在各种地形类型中,最引人入胜的要算石灰岩地区的地形了。对于石灰岩地区独特的地貌,国内外学术界均以南斯拉夫典型的石灰岩地貌区喀斯特高原的地名来命名,即“喀斯特地貌”。过去中国亦曾用过“岩溶地貌”一词。
“江作青罗带,山如碧玉篸。”这是中国唐朝著名诗人韩愈对桂林山水的生动而形象的描述。俗话说:“桂林山水甲天下,阳朔山水甲桂林。”这说明桂林阳朔风景山水的优美是普天下少有的。而那里的山水之所以能引人入胜,主要是因为那里的喀斯特地形发育得特别完好的缘故。
喀斯特地形的形态特征
在中国,从世界屋脊的青藏高原到海浪滔滔的台湾岛域,从林海雪原的大兴安岭到美丽富饶的南海诸岛,不论是巍巍群山,还是宽广平原,都分布有许多奇丽的喀斯特地形。绮丽多姿的阳朔山水,柱石林立的路南石林,滚滚翻腾的济南趵突泉,宛若迷宫的桂林芦笛岩……各种喀斯特地形,千姿百态,把万里江山装扮得分外妖娆。
如果有机会来到桂林漓江边上,就会见到一座座奇峰排列江边,有的像平地突起的巨笋,有的像含苞待放的莲花,有的像慈祥可亲的老人,有的像成群排列的雁行,确实是万剑插天,千峰竞秀,映着清碧的漓江水,真有点目不暇接、眼花缭乱的感觉。
在山峰分布的地区,石芽、洞穴、地下河遍处皆是,而在这些奇丽山峰的内部,则更是别有洞天。像著名的桂林“七星岩”溶洞,长达2公里多,幽邃曲折,洞内有可容万人的“厅堂”,有平地拔起的石笋,有悬空倒挂的石钟乳,有“顶天立地”的石柱,人们则根据其形象,以形命名,什么狮子潭、飞龙潭、仙人坟、白象、骆驼、金桥、米碓……真是琳琅满目,美不胜收。
自桂林至阳朔,那种拔地而起的石灰岩山峰可以说处处可见,桂林市中心的独秀峰端庄秀丽,犹如“南天一柱”。市区漓江边的伏波山耸立江边,每当江水陡涨浪涌波翻时,大有遇阻回澜的气势。此外,有的数个山峰相依成簇,如有名的七星山就是因7个山峰相连犹如北斗七星而得名;有的则别具形态,如马鞍山、猴山、骆驼山等则因山形而得名;也有的是许多山峰好似千重剑戟,指向碧空,真有“欲与天公试比高”的气概,显得十分壮观。
桂林山水令人神往的另一个重要特点是遍布于石山腹内变化无穷、宛若迷宫仙境般的喀斯特洞穴。有人曾用“无山不洞,无洞不奇”的词句来形容这里溶洞的众多和奇丽。实际上,这里不仅山山有洞,洞洞奇丽,而且常常是从山脚到山顶溶洞遍布,犹如多层楼阁。桂林市的许多名山,例如叠彩山、七星山、象鼻山等,不仅山的外形奇特,而且都有着各具特色的无数溶洞。溶洞中由石钟乳、石笋、石柱等化学沉淀物组合成千姿万态的形象,其颜色也因在碳酸钙中杂有不同的化学成分而显得五彩缤纷。古今游人根据其形象特征,起了很多寓意深邃的名字,如刘三姐对歌台、仙人晒网、银河鹊桥、叶公好龙、望夫台、画山观马、还珠洞、孔雀开屏等等,从而使得这些喀斯特地形形态变得生意盎然。人们在观赏这些山水美景的同时,如果再能加上导游者富有诗意的指点和解说,那么不仅可以丰富我们的想象力,而且还可以懂得很多的科学知识。在这些风景区的山岩洞壁上还留有大量摩崖石刻,有对中国大好河山赞颂的,也有记述宝贵史实的,这些都是可贵的文化艺术珍品。
喀斯特地形发育的条件
人们在饱尝美景之余,往往禁不住会问:这些奇丽景象究竟是怎样形成的呢?是什么力量造成这些奇山怪石,雕塑出万姿千态的壮丽奇观呢?
如果我们来做一个实验,就会帮助我们了解这一大自然的奥秘。我们知道,石灰岩是一种比较坚硬的岩石,它的主要成分是碳酸钙(CaCO3)。这种岩石对于机械侵蚀和物理风化的抵抗力较强,但却容易被含有酸性的水所溶解,因为酸性溶液可以和石灰岩发生化学作用,使岩石受到溶蚀。如果我们把盐酸滴到石灰石上,立即会有许多白色泡沫不断冒出,好像沸腾一样。待一会儿,用水冲去泡沫,石灰石上便留下了明显的溶痕。
雨水中经常含有一定数量的碳酸气,所以带有一些酸性。雨打在石灰岩上,一点点地溶蚀着它,天长日久,就在岩石上留下了破坏的痕迹。经过千万年不断的溶蚀冲洗,雨水就会把原来的石灰岩地面弄得面目全非:平地上出现了尖芽锐脊和深浅纵横的沟槽,斜坡上显出了一条条挺直的大裂缝,像车轮的痕迹那样。水流沿着石灰岩的裂隙逐渐扩大溶蚀,以后就会慢慢地形成石林、洼地或溶洞。
喀斯特溶洞主要是由地下水对石灰岩进行破坏作用而形成的。由于地下水对岩石的破坏以及岩石的崩塌,使得洞穴不断扩展。以后由于地面抬升或地下水水位降低,溶洞就干涸,并出露地表。而雨水等通过洞顶岩石中的裂缝渗入溶洞,这样,含有碳酸钙溶液的水,会慢慢地从溶洞顶部一滴一滴地落下来,同时碳酸钙就沉淀,并形成自上而下像悬钟那样的长条形或乳状沉淀物,称为石钟乳(或称钟乳石);当石钟乳下部的水滴到洞底,碳酸钙沉淀则形成竹笋状的突起,称为石笋;当石钟乳和石笋不断发展,最后会连接起来而成为石柱。但这种沉淀物可以形成各种不规则的形态,人们往往喜欢按照自己的丰富想象力而给以许多动人的名称。其实,这些生动的形态都是水流对于石灰岩的溶蚀雕塑的结果。所以有人曾做过这样的比喻:例如把喀斯特地形当作一种精致的艺术品,那么水流就是这些奇丽景象的雕刻家,而石灰岩便是这位雕刻家所用的材料。
溶洞常常迂回曲折,高低不一,有的溶洞还会成层分布。如江苏宜兴的善卷洞,就分上、中、下三层,每层间均相通,中洞和上洞都是大空洞,下洞有地下河流出,叫做水洞。这主要是由于地壳间断上升,使含水层节节下降,结果就形成了由垂直通道相连的重叠式的层状溶洞。
总之,影响喀斯特地形发育的因素虽然很多,但主要的是岩石性质和水文情况这两个因素。前者是物质基础,即首先要有能被水溶解的石灰岩的存在;后者是动力条件,即还要具有一定溶解能力的水。而水文情况又往往与气候有关。中国的气候因纬度、海陆而变化,并受到东南季风和地形的影响,雨量和雨日一般是从东向西、从南到北逐渐减少的。因此在高纬度、高原或高山地区,喀斯特作用比较微弱;在冰冻情况下,喀斯特作用甚至接近停滞状态。沿海地区受季风的影响,喀斯特作用比较强烈。南岭以南终年无冰期,雨日也较长,所以成为中国喀斯特发育最为典型的地区。
中国喀斯特地形的分布
中国几乎各省、自治区都有不同面积的石灰岩的分布,出露地表的总面积约有130万平方公里,约占全国总面积的13.5%。被埋藏于地下的则更为广泛,有的地区累计厚度可达几千米,以至上万米。由此可见,喀斯特地形的研究对我国来说,是具有十分重要的意义。
中国整个西南地区石灰岩连成一片,分布最广,面积共达55万平方公里。其中尤以广西地区出露的面积最大,达12万平方公里,约占广西全区总面积的60%。贵州和云南东南部石灰岩的分布面积也约占该地区总面积的50%。此外,广东、浙江、江苏以及四川盆地和鄂西山区等地都有大面积的石灰岩分布。
广西地区的喀斯特地貌是别具特色的,这里除了部分的弧形山系以外,其余大部分地区则分布着连绵成片、一眼望不到边的尖锥状、宝剑状、柱状、塔状等形态各异、挺拔峻峭的石灰岩山峰。如果我们站在较高处放眼望去,只见群峰密集,气势雄伟,犹如苍蓝色的石头森林。它们纵横连绵达数百公里,而且各个山峰的高度都十分相近,构成了一个自西北向东南缓缓倾斜的峰顶面,在林立的石峰之间密布着一个个深达200~400米、直径不过100~200米的封闭小洼地。从广西西北部到中部,地形形态呈有规律的变化:峰顶高度依次降低,山峰密度逐渐变稀。同时,山间的封闭洼地高程也渐次下降,洼地规模也明显增大,由数个洼地连接成串珠状洼地。
此外,不规则的长条形谷地则逐步过渡为较开阔的峰林谷地和孤峰平原地形。以山水甲天下著称的桂林—阳朔一带,就是一种喀斯特强烈发育的峰林谷地和孤峰平原。这里是广西东北部峰林地形的主要部分,也是亚热带喀斯特地形的典型代表。
与广西相邻的云贵高原区喀斯特发育的特点与广西喀斯特有显著的差异,其原因是云贵高原的地质条件比广西复杂得多,可溶性的碳酸盐类岩层与非可溶性的砂页岩、火山岩交互成层,再加上褶皱紧密,断裂错综,因而形成许多独立的、大小不同且各具特点的可溶岩体,而不像广西那样是一个连续分布的、褶皱平缓和岩性比较单一的、巨大的可溶性岩体。在黔南、黔西南和滇东某些地段,也有大面积连续分布的碳酸盐类岩层,在几百万年前的第三纪也曾发育有热带、亚热带的峰林和孤峰平原等喀斯特地形,但因其自第三纪以后,云贵高原区地壳大幅度隆起,成为海拔1000~2000米以上的高原,这样就不再具备广西那种湿热的亚热带气候条件,以溶解为主的喀斯特作用也就远不如广西那样能够强烈地进行,故其剥蚀作用相对较为突出,山峰一般具有浑圆、低缓的特点,溶洞分布也远不如广西那样普遍,峰林的陡峻程度也远比广西的峰林逊色。如今黔西安顺的峰林,云南路南的石林均为第三纪时尚未上升为高原前湿热气候条件下的产物,而不是现在凉爽的高原气候条件下所能形成的。
喀斯特地形的利用和改造
喀斯特地形不仅风景优美奇丽,是发展旅游事业的一种可贵的天然资源,而且喀斯特地区对于人们的生活和生产建设也有着十分密切的关系。
我们知道,石灰岩是烧制石灰、水泥的重要原料。在喀斯特溶洞中,由于流水的作用,往往富集了各种砂矿,中国著名的个旧锡矿就是这样形成的。至于在广大的喀斯特地区发展工农业生产,就需要对这些地区的地质、地貌、水文等情况进行深入的调查研究。因为只有了解了那里的水文情况,才能调查出地下水的储量,解决供水问题。只有当我们充分研究和掌握了喀斯特地形的发育规律以后,才能在建设矿山和修建交通线路过程中避免发生溶洞崩坍等事故,才能很好地选择水库坝址,解决漏水问题。而喀斯特溶洞还是冷藏物资和进行某些科学实验的好场所;洞穴中的古生物化石更是历史学家和考古学家的宝贵资料。
中国西南喀斯特地区位于湿热多雨的亚热带气候区,这本来是有利于农作物生长的,但由于喀斯特发育的石灰岩地区多裂缝空洞,雨水、地面水极易漏失,造成农田受旱;另一方面,因缺乏地表排水系统的封闭洼地地形,雨季又极易受涝,故西南许多地区自古以来就有“旬日无雨地干裂,一场大雨遭水淹”和“地面水贵如油,地下水滚滚流”的说法。