文末有小小彩蛋,不要错过~
在中国
有一种山水
它不仅造型百变
还能实现地表与地下的空间转换
它们中
有印在人民币上的桂林山水
(请横屏观看,广西桂林山水,摄影师@黄一骏)
有仿佛异世入口的塌陷天坑
(请横屏观看,重庆奉节小寨天坑,俯瞰如心形,摄影师@李相胤)
有嵌在山谷之中的重重堤坝
(请横屏观看,雪后四川黄龙钙华池,摄影师@朱金华)
还有藏在群山之下的超级洞穴
(请横屏观看,位于中国贵州的洞穴大厅-紫云苗厅,它是世界上容积最大的天然洞厅,由两个洞厅与一段大型廊道共同构成,人们称这种双穹顶结构为“驼峰大厅”,制图@柏榕/星球研究所)
甚至架设在高原之上的天生拱桥
(请横屏观看,西藏孜珠山天生桥,摄影师@王秉瑞)
每一种都截然不同
这就是喀斯特地貌
中国 有着世界上
规模最庞大、形态最多样
保存最完好的喀斯特地貌
其中的七处中国南方喀斯特
更是列入了世界自然遗产名录
(请横屏观看,中国主要喀斯特景观分布图;中国的喀斯特世界自然遗产分别是贵州荔波、贵州施秉、重庆武隆、金佛山、广西桂林、广西环江、云南石林喀斯特; 制图@陈志浩&刘志鹏/星球研究所)
中国喀斯特为何分布如此广泛?
又为何如此变化多端?
或许只有深入其中
才能发现它的答案
01
岩石森林
首先
故事开始于这样一片
裸露的巨石丛林
它整体呈灰色
看起来参差不齐、裂隙纵横
(请横屏观看,清晨的云南石林,摄影师@左夕明)
实际上这是一类
碳酸盐岩
它由碳酸盐类矿物
及海洋生物的钙质骨骼等
经过漫长的时间沉积形成
最早的形成时间可以追溯到数亿年前
在地壳运动的过程中
它们从海底升起
经历沧海桑田、汪洋成陆
(碳酸盐岩的沉积、抬升与溶蚀过程示意;碳酸盐岩是最主要的可溶性岩石,主要由石灰岩、白云岩等组成,制图@刘志鹏/星球研究所)
而中国的 碳酸盐岩极为广泛
总面积约344万平方千米
其中裸露出的约91万平方千米
几乎各个省区都有分布
西南地区最为集中
(中国碳酸盐岩分布范围示意,其中不包括海底及海岛出露的碳酸盐岩,制图@陈志浩/星球研究所)
但想要成为喀斯特地貌
光有岩并不够
还需要水的加入
相比其他类型的岩石
碳酸盐岩是可以被溶解的岩石,即可溶性岩
两者相遇会发生奇妙的化学反应
坚硬的岩石竟被溶解、随水流走
这就是岩溶作用
(碳酸盐岩溶解过程示意,制图@柏榕/星球研究所)
由此作用主导形成的地貌
也被称为岩溶地貌
喀斯特地貌
如此一来
喀斯特在各地诞生
岩石森林率先登场
凑近看
特别的溶蚀过程
让这些巨石本身千姿百态
(云南石林县石林风景名胜区,摄影师@李睿宁)
如果远远望去,则如剑列阵
这就是石林
在中国
云南的路南石林
面积最大、演化最全面、造型也最丰富
(请横屏观看,路南石林,摄影师@泊云)
如此密集的石林
又是如何形成的呢?
我们可以看到
流水沿着近乎垂直的岩石裂隙
向下溶蚀,切割岩体
而在积累的土壤下方, 溶蚀同样在进行
甚至由于微生物等作用更加强烈
就这样
地上、土下双管齐下
当土层最终被冲刷带走
完整的石柱群暴露出来
便形成了如今我们看到的
石林
(上述岩石裂隙即节理;石林形成过程示意,制图@刘志鹏/星球研究所)
当石林夹杂着氧化铁等物质
还会因此染上红色
成为独特的红石林
(重庆酉阳红石林,摄影师@刘琳)
中国的诸多地区都有石林分布
如重庆万盛石林、贵州思南石林
贵州天星桥石林、福建麟隐石林
四川兴文石林、海南仙安石林等
在一些海拔较高的地区
也能看到石林的身影
那里寒风凌冽
虽然降雨较少
却有冰雪融水拂过岩石
形成犬牙交错的高原石林
(甘南的则岔石林,摄影师@拉玛才旦)
在 广阔的碳酸盐岩大地上
水还造就了
一种更加庞大的“岩石森林”
即峰丛与峰林
特别是在气候湿热
且碳酸盐岩层深厚的南方
放眼望去,群山簇拥
(请横屏观看,飞机视角下的桂林,摄影师@笨小航)
这里降水充足
碳酸盐岩地层往往受到强烈溶蚀
初时下蚀成漏斗
后逐渐扩大成洼地
进而将山体分割成峰丛
随着水流汇聚,水网发达
地表水溶蚀作用更加强烈
便诞生了诸多相对分散独立的峰林
(对于这类峰林地貌的演化尚有争议,有研究认为具备一定的演化过程,也有研究认为两者并非不同阶段的产物,而是同时态的不同发育形状。下图为峰丛和峰林演化示意,制图@刘志鹏/星球研究所)
峰丛基座相连
远眺而去
千峰万刃,气势恢宏
(请横屏观看,贵州省独山县的峰丛,摄影师@酷鸟魏建)
峰林则相对独立分散
山麓多平地
一派田园风光
(请横屏观看,云南罗平峰林,摄影师@朱聪)
实际上峰丛峰林并非千篇一律
根据碳酸盐岩岩性、地质构造的不同
山峰峰形也会有较大的差异
在湖北利川
由于构成喀斯特地貌的石灰岩中
泥质含量较高
山峰更容易被侵蚀
而呈现低矮的馒头状
(利川南坪水乡,摄影师@文林)
而在贵州施秉
坚硬耐溶解的白云岩构成山峰主体
喀斯特作用之外
山体多因岩石裂缝而重力崩落
从而形成粗壮雄浑的柱状石峰
施秉本身也因此
入选“世界自然遗产”
被誉为“世界最美白云岩喀斯特”
( 贵州施秉县云台山 ,摄影师@磨桂宾)
峰丛峰林之中
我们最常见的还是 锥状、塔状
它们 在桂林漓 江两岸
“江作青罗带,山如碧玉篸[cǎn]”
(诗句出自唐代韩愈的《送桂州严大夫同用南字》;桂林阳朔县兴坪古镇漓江峰林,摄影师@陈小羊)
在兴义万峰林
山峦与油菜花海相映成景
(贵州兴义万峰林,摄影师@焦潇翔)
当山峰逐渐退却
平原上 有时还会留下零散孤峰
与远处的群峰遥相对应
(广西崇左大新县峰丛峰林,摄影师@酷鸟魏建)
但孤峰并非终点
早在流水蜿蜒、穿梭之时
地下便已形成了另一片喀斯特式山河
02
地下山河
地表之下
流水悄然汇聚
沿着岩石缝隙进入地下
不断延伸、扩张
地表上
我们看到的可能只是
水流下蚀形成的落水洞
甚至不足以让一人进入
但在地下
细小流水已然汇聚成河
(请横屏观看,广西三门海地下河,摄影师@于永乐)
广西都安的地苏地下河
是中国目前已知的最大地下河系
它的总长达241千米
是上海黄浦江的两倍之长
每年超1500毫米的丰沛降水
为它带来充足汇水
流量高峰期一度达到500立方米/秒
相当于每分钟就会有
15个标准游泳池大小的水量倾泻而出
如此流量,地表却难觅踪迹
(地苏地下河的总长包括主流和支流,暗河通道中常有天窗与地表相通;下图为中国主要地下河总长对比示意,制图@柏榕/星球研究所)
而中国已知的地下河超过 3500条
仅广西的地下河总长就超过1.3万千米
堪比两条长江的长度
它们时隐时现
常常与地表河系相通
(贵州黔南布依族苗族自治州的 惠水县燕子洞,下图可见河流从洞中流出 ,摄影师@酷鸟魏建)
当地下河在地壳稳定时期
不断溶解、冲刷碳酸盐层
一条条溶洞便随之诞生
有的洞穴
洞道有大半浸泡在水中
是为水洞
船行水中,如梦似幻
(贵州安顺的紫云苗厅地下河;温馨提示:洞穴环境复杂,若无专业人员陪同,请勿擅自探洞;摄影师@周元杰)
也有一些洞穴
非潜水不得入
(广西南宁的白龙洞溶潭,摄影师@周元杰)
然而,很多时候
我们看到的洞穴往往脱离水面
这就是旱洞
这是因为每当地壳剧烈抬升
洞道也随之上升,脱离地下水位
而流水则因重力继续向下冲蚀
直到抬升停止后
又在水平方向上形成新一层的洞道
洞穴层层累积
整体长度则大大增加
因此许多大型的洞穴系统
往往有着多层洞道
继而成为突破人们想象的超长洞穴
(多层洞穴形成过程示意,制图@柏榕/星球研究所)
在洞穴系统内部
各层洞道之间往往还有
倾斜的洞道或垂向的竖井连通
它看起来深不可测
(贵州清镇龙潭洞的竖井,摄影师@周元杰)
但探洞者们只有经过幽暗的竖井
才能抵达更深处的洞穴
当前中国最深的竖井
便是位于重庆天星洞系的汽坑洞
深达1020米
探洞者们需要花上数个日夜
克服低温与黑暗
才能到达竖井的最低点
(重庆武隆的汽坑洞竖井,摄影师@赵揭宇;标注@刘志鹏/星球研究所)
目前中国乃至亚洲的最长洞穴为
绥阳双河洞
2023年探明的洞穴长度
便达到了惊人的409.9千米
这个数字又在2024年刷新
达到437.1千米
相当于贵阳到南宁的直线距离
(超级洞穴长度比较示意,制图@柏榕/星球研究所)
当我们穿过地层看向它
可以发现
3个主要的洞穴发育层
912米的洞穴纵深
115个洞口
共同构成了这个庞大的双河洞群
(以上数据来自2024年双河洞最新考察结果;双河洞的分层有3-5层的观点,目前仍有争议。下图为绥阳双河洞群中的龙潭子水洞,摄影师@周元杰)
中国第二长洞为武隆三王洞
中国第三长洞为湖北腾龙洞
(请横屏观看,利川腾龙洞,摄影师@文林)
贵州、重庆、湖北、广西、湖南
几乎包揽了中国的超长洞穴
但中国的喀斯特溶洞却不止于此
在辽宁本溪
千米长的地下河造就了壮观溶洞
居于北京的石花洞
虽然总长不足6千米,却 有着8层洞穴系统
位于陕西汉中的禅家岩
洞穴系统之发达,同样远超预期
(请横屏观看,陕西汉中的禅家岩天坑下上层出水洞,摄影师@赵揭宇)
从南至北
复杂而立体的洞穴系统
分布各地
(中国主要喀斯特溶洞分布示意,制图@陈志浩/星球研究所)
除了它巨大的规模
洞穴内部还有造型百态的岩石
同样令人着迷
这便是各类碳酸盐类沉积
与坚硬岩石被溶解相反
这种沉积源自溶于水的碳酸盐类
析出沉积,重返固态
这就就好比
长期烧自来水的水壶 会积累白色水垢
而用醋等酸性溶液便能将其去除
(洞穴碳酸盐类沉积环境示意,制图@刘志鹏/星球研究所)
于是
水从洞穴顶部滴落
便形成了垂坠于洞顶的钟乳石
在钟乳石的周围
有时还能看见一群细长管状沉积
这就是形似鹅毛管而得名的鹅管
它是钟乳石形成的基础
(贵州黔西县刺猪洞内,石柱、石钟乳、鹅管、石笋密集分布,摄影师@赵揭宇)
当洞顶多余的水滴到地面
石笋拔地而起
有的壮如洪钟
(贵州平塘县硝灰洞,摄影师@周元杰)
有的石笋可以长到数十米
与高楼相当
(贵州黔西县刺猪洞,摄影师@赵揭宇)
如若石钟乳与石笋连接
便成了顶天立地的石柱
洞穴有多高
石柱就有多高
(贵州遵义市道真仡佬族苗族自治县的洞穴,摄影师@李颖乐)
在许多大型的洞穴中
我们还能看到
因水从条形裂隙中流出
从而形成的如同帷幕的石幔
(贵州黔西县刺猪洞,摄影师@赵揭宇)
甚至是形如梯田的边石坝
它由洞壁多股水流沿斜坡流动
遇障碍阻滞
日积月累,往复而成
(贵州遵义的边石坝,摄影师@赵揭宇)
此外,还有一些不常见的形态
如,在水中形成的云朵石
近乎透明的潭水
让它看起来如同镜中世界
(贵州九龙洞的云朵石,摄影师@赵揭宇)
如,弹珠大小般的穴珠
倘若剖开它
你会发现它的核部其实是沙砾
(请滑动查看穴珠环境,洞穴内的穴珠,一般直径在3厘米以内,摄影师@李颖乐&赵揭宇)
以及由非重力水产生的
厘米级,甚至毫米级的石花
(请滑动查看其他石花;位于不同洞穴的石花,摄影师@赵揭宇)
它们装点后的洞穴
如同一座华丽的地下宫殿
但这座宫殿的建成时间却不止百年
而是数万年,数十万年
(请横屏观看,贵州黔西县刺猪洞中密集的石柱,摄影师@赵揭宇)
不过
不是所有的钙质沉积都位于地下
当富含碳酸盐离子的泉水、溪流
在地表发生沉积
钙华由此形成
四川黄龙
(四川阿坝州黄龙五彩池,摄影师@书是波)
云南白水台
都有着十分典型的钙华池
它们层层叠叠、色彩明丽
(云南迪庆藏族自治州的白水台,摄影师@胡佩瑜)
在九寨沟
钙华影响着湖泊水色
包裹着沉入湖底的树枝、石块
同样成就了这里的旖旎风光
(四川九寨沟五花海,摄影师@邱道岑)
鲜为人知的是
由于构造活跃、断裂众多、泉水数量多
加之碳酸盐岩地层分布广泛
青藏高原的钙华也数量众多
(中国钙华点分布示意;钙华主要分为大气成因钙华和热成因钙华,制图@陈志浩/星球研究所)
就这样
从地下暗河到超长洞穴
独一无二的地下山河缓缓展开
但喀斯特终究会回到地表
如同钙华一般
再次惊艳世人
03
重现大地
随着地下世界的扩张
一些岩层或因支撑力不足而崩塌
但在喀斯特的世界
崩塌 并非危机 而是一种机遇
可以让地下再次与地表联通
要知道它是如何运作的
让我们先回到洞穴内部
如果岩石不断 坍塌崩落
洞穴内部常形成
比一般洞道宽阔数倍的大厅
是为洞厅
(陕西汉中禅家岩天坑下洞穴内的洞厅,顶部为天锅,摄影师@赵揭宇)
洞厅之中
偶尔可见一口巨大的锅状凹槽
这是当洞内充水,不断溶蚀顶部
同时联合空气对顶部施加巨大压力
岩石因重力崩落,而出现的洞顶天锅
在喀斯特群山之下
诸多洞厅潜藏其中
如,广西乐业的红玫瑰大厅
贵州安龙的犀牛洞厅
(贵州安龙县犀牛洞,摄影师@周元杰)
目前探明的最大洞厅
当数紫云苗厅
它属于贵州的格必河洞穴系统
直到2014年人们才揭晓它的全貌
它 拥有近1057万立方米的体积
足以装下大半个西湖
目前也是世界上空间最大的天然洞厅
(请横屏观看,紫云苗厅内的冒气洞,探洞者正从天窗入口速降;另外,可在本文的一张设计制图中查看苗厅全貌;摄影师@周元杰)
当洞厅顶部的薄弱地带继续崩塌
它将越来越接近地表
直到破开一个口子
久违的阳光洒进黑暗的洞穴
这种位于溶洞顶部的透光口
也被称为天窗
(请横屏观看,广西乐业大石围天坑群的冒汽洞大厅,顶部开口为天窗,摄影师@韦文俊)
天窗常于地下河系中批量出现
著名的就有 都安的九顿天窗群
三门海天窗群
由于这里的地下水水位较高
常以溶潭的形式出现在山间
它们看起来毫不起眼
但水下四通八达
(广西河池市凤山县三门海天窗,摄影师@黄永佳,标注@刘志鹏/星球研究所)
持续且更大规模的崩塌
则形成规模更大的坑洞
这就是天坑
(天坑形成过程示意,这里主要展示塌陷型天坑的形成过程,另外还有一种冲蚀型天坑;制图@刘志鹏/星球研究所)
天坑隐藏在群山之间
深度与平面宽度有百米至数百米
直到21世纪后
学界才正式将“天坑”作 为
独立的喀斯特地貌形态
此后天坑逐渐广为人知
(请横屏观看,昭通市镇雄县伍德天坑,摄影师@柴峻峰,标注@刘志鹏/星球研究所)
重庆奉节的小寨天坑
是最早发现的天坑之一
也是目前已知的中国最深天坑
双层坍塌的模式让它的
最大深度可达662米
能够将中国最高的建筑
上海中心大厦纳入其中
(请横屏观看,仰望小寨天坑,摄影师@李琼)
在广西乐业
近30个天坑散落在峰丛之间
组成大石围天坑群
数量之多、密度之高世界罕见
被誉为“世界天坑博物馆”
(请横屏观看,广西乐业大石围天坑,摄影师@吴大伟)
其中,最大的大石围天坑
坑口东西长600米,南北宽420米
最大深度613米
仅次于小寨天坑
(中国大型天坑比较示意,制图@柏榕/星球研究所)
最出人意料的是
秦岭山脉南麓的陕西汉中天坑群
尽管2016年才正式公布
天坑数量竟达到了54个
它由分布在宁强、南郑、西乡、镇巴四县的
次一级天坑群组成
是中国纬度最高的大型天坑群
(陕西汉中圈子崖天坑,周边长满森林,摄影师@极行远方的易川)
而由于自然条件的限制
天坑大多分布在秦岭以南地区
(中国主要天坑群分布示意,制图@陈志浩/星球研究所)
天坑之外
如果洞穴连续崩塌
仅仅残余部分岩石相连
形似桥梁
天生桥便在各处诞生了
(位于贵州黔南州惠水县的天生桥,摄影师@酷鸟魏建,标注@刘志鹏/星球研究所)
喀斯特地区分布广泛着
各式各样的天生桥
它可以演绎“小桥流水”
(广西鹿寨香桥天生桥,摄影师@李珩)
也可以在极短的距离内
与天坑交替出现
可谓是大自然的鬼斧神工
(湖南锅灶天坑与天生桥,摄影师@刘毅;标注@刘志鹏/星球研究所)
脱离了多雨的南方
风化、冻融等作用也加入进来
塑造了华北最大的天生桥
太行山鹅屋乡天生桥
这座天生桥跨度约50米
但桥面最窄处不足5米
(太行山鹅屋乡天生桥,摄影师@李晓)
就连青藏高原的孜珠山
也有喀斯特天生桥的身影
(西藏昌都孜珠山上的天生桥,摄影师@何世海)
洞穴的连续坍塌
加之河流深切
还会形成狭长谷地
有的狭窄似地缝
如,恩施的云龙地缝
丰水季节,群瀑如悬练
(恩施大峡谷云龙地缝,摄影师@文林)
又如,天井峡地缝
全长约37公里,最窄处不足2米
长且连续,窄且极深
(重庆奉节县天坑地缝景区,摄影师@李相胤)
有的相对宽阔,成为峡谷
北盘江大峡谷、恩施大峡谷、武陵山大峡谷
均是喀斯特峡谷中的典范
(请横屏观看,恩施大峡谷绝壁长廊,摄影师@陈小林)
长江三峡同样脱胎于喀斯特峡谷
巨厚的碳酸盐岩被溯源而上的长江切开
周边不乏峰丛、洞穴等喀斯特地貌
三峡之中
瞿塘峡两岸最为陡峭
(请横屏观看,重庆奉节的瞿塘峡夔门,摄影师@蓝滔)
至此
喀斯特不再困于地下
持续的崩塌让它重新展露地表
甚至更加宏伟
但这就是喀斯特的全部了吗?
04
尾声
百变山河仍在发挥它的创造力
它以特有的溶蚀与海蚀作用一起
雕刻着海边成岩后的珊瑚礁
(垦丁珊瑚礁,摄影师@谢墨)
它让水从地下涌出
化身为城市之中的一汪清泉
(济南趵突泉为著名的喀斯特泉,摄影师@视觉中国)
喀斯特从古至今也是生命的庇护所
在它的溶洞之中
不仅有早期人类的遗迹
还经常发现古生物化石
(大熊猫掌骨化石,来自贵州绥阳双河洞第23次国际洞穴科学考察,摄影师@赵揭宇,标注@刘志鹏/星球研究所)
现在的喀斯特依旧是
生物多样性极为丰富
生物特有性极高的地区
譬如,白头叶猴
仅分布于喀斯特石山之中
是我国特有的灵长类动物
(崇左,白头叶猴,摄影师@徐征泽)
我们常常认为南方喀斯特才最精彩
但在其他区域它同样熠熠生辉
(青藏铁路唐古拉站附近山上的喀斯特,摄影师@朱金华)
最后,无论喀斯特如何变化
我们都在这里生活
(桂林阳朔遇龙河上的“漓江渔火节”,摄影师@李翀)
在这里建设
面对喀斯特地区的挑战
(水红铁路北盘江大桥,摄影师@马梓涵)
也会继续探索这片从地表到地下
不停转换的百变山河
(洞穴攀岩,摄影师@酷鸟魏建)
别着急,彩蛋还在下方~
本文创作团队
撰文:王逻辑
图片:田轩昂设计: 柏榕&刘志鹏
地图:陈志浩
审校:李楚阳&云舞空城&唐文俊
封面摄影师:李翀
审核专家
贵州省山地资源研究所 周文龙
小小彩蛋
《这里是中国3》北京首场新书分享会
将于12月7日(周六)14:00
在西西弗书店·北京西三旗万象汇店举行
(北京西三旗万象汇4层中庭)
星球研究所主创余宽
星球研究所特约摄影师、三星堆签约摄影师余嘉
星球研究所金牌特约摄影师、故宫博物院摄影师柳叶氘
届时将出席本场分享活动
一起从影像中探索、发现华夏文明之美
期待与大家相见~
(扫码报名,免费参与活动。报名且到现场的读者将获得精美摄影明信片一张,欢迎来找我们玩呀~)
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