海南省洞穴資源的主要特征及保護利用

史文強，陳偉海，黃保健，廖如松，張遠海

(中國地質科學院巖溶地質研究所 國土資源部 廣西壯族自治區(qū)巖溶動力學重點實驗室，廣西 桂林 541004)

海南省是我國最南部的一個省份，受板塊運動的影響，在地質歷史時期經歷了復雜的構造運動和海陸變遷，形成了類型豐富、形態(tài)多樣的地質地貌遺跡，具代表性的遺跡有花崗巖類、火山巖類和水體類地質遺跡.除此之外，特殊的地理位置和良好的氣候條件使海南省保留有一種珍貴的地質遺跡類型——洞穴，這種天然的地下空間資源有著重要的科學意義和奇特的美學價值，為巖溶地貌地質遺跡的重要組成部分［1］.海南省的洞穴既是中國南方熱帶喀斯特研究的重要組成部分，也是省內旅游資源構成的優(yōu)勢類型，它極大地豐富了島內的自然景觀資源，在海南乃至全國均具有典型性和代表性.

1 洞穴資源分布

洞穴為人所能進入的天然地下空間，海南省是中國唯一的熱帶島嶼省份，據不完全統計，島內發(fā)育著各類洞穴(群)，共計百余處，具有較強的地域性特點和一定的分布規(guī)律:從地理位置來看，海南島的洞穴資源主要分布于海島四周，尤其是在?？凇齺單骶€地區(qū)，洞穴數量較多，而中部地區(qū)則少有洞穴;從洞穴類型來看，海南島的洞穴資源以碳酸鹽巖基礎上形成的巖溶洞穴居多，是海南島洞穴資源的主體，集中分布于東方縣、昌江縣、儋州市和三亞市及其周邊區(qū)域，海蝕洞穴以海水動力為形成條件，以沿海分布為主，典型的熔巖隧道分布在北部區(qū)域，以海口最為典型，巖堆洞穴的分布無明顯的規(guī)律可循(見圖1)，海南省內的典型洞穴分布如下:

?？谑蟹植加邢扇硕?、臥龍洞、七十二洞，它們?yōu)榛鹕絿姲l(fā)巖漿流動后形成的熔巖隧道，位于海口市西部的石山鎮(zhèn)和永興鎮(zhèn)，內部發(fā)育著熔巖鐘乳、熔巖刺和熔巖邊槽等原生景觀，是雷瓊世界地質公園?？趫@區(qū)的重要組成部分.

三亞市分布有落筆洞、小洞天，落筆洞位于三亞荔枝灣鎮(zhèn)，洞內發(fā)現了著名的“三亞人遺址”，位于北緯18.3°，是我國位置最南的較大的一個巖溶洞穴［2］;小洞天為三亞市西部南山的一個洞穴，以摩崖石刻為主要特色，是省內歷史最為悠久的景點之一.

儋州市分布有石花水洞、觀音洞和龍門激浪，前兩者位于市境南部，已建成省級地質公園，以洞穴石花和溶蝕形態(tài)為特色;龍門激浪位于市境北部，瀕臨北部灣，為海蝕作用所形成，古代有文人到此題詩，歷史文化氛圍濃厚，為儋州八景之一.

東方市分布有獼猴洞、石田神洞、雅隆洞和俄賢洞等，該地為海南省巖溶洞穴集中分布區(qū)之一，洞穴主要分布在市境東部江邊鄉(xiāng)、廣壩鄉(xiāng)和天安鄉(xiāng)，位于昌化江流域，巖溶地貌發(fā)育典型，洞穴次生化學沉積物類型齊全，美學觀賞性極高，是省內重要的旅游探險目的地.

昌江縣分布有皇帝洞、地下宮和信沖洞等，該縣為海南省另一巖溶洞穴的集中分布區(qū)，洞穴主要分布在縣境西南的王下鄉(xiāng)、七叉鎮(zhèn)，為霸王嶺國家級自然保護區(qū)的組成部分，洞穴中的化石、石器對第四紀哺乳動物和古人類演化研究有較高的價值.

保亭縣分布有千龍洞、仙女洞和蟠龍洞，它們位于保亭縣西北部的毛感鄉(xiāng)，洞內含有天然純凈的地下水體，次生沉積物亦較好發(fā)育，洞外巖溶地層中發(fā)育了針狀石林，這在國內尚屬稀有，在熱帶巖溶地貌的發(fā)育演化上有著較大的研究價值［3］.

除上面主要洞穴分布區(qū)外，其他縣市也有少量洞穴存在，如萬寧市的華豐巖洞、紅軍洞、大洲島洞，屯昌縣的仙女洞，文昌市的七洲列島海蝕洞，陵水縣的南灣半島海蝕洞等，這些洞穴雖零星分布，但同樣具有特殊的科學研究、歷史文化和生態(tài)價值.

圖1 海南島典型的洞穴分布圖

總體來看，海南省洞穴資源的分布受控于一系列因素，首先，地層巖性是洞穴發(fā)育的物質基礎，受巖漿活動和構造運動的破壞，省內碳酸鹽巖地層多呈“島狀”，零星露出于島嶼西部，這決定了巖溶洞穴的分布位置;受雷瓊裂谷系的強烈影響，新生代火山巖漿在海南島北部大量噴發(fā)，因此具有塑性流動特征的基性巖漿在冷卻不均勻的條件下才能夠形成熔巖隧道;其次，氣候水文是洞穴發(fā)育的重要外部條件.海南島內氣候炎熱，雨量充沛，為溶蝕作用的進行提供了良好的外部條件，使巖溶洞穴最終得以發(fā)育;島嶼四周濱海的地理位置，使得其能夠廣泛受到波浪、潮汐的動能侵蝕，從而形成海蝕洞穴;此外，獨特的氣候條件亦使島內風化強烈，致使花崗巖極易裂解和崩塌而形成巖堆洞.可見，地質地貌、水文氣候等因素決定了海南省洞穴的分布.

2 洞穴資源的特征

海南島陸地面積為3.39 萬平方公里，在較小的面積內該島集中分布了多種類型的洞穴資源，具有分布集中、類型多樣、規(guī)模較小、物質發(fā)育和價值豐富等特征，它與國內的其他地區(qū)具有較好的對比性(見表1).

2.1 類型多樣 海南省洞穴類型豐富，按洞穴圍巖巖石分類，可劃分為碳酸鹽巖洞穴、玄武巖洞穴和花崗巖洞穴;按成因分類，既有原生洞穴的熔巖洞和崩塌巖堆洞，又有次生洞穴中的巖溶洞穴和海蝕洞穴［4］.這些洞穴兼具化學成因和機械成因，受地球內外作用的共同影響，前者包括地殼運動、火山爆發(fā)和構造作用;后者包括風化、侵蝕、崩塌和搬運等因素.但從洞穴分布的廣泛性和數量來看，島內仍以巖溶洞穴為主體，是洞穴研究的主要類型.

表1 海南省典型洞穴綜合特征一覽表［7-8］

2.2 空間規(guī)模 除熔巖隧道外，海南省內缺少大型洞穴，尤其是巖溶洞穴規(guī)模均較小，這主要是因為海南島的碳酸鹽巖分布面積不大，厚度較小，巖性不純且含有非可溶巖夾層，因此，溶蝕作用缺少足夠大的空間，雖然氣候條件優(yōu)越，但無法發(fā)育成大型洞穴系統.洞穴以中小型單體形式存在，按水平投影長度劃分，多數小于200 m，較小的如落筆洞，僅10 余米，大者如石花水洞，長達520 m;洞穴空間形態(tài)多樣且相對簡單，小型洞穴以巖屋式、穿洞式、垂直式和巖縫式為主;中型洞穴有廊道式、隧道式、廳堂式、迷宮式和分層式.絕大多數洞穴為水平洞穴，少數為斜向洞穴，極少見垂向洞穴，洞內多為平坦地形，平均坡度不超過25°.

2.3 地層巖性 海南省內的巖溶洞穴主要發(fā)育在古生代地層之中，以石炭系、二疊系為主，巖溶地層遭受了強烈的褶皺和破壞，呈島嶼狀殘體，有規(guī)律地沿北東向斷續(xù)分布于巖漿巖體中，呈條帶狀分布，東方市東南、昌江縣南部交界一帶的昌化江流域，為海南島內最主要的石灰?guī)r分布地區(qū)，尤其以二疊系鵝頂組(P1ed)地層中的洞穴最為發(fā)育，洞穴數量最多、且規(guī)模相對較大，易形成洞穴群，圍巖巖性為生物粉晶灰?guī)r、生物屑灰?guī)r夾含燧石紋層灰?guī)r，頂部紋層狀灰?guī)r，厚度最大者達500 m［5］;在儋州市南部該灰?guī)r容易發(fā)生淺變質而形成大理巖夾燧石條帶，石花水洞和觀音洞即為在大理巖中形成的洞穴;寒武系、奧陶系地層則零星分布在三亞南部一帶，以白云質灰?guī)r和白云巖為主，地層較薄，洞穴規(guī)模小且數量少.熔巖隧道和火山巖海蝕洞的圍巖巖性主要為第四紀中更新世以來的玄武巖，其他海蝕洞的圍巖主要是印支期—燕山期的花崗巖.

2.4 地質構造 洞穴的形成離不開特定的地質構造條件，從構造分區(qū)來看，海南洞穴尤其是巖溶洞穴主要分布在王五—文教和九所—凌水兩深大斷裂之間的五指山分區(qū)，受區(qū)域性褶皺和斷裂控制明顯［6］.以東方市俄賢嶺一帶為例，二疊系可溶巖地層沿近東西向條帶狀展布，周圍被火成巖和砂頁巖所圍限，碳酸鹽巖地層受構造擠壓形成復式褶皺和多個次級褶皺，并被北東向、北西向和南北向斷裂切割破碎，這為地下水的運移、匯集和溶蝕創(chuàng)造了條件①資料來源:海南省地質礦產勘查開發(fā)局海南地質大隊.1∶5 萬玉道幅區(qū)域地質調查報告說明書，1990..在儋州石花水洞、觀音洞，節(jié)理裂隙控制了洞穴的走向發(fā)育.在花崗巖洞穴中，同樣是節(jié)理裂隙的發(fā)育為巖石的風化、侵蝕和崩塌創(chuàng)造了條件.

2.5 地貌氣候 不同的地貌類型和氣候特征塑造了不同的洞穴類型，從海南省洞穴分布的地理位置和海拔高度來看，巖溶洞穴主要分布在海拔低于500 m 的丘陵地區(qū)，這里年平均氣溫通常在23℃以上，年平均降雨量達1 700 mm 以上，年平均相對濕度80%以上，不同地區(qū)有所差異，熱帶季風氣候顯著，有利于巖溶作用的進行.以仙人洞為代表的熔巖隧道則分布在火山巖臺地之上，以火山巖臺地為形成的地貌基礎;海蝕洞主要分布在濱海地帶，海拔較低，風速較大，波浪、潮汐和沿岸流有利于侵蝕、崩塌和搬運作用的進行.

2.6 水文地質 水動力作用的參與是巖溶洞穴和海蝕洞穴形成的控制性因素，它反映了特定的區(qū)域水文地質條件.對于巖溶洞穴，地下水的補給多來自于降雨和非巖溶地層，構造的發(fā)育為地下水的運移提供了良好的條件，經過溶蝕作用逐步形成洞穴通道，即地下水位帶洞穴，水流經溝谷和溪流，最終匯入大海.從地質遺跡調查的情況來看，海南省的巖溶洞穴多屬于流入型洞穴，但由于灰?guī)r分布有限、厚度較小、質地不純、流經路程短，巖溶水的作用和強度變化較小，因此產生洞穴體量較小，不能產生系統完整的和復雜的水文地質系統.喜山期地殼處于間歇性抬升狀態(tài)，滲流帶洞穴開始形成，部分地方出現層狀洞穴.

海蝕洞的形成則離不開波浪、潮汐等海水動力作用的影響，水動力帶來了侵蝕、溶蝕、崩塌和搬運等一系列外力作用，洞穴多發(fā)育于海水高潮線位置，平均每天受激浪作用6～8 h，高于或低于此高程，則受波浪作用時間較短，不易發(fā)育海蝕作用，龍門激浪、七洲列島等海蝕洞均是如此.

2.7 物質形態(tài) 海南省洞穴內部的物質種類多樣，次生化學沉積物中，重力水和非重力水形成的鐘乳石均有出現，以小、精、秀、奇為特點，缺乏大體量鐘乳石，除極少數洞穴外，發(fā)育密度較小;考古洞穴的文化層堆積中發(fā)現有化石、石制品、骨角制品等;河流機械堆積物多為粘土、砂和礫石，層厚可達4 m;生物糞便堆積以蝙蝠類糞便為主，堆積層厚度一般大于10 cm;熔巖隧道中可見隧道堤、熔巖石筍、熔巖鐘乳，弧形與同心流紋等原生形態(tài);水體多為地下河或潭水，缺乏瀑布和池水類景觀;崩塌堆積物和象形蝕余物則較為常見.

形態(tài)類主要為各種各樣的洞道形態(tài)，巖溶洞穴表現為:洞穴主支流形態(tài)分明，主洞穴通道單一，斷面形態(tài)和大小變化不大;通道的彎曲度相對較小，朝一個方向傾斜;存在各種紊流及較快速水流條件下的溶蝕、侵蝕、崩塌等形態(tài)發(fā)育，如流痕、渦穴、邊槽以及洞頂天窗等.熔巖隧道形態(tài)有多層連洞，分支復合，其內部邊槽、巖階，派生地貌景觀有天窗、天生橋、陷落槽等.海蝕洞穴和巖堆洞形態(tài)則較為單一.

2.8 洞穴氣象 洞穴通常處于一種封閉或半封閉狀態(tài)的生境系統，其溫度、濕度、二氧化碳含量等氣象指標均與洞外有明顯不同.由于受洞道規(guī)模、地質構造和自然地理等條件的影響，海南省洞穴內部風速較小，地下河洞穴中水流所引起的“乘車效應”以及多洞口的“煙囪效應”在區(qū)內極少發(fā)生［9］;內部溫度比較穩(wěn)定，接近當地的年均溫度，具有冬暖夏涼的特點;由于洞道規(guī)模均較小，因此濕度通常低于90%，且變化范圍不大;原始洞穴中的二氧化碳的質量分數多低于1×10-3，但日趨增多的人類活動使其質量分數產生了一定程度的變化，極少數含狹窄裂隙通道的洞穴由于空氣交換不暢而使得其CO2的質量分數超過5×10-3，不利于人類活動的進行［10］.除此之外，洞穴空氣中的負離子含量較高，且無氡等放射性元素，空氣十分潔凈，具有一定程度的療養(yǎng)作用.

2.9 資源對比 如前所述，與國內其他地區(qū)相對比，海南省洞穴資源具有規(guī)模較小、類型多樣、價值豐富等特征.以我國洞穴發(fā)育最為典型的西南地區(qū)(如云南、貴州、四川等地)為例，西南地區(qū)發(fā)育了數以萬計的巖溶洞穴，最長者達到100 多公里，最深者達到1 000 m［11］，顯然，海南省的洞穴無論在數量上還是規(guī)模上都不能與之相比;但是，像海南這樣在較小的區(qū)域內集中分布了如此多種類型的洞穴，并且其發(fā)育十分典型，這在國內尚不多見.此外，低緯度的熱帶氣候和獨特的自然地理位置，使得海南省的洞穴資源代表了特殊的地質構造和環(huán)境條件，它在地質發(fā)展、構造演化和氣候波動等方面具有其他地區(qū)洞穴無可比擬的科學價值.

3 洞穴的景物標志

洞穴的景物標志是在洞穴發(fā)育、演化過程中形成并受人為作用影響后綜合產生的特殊單元，為洞穴美學、科研、文化價值的重要體現，吸引人們關注洞穴的正是這些景物標志［12］.海南省的洞穴不乏國家級和省級級別的景物標志，且類型豐富，極具特色.

圖2 海南省部分典型洞穴景物標志(圖片來源:廖如松，史文強)

3.1 天然景物 巖溶洞穴中的次生化學沉積物類(如石花水洞的方解石晶花、文石石花和卷曲石)形態(tài)各異、晶瑩剔透、精致優(yōu)雅，其分布面積超過1 000 m2，在國內屬上乘;石田神洞發(fā)育的規(guī)模龐大的石梯田，在150 m2的面積上形成了60 余級石壩，曾被中國地理雜志評為全國第二大石梯田;獼猴洞長僅70 余米，但鐘乳石景觀可謂一步十景，其發(fā)育密度之大，類型之多樣，形態(tài)之奇妙，省內無可比擬.火山巖洞穴景觀形態(tài)類，如仙人洞內部的原生巖漿流動構造和熔巖形態(tài)景觀十分發(fā)育，是雷瓊世界地質公園的重要遺跡，在華南地區(qū)具有典型性;龍門激浪是在玄武巖基礎上受海蝕作用影響形成的穿洞，寬達21 m，高達9 m，潮水襲來，聲鳴數里，十分壯觀(見圖2).洞穴考古遺跡類，如落筆洞、信沖洞等內部的洞穴堆積和化石石器，考古價值濃厚，分別為第五批、第七批全國重點文物保護單位，不僅如此，落筆洞還是海南省已發(fā)現的時代最早的舊石器時代遺址，它對研究更新世到全新世過渡期華南與東南亞地區(qū)史前文化的發(fā)展有著重要意義.洞穴生物群居類，如萬寧東南部海域大洲島內含有的數十個海蝕洞穴，是我國唯一的金絲燕棲息地，現為海洋生態(tài)國家級自然保護區(qū)，生態(tài)價值不可估量.濱海泛舟類:棋子灣、七洲列島等花崗巖海蝕洞穴以濱海泛舟為特色，讓人領略曼妙的海景，極富海南特色.

3.2 人工景物 風景題名及詩文題刻類:三亞小洞天上的巨石多摩崖石刻，以神仙洞府著稱于世，是省內著名的文化旅游地，是海南道教的發(fā)祥地，為首批國家5A 級景區(qū).古代建筑類:觀音洞、華豐巖洞以宗教寺廟等為景物標志，有著濃重的宗教文化氛圍.革命和歷史事跡類:紅軍洞是當年紅軍的革命遺址，讓人緬懷先烈，是海南省內重要的愛國主義教育景點.

4 保護利用現狀

4.1 洞穴保護 洞穴資源是海南省地質遺跡中的奇特類型，是海南省旅游景觀中的一顆明珠，因其珍稀可貴，更顯得保護的重要性.與其他地質遺跡相比，洞穴的保護起步較晚，早在2000 年以前，省內洞穴基本處于原始自然狀態(tài)，這時出現兩種情況，一是處于地理位置封閉、交通不便甚至連當地居民也很少到達的洞穴，基本受自然力作用的影響，未遭受明顯破壞;二是處于居民點附近的洞穴，由于受人為活動影響較大，出現了較大程度的破壞，如洞口附近多有刻畫痕跡，有的作為宗教信仰點加以利用，有的則以洞口處作為儲物藏身處，常有燃燒痕跡，洞內的破壞也相應存在，有的洞內水體受到污染、鐘乳石遭到破壞，有的洞內堆積物被挖，受各種原因影響，當時較少對洞穴采取保護措施，致使很多資源遭受破壞.

此后，洞穴資源的保護得到明顯的改善，與洞穴相關的地質公園、文物保護單位、自然保護區(qū)和旅游景區(qū)的建立使洞穴的保護進入人工化狀態(tài)，如在儋州八一石花水洞，為保護潔白的石花免受風化、光線及觸摸的影響，以玻璃隔層的形式對其進行保護，部分洞穴景觀也被用柵欄圍將起來，以免于外來破壞，這種方法較為有效.在保護程度上，多以省級保護為主，輔以市縣級保護，國家級保護極少.盡管如此，洞穴的開發(fā)使得新的外源破壞開始出現，部分洞穴的洞頂植被遭毀，引起水土流失，污染物排入洞內，破壞了潔凈的環(huán)境;洞穴煙囪效應增強，次生沉積物風化速率加快，逐漸向土狀轉化.內源破壞更為嚴重，在開發(fā)中盲目進行的人工修建和道路開鑿極大地改變了洞內的原始狀態(tài)，人的進入帶入了更多的垃圾，超過洞穴的自凈能力，并使得洞內CO2含量升高，破壞了空氣環(huán)境質量;此外，一些景觀燈光設置不合理，致使燈光植物迅速生長，從而導致景觀發(fā)生質變［13］.

總體來看，目前海南省內能夠有效保護的洞穴相對較少，一些特殊的具有科學、美學和生境價值的洞穴未得到實質性保護;保護措施比較單一，不夠完善，多以人工防護為主，未從根本上杜絕洞穴破壞的來源，作為非可再生源，一旦遭受破壞就永久不可恢復，洞穴資源的脆弱性已使海南的洞穴保護迫在眉睫.

4.2 洞穴利用 海南省對洞穴的早期利用是在其原始自然屬性方面，較為低等，包括儲藏、躲避、求拜、飲用水源，且利用者均為當地居民;之后，伴隨著海南省旅游行業(yè)的迅猛發(fā)展和對地質遺跡資源調查的逐步開展，洞穴利用進入新的層次.地質公園、旅游景區(qū)以洞穴美學觀賞性作為利用對象，吸引游客觀光，“旅游洞穴”一詞在海南開始頻繁出現，以石花水洞、觀音洞、仙人洞等為代表;文物保護單位、自然保護區(qū)、生態(tài)保護區(qū)以洞穴的科學研究價值為利用基礎，更多具有學術資源的人開始關注海南的洞穴資源，科學價值極大上升，如落筆洞、大洲島洞群等;具有文化古跡、歷史溯源和宗教典故等文化價值的洞穴也得到了利用，成為人們陶冶情操、提升品質的好去處，代表性的如小洞天、華封巖洞;那些較為原始的洞穴，則成為著名的休閑探險之地，如皇帝洞、地下宮等［14-15］.此時，洞穴利用已經集游覽、科研、休閑和提升于一體，經濟屬性得到廣泛發(fā)掘.

洞穴利用帶來了較好的經濟效益，同時也增加了對洞穴保護的投入，是一個具有良性循環(huán)特征的可持續(xù)發(fā)展的有力舉措.但我們應該看到，與廣西、貴州、重慶等洞穴資源豐富的地區(qū)相比，海南省洞穴的開發(fā)數量很少，游客數量明顯不足，科學研究水平也亟待提高，究其原因，除與自然資源本身有關以外，洞穴資源的把握和利用還略顯不足.在2009 年12 月，國務院發(fā)布《國務院關于推進海南國際旅游島建設發(fā)展的若干意見》，海南國際旅游島建設正式步入正軌，洞穴資源作為海南省自然旅游資源的一顆明珠，其合理開發(fā)利用讓我們加以期待.

5 小 結

海南省洞穴資源類型多樣，分布廣泛，集科學性、觀賞性、典型性和多樣性于一體，能在不同方面滿足人們的科研、旅游和教育需求，具有極大的社會經濟價值，在中國的洞穴研究上占有重要的一席之地，正因如此，海南省洞穴資源的保護也顯得越發(fā)重要，應將保護與開發(fā)結合起來，實現洞穴資源的有效保護和可持續(xù)利用.

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