岩溶洞穴的歷史

本溪水洞原始"九曲銀河洞"。是一個大型地下暗河岩溶洞穴，總長5km。現已開發的旅遊洞道長爲2438.4m，面積45000平方米，體積390000立方米，洞體規模宏大，各種岩溶景觀千姿百態，有七宮、三峽、二門、九曲百餘景。地下暗河平穩流長，行船覽勝，如入仙境。本溪水洞目前是世界上最長的水上游覽洞穴之一。1994年國務院批准爲國家重點風景名勝區。遊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幻般的美景，同時您還可以獲得許多有關洞穴科學方面的知識。

　　岩溶洞穴，也叫喀斯特溶洞。

"喀斯特"一詞來源於南聯盟(南斯拉夫)的喀斯特高原。因爲那裏的地貌景觀奇特，在石灰岩中有洞穴形成而引起科學家的關注。此後,凡是美好現象都稱其爲"喀斯特"。研究這一對象的科學就叫"喀斯特學及洞穴學。

岩溶洞穴是在可溶性岩石特別是碳酸鹽巖類的石灰岩和白雲岩岩層當中，由於水的長期溶解作用而形成的。

自然界的水不是純淨水，水中含有二氧化碳，當含有二氧化碳的水遇到石灰岩時,在石灰岩的裂隙中流動就會發生碳酸化反應，生成碳酸氫鈣，因碳酸氫鈣溶解於水，故而被水帶走，久而久之，裂隙被溶蝕成洞穴。

世界上最長的岩溶洞穴是美國肯塔基州的麻蒙洞羣(獁猛洞羣mamofhcavesystem)，該洞從18XX年始勘測，歷經180年才查清其長度爲550km。

我國最長的岩溶洞穴是湖北省利川市的騰龍洞，長度爲39.5km。

由於岩溶洞穴景觀奇特，在世界範圍內已成爲極其重要的旅遊資源，在我國已有200多個岩溶洞穴開發建設成爲遊覽洞穴，供遊人參觀遊覽。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......他們在開發建設過程當中，在不同階段，都引入了洞穴科學研究，提高了旅遊洞穴的科學品位。

各位朋友，您可能走遍了祖國各地，也曾參觀遊覽過許許多多知名的旅遊洞穴。今天參觀遊覽本溪水洞，您一定會感到還是本溪水洞美。每個旅遊洞穴都有他獨具特色的精美景觀，而水洞的九曲銀河恰是其精美景觀當中的精髓。

地下暗河蜿蜒曲折，河水終年流淌不竭，每晝夜流量可達五千萬立方米。這些水是從哪來的呢?通過示蹤試驗以及同位素水文學的研究，現已證實其水的來源有三部分：一是源於湯河水的直接補給;二是來源於湯河河牀覆蓋層下的奧陶系灰巖含水層的岩溶水補給;三是來源於水洞西岸分佈的寒武系、奧陶系灰巖含水層的岩溶水補給。這三部分的水匯入水洞地下暗河之後，分別從銀波洞(東支洞)蟠龍洞(西支洞─潛流洞)排泄於太子河。

九曲銀河是暗河的下游段,即從洞到源頭長度爲2320m，其平均水深2m，最深達7m，水溫保持在7-12℃，據水質簡分析和全分析成果證實其水質爲優質飲用水。

中國地質學會洞穴研究會會長朱學穩教授曾於1996年初到水洞考察，他說他所見過的國內外大大小小的暗河，都有砂和礫石沉積物，怎麼水洞暗河卻不見砂和礫石的蹤影。只有一種灰色的粉砂質粘土沉積呢!他認爲暗河河牀沒有礫石沉積物，這是本溪水洞的奧祕之一。使他從不可理解以引起了極大的興趣和特別的關注，後經研究結果得知原因有三：

一是，在上游段沒有大型入水洞口。如果湯河水的補給爲"集中流入"式，則在上游段必有大型的"流入型"洞穴發育，存在較大的流入洞口。在水洞的下游段也就會有砂、礫石沉積的堆積了。因爲下游段僅有粉砂質粘土沉積物的事實，說明湯河補給區內的河牀和岸邊，都不會有被沖積層所埋藏的大型流入洞存在。二是,作爲一條岩溶地下河道來說，水洞的發育受到石灰岩含水層中的火成岩──脈岩的干擾與阻隔，好似一堵脈岩高牆築成的篩子一般，不準砂、礫石通過。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到暗河的下游段。

延續暗洞是暗河的上游段，是從源頭洞到湯河入滲點這段長約3km的尚待開發的暗洞。

各位朋友!當您乘着遊船向一個完全陌生的地下洞道進發時，您會被神話般的奇異景色所陶醉。

現在我向朋友們介紹一下"本溪水洞"的第二個奧祕。這還是前面所提到過的那位洞穴研究會會長朱學穩教授1996年初在水洞考察時提出的問題。"水洞洞口的規模爲什麼這麼大?這也是他在國內外所見到的地下暗河岩溶洞穴所不同之處。一般來講，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，這當然是個迷了。

經過1996年對本溪水洞的科學研究，這一問題也得到了圓滿地解釋。原來大家目前所看到的洞口，並非是原始的出水洞口，而是由於太子河的側向侵蝕作用將水洞"側蝕掉"其間的一段，這一般長度大約800m。因爲太子河屬於古老的上層遺留河，平面形態呈蛇曲狀，所以它的侵蝕作用的能力特別強，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遠處的燕丹亭下，有一個洞穴，其洞口被太子河淹沒，這個水下洞穴原本應與水洞相連，由於太子河的側蝕作用吃掉了這一段，使水洞成爲斷頭洞，因此水洞洞口並非原始洞口，而是洞的中間一部分，所以洞口就顯得非常大，高達5.75m。

關於水洞暗河不見較大入水洞口的解釋，根據1996年的研究成果得知，水洞暗河的補給是以地表水湯河爲主，屬於"側向輸入"類型暗河。但我國南方的側向輸入型的地下暗河均是地表水的集中流入，即向含水層的點狀灌入式補給。因而有極其重要的"流入型洞穴"發育，就是有較大的入水洞口。而本溪水洞暗河雖獲湯河補給，但並非是集中流入式，而是分散入滲式，因而沒有重要的"流入型洞穴"發育，也就沒有較大的入水洞口了。本溪水洞的這一特異現象，爲"地下河洞穴發育的系統演化"理論增添了新的深化模式"本溪水洞模式"即"分散入滲式的側向輸入類型"。

岩溶洞穴的形成，可劃分爲三個階段，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。

本溪水洞正處於中期階段，即地下水位洞穴(半充水)發育階段。而洞中西側的旱洞已進入晚期的化石洞階段，而洞口東側的銀波洞則仍處於早期的充水洞發育階段。

水洞發育的初期，是在距今40-50萬年以前的中更新世的早期，湯河水的入滲水流在進入"湯河──太子河間地段呈條帶分佈的奧陶系灰巖含水層之後，由於在其下游方向上存在較厚的石炭──二疊系砂頁岩層，是不透水層，受其影響而使岩溶水集中運動。在裂隙潛流條件下的巖滲作用應以溶蝕爲主。此時水洞全充水，一直持續到距今約30萬年前的中更新世的中期，形成了水洞雛形。水洞歷經了全充水之後，不斷擴大洞道，特別是太子河的不斷下切和排泄基礎面的不斷降低，加上古氣候的影響，在距今約20-30萬年時，水洞進入了半充水狀態的"地下水位洞穴"階段，形成了暗河。當地下河洞道完全地或季節性地脫離全充水狀態之後，在地層平緩、巖性軟弱、機構破碎強烈的地段就產生了崩塌作用,從而使洞體的空間迅速增大,其洞頂的高度可達32m，是含水層地下水位從未達到過的高度。

另外，在距今約20-25萬年左右時，地表水不斷地向地下滲透的水流也開始在洞頂、洞壁活動，從而產生了最古老的以鐘乳石爲主的次生化系沉積物。

在距今大約12-14萬年之間，長期排水的主洞口脫離了水流而成爲幹洞口。今日的旱洞發育成新的排水口，此期間形成了6-7m厚的粉砂質粘土沖積層，並堵塞了洞穴較低矮的地段。

在晚更新世的中晚期,由於太子河水位持續下降的驅動，使水洞東側的銀波洞成爲新的排泄口，西側的旱洞成爲幹洞，不再排水。

全新世以來，洞口西側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。

近一萬年來，水洞次生化學沉積作用在洞穴入滲相對有利的地段，形成了許多石鐘乳、鈣板和壁流石類的沉積物。

水洞的年齡

　　關於水洞的形成年代有過多種說法或推測：

其一，水洞形成年代約幾億年;

其二，水洞形成年代約幾千萬年;

其三，水洞形成年代約數百萬年;

其四，水洞形成年代約億萬年等等不同的推測。

其實水洞的形成年代並沒有那麼久遠，據1996年本溪水洞洞穴科研成果已經準確地告訴我們，水洞開始發育於距今40-50萬年前的第四紀中更新世的早中期，經過裂隙充水和洞道擴大，形成了水洞的雛形。

在距今20-25萬年的中更新世的晚期，形成了今天這樣的地下暗河。

當您遊覽了水洞之後,一定很想知道水洞是怎麼形成的，現在簡要地向您介紹一下本溪水洞的成因：

水洞的成因，根據1996年最新的權威性的研究成果得知它有三個基本有利條件：一是水洞發育在奧陶系下統馬家溝組石灰岩當中，該石灰岩層是可溶性岩層，它呈條帶狀分佈在太子河和湯河的河間地帶。二是這裏的斷層、常理裂隙特別發育見有東西向、南北向、北西向和北東向四組斷裂構造。其中東西向的f1斷層幾乎與水洞的延展方向一致。斷裂構造破壞了岩石的完整性，同時也是地下水在其中運移的通道。三是在石灰岩裂隙中流動的水，是由湯河水補給的，它具有很強的溶蝕能力。

由於上述條件並存於水洞地區，湯河水在石灰岩層裏流動，經過幾十萬年的溶蝕、崩塌作用，最終形成了本溪水洞──大型地下暗河型岩溶洞穴。

　　次生化學沉積

當洞穴受新構造運動的影響而上升，全部或部分脫離了地下水位後，它就接受地表滲流水的作用。其滲流水在石灰岩的裂隙運移的過程中發生了碳酸化反應。石灰岩的化學成分是碳酸鈣含有二氧化碳的水與碳酸鈣反應結果,生成碳酸氫鈣，因碳酸氫鈣溶解於水，它便隨滲流水繼續往下滲透。這樣裂隙不斷被溶蝕而加大。如果這種含有碳酸氫鈣的水(又稱岩溶水)從洞穴的洞頂或側壁上的裂隙滲出時，由於物理化學條件的改變，使其部分水份蒸發，結果重新在洞頂或側壁形成碳酸鈣結晶，這即是次生化學沉積物。

從洞頂向下生長的，呈鍾乳狀或圓錐狀的次生化學沉積物，稱爲"石鐘乳"在地面從下往上長的呈筍狀的次生化學沉積物，稱爲石筍。石鐘乳與石筍上下連接起來的稱爲石柱。在側壁上形成的形狀如幃幕一樣的'稱爲石幔。

水洞洞穴的次生化學沉積物類型較爲簡單。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、洞壁和河岸兩側平臺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，屬滴石類，在國外稱麥桿狀鐘乳石，它的直徑與水滴一樣大小。

2、石盾：這是因爲它呈園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地上的,因地下河水沖刷土層使臺地坍塌,石筍也就傾斜了。據測定,這根石筍高3.5m,生長年齡在距今7.97萬年至2.79萬年之間，經歷了5.18萬年，其生長速度爲每4年長6.76cm。

6、鐘乳石吊石柱：它原是一根石柱，豎立在岸邊土層臺地上，後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，中心有後生的鵝管，邊緣有裙狀流石或石鐘乳。它們原來是小型石柱，立在岸邊土層臺地上，其底盤蓋立檯面土層上。後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：是洞中最大的一個呈廳堂狀的洞道，高32m，寬50m，面積爲3768.75平方米。如此宏偉的洞道主要是由於洞頂的岩層塊狀崩塌，使洞體空間增大所致。

11、"崑崙映雪"又名"大雪山"：是水洞中最大型的列隊式堆狀石筍，它的形成主要受脈岩的影響。

地殼深處的岩漿由於侵入到馬家溝組石灰岩層中的裂隙裏邊，形成隔水層，對水洞的發育會起阻礙作用，並對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岩，它沿東西向分佈，因脈岩不透水，地下河受阻。要穿過脈岩就得花費更大的能量，這樣對脈岩周圍的岩石就有更大的破壞，產生塊狀崩塌，使崩塌下來的巖塊沿東西向呈列隊式展布。後來由於包氣帶水流沿灰巖與脈岩的邊界集中滲入，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的高臺上小石筍的年齡最老，才十四萬五千歲，還不到"萬萬歲"。

　　洞穴生物

一般在洞穴中的動物可分三種：一是真洞穴動物。這種動物只能在洞穴中生活，離開洞穴環境在洞外就失去了生存的能力。具代表性的此類動物有：盲魚、盲鰍、蜘蛛和蚰蜒等。這類動物以眼睛明顯退化或消失，有特殊的感應器官，缺乏色素，代謝較低，生長緩慢，繁殖能力差而壽命很長爲其特徵。

二是洞穴動物。這類動物的眼睛和體色發生了不同程度的變異，基本上能適應洞穴生活和繁衍後代。

三是擬洞穴動物。這類動物具有喜洞性，是一些暫居及季節性回洞內生活的動物。

水洞的洞穴生物目前在洞中發現的洞穴動物主要有：蝙幅、竈，這些動物多是從洞外遷入暫居的，或是在洞內已經適應了洞穴生馬、馬陸、蛾等。在地下河中見有魚(白漂魚)、蝦和河蚌等。從動物的眼睛和體色等器官沒有明顯變化可以看出活環境而未達到遺傳變異的擬洞洞穴動物。