كهف

الكهوف والمغارات هي فراغات طبيعية تحت سطح الأرض ^{[ 1} ] ، وقد لوحظ وجودها أيضًا في عوالم صخرية أخرى (مثل المريخ ). تتشكل الكهوف غالبًا بفعل تجوية الصخور ^، وقد تمتد إلى أعماق كبيرة تحت الأرض. الكهوف الخارجية هي فتحات أصغر تمتد لمسافة قصيرة نسبيًا تحت الأرض (مثل الملاجئ الصخرية ). أما الكهوف التي تمتد إلى عمق أكبر من عرض فتحتها فتُسمى الكهوف الداخلية . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

علم الكهوف هو علم استكشاف ودراسة جميع جوانب الكهوف وبيئتها. وقد يُطلق على زيارة الكهوف أو استكشافها لأغراض الترفيه اسم استكشاف الكهوف أو استكشاف الكهوف أو استكشاف الكهوف .

تُعرف عملية تكوين الكهوف وتطورها باسم تكوين الكهوف ، وقد تستغرق ملايين السنين. ^{[ 4 ]} تتفاوت الكهوف في أحجامها بشكل كبير، وتتشكل بفعل عمليات جيولوجية متنوعة. قد تشمل هذه العمليات مزيجًا من العمليات الكيميائية، والتعرية المائية، والقوى التكتونية، والكائنات الدقيقة، والضغط، والتأثيرات الجوية. يمكن تطبيق تقنيات التأريخ النظائري على رواسب الكهوف لتحديد النطاق الزمني للأحداث الجيولوجية التي شكلت الكهوف الحالية. ^{[ 4 ]}

يُقدّر أن عمق الكهف لا يتجاوز 3000 متر (9800 قدم) تحت سطح الأرض بسبب ضغط الصخور العلوية. مع ذلك، لا يُحدّد هذا العمق حدًا أقصى للكهف، الذي يُقاس من أعلى مدخله إلى أدنى نقطة فيه، إذ تعتمد كمية الصخور فوق أدنى نقطة على تضاريس المنطقة المحيطة. بالنسبة للكهوف الكارستية ، يُحدّد الحد الأقصى للعمق بناءً على الحد الأدنى لعمليات تكوين الكارست، والذي يتزامن مع قاعدة الصخور الكربوناتية القابلة للذوبان. ^{[ 5 ]} تتشكل معظم الكهوف في الحجر الجيري بفعل الذوبان . ^{[ 6 ]} 

يمكن تصنيف الكهوف بطرق أخرى أيضًا، بما في ذلك التمييز بين الكهوف النشطة والكهوف القديمة: فالكهوف النشطة تتدفق فيها المياه، بينما لا تتدفق المياه في الكهوف القديمة، مع أنها قد تحتفظ ببعض الماء. تشمل أنواع الكهوف النشطة كهوف التدفق الداخلي ("التي يصب فيها مجرى مائي")، وكهوف التدفق الخارجي ("التي يخرج منها مجرى مائي")، والكهوف العابرة ("التي يعبرها مجرى مائي"). ^{[ 7 ]}

أساسي

تُسمى الكهوف التي تشكلت في نفس وقت تشكل الصخور المحيطة بها بالكهوف الأولية .

أنابيب الحمم البركانية

تتشكل أنابيب الحمم البركانية بفعل النشاط البركاني ، وهي أكثر أنواع الكهوف الأولية شيوعًا. عندما تتدفق الحمم المنصهرة إلى أسفل التل، يبرد سطحها مكونًا قشرة خارجية صلبة. تعزل هذه القشرة باطن الكهف عن الهواء البارد الخارجي، مما يسمح للحمم السائلة الساخنة بالاستمرار في التدفق تحته. إذا تدفقت معظم الحمم إلى الخارج، يتبقى أنبوب مجوف. توجد هذه الكهوف في جزر الكناري ، وجزيرة جيجو ، والسهول البازلتية في شرق ولاية أيداهو ، وفي أماكن أخرى. يُعد كهف كازومورا بالقرب من هيلو في هاواي أنبوبًا طويلًا وعميقًا بشكل ملحوظ؛ إذ يبلغ طوله 65.6 كيلومترًا (40.8 ميلًا) .  

تشمل كهوف الحمم البركانية، على سبيل المثال لا الحصر، أنابيب الحمم البركانية. وتشمل الكهوف الأخرى التي تشكلت بفعل النشاط البركاني الصدوع ، وقوالب الحمم البركانية، والقنوات الرأسية المفتوحة، والفقاعات التضخمية، وغيرها. ^{[ 9 ]}

البحر أو الساحل

توجد الكهوف البحرية على طول سواحل العالم. وتُعدّ الكهوف الساحلية حالةً خاصة، إذ تتشكل بفعل الأمواج في مناطق الضعف في المنحدرات البحرية. غالبًا ما تكون هذه المناطق عبارة عن صدوع، ولكنها قد تكون أيضًا سدودًا أو تلامسات بين طبقات الصخور. بعض الكهوف التي نحتتها الأمواج تقع الآن فوق مستوى سطح البحر نتيجةً لارتفاع لاحق. في أماكن أخرى، مثل خليج فانغ نغا في تايلاند ، غمرت مياه البحر الكهوف الكاوية، وهي الآن عرضة للتآكل الساحلي. يتراوح طول الكهوف البحرية عمومًا بين 5 و50 مترًا (16 إلى 164 قدمًا) ، ولكن قد يتجاوز طولها 300 متر (980 قدمًا) .  

التعرية

الكهوف التحاتية هي تلك التي تتشكل كليًا بفعل التعرية الناتجة عن جريان الأنهار الحاملة للصخور والرواسب الأخرى. ويمكن أن تتشكل هذه الكهوف في أي نوع من الصخور، بما في ذلك الصخور الصلبة كالجرانيت. وعمومًا، لا بد من وجود منطقة ضعف لتوجيه المياه، كصدع أو مفصل. ومن أنواع الكهوف التحاتية الكهوف الريحية، التي نحتتها الرواسب التي حملتها الرياح. ^{[ 9 ]} غالبًا ما تخضع العديد من الكهوف التي تشكلت في البداية بفعل عمليات الذوبان لمرحلة لاحقة من التوسع التحاتي أو التوسع في منطقة التهوية حيث تمر بها الأنهار أو الجداول النشطة. ^{[ 10 ]}

نهر جليدي

تتشكل الكهوف الجليدية نتيجة ذوبان الجليد وتدفق المياه داخل الأنهار الجليدية وتحتها. وتتأثر هذه التجاويف بالتدفق البطيء للغاية للجليد، مما يؤدي إلى انهيارها مجددًا. يُطلق على الكهوف الجليدية أحيانًا خطأً اسم " الكهوف الجليدية "، مع أن هذا المصطلح الأخير يُستخدم بشكل أدق لوصف الكهوف الصخرية التي تحتوي على تكوينات جليدية على مدار العام.

• تشبه الكهوف المتفرعة أنماط الجداول السطحية المتشعبة؛ فهي تتكون من ممرات تلتقي في اتجاه مجرى النهر كروافد. وتُعد الكهوف المتفرعة أكثر أنماط الكهوف شيوعًا، وتتشكل بالقرب من البالوعات حيث يحدث تغذية المياه الجوفية . ويتغذى كل ممر أو فرع من مصدر تغذية منفصل، ويلتقي في فروع أخرى ذات رتبة أعلى في اتجاه مجرى النهر. ^{[ 14 ]}
• تتشكل الكهوف الشبكية الزاوية من شقوق متقاطعة في الصخور الكربوناتية التي اتسعت بفعل التعرية الكيميائية. وتشكل هذه الشقوق ممرات عالية وضيقة ومستقيمة تستمر في حلقات مغلقة واسعة الانتشار. ^{[ 14 ]}
• تشبه الكهوف المتشعبة إلى حد كبير الجداول السطحية المتشعبة، حيث تنفصل ممراتها ثم تلتقي في اتجاه مجرى النهر. وعادةً ما تتشكل على طول طبقة أو بنية واحدة، ونادراً ما تعبر إلى الطبقات العلوية أو السفلية. ^{[ 14 ]}
• تتشكل تجاويف الإسفنج عندما تتصل تجاويف المحلول بمزيج من المياه ذات التركيب الكيميائي المتنوع. وتشكل هذه التجاويف نمطًا ثلاثي الأبعاد وعشوائيًا، يشبه الإسفنج. ^{[ 14 ]}
• تتشكل الكهوف المتفرعة على هيئة غرف ومعارض وممرات كبيرة غير منتظمة. وتتشكل هذه الغرف ثلاثية الأبعاد العشوائية نتيجة ارتفاع منسوب المياه الجوفية الذي يؤدي إلى تآكل الصخور الكربوناتية بواسطة المياه الغنية بكبريتيد الهيدروجين. ^{[ 14 ]}
• تتكون الكهوف الحفرية (الكهوف العمودية، أو الحفر، أو ببساطة "الحفر") من بئر عمودي بدلاً من ممر كهفي أفقي. وقد ترتبط أو لا ترتبط بأحد الأنماط الهيكلية المذكورة أعلاه.

تنتشر الكهوف في جميع أنحاء العالم، إلا أن توزيع أنظمة الكهوف الموثقة يتركز بشكل كبير في البلدان التي اشتهرت باستكشاف الكهوف لسنوات عديدة (مثل فرنسا وإيطاليا وأستراليا والمملكة المتحدة والولايات المتحدة وغيرها). ونتيجة لذلك، تنتشر الكهوف المستكشفة على نطاق واسع في أوروبا وآسيا وأمريكا الشمالية وأوقيانوسيا، بينما تقلّ في أمريكا الجنوبية وأفريقيا والقارة القطبية الجنوبية.

هذا تعميم تقريبي، إذ لا تحتوي مساحات شاسعة من أمريكا الشمالية وآسيا على كهوف موثقة، بينما تضم ​​مناطق مثل غابات مدغشقر الجافة المتساقطة الأوراق وأجزاء من البرازيل العديد من الكهوف الموثقة. ومع استمرار الباحثين في استكشاف الكهوف في جميع أنحاء العالم، من المرجح أن يتغير توزيع الكهوف الموثقة. فعلى سبيل المثال، على الرغم من احتواء الصين على نحو نصف الحجر الجيري المكشوف في العالم - أي أكثر من مليون كيلومتر مربع (390 ألف ميل مربع ) - إلا أنها تضم ​​عددًا قليلًا نسبيًا من الكهوف الموثقة.  

• يُعد كهف ماموث في كنتاكي بالولايات المتحدة الأمريكية النظام الكهفي الذي يضم أطول طول إجمالي للممرات التي تم مسحها، حيث يبلغ طوله 675.9 كيلومترًا (420.0 ميلًا) . ^{[ 15 ] [ 16 ]}  
• أطول كهف تحت الماء تم مسحه ، وثاني أطول كهف بشكل عام، هو كهف سيستيما أوكس بيل ها في يوكاتان ، المكسيك، بطول 524.1 كم (325.7 ميل) . ^{[ 17 ] [ 18 ]}  
• أعمق كهف معروف - قياسًا من أعلى مدخله إلى أدنى نقطة فيه - هو كهف فيريوفكينا في جمهورية أبخازيا ، بعمق 2204 مترًا (7231 قدمًا) . ^{[ 19 ]} وكان هذا أول كهف يُستكشف إلى عمق يزيد عن 2000 متر (6600 قدم) . (أما أول كهف تم النزول إليه إلى عمق أقل من 1000 متر (3300 قدم) فهو كهف جوفر بيرجيه في فرنسا). ويُعد كهفا سارما وإيليوزيا -ميزهونوجو-سنيزنايا في جورجيا ( بعمق 1830 مترًا أو 6000 قدم ، و 1753 مترًا أو 5751 قدمًا على التوالي) ثاني وثالث أعمق كهفين حاليًا. ^{[ 19 ]} أعمق نقطة خارج جورجيا هي Lamprechtsofen Vogelschacht Weg Schacht في النمسا، والتي يبلغ عمقها 1,623 مترًا (5,325 قدمًا) . ^{[ 19 ]}            
• يبلغ عمق أعمق بئر عمودي في كهف 603 أمتار (1978 قدمًا) في كهف فرتوغلافيتسا في سلوفينيا . أما ثاني أعمق بئر فهو غار غلا، بعمق 562 مترًا (1844 قدمًا)، في كتلة باراو الجبلية بالقرب من كرمانشاه في إيران . ^{[ 20 ]}    
• أعمق نقطة وصلت إليها مركبة تعمل عن بعد تحت الماء في كهف تحت الماء هي 450 مترًا (1480 قدمًا) ، في هاوية هرانيس ​​في جمهورية التشيك . ^{[ 21 ]} 
• تُعدّ غرفة مياو أكبر غرفة معروفة في العالم من حيث الحجم ، إذ يبلغ حجمها المُقاس 10,780,000 متر ^مكعب (381,000,000 قدم مكعب ) . ^{[ 22 ]} أما أكبر غرفة معروفة من حيث المساحة فهي غرفة ساراواك ، في منتزه غونونغ مولو الوطني ( ميري ، ساراواك ، بورنيو ، ماليزيا )، وهي غرفة منحدرة مليئة بالصخور، تبلغ مساحتها 154,500 متر مربع ⁽ 1,663,000 قدم مربع ) . ^{[ 22 ]} وأكبر غرفة في كهف سياحي هي قاعة لا فيرنا في جبال البرانس الفرنسية .      
• أكبر ممر تم اكتشافه على الإطلاق يقع في كهف سون دونغ في منتزه فونغ نها-كي بانغ الوطني في مقاطعة كوانغ بينه ، فيتنام . يبلغ طوله 4.6 كيلومتر (2.9 ميل) ، وارتفاعه وعرضه 80 مترًا (260 قدمًا) في معظم أجزائه، ولكنه يتجاوز 140 مترًا (460 قدمًا) في جزء منه. ^{[ 23 ]}      
• أعلى كهف تم مسحه في العالم هو كهف كاقا ماتشاي في جبال الأنديز البيروفية، على ارتفاع 4930 مترًا فوق مستوى سطح البحر. ^{[ 24 ]} وتشير قياسات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) اللاحقة إلى أن هذا الارتفاع أقل من الواقع.

تُصنَّف الحيوانات التي تسكن الكهوف عادةً إلى أربعة أنواع: حيوانات الكهوف (الأنواع التي تقتصر على الكهوف)، وحيوانات الكهوف المحبة (الأنواع التي يمكنها أن تعيش حياتها بالكامل في الكهوف، ولكنها توجد أيضًا في بيئات أخرى)، وحيوانات الكهوف غير المحبة (الأنواع التي تستخدم الكهوف، ولكنها لا تستطيع إكمال دورة حياتها بالكامل فيها)، والحيوانات العرضية (الحيوانات التي لا تنتمي إلى أي من الفئات السابقة). ويستخدم بعض الباحثين مصطلحات منفصلة للكائنات المائية (على سبيل المثال، حيوانات المياه الجوفية ، وحيوانات المياه الجوفية المحبة ، وحيوانات المياه الجوفية غير المحبة ).

من بين هذه الحيوانات، تُعدّ الكائنات الكهفية من أكثر الكائنات غرابةً. غالبًا ما تُظهر الأنواع الكهفية عددًا من الخصائص، تُسمى الخصائص الكهفية الشكلية، المرتبطة بتكيفها مع الحياة تحت الأرض. قد تشمل هذه الخصائص فقدان الصبغة (مما يؤدي غالبًا إلى لون باهت أو أبيض)، وفقدان العيون (أو على الأقل فقدان القدرة على الرؤية)، واستطالة الزوائد، وتعزيز الحواس الأخرى (مثل القدرة على استشعار الاهتزازات في الماء). تعيش الكائنات الكهفية المائية (أو الكائنات الكهفية الجوفية)، مثل روبيان كهوف ألاباما المُهدد بالانقراض ، في المسطحات المائية الموجودة في الكهوف، وتحصل على غذائها من الفتات الذي تجرفه المياه إلى كهوفها، ومن براز الخفافيش وغيرها من سكان الكهوف. تشمل الكائنات الكهفية المائية الأخرى أسماك الكهوف، وسمندل الكهوف مثل سمندل أولم وسمندل تكساس الأعمى .

حشرات الكهوف، مثل حشرة Oligaphorura (المعروفة سابقًا باسم Archaphorura ) schoetti ، تعيش في الكهوف، ويصل طولها إلى 1.7 مليمتر (0.067 بوصة) . وهي منتشرة على نطاق واسع، وقد خضعت لدراسات مكثفة. معظم العينات من الإناث، ولكن تم جمع عينة ذكر من كهف سانت كوثبرتس سواليت عام 1969. 

تُعدّ الخفافيش ، مثل الخفاش الرمادي والخفاش المكسيكي حر الذيل ، من الكائنات التي تعيش في الكهوف، وغالبًا ما تُوجد فيها، حيث تبحث عن طعامها خارجها. كما تُصنّف بعض أنواع صراصير الكهوف ضمن هذه الكائنات، لأنها تبيت في الكهوف نهارًا وتبحث عن طعامها فوق سطح الأرض ليلًا.

بسبب هشاشة النظم البيئية للكهوف، وحقيقة أن مناطق الكهوف تميل إلى أن تكون معزولة عن بعضها البعض، فإن الكهوف تؤوي عددًا من الأنواع المهددة بالانقراض، مثل عنكبوت كهف الأسنان ، وعنكبوت الباب المصيدة ليبيستيوس ، والخفاش الرمادي.

تزور الكهوف العديد من الحيوانات التي تعيش على سطح الأرض، بما في ذلك البشر. وعادة ما تكون هذه الزيارات قصيرة نسبياً، نظراً لقلة الضوء والغذاء.

غالباً ما تحتوي مداخل الكهوف على نباتات نموذجية. على سبيل المثال، في المناطق المعتدلة الشرقية من الولايات المتحدة، غالباً ما تكون مداخل الكهوف مأهولة (وبكثافة في كثير من الأحيان) بنبات السرخس البصلي، Cystopteris bulbifera .

استخدم البشر الكهوف عبر التاريخ. تعود أقدم الحفريات البشرية المكتشفة في الكهوف إلى سلسلة من الكهوف قرب كروغرسدورب وموكوبان في جنوب أفريقيا. وقد كشفت مواقع كهوف ستيركفونتين ، وسوارتكرانس ، وكرومدراي ب، ودريمولين ، ومالابا ، وكوبرز د، وجلاديسفيل، وغوندولين، وماكابانسغات عن مجموعة متنوعة من أنواع البشر الأوائل التي يعود تاريخها إلى ما بين ثلاثة ملايين ومليون سنة، بما في ذلك أسترالوبيثكس أفريكانوس ، وأسترالوبيثيكس سيديبا، وبارانثروبوس روبوستوس . ومع ذلك، لا يُعتقد عمومًا أن هؤلاء البشر الأوائل كانوا يعيشون في الكهوف، بل يُعتقد أنهم جُلبوا إليها بواسطة الحيوانات اللاحمة التي افترستهم.

كان يُعتقد لسنوات عديدة أن أول إنسان بدائي يُكتشف في أفريقيا، وهو طفل تاونغ عام 1924، قد دُفن في كهف بعد أن افترسه نسر. إلا أن هذا الأمر محل نقاش الآن (هوبلي وآخرون، 2013؛ المجلة الأمريكية للأنثروبولوجيا الفيزيائية). تتشكل الكهوف في صخور الدولوميت في هضبة غاب، بما في ذلك موقع كهف وندرويرك الذي يعود إلى العصر الحجري المبكر والمتوسط ​​والمتأخر ؛ ومع ذلك، فإن الكهوف التي تتشكل على طول حافة الجرف، مثل الكهف المفترض لطفل تاونغ، تتشكل داخل رواسب جيرية ثانوية تُسمى التوفا . هناك العديد من الأدلة على وجود أنواع بشرية مبكرة أخرى سكنت الكهوف منذ مليون سنة على الأقل في أجزاء مختلفة من العالم، بما في ذلك الإنسان المنتصب في الصين في تشوكوديان ، والإنسان الروديسي في جنوب إفريقيا في كهف المواقد ( ماكابانسغات )، والإنسان النياندرتالي والإنسان الهايدلبرغي في أوروبا في الموقع الأثري أتابويركا ، والإنسان الفلوريسي في إندونيسيا، والدينيسوفان في جنوب سيبيريا.

في جنوب أفريقيا، استخدم الإنسان الحديث المبكر الكهوف البحرية كمأوى بشكل منتظم منذ حوالي 180,000 عام، عندما تعلم استغلال البحر لأول مرة. ^{[ 29 ]} يُعد موقع PP13B في بيناكل بوينت أقدم موقع معروف . وقد يكون هذا قد سمح بالتوسع السريع للبشر خارج أفريقيا واستيطان مناطق من العالم مثل أستراليا منذ 60-50,000 عام. في جميع أنحاء جنوب أفريقيا وأستراليا وأوروبا، استخدم الإنسان الحديث المبكر الكهوف والملاجئ الصخرية كمواقع لفن النقوش الصخرية، مثل تلك الموجودة في قلعة العملاق . ومن بين الكهوف المقدسة المعروفة كهف الألف بوذا في الصين ^{[ 30 ]} والكهوف المقدسة في جزيرة كريت .

تم العثور على رسومات كهفية من العصر الحجري القديم في جميع أنحاء العالم، يعود تاريخها إلى 64800 عام للفن غير التصويري ^{[ 31 ]} و43900 عام للفن التصويري. ^{[ 32 ]}

إن أهمية الصوت في الكهوف تسبق الفهم الحديث لعلم الصوتيات. فقد كشف علماء الآثار عن علاقات بين رسومات النقاط والخطوط، في مناطق محددة ذات رنين صوتي، داخل كهوف إسبانيا وفرنسا، بالإضافة إلى آلات موسيقية تحمل نقوشًا من العصر الحجري القديم، ^{[ 33 ]} وهي مؤشرات على أحداث وطقوس موسيقية. وكثيرًا ما عُثر على مجموعات من الرسومات في مناطق ذات خصائص صوتية مميزة، حتى أنها كانت تُحاكي أحيانًا أصوات الحيوانات المرسومة على الجدران. كما نُظِّر إلى أن الصوت البشري كان يُستخدم كأداة لتحديد الموقع بالصدى للتنقل في المناطق المظلمة من الكهوف حيث كانت المشاعل أقل فائدة. ^{[ 34 ]} وغالبًا ما تُوجد نقاط من المغرة الحمراء في المساحات ذات أعلى رنين صوتي، حيث كان إنتاج الرسومات صعبًا للغاية. ^{[ 35 ]}

لا تزال الكهوف تُشكّل مصدرًا قيّمًا للمستكشفين المعاصرين لعلم الصوتيات. وتُعدّ كهوف كمبرلاند اليوم من أفضل الأمثلة على الاستخدامات الموسيقية الحديثة للكهوف. لا تُستخدم هذه الكهوف للصدى فحسب، بل أيضًا لخصائصها المُخففة للصوت بفضل جدرانها غير المنتظمة. تعمل هذه التجاويف على تشتيت الأصوات المرتدة، مما يُضفي على المكان جودةً تُشبه استوديوهات التسجيل. ^{[ 36 ]} خلال القرن العشرين، بدأ الموسيقيون باستكشاف إمكانية استخدام الكهوف كمواقع للنوادي وقاعات الحفلات، ومن بينهم دينا شور ، وروي أكوف ، وبيني غودمان . على عكس اليوم، كانت هذه العروض المبكرة تُقام عادةً عند مداخل الكهوف، نظرًا لأنّ نقص التكنولوجيا آنذاك جعل الوصول إلى أعماقها بالمعدات الموسيقية أمرًا صعبًا. ^{[ 37 ]} في كهوف لوراي بولاية فرجينيا، تم تطوير آلة موسيقية ضخمة تُسمى "آلة الصواعد الكلسية الكبيرة" تُصدر الصوت عن طريق ضرب الصواعد الكلسية بمطارق، لكل منها نغمة مختلفة. ^{[ 38 ]}