貴州喀斯特洞穴資源特征及開發(fā)利用

賀　衛(wèi)，李　坡

(1.貴州省山地資源研究所，貴州 貴陽　550001；2.貴州省喀斯特洞穴(旅游)資源開發(fā)利用工程技術中心,貴州 貴陽　550001)

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貴州喀斯特洞穴資源特征及開發(fā)利用

賀衛(wèi)1,2，李坡1,2

(1.貴州省山地資源研究所，貴州 貴陽550001；2.貴州省喀斯特洞穴(旅游)資源開發(fā)利用工程技術中心,貴州 貴陽550001)

摘要：通過對貴州喀斯特洞穴的探測、統(tǒng)計，分析貴州喀斯特洞穴資源的主要資源特征，探討洞穴在人類居住、旅游活動、空間利用、科學研究、資源開發(fā)等5方面的開發(fā)利用方式和特點，旨在對貴州喀斯特洞穴的合理開發(fā)利用、保護以及其他地區(qū)旅游洞穴的可持續(xù)發(fā)展有所幫助。

關鍵詞：喀斯特洞穴；資源特征；開發(fā)利用；貴州省

0引言

洞穴是一種重要的自然資源和地貌類型，具有科學研究、科普教育、歷史考古、文化藝術、旅游探險、療養(yǎng)居住等多方面的價值，是不可再生的國土資源。國際洞穴協(xié)會定義洞穴為天然的形成的、超過人體大小的地下空間。在全球范圍內，分布著大小各異，形形色色的洞穴，其中以可溶性巖石，特別是碳酸鹽巖中形成的喀斯特洞穴數(shù)量最多，分布最廣，規(guī)模最大，是喀斯特地區(qū)重要的特色自然資源和典型的地貌形態(tài)。

中國是世界上洞穴資源最為豐富的國家，位于中國南方喀斯特區(qū)中心區(qū)的貴州省，碳酸鹽巖分布面積達13萬km2,碳酸鹽類巖石連續(xù)成片，分布面積廣，厚度大，占全省國土總面積的73%，具有喀斯特洞穴發(fā)育的良好物質基礎[1]，并使貴州成為世界上最重要的喀斯特分布區(qū)和洞穴重要的發(fā)育區(qū)，全省除赤水、從江等少數(shù)幾個縣外，其余只要有碳酸鹽巖分布的區(qū)域均有洞穴發(fā)育。根據(jù)多年來對貴州洞穴的探測，結合相關統(tǒng)計資料，研究貴州喀斯特洞穴發(fā)育特征，開發(fā)利用方式，旨在對貴州及其他地區(qū)喀斯特洞穴的開發(fā)利用與保護有一定的指導和借鑒作用。

1貴州喀斯特洞穴資源特征

洞穴的形成由溶蝕、侵蝕和崩塌作用共同完成，形成的水動力條件主要分為干涸型、暫時性溪流型、干涸——半充水型、干涸——充水型、充水——半充水型、半充水型、淺潛流型和深潛流型[2]。貴州省廣泛分布的碳酸鹽巖，豐富的降水以及新構造運動的耦合使貴州具有“無山不洞，無洞不奇”的特點，喀斯特洞穴數(shù)以萬計，并具有遍在性特征，是名符其實的洞穴王國。貴州喀斯特洞穴資源具有如下主要特征。

1.1分布廣，數(shù)量多，類型全，是貴州遍在性的自然資源

貴州洞穴數(shù)量多，分布廣，規(guī)模大、發(fā)育典型、類型齊全、成因復雜。目前，貴州洞穴總體數(shù)量仍不清楚。2012～2013年貴州省山地資源研究所對綏陽縣的洞穴進行了初步調查顯示：綏陽縣的洞穴數(shù)量有400個以上，加上自20世紀80年代以來，對貴州遵義、畢節(jié)、織金、龍里等20余個縣的洞穴調查推測，保守估計貴州的洞穴數(shù)量至少上萬個。在中國十大長洞排名榜上，貴州有5個(表1)。貴州擁有全國第一長洞——綏陽雙河洞穴系統(tǒng)長度達186.3km，中國最美洞穴——織金洞，中國著名的地下河——龍宮，第六長洞—正安縣麻灣洞，中國最大的洞穴廳堂——紫云的苗廳(面積118 000m2)等著名洞穴。貴州喀斯特洞穴無論數(shù)量、規(guī)模、類型、觀賞性、形成條件、演化過程、研究價值等方面均具有典型性、豐富性和獨特性，使貴州成為全球重要的喀斯特洞穴開發(fā)利用、探險獵奇及科學研究等絕佳場所。

表1　中國排名前10位的長洞[3]

1.2發(fā)育地層廣泛，受地質構造控制明顯

洞穴發(fā)育與地質構造、裂隙的關系明顯。在水平巖層和高傾角的巖層內均可形成洞穴，但在緩傾角的巖層內形成的洞穴穩(wěn)定性較好。受構造裂隙控制，洞穴多沿構造裂隙、節(jié)理和層面走向展布，受到地層巖性、地質構造、氣候等條件的綜合影響，造成各時代的地層上的洞穴發(fā)育規(guī)模、分布范圍以及開發(fā)利用保護的情況有所差異。

貴州喀斯特洞穴一般多發(fā)育在古生代(寒武、奧陶紀、二疊紀、早三疊世)碳酸鹽巖地層內，而在元古宙、古生代早期、中生代晚期等地層中，洞穴發(fā)育程度低[4]。洞穴發(fā)育地層廣泛，時間跨度大，發(fā)育巖性多樣。貴州喀斯特洞穴在石灰?guī)r和白云巖及過渡類型巖石中均可發(fā)育洞穴。特別是過去普遍認為洞穴發(fā)育程度不佳的白云巖地層中，近年來不斷發(fā)現(xiàn)大洞和美麗洞穴(如綏陽雙河洞穴系統(tǒng)、松桃潛龍洞等著名洞穴)。

1.3多層次特征突出

第四紀以來，多次間歇性的地殼抬升，不僅造成貴州階梯狀地貌明顯，而且也使貴州洞穴普遍具有多層次。在地殼抬升時期，伴隨侵蝕基準面下降，地下河下蝕，開辟下層洞穴。而在地殼穩(wěn)定時期，地下河則以側蝕作用為主，主要對洞穴進行拓寬改造。多次地殼抬升形成貴州的洞穴具有多層次的特征。表現(xiàn)在各層洞穴之間以豎井或坡度較大的斜洞連通。在貴州峽谷區(qū)，規(guī)模較大的洞穴，一般都有3～4層洞穴，不同層次的洞道均為垂直或高傾角洞道串連。水平通道形態(tài)結構和規(guī)模雖然千差萬別，但大都具有昔日地下河或潛流洞的性質[5]。如中國第一長洞——綏陽雙河洞，是一座多洞口，水旱并存的復雜洞穴系統(tǒng)，有42個洞口，洞穴具有較為明顯的層樓狀，主要由四層洞穴組成，各層洞穴之間均有豎井或高傾角斜洞相連，且各層次的洞穴與地表河流不同等級階地可進行對比[6]；世界著名的旅游洞穴織金洞分為4層，各層洞道之間以傾斜洞道連通，各層洞也可與地表河流對應階地進行對比[7]。

1.4大型洞穴主要發(fā)育于河流的近岸伏流帶

喀斯特地區(qū)的近岸伏流帶，為江河兩岸的斜坡地帶，地貌類型主要為峰叢洼地或峰叢谷地，是地下河發(fā)育，地下水動力強的高能量帶。由于地殼抬升，河流深切，兩岸地表水多沿裂隙或落水洞迅速下滲,表現(xiàn)為地表匯水功能減弱，地表水流系統(tǒng)逐漸解體，而地下匯水功能強烈，地下河發(fā)育，并集中向深切河谷中排泄，形成了一些大型洞穴，是長洞、大洞的主要分布區(qū)域。如雙河洞穴系統(tǒng)即位于芙蓉江上游支流池武溪的右側近岸伏流帶；織金洞位于烏江上游六沖河支流以結河右岸近岸伏流帶[7]。

1.5洞穴形態(tài)多樣，沉積物豐富，造型優(yōu)美，旅游價值高

洞穴形態(tài)是指洞穴通道、洞廳和眾多的洞穴支洞在平面、橫截面、縱剖面以及三維空間上的組合大形態(tài)和在洞壁、洞頂和洞底基巖上，由于流水的溶蝕、侵蝕形成的溝槽、窩穴等小形態(tài)[2]。

貴州洞穴形態(tài)多樣，主要有樹枝狀、網(wǎng)狀、串珠狀、圓形或橢園形、矩形、峽谷形、鎖孔狀、三角形、水平或緩傾、陡傾斜和垂直洞道等大形態(tài)，也有天溝、豎槽、邊槽、洞底、貝窩、溝槽、流痕、天鍋、壁穴、倒石芽和溶溝及溶刺(角石)及巨大洞廳等小形態(tài)。

此外，在洞底、洞頂、洞壁上，由于水流的沉積，形成了豐富多彩的次生化學沉積。不僅有重力水沉積類型，也有非重力水形成的沉積，重力水沉積有鐘乳石、石筍、石柱、邊石壩、石幔、石花、石葡萄、石盾、穴珠；非重力水沉積有卷曲石、石枝等多種形態(tài)類型。有的規(guī)模宏偉，有的纖細如發(fā)，千姿百態(tài)、造型奇特別致，擬人擬物，具有較高的觀賞價值，是旅游開發(fā)的重要資源。

2貴州喀斯特洞穴的開發(fā)利用

洞穴是早期人類的棲息地和人類文明的搖籃。長期以來，貴州豐富的洞穴資源在旅游、水資源、倉儲，廠房、人防工程、食物保鮮、礦產(chǎn)資源等方面均得到了廣泛的開發(fā)利用。

2．1旅游開發(fā)

洞穴具有與地表完全不同的環(huán)境條件，其侵蝕、溶蝕及沉積景觀都與地表自然景觀迥然不同，特別是洞穴的次生化學沉積景觀，類型眾多，造型奇特優(yōu)美，有的高大粗壯，有的纖細如絲，有的雄渾粗獷，有的小巧玲瓏，擬人擬物，再加上人們長期以來對地下世界的那份神秘感，使得旅游成為洞穴開發(fā)利用最主要方式之一。貴州洞穴旅游主要始于20世紀80年代，以織金洞、黃果樹水簾洞、九龍洞等一批洞穴的陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)并對公眾開放為標志。特別是以織金洞為主的貴州洞穴圖片展在北京獲得巨大成功，帶來的巨大轟動效應，在貴州掀起了一股洞穴資源調查和旅游開發(fā)的熱潮。經(jīng)過30余年的努力，貴州洞穴旅游得到了較大的發(fā)展，至2016年5月，貴州已開發(fā)旅游洞穴達89個，分布范圍遍布貴州全省六市和三個自治州，開發(fā)方式以觀光旅游和宗教文化旅游為主(表1)。已建成了多個以洞穴為核心旅游產(chǎn)品的世界、國家級風景區(qū)，如織金洞世界地質公園、龍宮國家級風景名勝區(qū)、九龍洞國家4A級景區(qū)，雙河洞國家地質公園等，洞穴旅游已成為貴州重要的特色旅游，不可或缺的旅游組成部分，重要的旅游品牌，為貴州經(jīng)濟社會的發(fā)展作出了較大的貢獻。

2.2洞穴空間利用

2.2.1居所

貴州豐富的洞穴資源是人類最早利用的自然資源之一。古代，由于生產(chǎn)力水平低下，洞穴主要作為人類的居所利用，成為遠古時代人類遮風避雨，抵御猛獸襲擊的天然避護所。貴州盤縣大洞、普定穿洞、桐梓巖灰洞、水城硝灰洞、興義縣貓貓洞等洞穴均為全國著名的古人類居住地，出土了大量的古石器、動物和古人類化石，這些洞穴是研究古人類生活、生產(chǎn)、發(fā)展、演化的重要寶庫[8]。

隨著社會進步和生產(chǎn)力水平提高，洞穴作為居所的利用方式已逐漸為人類舍棄，不再是人類的主要居住方式，但在喀斯特山區(qū)的一些偏遠山寨，仍有村民居住、生活在洞中，如貴州紫云縣、赫章等多個縣區(qū)仍有許多村民居住在洞中。紫云縣格凸河畔遠近聞名的“中洞苗寨”，洞中仍有二十余戶苗族人家居住，并且還在洞中建有一所“中洞小學”，旅館等，是人類居住洞穴的“活化石”。

表2　貴州的旅游洞穴

(統(tǒng)計至2016年5月)

同時，由于洞穴除了洞口外其他地方無法進入，且具有易守難攻的特點和一定隱蔽性，因此人們常利用洞穴來躲避戰(zhàn)亂，如今許多洞穴還保存有躲避戰(zhàn)禍時修砌的防御墻和其他生活設施，某些洞穴還因此得名躲兵洞，如貴州省息烽縣九莊鄉(xiāng)與修文交界處的躲兵洞、平壩縣掛多的躲兵洞、黔西紅林的躲兵洞等。另外，貴州解放初期，匪患猖獗，為躲避解放軍的圍剿，土匪利用洞穴特殊的環(huán)境來負隅頑抗，如貴州省六枝縣新場鄉(xiāng)有名的安家窗子洞、付家洞等，都是當年剿匪的重要洞穴遺址。

2.2.2倉儲

洞穴與地表具有不同的環(huán)境條件，能夠比地表更適宜儲藏某些物品，并且比地表儲藏時間更長，保質，保鮮效果更好。研究表明，自然狀態(tài)下的洞穴深處的溫度與當?shù)啬昶骄鶞囟认嘟黐9]，且一年四季基本保持恒溫，洞穴氣溫不受地表氣溫波動的影響，不但晝夜保持不變，洞穴溫度隨洞穴的海拔高度的增高而降低，隨洞穴的緯度的降低而增高，且洞穴溫度年、季、日的變化都較小，年較差常不超過l℃，特別是炎熱的夏季，洞穴內的氣溫遠低于地表氣溫，就好比是一個天然的冷庫。同時，由于洞穴空氣中的二氧化碳含量高于地表，自然狀態(tài)下，洞外空氣中的二氧化碳的濃度為300ppm，而洞穴空氣的二氧化碳的濃度較高，一般為500ppm，最高可達6 500ppm[10]，高濃度的二氧化碳環(huán)境有利于抑制細菌生長，延長儲藏物被分解腐爛的時間，而且在利用洞穴儲藏新鮮的蔬菜瓜果等農(nóng)產(chǎn)品的同時，還不用耗費或少耗費能源。因此在洞內儲藏各種物品，達到保質、保鮮的效果，成為人類利用洞穴的重要方式之一。

洞穴特殊的環(huán)境條件還有利于酒類的窖藏，作為“白酒王國”的貴州，將白酒窖藏在洞內，以提高酒的品質，許多酒廠都把酒窖建于洞中，如貴州省習水縣的龜仙洞酒廠、鎮(zhèn)遠縣的清酒廠等。特別是龜仙洞酒廠從酒的發(fā)酵到釀造，直至基酒的窖藏都在龜仙洞中進行，就是利用洞穴特殊而穩(wěn)定的環(huán)境條件，以保證所釀造酒的品質。

另外，洞穴空間還被用于防空及各種軍需和戰(zhàn)備物資的儲藏。洞穴處于一個封閉或半封閉的地下環(huán)境，洞穴頂部巖層巨厚，具有較高的隱蔽性，一般電子設備難以偵查發(fā)現(xiàn)。

2.2.3廠房

工業(yè)上，主要利用洞穴空間在洞內建廠。工廠的生產(chǎn)、經(jīng)營在洞中進行。其優(yōu)點可以減少建設開支，降低產(chǎn)品成本，降低對地表環(huán)境污染、節(jié)省土地等優(yōu)點，如在一些喀斯特峽谷地區(qū)修建水電廠，由于上游缺少建廠房的開闊地，且在下游的開闊地上建廠房會加大了各項成本，因此在洞穴內修建廠房即可解決土地、資金等問題，獲得最大的經(jīng)濟利益，如貴州省大方縣的九洞天水電站廠房就修建在洞中，不僅節(jié)省了開支和土地，還可減少對地表環(huán)境的污染。

20世紀，為了增加工廠的隱蔽性，躲避電子偵察，防空，節(jié)約投資，保證安全等目的，在貴州山區(qū)的洞穴中修建了一批軍工廠，取得了良好的效果，使其成為洞穴利用的重要方式之一，如1939年，我國第一個航空發(fā)動機制造廠精工車間就誕生在大方縣的烏鴉洞內。

2.3洞穴水資源開發(fā)

喀斯特地區(qū)，特別是喀斯特山區(qū)，由于地形崎嶇，地表滲漏，造成喀斯特地區(qū)“地表水貴如油，地下水滾滾流”的特殊的水文現(xiàn)象。地下水的合理利用是解決喀斯特地區(qū)水資源缺乏的重要途徑之一。

洞穴水資源的開發(fā)利用方式一是直接利用地下河水，通過引水、天窗提水、打井抽水等方式加以利用；如銅仁松桃縣烏羅鎮(zhèn)潛龍洞附近的村民曾引洞內水作為村民的生活用水；赫章縣迎水村引大洞地下河水作為生產(chǎn)生活用水。二是修建地下水庫、水池、水窖對地下河水、洞穴滴水進行利用。地下水庫和水池等工程不但可有效地蓄積地下水，而且由于其利用的是地下的洞穴空間，不僅不會淹沒農(nóng)田，修建水庫、水池成本也很低，社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益明顯，如貴州省普定縣的落水巖水庫、馬官水庫、平塘克度鎮(zhèn)劉家灣桃園洞內的蓄水池均是利用地下河水和洞穴內滴水等洞穴水資源典型例子。

此外，利用地下水的重力勢能在地下河上修建水電站進行水電開發(fā)，將洞穴空間作為水庫的蓄水空間。修建地下水庫開發(fā)地下河水能資源具有投資少，無農(nóng)田淹沒，無需移民等優(yōu)點。利用地下水庫發(fā)電的電廠多為解決當?shù)鼐用裆a(chǎn)和生活用電的小水電，投資小，效益高，特別適宜喀斯特山區(qū)的特殊環(huán)境，具有較高的開發(fā)前景，如安順市的龍宮水電站等。

2.4洞穴礦產(chǎn)資源開發(fā)

洞穴沖積物以及次生化學沉積物中含有大量礦物種類，幾乎都為小型高品位礦床，大多適宜民間開發(fā)。據(jù)最新版本的《世界洞穴礦物》一書所載，洞穴內共有12類,數(shù)十種礦物，如硫化物、氫氧化物、氧化物、鹵化物、砷酸鹽、硼酸鹽、碳酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽、鋇酸鹽以及各種有機質，其特點是種類繁多，品種稀有，形態(tài)奇特[11]。洞穴內可作為礦產(chǎn)資源開發(fā)最常見的礦產(chǎn)種類主要有芒硝、石膏等。貴州洞穴中有許多古人采硝、熬硝的遺址，如貴州綏陽的雙河洞地質公園內有石膏洞、皮硝洞；六枝落別鄉(xiāng)多靈洞等。

2.5宗教場所

長期以來，洞穴黑暗，幽靜的環(huán)境，與地表截然不同的奇特景觀，一直帶給人們神秘和向往。佛教、道教多以深山作為佛國仙山，以洞天福地作為神仙仙境，教徒們在山中煉丹采藥，在洞中誦經(jīng)參禪，舉行道場或法會，久而久之，一些洞穴便成了重要的宗教場所，如鎮(zhèn)遠青龍洞等。此外，除了佛教、道教等正式教派外，還有許多少數(shù)民族把洞穴作為圖騰崇拜或進行各種原始的祭祀、人民祈求風調雨順的場所，如施秉華嚴洞、正安縣靈山洞、貴陽鹿沖關公園地母洞等。

2.6科學研究

洞穴是長期地質活動和地貌演變的產(chǎn)物。洞穴的形成和演變不但受地層和構造的控制，而且受到地殼運動、地貌演變、水文地質條件、氣候和生態(tài)環(huán)境的影響。因此，洞穴內各種侵蝕、溶蝕形態(tài)，洞道縱剖面和橫斷面形態(tài)以及不同形態(tài)間的組合都反映了不同地質時期的構造運動、地貌演變、水文地質的變化、氣候和生態(tài)環(huán)境的變遷等的特征。而洞穴內的沉積物，包括機械沉積物和次生化學沉積物也較完好地保存了古生態(tài)環(huán)境和古氣候信息。同時，洞穴也是古人類活動的主要場所，保存了大量古人類的文化遺跡，因此洞穴不但可用于研究其自身的形成、發(fā)育和演化規(guī)律，還可通過其保存的地質時期的各種信息進行地質學、地貌學、古人類學、古脊椎動物學以及洞穴動物、古氣候、古生態(tài)環(huán)境等方面的科學研究，如科學家通過對洞穴內碳酸鈣沉積特，特別是石筍的研究，可以探知第四紀古氣候的變化，重建古環(huán)境[12-14]。通過對洞穴內生物堆積物的研究可獲得古生態(tài)環(huán)境和古生物方面的信息[15,16]。

3結語

喀斯特洞穴是貴州的優(yōu)勢特色資源，是一種遍在性的自然資源，在貴州碳酸鹽巖分布區(qū)均有發(fā)現(xiàn)，具有數(shù)量多、規(guī)模宏大，沉積物類型齊全，形態(tài)優(yōu)美，旅游觀賞價值高等特點。長期以來貴州的喀斯特洞穴在人類居住、旅游活動、空間利用、科學研究、資源開發(fā)等方面得到了廣泛的利用，為貴州經(jīng)濟社會的發(fā)展作出了貢獻。

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文章編號：1004—5570(2016)03-0001-06

收稿日期：2015-01-13

基金項目：貴州省社發(fā)攻關項目(黔科合SY字[2012]3031，黔科合SY字[2013]3135)；貴陽國家高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)管理委員會研發(fā)機構發(fā)展專項項目(GXYF2015-007)

作者簡介：賀衛(wèi)(1964-)，男，研究員，研究方向：喀斯特洞穴及水資源研究,E-mail:515214108@qq.com.

中圖分類號：P931.5

文獻標識碼：A

Resources features of Guizhou Karst cave and development and utilization

HE Wei1,2，LI Po1,2

(1.Guizhou Mountain Resources Institute, Guiyang,Guizhou 550001,China;2.Engineer Technology Center of Development and Use of Karst Cave(Tour) Resources in Guizhou , Guiyang , Guizhou 550001 ,China)

Abstract:Through the exploration, statistics, analysis and research of caves in Guizhou, the article elaborates the main formation features of the cave resources in Guizhou and analysis the ways of Karst cave development use about cave dwelling, cave tourism, caves space, cave scientific research and cave resources. The purpose is to wish to have some helps to reasonable development, utilization and protection of Karst cave as well as sustainable development of many show cave in Guizhou.

Key words:Karst cave; resources feature; exploitation and use;Guizhou