洞穴沉积物的成因类型

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1、洞穴沉积物的成因类型——以广西为例2012自然地理何文1.洞穴沉积的概念洞穴沉积物（cavedeposit）又称洞穴堆积物（caveaccumulation）。通常是指石灰岩洞穴中的沉积物。它是由洞穴中重力堆积的角砾、地下水机械沉积的泥沙和化学沉积的石钟乳、石灰华等组成，有时还有地下河沉积的砂砾和地下湖沉积的粘土。有的洞穴保存有人类和动物化石、石器和文化层。洞穴沉积物的规模和厚度不等，大者厚度可达五六十米，能划分出不规则的层次。中国重要的洞穴沉积物地点有北京周口店、重庆万州盐井沟、湖北长阳龙洞、广西柳城巨猿洞、柳江通天岩、广东曲江马坝、云南富民河上洞、浙

2、江杭州留下洞等。在海岸、湖岸洞穴中，有时也充填有砂砾石，与此处所称的洞穴沉积物不同。2.洞穴沉积物的类型地下洞穴空间形成之后，即被各种成因的沉积物所充填。广西岩溶洞穴中主要有以下几种沉积物。2.1流水沉积包括砾石、砂和粘土等不同粒级的碎屑沉积物，系由地下河、地下湖或地面洪水、裂隙中的渗流水等所携带而在洞内沉积下来。砾石层主要分布在峰丛地区的古地下河型洞穴和现代地下河河道中，其物质来源于非碳酸盐岩组成的中低山区。洞穴粘土主要发育于峰林平原区的洞穴中，出现在不同高度，其分布规律大致有以下特点：垂向上看，高层洞穴粘土往往年代较早，呈红色；相对高度在10-158

3、米范围内的洞穴粘土多为灰褐色至黄褐色；低层或现代地下河河床的粘土多为灰色、灰褐色。从水平分布看，粘土的沉积厚度在峰林平原边缘部分的洞穴中较薄，有时不足一米，而在峰林平原中部的洞穴中厚度可达15米以上，如桂林市穿山岩。在多数洞穴内，粘土为单一结构的连续沉积，在部分洞穴中，粘土含有钙华夹层或是粘土与钙华互层。如桂林市区的芙蓉岩洞穴沉积剖面厚为1.8米，除顶层钙板外，有钙华、团块状钙质粘土及铁锰层各一层。2.2崩塌堆积为块石至巨砾，常见于洞口附近和跨度大的洞穴内，如阳朔县罗田大岩、桂林市芦笛岩等。崩塌岩块除来自洞顶外，还由于石峰坡面平行后退作用而使边坡崩塌物堆

4、积于洞口。有时洞口崩塌堆积物的高度可达40米以上。2.3生物堆积和文化层堆积广西的洞穴中保存有大量的古人类、古脊椎动物化石。从区域分布看，北自桂林，南到六万大山的灵山，西到右江河谷的田东，皆有动物化石发现。除举世闻名的巨猿化石外，仅旧石器时代晚期人类化石遗址和哺乳动物化石地点即已发现数十处，哺乳动物化石至少有七目五十二种。从洞穴内部堆积物看，主要有两种情况，一种是在灰黄色堆积物中含有剑齿象、中国犀、真象、最后鬣狗等较多的绝灭种的洞穴，时代往往较早，如柳江人洞出土的柳江人化石，其时代大约距今四、五万年。另一种是洞穴堆积物中不含“大熊猫—剑齿象”动物群中绝灭

5、种动物化石，常常伴生较多的螺蛳、蚌壳等软体动物化石，这类洞穴生物堆积时代较晚，如来宾麒麟山人洞和桂林甑皮岩内的堆积。洞穴生物粪便堆积中，最重要的是蝙蝠粪。广西多数洞穴中均有蝙蝠栖息，在一些较大的洞穴中，洞底蝙蝠粪的堆积厚度可达20厘米。2.4洞穴次生化学沉积洞穴次生化学沉积是洞穴中数量最多、造型最复杂多样、最引人注目的一类沉积物。可以将其简称为“钟乳石”。2.4.1洞穴次生化学沉积物沉积作用机理种类①碳酸钙沉积物，这种沉积物在洞穴次生化学沉积物中最为重要。碳酸钙在洞内的沉积析出是在碳酸盐岩—二氧化碳—8水系统中，液体与固体交界面上的一种复杂反应。在为碳酸

6、钙所饱和的溶液中，二氧化碳的任何损失都会引起钙的过饱和，从而引起碳酸钙的沉积。②由于水分的蒸发，使溶液过饱和而发生沉积，如洞穴石膏。③由于含溶剂的渗透水对洞穴围岩或钟乳石类的淋滤作用而形成新矿物。例如洞穴中氢氧磷灰石是含磷渗透水与碳酸盐岩或钙华的相互作用而形成的。在一些年代较老的石笋和石钟乳的表面往往有氢氧磷灰石的皮壳，如桂林光明山大岩中，氢氧磷灰石多以褐色的皮壳(厚几毫米)附着在较早期的洞穴次生化学沉积物的表面或岩壁上。洞穴次生化学沉积物是由洞穴矿物组成的。所谓洞穴矿物是指在洞穴环境下，与地下水的溶蚀、搬运和沉积作用有关的表生矿物。广西洞穴内已发现的洞

7、穴矿物有10种，它们是：方解石、文石、石膏、氢氧磷灰石、磷铝石、磷铝钾石、磷钙铝石、半蛋白石、褐铁矿、硬锰矿2.4.2洞穴次生化学沉积物形态分类岩溶洞穴在脱离地下水位而升入到渗流带之后，在渗流水的作用下，形成多种多样的洞穴次生化学沉积形态。洞穴中的化学沉积物按矿物成分的不同可分为：碳酸盐矿物、蒸发盐矿物、磷酸盐矿物、硝酸盐矿物、氧化物及其他矿物等。最令人赞叹不已的是出现最广泛的碳酸盐矿物(主要是方解石)所构成的种种魅人的景物，洞穴所特有的自然环境—恒定的温度、极高的湿度、微弱的空气流动、含有溶解质的溶液的长时期的渗漏—8造成了一种稳定的矿物缓慢沉积的特殊

8、环境，加上沉积机理的多样性，从而造成了晶体发育非常完美的形形色色、千姿百态的迷人