞冠洞、廣東的蟠龍洞、四川的芙蓉洞、貴州的織金洞、廣西的冠巖、北京的石花洞和遼寧的本溪水洞......他們?cè)陂_(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程當(dāng)中,在不同階段,都引入了洞穴科學(xué)研究,提高了旅游洞穴的科學(xué)品位。
各位朋友,您可能走遍了祖國(guó)各地,也曾參觀游覽過(guò)許許多多知名的旅游洞穴。今天參觀游覽本溪水洞,您一定會(huì)感到還是本溪水洞美。每個(gè)旅游洞穴都有他獨(dú)具特色的精美景觀,而水洞的九曲銀河恰是其精美景觀當(dāng)中的精髓。
地下暗河蜿蜒曲折,河水終年流淌不竭,每晝夜流量可達(dá)五千萬(wàn)立方米。這些水是從哪來(lái)的呢?通過(guò)示蹤試驗(yàn)以及同位素水文學(xué)的研究,現(xiàn)已證實(shí)其水的來(lái)源有三部分:一是源于湯河水的直接補(bǔ)給;二是來(lái)源于湯河河床覆蓋層下的奧陶系灰?guī)r含水層的巖溶水補(bǔ)給;三是來(lái)源于水洞西岸分布的寒武系、奧陶系灰?guī)r含水層的巖溶水補(bǔ)給。這三部分的水匯入水洞地下暗河之后,分別從銀波洞(東支洞)蟠龍洞(西支洞─潛流洞)排泄于太子河。
九曲銀河是暗河的下游段,即從洞到源頭長(zhǎng)度為2320m,其平均水深2m,最深達(dá)7m,水溫保持在7-12℃,據(jù)水質(zhì)簡(jiǎn)分析和全分析成果證實(shí)其水質(zhì)為優(yōu)質(zhì)飲用水。
中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)洞穴研究會(huì)會(huì)長(zhǎng)朱學(xué)穩(wěn)教授曾于1996年初到水洞考察,他說(shuō)他所見(jiàn)過(guò)的國(guó)內(nèi)外大大小小的暗河,都有砂和礫石沉積物,怎么水洞暗河卻不見(jiàn)砂和礫石的蹤影。只有一種灰色的粉砂質(zhì)粘土沉積呢!他認(rèn)為暗河河床沒(méi)有礫石沉積物,這是本溪水洞的奧秘之一。使他從不可理解以引起了極大的興趣和特別的關(guān)注,后經(jīng)研究結(jié)果得知原因有三:
一是,在上游段沒(méi)有大型入水洞口。如果湯河水的補(bǔ)給為"集中流入"式,則在上游段必有大型的"流入型"洞穴發(fā)育,存在較大的流入洞口。在水洞的下游段也就會(huì)有砂、礫石沉積的堆積了。因?yàn)橄掠味蝺H有粉砂質(zhì)粘土沉積物的事實(shí),說(shuō)明湯河補(bǔ)給區(qū)內(nèi)的河床和岸邊,都不會(huì)有被沖積層所埋藏的大型流入洞存在。二是,作為一條巖溶地下河道來(lái)說(shuō),水洞的發(fā)育受到石灰?guī)r含水層中的火成巖──脈巖的干擾與阻隔,好似一堵脈巖高墻筑成的篩子一般,不準(zhǔn)砂、礫石通過(guò)。三是,暗河水力坡度極緩,僅有1.5%,流速甚低。不能使砂和礫石搬運(yùn)到暗河的下游段。
延續(xù)暗洞是暗河的上游段,是從源頭洞到湯河入滲點(diǎn)這段長(zhǎng)約3Km的尚待開(kāi)發(fā)的暗洞。
各位朋友!當(dāng)您乘著游船向一個(gè)完全陌生的地下洞道進(jìn)發(fā)時(shí),您會(huì)被神話般的奇異景色所陶醉。
現(xiàn)在我向朋友們介紹一下"本溪水洞"的第二個(gè)奧秘。這還是前面所提到過(guò)的那位洞穴研究會(huì)會(huì)長(zhǎng)朱學(xué)穩(wěn)教授1996年初在水洞考察時(shí)提出的問(wèn)題。"水洞洞口的規(guī)模為什么這么大?這也是他在國(guó)內(nèi)外所見(jiàn)到的地下暗河巖溶洞穴所不同之處。一般來(lái)講,所有的地下河溶洞都是入水口較大,出水口較小,可是"本溪水洞"是入水口看不到,出水口又挺大,這當(dāng)然是個(gè)迷了。
經(jīng)過(guò)1996年對(duì)本溪水洞的科學(xué)研究,這一問(wèn)題也得到了圓滿地解釋。原來(lái)大家目前所看到的洞口,并非是原始的出水洞口,而是由于太子河的側(cè)向侵蝕作用將水洞"側(cè)蝕掉"其間的一段,這一般長(zhǎng)度大約800m。因?yàn)樘雍訉儆诠爬系纳蠈舆z留河,平面形態(tài)呈蛇曲狀,所以它的侵蝕作用的能力特別強(qiáng),完全有能力把水洞攔腰"吃掉"800m。在水洞口的西北方向上大約800m遠(yuǎn)處的燕丹亭下,有一個(gè)洞穴,其洞口被太子河淹沒(méi),這個(gè)水下洞穴原本應(yīng)與水洞相連,由于太子河的側(cè)蝕作用吃掉了這一段,使水洞成為斷頭洞,因此水洞洞口并非原始洞口,而是洞的中間一部分,所以洞口就顯得非常大,高達(dá)5.75m。
關(guān)于水洞暗河不見(jiàn)較大入水洞口的解釋,根據(jù)1996年的研究成果得知,水洞暗河的補(bǔ)給是以地表水湯河為主,屬于"側(cè)向輸入"類型暗河。但我國(guó)南方的側(cè)向輸入型的地下暗河均是地表水的集中流入,即向含水層的點(diǎn)狀灌入式補(bǔ)給。因而有極其重要的"流入型洞穴"發(fā)育,就是有較大的入水洞口。而本溪水洞暗河雖獲湯河補(bǔ)給,但并非是集中流入式,而是分散入滲式,因而沒(méi)有重要的"流入型洞穴"發(fā)育,也就沒(méi)有較大的入水洞口了。本溪水洞的這一特異現(xiàn)象,為"地下河洞穴發(fā)育的系統(tǒng)演化"理論增添了新的深化模式"本溪水洞模式"即"分散入滲式的側(cè)向輸入類型"。
巖溶洞穴的形成,可劃分為三個(gè)階段,即早期的潛水洞階段、中期的地下水位洞、半充水洞階段和晚期的完全脫離地下水位的早洞(又稱化石洞)階段。
本溪水洞正處于中期階段,即地下水位洞穴(半充水)發(fā)育階段。而洞中西側(cè)的旱洞已進(jìn)入晚期的化石洞階段,而洞口東側(cè)的銀波洞則仍處于早期的充水洞發(fā)育階段。
水洞發(fā)育的初期,是在距今40-50萬(wàn)年以前的中更新世的早期,湯河水的入滲水流在進(jìn)入"湯河──太子河間地段呈條帶分布的奧陶系灰?guī)r含水層之后,由于在其下游方向上存在較厚的石炭──二疊系砂頁(yè)巖層,是不透水層,受其影響而使巖溶水集中運(yùn)動(dòng)。在裂隙潛流條件下的巖滲作用應(yīng)以溶蝕為主。此時(shí)水洞全充水,一直持續(xù)到距今約30萬(wàn)年前的中更新世的中期,形成了水洞雛形。水洞歷經(jīng)了全充水之后,不斷擴(kuò)大洞道,特別是太子河的不斷下切和排泄基礎(chǔ)面的不斷降低,加上古氣候的影響,在距今約20-30萬(wàn)年時(shí),水洞進(jìn)入了半充水狀態(tài)的"地下水位洞穴"階段,形成了暗河。當(dāng)?shù)叵潞佣吹劳耆鼗蚣竟?jié)性地脫離全充水狀態(tài)之后,在地層平緩、巖性軟弱、機(jī)構(gòu)破碎強(qiáng)烈的地段就產(chǎn)生了崩塌作用,從而使洞體的空間迅速增大,其洞頂?shù)母叨瓤蛇_(dá)32m,是含水層地下水位從未達(dá)到過(guò)的高度。
另外,在距今約20-25萬(wàn)年左右時(shí),地表水不斷地向地下滲透的水流也開(kāi)始在洞頂、洞壁活動(dòng),從而產(chǎn)生了最古老的以鐘乳石為主的次生化系沉積物。
在距今大約12-14萬(wàn)年之間,長(zhǎng)期排水的主洞口脫離了水流而成為干洞口。今日的旱洞發(fā)育成新的排水口,此期間形成了6-7m厚的粉砂質(zhì)粘土沖積層,并堵塞了洞穴較低矮的地段。
在晚更新世的中晚期,由于太子河水位持續(xù)下降的驅(qū)動(dòng),使水洞東側(cè)的銀波洞成為新的排泄口,西側(cè)的旱洞成為干洞,不再排水。
全新世以來(lái),洞口西側(cè)的旱洞形成地下潛流,直接在太子河侵蝕岸邊以泉的形式排出。
近一萬(wàn)年來(lái),水洞次生化學(xué)沉積作用在洞穴入滲相對(duì)有利的地段,形成了許多石鐘乳、鈣板和壁流石類的沉積物。
水洞的年齡
關(guān)于水洞的形成年代有過(guò)多種說(shuō)法或推測(cè):
其一,水洞形成年代約幾億年;
其二,水洞形成年代約幾千萬(wàn)年;
其三,水洞形成年代約數(shù)百萬(wàn)年;
其四,水洞形成年代約億萬(wàn)年等等不同的推測(cè)。
其實(shí)水洞的形成年代并沒(méi)有那么久遠(yuǎn),據(jù)1996年本溪水洞洞穴科研成果已經(jīng)準(zhǔn)確地告訴我們,水洞開(kāi)始發(fā)育于距今40-50萬(wàn)年前的第四紀(jì)中更新世的早中期,經(jīng)過(guò)裂隙充水和洞道擴(kuò)大,形成了水洞的雛形。
在距今20-25萬(wàn)年的中更新世的晚期,形成了今天這樣的地下暗河。
當(dāng)您游覽了水洞之后,一定很想知道水洞是怎么形成的,現(xiàn)在簡(jiǎn)要地向您介紹一下本溪水洞的成因:
水洞的成因,根據(jù)1996年最新的權(quán)威性的研究成果得知它有三個(gè)基本有利條件:一是水洞發(fā)育在奧陶系下統(tǒng)馬家溝組石灰?guī)r當(dāng)中,該石灰?guī)r層是可溶性巖層,它呈條帶狀分布在太子河和湯河的河間地帶。二是這里的斷層、常理裂隙特別發(fā)育見(jiàn)有東西向、南北向、北西向和北東向四組斷裂構(gòu)造。其中東西向的F1斷層幾乎與水洞的延展方向一致。斷裂構(gòu)造破壞了巖石的完整性,同時(shí)也是地下水在其中運(yùn)移的通道。三是在石灰?guī)r裂隙中流動(dòng)的水,是由湯河水補(bǔ)給的,它具有很強(qiáng)的溶蝕能力。
由于上述條件并存于水洞地區(qū),湯河水在石灰?guī)r層里流動(dòng),經(jīng)過(guò)幾十萬(wàn)年的溶蝕、崩塌作用,最終形成了本溪水洞──大型地下暗河型巖溶洞穴。
次生化學(xué)沉積
當(dāng)洞穴受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響而上升,全部或部分脫離了地下水位后,它就接受地表滲流水的作用。其滲流水在石灰?guī)r的裂隙運(yùn)移的過(guò)程中發(fā)生了碳酸化反應(yīng)。石灰?guī)r的化學(xué)成分是碳酸鈣含有二氧化碳的水與碳酸鈣反應(yīng)結(jié)果,生成碳酸氫鈣,因碳酸氫鈣溶解于水,它便隨滲流水繼續(xù)往下滲透。這樣裂隙不斷被溶蝕而加大。如果這種含有碳酸氫鈣的水(又稱巖溶水)從洞穴的洞頂或側(cè)壁上的裂隙滲出時(shí),由于物理化學(xué)條件的改變,使其部分水份蒸發(fā),結(jié)果重新在洞頂或側(cè)壁形成碳酸鈣結(jié)晶,這即是次生化學(xué)沉積物。
從洞頂向下生長(zhǎng)的,呈鐘乳狀或圓錐狀的次生化學(xué)沉積物,稱為"石鐘乳"在地面從下往上長(zhǎng)的呈筍狀的次生化學(xué)沉積物,稱為石筍。石鐘乳與石筍上下連接起來(lái)的稱為石柱。在側(cè)壁上形成的形狀如幃幕一樣的稱為石幔。
水洞洞穴的次生化學(xué)沉積物類型較為簡(jiǎn)單。但在某種意義上它具有特殊的地位和別具一格的特色。
在洞頂、洞壁和河岸兩側(cè)平臺(tái)上所形成的各種石鐘乳、石筍、石柱、石幔、石旗、石盾、流石壩、鈣板和石花等等。
它們有的是由重力水沉積,形成的滴石類和流石類,也有的是由非重力水沉積而成的。
1、鵝管:這是石鐘乳的最初形態(tài),屬滴石類,在國(guó)外稱麥桿狀鐘乳石,它的直徑與水滴一樣大小。
2、石盾:這是因?yàn)樗蕡@盤狀的盾形板石而得名。它是一種特殊的裂隙性水流形成的。
3、石筍:是由滴水作用形成的,因其形呈筍狀而得名。
4、石柱:是石鐘乳與石筍上下連接起來(lái)呈柱形而得名。
5、斜塔:這是一根歪斜的石筍。這根石筍原本是直立在岸邊土層臺(tái)地上的,因地下河水沖刷土層使臺(tái)地坍塌,石筍也就傾斜了。據(jù)測(cè)定,這根石筍高3.5m,生長(zhǎng)年齡在距今7.97萬(wàn)年至2.79萬(wàn)年之間,經(jīng)歷了5.18萬(wàn)年,其生長(zhǎng)速度為每4年長(zhǎng)6.76cm。
6、鐘乳石吊石柱:它原是一根石柱,豎立在岸邊土層臺(tái)地上,后因地下河水把土層沖走,使石柱懸掛在洞頂而成。
7、石幔:洞壁上的石幔,是沿洞壁裂隙由連續(xù)不斷的片狀流水所形成的幔狀沉積物而得名。
8、石瀑布:是連續(xù)不斷的片狀流水所形成的瀑布狀的沉積物而得名。
9、懸石盤:底盤呈水平狀蓋板,中心有后生的鵝管,邊緣有裙?fàn)盍魇蚴娙。它們(cè)瓉?lái)是小型石柱,立在岸邊土層臺(tái)地上,其底盤蓋立臺(tái)面土層上。后因地下河水將其基座上土層沖刷掉,使帶有底盤的小石柱懸空而得此名。
10、北極宮:是洞中最大的一個(gè)呈廳堂狀的洞道,高32m,寬50m,面積為3768.75平方米。如此宏偉的洞道主要是由于洞頂?shù)膸r層塊狀崩塌,使洞體空間增大所致。
11、"昆侖映雪"又名"大雪山":是水洞中最大型的列隊(duì)式堆狀石筍,它的形成主要受脈巖的影響。
地殼深處的巖漿由于侵入到馬家溝組石灰?guī)r層中的裂隙里邊,形成隔水層,對(duì)水洞的發(fā)育會(huì)起阻礙作用,并對(duì)洞道延伸的位置也有控制作用。
洞頂呈暗褐色的條帶就是脈巖,它沿東西向分布,因脈巖不透水,地下河受阻。要穿過(guò)脈巖就得花費(fèi)更大的能量,這樣對(duì)脈巖周圍的巖石就有更大的破壞,產(chǎn)生塊狀崩塌,使崩塌下來(lái)的巖塊沿東西向呈列隊(duì)式展布。后來(lái)由于包氣帶水流沿灰?guī)r與脈巖的邊界集中滲入,在其巖塊上形成鈣板,故沿分界線形成列隊(duì)式的大石筍。
12、玉象戲水、太白神筆、天生橋......
水洞最古老的鐘乳石是玉皇宮右岸距水面約18m的高臺(tái)上小石筍的年齡最老,才十四萬(wàn)五千歲,還不到"萬(wàn)萬(wàn)歲"。
洞穴生物
一般在洞穴中的動(dòng)物可分三種:一是真洞穴動(dòng)物。這種動(dòng)物只能在洞穴中生活,離開(kāi)洞穴環(huán)境在洞外就失去了生存的能力。具代表性的此類動(dòng)物有:盲魚、盲鰍、蜘蛛和蚰蜒等。這類動(dòng)物以眼睛明顯退化或消失,有特殊的感應(yīng)器官,缺乏色素,代謝較低,生長(zhǎng)緩慢,繁殖能力差而壽命很長(zhǎng)為其特征。
二是洞穴動(dòng)物。這類動(dòng)物的眼睛和體色發(fā)生了不同程度的變異,基本上能適應(yīng)洞穴生活和繁衍后代。
三是擬洞穴動(dòng)物。這類動(dòng)物具有喜洞性,是一些暫居及季節(jié)性回洞內(nèi)生活的動(dòng)物。
水洞的洞穴生物目前在洞中發(fā)現(xiàn)的洞穴動(dòng)物主要有:蝙幅、灶,這些動(dòng)物多是從洞外遷入暫居的,或是在洞內(nèi)已經(jīng)適應(yīng)了洞穴生馬、馬陸、蛾等。在地下河中見(jiàn)有魚(白漂魚)、蝦和河蚌等。從動(dòng)物的眼睛和體色等器官?zèng)]有明顯變化可以看出活環(huán)境而未達(dá)到遺傳變異的擬洞洞穴動(dòng)物。