洞窟

洞窟は、地球の表面下の自然の空洞です。^[1]洞窟は岩石の風化によって形成されることが多く、地下深くまで広がっています。外因洞窟は、比較的短い距離に地下まで広がる小さな開口部です（岩陰など）。開口部の幅よりも地下に長く広がる洞窟は、内因洞窟と呼ばれます。^{[2] [3]}

洞窟学は、洞窟と洞窟環境のあらゆる側面を探索および研究する科学です。レクリエーションのために洞窟を訪れたり探索したりすることは、ケイビング、ポッティング、またはスペランキングと呼ばれることがあります。

洞窟の形成と発達は洞窟形成と呼ばれ、数百万年かけて起こることがあります。^[4]洞窟の大きさはさまざまで、さまざまな地質学的プロセスによって形成されます。これらには、化学プロセス、水による浸食、地殻変動、微生物、圧力、大気の影響の組み合わせが関係している可能性があります。同位体年代測定技術を洞窟堆積物に適用すると、現在の洞窟を形成した地質学的イベントのタイムスケールを決定できます。^[4]

洞窟は、上にある岩の圧力により、地表から垂直に 3,000 メートル (9,800 フィート) を超えることはできないと推定されています。ただし、洞窟の最大深度は、洞窟の最も高い入口から最も低い地点まで測定されるため、最低地点より上の岩の量は、その上の地形によって決まるため、制限はありません。カルスト洞窟の場合、最大深度は、カルスト形成プロセスの下限に基づいて決定され、可溶性炭酸塩岩の基部と一致します。^{[5]ほとんどの洞窟は}、溶解によって石灰岩に形成されます。^[6]

洞窟は、活動洞窟と残存洞窟の対比を含め、さまざまな方法で分類することができます。活動洞窟には水が流れていますが、残存洞窟には水は流れていませんが、水が保持されている場合があります。活動洞窟の種類には、流入洞窟（「小川が沈む」）、流出洞窟（「小川がそこから出る」）、貫通洞窟（「小川が横切る」）などがあります。^[7]

溶解洞窟またはカルスト洞窟は、最も頻繁に発生する洞窟です。このような洞窟は溶解性の岩石に形成されます。ほとんどは石灰岩に発生しますが、白亜、ドロマイト、大理石、塩、石膏などの他の岩石にも発生することがあります。塩洞窟を除いて、溶解洞窟は、地層面、断層、節理、および類似の特徴を通じて浸透する地下水の天然酸によって岩石が溶解されたときに発生します。時間の経過とともに亀裂が拡大し、洞窟や洞窟群になります。

最も大きく、最も豊富な溶解洞窟は石灰岩にあります。石灰岩は、H ₂ CO ₃ (炭酸) と天然の有機酸を含んだ雨水や地下水の作用で溶解します。溶解プロセスにより、陥没穴と地下排水を特徴とするカルストと呼ばれる独特の地形が形成されます。石灰岩の洞窟は、ゆっくりとした沈殿によって生成された炭酸カルシウムの形成で飾られていることがよくあります。これらには、流石、鍾乳石、石筍、ヘリクタイト、ソーダストロー、石柱が含まれます。洞窟内のこれらの二次鉱物の堆積物は、洞窟生成物と呼ばれます。

溶解洞窟のうち、地下水面または地下水の局所レベルより下にある部分は浸水する。^[8]

ニューメキシコ州のレチュギラ洞窟と近くのカールスバッド洞窟は、現在では別のタイプの溶解洞窟の例であると考えられています。これらは、石油の貯留層が硫黄の煙を発している場所の下から上昇する H ₂ S (硫化水素) ガスによって形成されました。このガスは地下水と混ざり合って H ₂ SO ₄ (硫酸) を形成します。その後、酸性の水が表面から浸透し、酸が上からではなく下から石灰岩を溶かします。

周囲の岩石と同時に形成された洞窟を一次洞窟と呼びます。

溶岩洞は火山活動によって形成され、最も一般的な原始洞窟です。溶岩が流れ落ちると、表面が冷えて固まります。熱い液体の溶岩はその地殻の下を流れ続け、その大部分が流れ出ると、中空の洞が残ります。このような洞窟は、カナリア諸島、済州島、東アイダホの玄武岩平原、その他の場所で見ることができます。ハワイのヒロ近郊にあるカズムラ洞窟は、驚くほど長くて深い溶岩洞で、長さは 65.6 km (40.8 マイル) です。

溶岩洞窟には溶岩洞が含まれますが、これに限定されるものではありません。火山活動によって形成された他の洞窟には、裂け目、溶岩型、開いた垂直の導管、膨張洞窟、水疱洞窟などがあります。^[9]

海食洞は世界中の海岸沿いに見られる。特殊な例としては、海食崖の脆弱な部分に波の作用で形成される沿岸洞窟がある。こうした脆弱な部分は断層であることが多いが、岩脈や地層面の接触であることもある。波食洞窟の中には、後の隆起により海面より上に存在しているものもある。タイのパンガー湾など他の場所では、溶解洞窟が海水に浸水し、現在は沿岸侵食を受けている。海食洞窟の長さは一般に約5～50メートル（16～164フィート）だが、300メートル（980フィート）を超えることもある。

侵食洞窟は、岩石やその他の堆積物を運ぶ水流による侵食によって完全に形成される洞窟です。これらは、花崗岩などの硬い岩石を含むあらゆる種類の岩石に形成されます。通常、断層や節理など、水を導く弱い領域がなければなりません。侵食洞窟のサブタイプは、風で運ばれた堆積物によって削られた風洞または風成洞窟です。^[9]溶解プロセスによって最初に形成された多くの洞窟は、活発な水流や川が通過する場所で、その後の侵食または通気拡大の段階を経ることがよくあります。

氷河洞窟は、氷河の内部と下部で氷が溶け水が流れることで形成されます。氷河洞窟は氷の非常にゆっくりとした流れの影響を受け、再び崩壊する傾向があります。氷河洞窟は「氷の洞窟」と誤認されることがあります。ただし、この後者の用語は、一年中氷が堆積している岩盤洞窟にのみ使用されます。

破砕洞窟は、石膏などの溶解度の高い鉱物の層が溶解度の低い岩石の層の間から溶け出すことで形成されます。これらの岩石は破砕され、石の塊に崩れます。^[10]

崖錐洞窟は、崖のふもとにランダムに積み重なった大きな岩の間に開いた穴によって形成されます。^{[11]これらの不安定な堆積物は崖錐または}ガレと呼ばれ、頻繁に落石や地滑りが発生することがあります。

アンキアリン洞窟は、通常は海岸沿いにある、淡水と塩水（通常は海水）が混ざった洞窟です。世界各地に存在し、高度に特殊化した固有の動物相が生息していることが多いです。^[12]

• 枝状洞窟は地表の樹枝状の流れのパターンに似ており、下流で支流として合流する通路で構成されています。枝状洞窟は最も一般的な洞窟パターンであり、地下水の涵養が行われる陥没穴の近くに形成されます。各通路または枝は別々の涵養源から供給され、下流で他のより高次の枝に収束します。^[13]
• 角状の洞窟網は、化学的侵食によって広がった炭酸塩岩の交差する亀裂から形成されます。これらの亀裂は、広く閉じたループ状に残る高く狭い直線の通路を形成します。^[13]
• 吻合洞は、主に表面の網状の流れに似ており、通路が分かれて下流で合流します。吻合洞は通常、1つの層または構造に沿って形成され、上部層または下部層に交差することはまれです。^[13]
• スポンジ洞窟は、化学的に多様な水が混ざり合って溶液空洞が結合したときに形成されます。空洞はスポンジに似た3次元的でランダムなパターンを形成します。^[13]
• 枝状洞窟は不規則な大きな部屋、ギャラリー、通路として形成されます。これらのランダムな立体的な部屋は、地下水位の上昇によって炭酸塩岩が硫化水素を豊富に含んだ水で侵食されて形成されます。^[13]
• 竪穴洞窟(垂直洞窟、ポットホール、または単に「ピット」) は、水平の洞窟通路ではなく垂直の縦穴で構成されています。これらは、上記の構造パターンのいずれかに関連付けられている場合と、そうでない場合があります。

洞窟は世界中に存在しますが、記録されている洞窟群の分布は、洞窟探検が長年人気がある国（フランス、イタリア、オーストラリア、イギリス、アメリカなど）に大きく偏っています。その結果、探検された洞窟はヨーロッパ、アジア、北アメリカ、オセアニアに広く見られますが、南アメリカ、アフリカ、南極にはまばらです。

これは大まかな一般化です。北米やアジアの広大な地域には記録された洞窟がありませんが、マダガスカルの乾燥した落葉樹林やブラジルの一部などの地域には多くの記録された洞窟があります。世界中の溶解性岩盤が洞窟探検家によって調査されるにつれて、記録された洞窟の分布は変化する可能性があります。たとえば、中国は世界の露出した石灰岩の約半分、1,000,000平方キロメートル（390,000平方マイル）以上を占めているにもかかわらず、記録された洞窟は比較的少ないです。

• 調査された通路の総延長が最も長い洞窟群は、米国ケンタッキー州のマンモス洞窟で、675.9 km（420.0マイル）である。^{[14] [15]}
• 調査された水中洞窟の中で最も長く、全体でも2番目に長いのは、メキシコのユカタン半島にあるシステマ・オックス・ベル・ハ洞窟で、長さは436km（271マイル）である。^[16]
• 最も深い洞窟として知られているのは、ジョージアのアブハジアにあるヴェリョフキナ洞窟で、最も高い入口から最も低い地点まで測った深さは2,204メートル（7,231フィート）である。^[17]これは、深さ2,000メートル（6,600フィート）を超える深さまで探検された最初の洞窟である。（深さ1,000メートル（3,300フィート）より下に降りた最初の洞窟は、フランスのグッフル・ベルジェ洞窟である。）ジョージアのサルマ洞窟とイリュジア・メジョノゴ・スネジナヤ洞窟（それぞれ1,830メートルまたは6,000フィートと1,753メートルまたは5,751フィート）は、現在2番目と3番目に深い洞窟である。^[17]ジョージア以外で最も深いのはオーストリアのランプレヒトゾーフェン・フォーゲルシャハト・ヴェグ・シャハトで、深さは1,623メートル（5,325フィート）です。^[17]
• 洞窟の中で最も深い垂直坑道は、スロベニアのヴルトグラヴィツァ洞窟の603メートル（1,978フィート）である。2番目に深いのは、イランのケルマーンシャー近郊のパラウ山塊にあるガル・エ・ガラの562メートル（1,844フィート）である。^[18]
• 遠隔操作式水中探査機によって底まで到達した最も深い水中洞窟は、チェコ共和国のフラニツェ洞窟で、水深450メートル（1,480フィート）である。^[19]
• ミャオ室は容積で世界最大の部屋として知られており、計測された容積は10,780,000 m ³ (381,000,000 cu ft)である。[ ^20]面積で世界最大の部屋として知られているのは、グヌン・ムル国立公園(マレーシア、ボルネオ島、サラワク州、ミリ) にあるサラワク室で、傾斜した岩が散らばった部屋で、面積は154,500 m ² (1,663,000 sq ft)である。^[20]見学用洞窟で最大の部屋は、フランス領ピレネー山脈にあるラ・ヴェルナ洞窟である。
• これまでに発見された最大の洞窟は、ベトナムのクアンビン省フォンニャ・ケバン国立公園にあるソンドン洞窟にある。全長4.6km 、高さと幅は全長の大部分で80m（260フィート）だが、一部では高さと幅が140m（460フィート）を超えている。^[21]

1. マンモスケーブ、ケンタッキー州、アメリカ^[14]
2. システマ・オックス・ベルハ、メキシコ^[14]
3. システマ サック アクトゥン/システマ ドス オホス、メキシコ^[14]
4. ジュエル洞窟、サウスダコタ州、アメリカ^[14]
5. 双河洞洞窟群、中国^[14]

洞窟に生息する動物は、洞窟性（洞窟に限られた種）、好洞窟性（一生を洞窟内で過ごすことができるが、他の環境にも生息する種）、洞窟訪問性（洞窟を利用するが、生活環を洞窟内で完全に完結することはできない種）、偶発性（前述のいずれのカテゴリにも属さない動物）に分類されることが多い。著者の中には、水生種に別の用語を使用する者もいる（たとえば、スティゴバイト、スティゴフィレス、スティゴ訪問性）。

これらの動物のうち、洞窟性動物はおそらく最も珍しい生物である。洞窟性動物は、地下生活への適応に関連した、洞窟形態的特徴と呼ばれる多くの特徴を示すことが多い。これらの特徴には、色素の喪失（多くの場合、青白くまたは白い体色になる）、目の喪失（または少なくとも視覚機能の喪失）、付属肢の延長、その他の感覚の強化（水中の振動を感知する能力など）が含まれる。絶滅が危惧されているアラバマ洞窟エビなどの水生洞窟性動物（またはスティゴバイト）は、洞窟内の水域に生息し、洞窟に流れ込む堆積物や、コウモリや他の洞窟居住者の排泄物から栄養分を得る。他の水生洞窟性動物には、洞窟魚、およびオオルリやテキサスブラインドサンショウウオなどの洞窟サンショウウオがいる。

Oligaphorura (旧称 Archaphorura) schoetti などの洞窟昆虫は洞窟を好む昆虫で、体長は 1.7 ミリメートル (0.067 インチ) に達します。この昆虫は広範囲に分布しており、かなり広範囲に研究されてきました。標本のほとんどは雌ですが、1969 年にセント カスバーツ スワレットから雄の標本が収集されました。

灰色コウモリやメキシコオヒキコウモリなどのコウモリは洞窟棲コウモリであり、洞窟でよく見られます。彼らは洞窟の外で餌を探します。洞窟コオロギのいくつかの種は、昼間は洞窟で過ごし、夜間に地上で餌を探すため、洞窟棲コウモリに分類されます。

洞窟の生態系の脆弱性と、洞窟の各地域が互いに隔離されている傾向があることから、洞窟には、歯洞窟グモ、リフィスティウストタテグモ、灰色コウモリなど、絶滅危惧種が数多く生息しています。

洞窟には、人間を含む多くの地上に生息する動物が訪れます。光や栄養が不足しているため、通常、これらの動物の滞在期間は比較的短いです。

洞窟の入り口には、典型的な植物が生えていることが多い。例えば、米国東部の温帯地域では、洞窟の入り口には、球根シダの一種Cystopteris bulbiferaが最も多く（そして密集して）生息している。

人類は歴史を通じて洞窟を利用してきた。洞窟で発見された最古の人類の化石は、南アフリカのクルーガーズドルプとモコパネ付近の一連の洞窟で発見された。ステルクフォンテン、スワルトクランズ、クロムドライB、ドリモレン、マラパ、クーパーズD、グラディスベール、ゴンドリン、マカパンスガットの洞窟遺跡からは、アウストラロピテクス・アフリカヌス、アウストラロピテクス・セディバ、パラントロプス・ロブストゥスなど、300万年から100万年前に遡るさまざまな初期人類の化石が出土している。しかし、これらの初期人類が洞窟に住んでいたのではなく、彼らを殺した肉食動物によって洞窟に持ち込まれたと一般に考えられている。

アフリカで発見された最初の初期人類化石であるタウング・チャイルドは、 1924年に発見されましたが、これもまた長年、ワシに捕食された後に堆積した洞窟から来たものだと考えられていました。しかし、これは現在議論されています (Hopley 他、2013 年、Am. J. Phys. Anthrop.)。ガープ高原のドロマイトには、初期、中期、後期石器時代の遺跡であるワンダーワーク洞窟など、洞窟が形成されています。しかし、タウング・チャイルドの化石と考えられているもののような、断崖の縁に沿って形成される洞窟は、トゥファと呼ばれる二次石灰岩堆積物内で形成されます。世界のさまざまな地域で、少なくとも100万年前の洞窟に他の初期の人類種が住んでいたという証拠が多数あります。これには、中国の周口店のホモ・エレクトス、南アフリカの炉の洞窟（マカパンガット）のホモ・ローデシエンシス、ヨーロッパのアタプエルカ遺跡のホモ・ネアンデルターレンシスとホモ・ハイデルベルゲンシス、インドネシアのホモ・フローレシエンシス、南シベリアのデニソワ人が含まれます。

南アフリカでは、初期の現代人は、約18万年前に初めて海を利用することを学んで以来、定期的に海の洞窟を避難所として使っていました。^[26]最も古い遺跡はピナクルポイントのPP13Bです。これにより、6万～5万年前までに、人類がアフリカから急速に拡大し、オーストラリアなどの地域に植民地化することができました。南アフリカ、オーストラリア、ヨーロッパ全体で、初期の現代人は、ジャイアンツキャッスルにあるものなどの洞窟や岩陰を岩絵の場所として使用しました。中国のヤオドンなどの洞窟は避難所として使用され、他の洞窟は埋葬（岩窟墓など）や宗教的な場所（仏教洞窟など）に使用されました。知られている聖なる洞窟には、中国の千仏洞^[27]やクレタ島の聖なる洞窟があります。

旧石器時代の洞窟壁画は世界中で発見されており、非具象芸術では64,800年前のもの^[28]、具象芸術では43,900年前のものとなっています^{[29] 。}

洞窟における音の重要性は、現代の音響学の理解よりも古い。考古学者は、スペインとフランスの洞窟内の特定の共鳴領域における点と線の絵画と、音楽イベントや儀式の指標である旧石器時代のモチーフを描いた楽器との関係を発見した。 ^[30]音響が顕著な領域では絵画の塊がしばしば発見され、壁に描かれた動物の鳴き声を再現することもあった。人間の声は、洞窟内の暗い領域をたいまつがあまり役に立たない場所を進むためのエコーロケーション装置として使用されたとも考えられた。^[31]赤い黄土色の点は、絵画の制作が困難だった共鳴が最も高い空間でよく発見される。^[32]

洞窟は、現代の音響学の探究者にとっても、引き続き利用されている。今日、カンバーランド洞窟群は、洞窟の現代音楽利用の好例の一つである。洞窟は残響のためだけでなく、その異様な表面の減衰特性のためにも利用されている。カンバーランド洞窟群の壁の凹凸は、壁から跳ね返る音を拡散させ、その空間にまるでレコーディングスタジオのような質を与える。^{[33] 20世紀には、}ダイナ・ショア、ロイ・エイカフ、ベニー・グッドマンなどのミュージシャンが、洞窟をクラブやコンサートホールとして利用する可能性を模索し始めた。^[要出典]今日とは異なり、これらの初期の演奏は、技術の欠如により音楽機材を持って内部の奥深くにアクセスできなかったため、通常、洞窟の入り口で行われた。^[34]バージニア州ルレイ洞窟群では、マレットで鍾乳石を叩いて音を出し、それぞれ異なるピッチで音を出す、実際に機能するオルガンが開発されている。^[35]

ウィキメディア・コモンズには、洞窟に関連するメディアがあります。

Wikivoyageには洞窟に関する旅行情報があります。

Wikisource には、 1920 年のアメリカ百科事典のCaveの記事 のテキストがあります。