本溪水洞的基本特征和形成条件

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1、1998年9月CARSOLOGICASINICASep.1998Ξ本溪水洞的基本特征和形成条件沈凛梅①朱学稳②郑伟③(①本溪市旅游局,本溪117000;②国土资源部岩溶地质研究所,桂林541004;③本溪市风景名胜资源管理局,本溪117100)摘要本溪水洞为我国东北中高纬度地区规模最大的地下河洞穴,全长在5000m以上,已探测长度3658m。与我国南方地下河洞穴比较,具有纵坡甚小,管道较规则,可探测深度大等特点。岩性、构造和水流最小功能原理是控制水洞发育的基本条件。本溪水洞的发育起始于中更新世,即约40万年前。关键词本溪水洞发育条件发育年代前言0我国东北中高纬度地区受各种自然条件制约,岩溶相对

2、不发育,岩溶研究工作也相应比较薄弱。那么,在东北的自然条件下,能否发育形成大型岩溶洞穴?其发育模式又有何特征?本溪水洞可作为从事这方面探索研究的典型实例。本溪水洞洞穴系统位于N41°17′～41°18′,E124°04′～124°07′。地处本溪市东郊35km,北距沈阳桃仙国际机场85km,有高等级公路连通,交通极为方便。本溪水洞是我国目前最大的水上游览洞穴,已开发游览水道2187.5m,也是我国北方最大的岩溶地下河洞穴,总长大于5000m。据考古发现,早在10000万年前,我们的祖先即居住此洞生息繁衍。1960年起,政府有关部门曾多次组织各学科专家对该洞进行探测考察,特别是1996～1997

3、年,本溪水洞管理部门会同中国地质科学院岩溶地质研究所、长春科技大学、中国科学院地质研究所,以及法国洞穴联盟潜水队等从事洞穴研究的单位和著名专家,进行了多学科的综合性科学研究及潜水探测,取得了一系列的研究成果。与国内外众多地下河洞穴相比1～7,本溪水洞的发育具有下列鲜明的特色:地下河道的发育严格受地层岩性与构造控制,与地貌形态无明显关系;洞穴规模大、直通水道长,年青的地下河道发育期水力坡度极小;水源补给条件独特;地下河道横向穿通火成岩体——脉岩等等。Ξ辽宁省科委计划项目——“本溪水洞旅游地学环境质量及远景开发”部分成果。项目成果荣获1997年辽宁省政府科技进步三等奖(证书号:97城-3-10-2

4、)和1996年本溪市政府科技进步二等奖(证书号:96-2-7)。第一作者简介:沈凛梅,女,1958年生,水文地质工程师,1984年毕业于保定冶金勘察学院水文地质专业。通讯地址:洞穴基本特征1本溪水洞是典型的横向型大型岩溶洞穴,是沟通太子河与其一级支流小汤河河间地块的一条地下河(图1)。由于区内自然条件复杂,各洞段所处地理地质环境不同,特别是受脉岩的影响,使各洞段表现在洞穴特征上有明显的差异。目前已探明洞穴可分为两段,靠近太子河排泄区3074.5m的下游段(1983年起对外开放游览)为游览洞;靠近小汤河补给区的上游段为暗洞,目前已潜水探测615m,余下部分,还有待于进一步探测。1.1洞穴规模与形

5、态特征本溪水洞全长5000余长,是我国北方迄今发现的大型地下河洞穴之一。据已有资料统计,游览洞洞道总长307415m,平均高度813m,最高处32m,一般宽度15m,最宽处50m,洞底总面积50498188m2,其中大于2000m2的厅堂8个,多分布在构造交汇部位。“雪山大厅”面积3768175m2,是该洞最大的一个厅堂。此处在洞壁为脉岩(二长斑岩),东西向分布,长约52m,风化很强烈。与全国目前各洞穴相比,按洞穴规模划分,本溪水洞长度大于5000m,当属大型洞穴,为我国北方第二大洞;以洞穴面积划分,本溪水洞属我国北方第一大洞;以洞穴性质划分,本溪水洞是我国北方最大的地下河洞穴;以洞穴游览划分

6、,本溪水洞是我国最大的水上游览洞穴。游览洞大形态以廊道状隧洞为主,伴有少量厅堂,洞道断面变化不大,支洞不发育,洞道简单又短小,且均分布在左岸;小溶蚀形态有窝穴、吊岩及天生桥等。地下河常见的流痕、波纹及边槽等不发育。游览洞地下河的源头为潜流,即暗洞的起点。经法国潜水队探测,潜流沿东北转南东向近水平状展布,进口呈椭圆形,按1997年9月中法联合潜水探测数据计算①,顶板-3m,底板-5m,已潜水探测长度615m(由4段全充水洞段与3段半充水洞段相互交替接续构成),是目前中国洞穴潜水探测长度的最高记录。暗洞洞腔呈隧洞状,断面多为不规则椭圆形,一般高度315m,最高处5m,一般宽度7m,最宽处10m,在

7、615m探测终止处,断面呈倒锁孔状,这是饱水带洞穴承压水流管道断面特征之一。1.2洞穴水文及水化学特征游览洞在开发过程中对个别洞段进行过开挖和清理。为调解水位,在地下河排泄口处修筑了一条拦水坝。目前,地下河一般水深2～3m,最深处7m,最浅处0177m,河床凹凸不平,但河床纵断面变化不大,河道比降1106‰,水面比降0102‰,唯在脉岩横向穿过之处有一落差为113m的跌水。在暗洞中,有一处长4m,