方舟天輝洞溫度多少度

『壹』 洞穴氣候與石灰華

這里主要討論的是，洞穴風(空氣的運動)、洞穴溫度、洞穴濕度，對洞穴石灰華沉積的影響。

1. 洞穴氣候

(1)洞穴風

洞穴風是洞穴空氣流動的一種自然現象。任美鍔等(1983)提到:「淺層干洞中空氣的流動通常是很強烈的。由於洞穴系統中各個點上的大氣壓力迥然不同，因而發生空氣的對流……一般當洞內外的溫度和濕度處於均衡狀態時，洞內是沒有風的……在很大的溶洞中，洞內和洞外的大氣溫度和濕度，絕對不會有保持均衡狀態條件下的無風現象。」^［3］

以上論述表明，在一般具一定規模的岩溶洞穴中，都會有空氣的流動———洞穴風的存在。

(2)洞穴溫度

任美鍔等(1983)提到:「洞穴平均氣溫是隨著洞穴海拔高度的升高而降低……這種變化受地貌特徵、洞穴的上升或下降以及開通程度或封閉程度的影響……還受緯度的影響……洞穴氣溫的年變化、季節變化和日變化都比較小。一般一個巨大洞穴系統中的氣溫，接近於當地的年平均氣溫，年較差常不到1℃……據G.阿巴爾(Abal)對奧地利沙則堡哥(Salzbourg)的30個洞穴氣溫觀測，認為洞穴可分為6個溫度帶，即①洞外帶，溫差大;②洞口帶，年較差平均在15℃左右;③寒冷帶;④過渡帶;⑤洞內帶和⑥洞底帶。③、④、⑤帶均在洞內，氣溫年變化極小，均不超過2～2.5℃，洞底帶氣溫略有增高。」^［3］

以上敘述表明，洞穴溫度:①隨洞穴所處海拔高度的增高而降低;②隨洞穴所處緯度的降低而增高;③年、季、日的變化都較小，年較差常不超過1℃;④洞穴內年溫度變化極小，一般不超過2～2.5℃。

(3)洞穴濕度

任美鍔等(1983)提到:「洞穴內的濕度取決於當地自然地理特徵和岩石裂隙及洞穴所在高度。乾燥地區的洞穴相對濕度要小些，而在那些有水滲出，通風不良，特別在氣溫較低地區的洞穴內，相對濕度可以很高，甚至達100%。大多數洞穴內的相對濕度為95%～100%，變化極小。如巨人洞的相對濕度年平均為96.3%，年較差約6%。同一洞穴中的相對濕度是由洞底向上逐漸變小的。相對濕度的波動與溶洞內部氣溫狀況和溫度交換過程有關系，通常隨著離洞口的距離加大，洞穴空氣流通減弱，空氣相對濕度升高。」^［3］

以上敘述說明:①洞穴內相對濕度一般很大，約為95%～100%。變化范圍極小，約在5%以內;②洞穴內年相對濕度變化不大，年較差約6%;③洞穴內相對濕度，隨著離洞口的距離加大，相對濕度升高。

2. 洞穴氣候與沉積作用

野外岩溶洞穴石灰華沉積與洞穴氣候，特別是洞穴濕度的關系非常密切。岩溶工作者對這一現象，進行過相應的觀察和論述。

(1)相關文獻的論述

貴州省山地資源研究所提到:「洞穴氣候是洞內環境一個重要的組成部分，對洞內景觀的形成起著重要的作用……溫度、濕度和蒸發的變化，以及它們對洞石堆積的影響，與空氣運動有關，主要通過蒸發進行……洞石堆積強弱各堆積物理特性，除與大氣P_CO2，水溶液中的摻雜物有關外，尚與蒸發量，溫度等環境因素有關，溫度與蒸發量以正比關系改變溶液中的CO₂擴散系數而影響洞石堆積速度。在洞內溫度、濕度波動較大的部位，一般蒸發較強烈，洞石堆積較快，形態規模大……在溫度、濕度波動衰減的張弛長度內，蒸發強度逐漸減弱，洞石堆積速度和堆積規模逐漸變小……」。

以上論述是以石灰華的「化學沉積」理論為基礎，進行的一般性論述，沒有列舉具體的事例。而且是將洞穴空氣、洞穴溫度、洞穴濕度等因素，揉合在一起的簡略論述。

任美鍔等(1983)^［3］對洞穴氣候對洞穴堆積物(筆者注:可能主要指石灰華沉積物)的影響，在列舉具體事例的基礎上進行了論述。他們將貴州某些洞穴相對濕度與堆積物的關系的資料，進行了列表統計，如表3-1。

表 3-1 貴州某些洞穴相對濕度與堆積物的關系

注:據任美鍔等(1983)資料簡化。

他們提到:「洞穴空氣情況對洞穴形成和洞穴堆積物都有重要影響……冬季洞外流入的水溫度低，含CO₂量多，流入洞內後，溫度增高，一部分CO₂逸出，所帶來的CaCO₃就沉澱成各種形式的化學沉澱物。如貴州一些溶洞中，凡是有大量化學沉澱物的洞穴內，相對濕度均在97%以上，一些乾燥的洞穴以及相對濕度小於97%的洞穴，化學堆積物就很少或沒有。這種相對濕度與堆積物之間的關系表明，洞穴堆積物的形成，主要不是由於下滲裂隙水的蒸發，而可能是由於飽含CaCO₃的水從岩體中進入洞穴之後，CO₂的分壓減小，CO₂逸出，Ca-CO₃就大量沉澱下來。」^［3］

這里任美鍔等可能已經察覺，洞穴濕度與石灰華沉積物之間的互存關系，與一般現有理論存在某些不協調性。所以提出「洞穴堆積物的形成，不是由於下滲裂隙水的蒸發，而可能是由於……CO₂的分壓減小，CO₂逸出，CaCO₃就大量沉澱下來」的觀點進行論述。

可以看出，以上論述仍然是建立在「化學沉積」理論的基礎上的。

(2)對「化學沉積」理論的思考

化學沉澱理論表明，一般化學溶液(真溶液)的沉澱作用，是溶液在過飽和狀態下，通過蒸發增加溶液濃度，使被溶解物質析出發生沉澱。溫度的升高能促使蒸發作用的發生。要使蒸發作用得以持續發生，保持周圍環境的乾燥是必要的條件。所以在發生沉澱作用環境的周圍，過高的濕度對化學沉澱是不利的。

就岩溶洞穴環境的沉積物來說，洞穴風、洞穴溫度和洞穴濕度三者之間，形成如下相互影響的關系:在洞穴水提供充足的背景下，洞穴溫度的升高會促使洞穴濕度的升高，過高的洞穴濕度(就化學沉澱而言)不利於碳酸鈣或重碳酸鈣的沉澱;洞穴風的運動可以使洞穴濕度降低，低濕度的洞穴環境，應該對溶液的沉澱有利。如是，從化學沉積理論出發，低濕度(97%以下)的洞穴環境，應該沉積較多的石灰華。但表3-1顯示，洞穴石灰華卻極少或沒有沉積。反而在高濕度(97%以上)的洞穴環境，沉積了大量的石灰華沉積物。這與化學沉澱理論是相矛盾的。再說表3-1中石灰華沉積物的多少與沉積與否的濕度臨界點，只是在97%這一點上，大於或小於97%這一臨界點，就會出現有或無的巨大差別。對於化學沉積來說，如此狹窄的濕度臨界點，應該不至於對沉積物形成如此巨大的影響。這些野外實際與化學沉積理論不相符合的現象，有必要引起岩溶工作者進一步的思考與探索。

3. 石灰華的生物沉積

戎昆方等對洞穴氣候與洞穴石灰華的生物沉積作用的關系，進行過簡略的討論(筆者注:1998^［24］的刊出物中「物質成因」、「物質活動」等文字，手稿中均為「生物成因」、「生物活動」，此恐為編輯改動所致)提出「反重力沉積」現象明顯的洞穴石灰華，其成因與藍藻有關，是生物沉積的。

關於洞穴風，他們提到:據資料「在洞穴空氣流動太強烈或流動不暢的洞穴中，洞穴沉積物的數量和類型都很少或沒有。只有在洞穴空氣流動適當的洞穴中，洞穴沉積物的數量和類型才會多。這種現象，與無機化學沉澱理論是相悖的。但對於洞穴藍藻來說，一方面空氣流通性強會導致洞穴濕度的降低，另一方面空氣流通性太弱又會影響洞穴空氣中O₂和CO₂的循環、補充及它們之間的濃度比例。所以空氣流通性的太強和太弱首先是對洞穴藍藻(包括不同種屬之間)的生長、發育不利，只有在洞穴空氣流通適當，滿足了生物的正常需求的情況下，才能形成數量大，類型多的洞穴沉積物。這也可以解釋為什麼在洞穴封閉和半封閉的部位(空氣流通不暢)以及洞口部位(空氣流通性強)常常是洞穴沉積物不但數量少，而且類型單調的原因。」

關於洞穴溫度，他們提到:據資料「在洞穴溫度的年、季、日的變化都較小，年較差常不超過1℃;洞內年溫度變化極小，一般不超過2～2.5℃。如果說是由於洞穴內很小的溫度變化，導致了洞穴內CaCO₃的溶解或沉積作用的發生的話，不如說它們對洞穴藍藻的生長發育的影響來得更大些，因為生物對溫度變化的敏感性，往往比溶液物質的沉澱作用要敏感得多。」

關於洞穴濕度，他們提到:據資料「洞穴內的相對濕度是比較高的，一般在95%～100%之間，而且變化范圍極小，年平均為96.3%，年較差約6%……在有大量沉積物的洞穴內，相對濕度均在97%以上，一些乾燥的洞穴以及相對濕度小於97%的洞穴，沉積物就很少或沒有。一般在濕度高達95%以上的環境中，很難促使真溶液的蒸發，不利物質的沉澱。而且洞穴內相對濕度對沉積物影響的臨界線只是97%，其間的過渡范圍還不到1%，這樣小的變化范圍，是不足以控制CaCO₃物質的溶解和沉澱的。但對於洞穴藍藻(包括不同種屬之間)的生長、發育來說，對濕度要求有如此高的靈敏度則是可能的。調查中常常可以看到這種現象:在洞穴同一空間內，某一部位存在著大量相同類型的沉積物，而其濕度較低的附近，沒有或很少有沉積物。可見濕度微細的變化，將會對生物產生更大的影響。」

以上論述給岩溶工作者提供了一條新的研究思路。當岩溶洞穴環境對洞穴石灰華沉積的影響，與以往相關的理論相矛盾時，是否可以換一個角度，從生物沉積的思路來進行研究。這樣或許會得到更切合客觀實際的研究結果。