火山熔岩洞

时间：2023-11-15 百科知识版权反馈

【摘要】：摘要：海口火山群世界地质公园，面积广达108km2，境内拥有40多座各种类型的火山，地下发育30多个以熔岩隧道为主的各类熔岩洞穴。海口火山群世界地质公园，位于海南省省会海口市之西南的石山、永兴两镇境内，地处雷琼裂谷南侧，北邻琼州海峡，为典型的地堑—裂谷型基性火山活动地质遗迹。在108km2的公园范围内，火山喷发熔岩流冷却凝结过程中，形成了许多大小熔岩洞穴，其中洞穴规模较大的多达30多个。

海口火山群世界地质公园熔岩洞穴的类型、特征及其保护

杨世火^[1]

海口火山群世界地质公园，海南师范大学环境资源与旅游系，海南海口，571158

摘要：海口火山群世界地质公园，面积广达108km2，境内拥有40多座各种类型的火山，地下发育30多个以熔岩隧道为主的各类熔岩洞穴（简称熔洞）。这些都是火山喷发的地质遗迹。本文着重对熔洞的类型、景物特征及其保护略加叙述，特别在重点熔洞的保护上，提出了针对性的措施，对今后重点熔洞的保护具有重要参考意义。

关键词：熔岩洞穴；熔岩隧道；熔岩钟乳；地质遗迹；熔洞保护

海口火山群世界地质公园，位于海南省省会海口市之西南的石山、永兴两镇境内，地处雷琼裂谷南侧，北邻琼州海峡，为典型的地堑—裂谷型基性火山活动地质遗迹。在108km2的公园范围内，火山喷发熔岩流冷却凝结过程中，形成了许多大小熔岩洞穴，其中洞穴规模较大的多达30多个。重点熔洞之长以及洞内熔岩冷凝物之奇，属我国罕见。

1　熔岩洞穴的类型

本区熔岩洞穴，最长达2km多，其形成的基本机理是，从火山口喷溢出的炽热岩浆（熔岩流），在沿着古地貌上的倾斜面或低谷地流动的进程中，表层接触空气，先逐渐冷却凝结，停止运动，变成了孔穴多的“玄武岩结壳”，而其下的熔岩流还处于热的缓慢流动状态，形成“表冷下热、上固内流”的局面。当岩浆的喷溢停止时，已前进的熔岩流末尾段，其流势会出现两种情况：一是继续流动，穿过前面已冷凝而成“玄武岩结壳”的下面，留下一条条长廊式的有穿洞的熔岩地下空间，状如隧道，被称为“熔岩隧道”。此类熔岩地下空间形态是熔洞中多见的类型，并且规模长而大。二是已前进的熔岩流只在“玄武岩结壳”下冷却收缩而“脱壳”，不穿出此岩壳，形成仅存熔岩地下空间进洞口或熔岩地下空间封闭及半封闭的熔洞。境内的30多个熔岩洞穴，以重点火山群为基点向四周古地形较低的地方展布，主要洞穴群有：七十二洞—仙人洞群，乳花洞—火龙洞群，卧龙洞群，鸦卜洞群，阴南洞群，美玉洞群。由于熔岩流在奔流过程中，受平缓斜坡、起伏斜坡、流水切沟、流水冲沟、陡坎、洼地、盆地、台地和平原等古地形单元的影响，熔岩流冷却凝结时收缩“脱壳”的形式有所不同，故形成熔岩洞穴类型和特征也有差别。现归纳起来，熔洞类型有如下几种：

1.1　隧道状熔岩洞穴

（1）此类形态占境内熔洞约78％，在熔洞平面展布上都呈现长度空间远大于宽度空间，是大股熔岩流在平缓的斜坡上运动前进的佐证。因此，窄长而平缓的洞室形态成为熔岩隧道的普遍特点。

（2）洞穴两侧的洞壁很陡直，洞壁与洞底交角一般为80°—85°。交角之内呈弧形，有的弧形经过后期地下水的流动侵蚀而消失，使洞壁与洞底几乎成为垂直相交。

（3）洞顶呈现拱形，酷似隧道内之拱顶。以力学角度而论，此拱形洞顶的岩石稳定性好，岩石不易发生垮落，洞穴不易发生塌陷。

（4）洞壁及洞顶都有熔岩流动所留下的擦痕。这种可塑性的黏稠体擦痕，仿佛流动体波痕，但与喀斯特的液态波痕不同。前者熔岩流沿途夹带的坚硬石体，四周都存在，故熔岩隧道内的顶板、两壁以及洞底都遗留下擦痕；而后者液态水波痕迹，一般在充水洞底因水夹带坚石所刻蚀的痕迹才存在。

境内熔岩隧道最长的是永兴镇卧龙洞群。1990年，笔者探测其中高徒洞长达超过1820m，末尾段洞穴塌陷，因坠石堵塞无法进入测量，仅从地表的迹象判断，该洞可延长达2200m；洞底宽13—15m，两侧壁高6—8.5m，熔岩隧道拱顶最为典型，洞底多数段被外来冲进泥土填平，洞顶因垮落而形成的“天窗”有十多处，洞穴气流运行较畅，熔岩隧道空气质量较好，尤其末尾段洞底很平，宽15—18m，长150m。解放军部队在20世纪70年代备战时，曾把此地作为仓库预选洞。

1.2　箱状熔岩洞穴

其特征是：洞底宽，两侧洞壁矮而直，洞顶板较平直且低矮，是熔岩流注入古地形“U”形冲沟后，逐渐冷却收缩而“脱壳”所形成的。此类洞穴形态多为短、矮的熔洞。实测此类5个洞，平均一般洞底宽10—14m，洞高1.5—3m，洞顶熔岩钟乳和熔岩气泡较多。

1.3　巷道状熔岩洞穴

当火山喷发的熔岩流奔流入“V”形谷的古地形，熔岩流冷却收缩的“脱壳”置于狭谷境地而形成的洞穴形态，洞壁高度远大于洞底宽度，底凹，呈现洞室高而窄的特点。洞壁上方有很明显的熔岩流动波痕。七十二洞“地下迷宫”前的一支洞，长约50m，洞高5—6m，而洞底宽仅1—2m，人行其间，犹如步入狭窄的高高岩巷。

1.4　管道状熔岩洞穴

其特征是：洞穴横剖面近似椭圆形，一般高2—3m，两侧洞壁中间较大，壁形较内曲，有的呈标准内弧，洞底不宽，整个洞室的岩层稳定性较好。此乃古地形倾斜度较大部位的熔岩流，冷凝时收缩速度较快的缘故。七十二洞的“地下迷宫”内有一条长约20m的管道状熔洞，其横剖面呈椭圆形，直径0.5—0.8m，洞室倾斜，人只能匍匐爬行，可谓“洞中洞”，别有情趣。

1.5　袋状熔岩洞穴

此类熔岩洞穴虽数量较少，但其利用价值较大，成为当地人提取地下水的“天然井”。其特点是：竖向发育明显，洞室下大上小，有的状如竖袋。此类熔洞，一是由于在原生小型气洞内，高温岩浆气体逸散聚积，压力增大，导致上覆围岩的垂向裂隙或薄弱的玄武岩结壳被冲开，形成竖向排气洞；二是当奔向斜度较大的陡坎地形的熔岩流冷却收缩时，因重力作用产生了玄武岩结壳中的竖向“脱壳”熔洞，一般成为洞口小、洞腹大的竖井状或袋状洞穴，有的深达20—30m，底积水成潭，如包子岭火山东北面半山坡的火龙洞，正为此典型。

1.6　熔岩穿洞

穿洞，又称天生桥式熔洞。其成因：①一小段熔岩洞穴的两头，顶板岩层发生整体塌陷，产生前后两个“熔洞塌陷坑”，而中部较短洞室被保留下来，其洞顶岩层成为“天生桥”；②熔岩流穿过玄武岩结壳形成的洞穴，离洞口不远，产生了“熔洞塌陷坑”，使洞室不能向源头连贯而出现一段天生桥式洞穴。这类熔洞短，前后两个洞口几乎一样，洞中不仅光线好，而且气流通畅。七十二洞进口处的天生桥式熔洞就是典型穿洞，其态之妙，使熔洞系统更充满神奇。

1.7　熔岩气洞

熔岩流冷却凝结进程中，其内气体逸散，主要在玄武岩体的上层形成若干气泡、气孔和大小气洞。

（1）有的气洞在形成初期，由于还处于封闭的高温状态，四周冷却收缩的围岩尚有一定塑性，随着洞内气体压力增大，洞穴空间会变形，慢慢增大而成为充气熔洞，里面温度高、湿度大，发育繁多垂向性气孔的熔岩刺。具有观赏价值的海口玄武石，基本上就是在这种气洞特定环境下发育的。

（2）有的气洞在形成后期，当洞壁围岩抗压性已不能承受洞中气体的压力时，洞中气体首先选择洞顶岩层薄弱处或裂隙多的部位往地面喷发，而形成腹大、口小的葫芦状、袋状熔洞。

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图1　熔岩洞穴类型的横剖面、纵剖面图

2　熔岩洞穴内景物及其特征

一个较完好的熔岩洞穴的横剖面，大致有这些形态：烘烤硬壳、熔岩钟乳、熔岩流动波痕、熔岩流动擦痕、熔岩流动刻蚀石垅、熔岩石柱、熔岩珊瑚、熔岩凝枝、熔岩石花、熔岩石齿、熔岩凝管、洞壁岩阶、洞脚边槽、洞底流纹（绳状、同心圆状、旋转状）、岩柱、滴蚀石葡萄、气孔、气洞、天窗、坠石堆积、泥沙堆积、水潭和蝙蝠粪堆积等。洞内主要景物及特征如下：

2.1　熔岩钟乳

在火山熔洞空间形成的后期，洞穴顶部或两壁尚未完成冷凝的熔岩流在重力作用下，缓缓向下运动，黏稠流体垂向伸长，在洞穴早冷凝体的形状、阻力、洞穴气流、洞穴水气、洞中温度，以及黏稠体熔岩流自身的冷却收缩程度等综合因素的影响下，发育成形状多姿的“熔岩钟乳”。常见的形态有乳状、锯齿状、珊瑚状、管状、枝状、葡萄状、桃李状、倒铃状、枕状和鼻状等。其中2007年发现的“乳花洞”熔岩钟乳，美妙诱人，它们错落有致，彼此辉映，赋予天然熔洞绚丽的光彩，闪烁出火山熔洞的独特风光。

2.2　熔岩气泡

熔岩流在洞内逐渐冷凝时，逸散出其中的水汽、二氧化碳和氧化硫等气体。洞顶或洞壁的熔岩垂向发育的各种冷凝体，特别是钟乳状冷凝体，当其内部的气体压力增至冷凝物外壳不能承受时，气体便会往外冲破凝壳而形成孔洞，其中冲力大的则形成喇叭状钟乳孔洞，击之有音，实为熔洞中一奇观。

2.3　石花

此为熔洞内花蕾状次生物体。附着在洞穴顶部或洞穴两壁上的水珠，内含钙质，当水珠含钙过饱和时，Ca（HCO3）2内的CO2逸散，析出CaCO3，便会形成含钙的石花沉积物。因玄武岩体含钙质不多，这类沉积物不是很普遍，即使生成，体量也小。七十二洞的石花，中间地下大厅右洞壁上较多，一般长2—4cm，分布密度为25—30只/10cm2，石花茎直径0.4—0.6cm。“乳花洞”内的石花繁多而艳丽，石花虽小，但装点洞穴，婀娜妩媚，使洞景生辉。

2.4　流痕

火山熔岩洞穴有两种流痕最明显：

（1）凹凸不平的流动波痕。凹的深度大的一面，表示熔岩流在冷凝的岩壳中流动的方向。一个波痕，一般长0.6—1.2m，宽0.5—0.8m。离火山口距离越近的洞穴内，波痕的规模越大，反之则小，表现出洞穴规模与火山口距离成正比的关系；熔岩流是黏稠的半流动熔浆，溢出火山口后其流动速度受古地貌的影响，与古地貌的坡度成正比关系。火山熔岩洞穴内的波痕，是熔岩流动方向和古地貌地势变化的佐证。

（2）平行擦痕。分布于洞顶和洞壁岩层表面。一般深2—4cm，宽1—2cm，长5—10m，规模大的形成深槽。擦痕几乎都是水平的，大多与洞底平行。一条擦痕由浅到深，又由深至浅，表示熔岩流动的方向和流势大小。几条擦痕在一起，平行排列，成为梳状擦痕。其成因是，当缓缓运动的一股熔岩流掘卷并夹带走围岩的碎石块后，坚硬的石块犹如刻刀一样，伴随着流动的熔岩而刻蚀洞的上下左右岩体。有少数擦痕出现在未被泥土填充的洞底基岩上，擦痕清晰可见。其方向多变，其中漩涡状、椭圆状的擦痕组成奇妙的图案。擦痕是间歇出现的，有稀有密，表明冷凝岩壳下的熔岩流内部是翻来覆去地运动，俘获夹带的石块对洞穴围岩时而刻蚀，时而又消失。

2.5　坠石堆积

普遍分布于洞穴底部。其特征是：堆积体杂乱无章，疏松透水，石块大小悬殊。这是因为洞穴顶部岩层不厚（一般3—6m），有的浅层洞穴的顶部岩层仅有2—4m，稳定性差，加上1605年这一带受到琼山大地震（7.5级）的严重影响，不稳定的洞顶岩石垮落坠地。石山镇神仙洞内的坠石堆积体很大，其洞中段的空间，坠石堆积充填空间多达三分之一；在永兴镇卧龙洞群的高徒洞和美安镇美玉村洞穴群中，坠石堆积堵塞洞穴的地方较多，尤其处在熔洞塌陷坑壁的洞口，其下坠石不仅数量多，而且石块体积大。

2.6　蝙蝠粪堆积

在美玉村的火山熔岩洞穴群中，蝙蝠洞、月亮洞等栖息的蝙蝠较多，特别在洞尾越是黑暗的地方，蝙蝠尤多。有的洞顶上，蝙蝠相互抓住，悬吊成串，构成动物奇特景观。永兴镇广阔果园区，果蝠多，几乎是“昼栖洞、夜出飞”，危害果农，其粪长期排泄堆积洞底。密集蝙蝠的洞穴，蝙蝠粪堆积厚4—7cm，有的洞穴蝙蝠粪已被取走作药物或肥料。

3　熔洞塌陷坑

海口火山群世界地质公园境内的熔岩洞穴，大凡洞口出露于地面的都属于地下浅层洞穴，绝大部分熔洞是第四纪晚更新世和全新世火山喷发“雷虎岭期”和“马鞍岭期”的熔岩流冷却收缩而“脱壳”形成的。它们的共同特点都是洞穴顶板不厚。在1605年琼山大地震诱发下，一些洞顶玄武岩稳定性差的熔洞，发生整体塌陷而成“熔洞塌陷坑”。

它们是火山地貌的一种形态，成为熔洞系统的组成部分，起着地下与地上有机联系的接换作用。永兴镇卧龙洞群、美安镇美玉村洞群、石山镇七十二洞和乳花洞，洞穴走向上都间嵌着“熔洞塌陷坑”，彼此陷落呈“串珠状”格局。

“熔洞塌陷坑”一般呈椭圆形，直径20—30m，而呈长条形的则称为“熔洞塌陷谷”，著名的有仙人洞塌陷谷和卧龙洞群塌陷谷。其特点是：①谷宽与洞穴宽度相似；②塌陷不深，一般深度4—5m；③塌陷岩壁陡峻；④塌陷岩壁都有坠石堆积的洞口；⑤其内植物茂盛，有的已成地下森林。

4　保护熔洞

目前，在公园范围108km2之内的30多个熔岩洞穴中，凡距离村庄较近而有人进入的熔洞，其内环境不同程度地遭到破坏，突出的表现是：①当地民众多是举火炬进洞，熔洞内的熔岩钟乳、熔岩石花、熔岩珊瑚以及大部分洞壁都被火炬油烟熏黑，同时，油烟和煤油污染了洞中空气，这种现象尤以阳南洞（过去干旱时村民举火炬进洞挑水）、神仙洞和七十二洞最为严重，特别是七十二洞，从2007年5月1日起，有人在进洞口处“天生桥”下卖火炬，对探洞者每人收一只火炬五元，因而洞穴环境更遭破坏；②一些熔洞中的熔岩钟乳、熔岩珊瑚和熔岩石花等遭到乱敲乱打，如七十二洞和仙人洞中多处熔岩石花被打烂；③近年来，由于熔洞中的熔岩被建筑业、园林业，特别是高档别墅装饰业所采用，一些农民进洞挖掘熔岩出售；④多数农民认为自己承包土地下的洞穴，其使用权属于自己所有；⑤人们普遍都缺乏熔洞科普知识和自觉保护的意识。

以上几点是保护熔岩洞穴的原因，为了除弊兴利，特建议如下：

4.1　牢固树立保护第一的观念

火山是揭示地球深处奥妙的天然窗口，而熔岩洞穴则是地球深部岩浆喷发溢出地面所形成的地下地质遗迹，它与地面形成的大小火山地貌是一脉相承的。这是不可再生的资源，保护其本来面目，就是保护地球，保护人类自己。因此，在人们的思想意识里，必须牢固树立保护的观念，才能实现资源可持续利用的理念。

4.2　落实具体的保护措施

（1）2005年完成的该公园地质遗迹保护规划报告，对境内的仙人洞、七十二洞、火龙洞、卧龙洞群和鸦卜洞等，进行了地质遗迹保护等级评定，均被评定为Ⅱ级保护，并提出了保护措施，但规划操作性欠具体。近两年来，评定为Ⅱ级保护的熔洞，其保护效果欠佳。今后，据规划实行情况和熔洞分布地区实情，应加以适当修改、完善。

（2）重点突出该公园主体园区内及其周边Ⅱ级熔洞的保护，以适应旅游科普教育和年轻人探险健身的需要，同时，这些熔洞便于主体园区落实具体保护措施。

（3）建议将2007年发现主体园区之内的“乳花洞”，经有关专家鉴评，列入Ⅱ级或Ⅰ级保护的熔洞。

（4）建议地方政府对Ⅱ级保护的熔洞和新增加的“乳花洞”，每年要拨一定经费实施保护。

（5）对于Ⅱ级保护的熔洞和“乳花洞”，建议实行四定（定人、定管、定费、定检），每年坚持一次检查；对这些重点保护熔洞，要建立资料档案；Ⅱ级保护熔洞的所在镇、村，应纳入工作议事日程，每年市国土环境资源局对镇、村的保护工作，要开展评比，对其保护成绩显著者，给予奖励。

（6）根据108km2全公园的总体规划，除准备作为保护性开发的熔洞——“乳花洞”、“火龙洞”和“七十二洞”外，其余Ⅱ级保护熔洞均实行封闭，以留给子孙后代。

（7）确定Ⅱ级保护熔洞和“乳花洞”的地面保护范围。凡熔洞顶部地面沿熔洞走向轴线两侧各30m（共60m），为保护地面环境的范围；要确定边界，打桩定线，树立保护碑，明确保护单位和负责人。

（8）明确熔洞及其顶部地面保护区的所有权和使用权。根据自然素性，地下熔洞与地上火山一脉相承，是合二为一的地质遗迹。因此，30多个熔洞的所有权自然归属于国有的火山群世界地质公园；至于与地下熔洞相对应的地上土地，集体或个人虽然拥有使用权，但世界地质公园则有保护其生态环境和合理利用土地的监督权；鉴于目前不少农民认为包产责任地下面的熔洞使用权属于自己使用的错误认识，特建议海口市政府颁布熔洞所有权的有关法规，以法保洞，彻底消除熔洞中乱挖烂采的违法现象；对于单位、集体和个人侵犯熔洞所有权及一切破坏活动，世界地质公园有权上诉，将违法者绳之以法。

（9）凡保护规划评定的5处Ⅱ级熔洞及新发现的“乳花洞”，对其相对应的地表及洞内，必须做好“四不三严”，即不准随便修造建筑物，不准乱挖烂采岩石，不准破坏地面植物，不准随意挖塘养鱼和修造蓄水池；严禁在其上放炮取石，严禁在洞内放鞭炮，严禁举火炬进洞。

（10）做好熔洞保护性开发规划。洞穴旅游自然资源，据其周围配景，既可建成独具特色的景区，又可作为一大风景区之内的应衬景点。该公园距主体园区近的“乳花洞”、“火龙洞”和“七十二洞”等三处火山熔洞地质遗迹，只是适宜景区应衬景点，实施保护性开发，不要搞重复性项目，要各有所长，各显其特；因地下洞穴的开发，对洞中通气、游道、灯光以及游客容量的控制等都有特定的要求，所以对熔洞的保护性开发，要求在洞穴专家指导下搞好单独详规，防止以后出现弊端。

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