说美玉奇石话物华天宝
侃黔山贵水析鬼斧神工
织金洞位于织金县境内,是织金洞世界地质公园、织金洞4A级风景名胜区的核心景区。织金洞为四层迷宫状旱溶洞,全洞至今已探明总长度12.1千米,共有13 处大厅,47 个厅堂,总面积70 多万平方米。洞道最宽跨度达175米,最大高度达150米。厅堂面积上万平方米的就有5 个,其中最大的“十万大山”洞厅面积达7 万余平方米,把上海体育馆放入其中还有富余。
洞内各类沉积洞石千姿百态,美妙绝伦,大者高达数十米,粗犷雄伟,小者细如游丝,玲珑剔透,把一个个溶洞厅堂装点得或如雄奇壮丽的地下山川,或似秀丽的山乡田园,或似金碧辉煌的皇宫宝殿,或似温馨秀丽的闺阁绣楼。整个溶洞,宛如一个巨大的洞石博物馆,几乎囊括了所有的溶洞沉积与堆积物类型;又恰似一座宏大的地下天然艺术宝库,无数精妙美丽的洞石,均为极其珍贵的天然艺术品,有不少是盖世无双的极品。
如此宏伟壮丽、美妙绝伦的天然艺术宝库,大自然是怎么打造而成的呢?在这里唱主角的还是水!
雨水降落地面,一部分沿着地面流淌,雕凿出了无数的地面美景;一部分渗入地下形成地下水,雕凿、塑造了地下的神秘景观。
渗入地下的雨水,先是沿着土壤颗粒间隙、岩石中的各种缝隙孔隙向下渗流,当遇到不透水的岩层时即停止下渗,而充盈于土壤和岩石内的各种间隙、缝隙、孔隙之中,称之为潜水。潜水也像河湖之水一样有一个自由的上表面,可以随降雨和季节变化而上下升降。与河湖水面不同,潜水面不呈水平状态而随地形起伏,只不过起伏程度不及地形那么大。以潜水面为界,其上到地面之间被称为包气带;其下至不透水岩层之间被称作饱和水带,简称饱水带。包气带的地下水总体上做向下垂直运动;饱水带地下水总体上做水平运动,而以潜水面处运动最剧。
地下水示意图
空气中含有二氧化碳,二氧化碳溶于水中即转化为碳酸。雨水中都溶有二氧化碳,所以雨水实际上是一种碳酸溶液。碳酸能够使较难溶解的碳酸钙转化为较易溶解的碳酸氢钙(又名酸式碳酸钙、重碳酸钙)而溶解于水中。石灰岩的主要成分为碳酸钙,因上述机制而容易被雨水溶解侵蚀(简称溶蚀),故被称为可溶性岩石。可溶性岩石遭受溶蚀的地质现象称为岩溶地质作用,简称岩溶作用,由此形成的地貌称为岩溶地貌。因为对岩溶地质现象的首次系统研究是在斯洛文尼亚一个名叫喀斯特的地方进行的,所以岩溶地质作用又称为喀斯特地质作用,岩溶地貌又称为喀斯特地貌。
地下水沿石灰岩中各种缝隙、孔隙流动溶蚀出的溶孔
溶孔进一步溶蚀扩大
溶孔溶蚀扩大为溶洞
织金洞所在的岩层为沉积于约2.4亿年前的石灰岩。当雨水沿着其中的各种缝隙、孔隙流动时,可溶解碳酸钙并将其带走,从而使这些缝隙、孔隙扩大形成溶孔。溶孔继续扩大到可供人钻过时称为溶洞。当溶洞与地面沟通时泥沙乃至石块可进入溶洞,此时洞壁在遭受溶蚀的同时还遭受机械打磨,溶洞扩大的速度大大加快,可发展成洞腔巨大的地下河(亦称暗河)。织金洞内巨大的厅堂,就是当年地下河的洞腔。
溶洞继续扩大形成地下河。 地面抬升,新一代溶洞形成后老一代地下河干涸形成干溶洞(上方天生桥就是老一代地下河的残留部分)
潜水面处地下水的流速最大,因此地下河等大型溶洞多形成于此。当发生构造运动地面抬升时,潜水面相对于地面下降到新的位置,新的一层溶洞在那里产生并发展起来,原来的溶洞不再作为流水通道而变为旱溶洞。织金洞具有四层旱溶洞,证明该地区至少出现过四次地面抬升运动。
旱溶洞内,洞厅的开凿进程基本停止,转而进入洞内景观的塑造阶段。
石钟乳
针锋相对——石笋与石钟乳相向生长即将接拢
擎天玉柱——石笋与石钟乳连接后形成的石柱,可以看出石柱下半截原来是一株花瓣状石笋
福禄寿三星——丘状石笋
上述碳酸钙转化为碳酸氢钙被溶解的过程是可逆的。当水中溶解的二氧化碳减少时,碳酸氢钙会释放出二氧化碳而转化为碳酸钙沉淀析出。当溶解有碳酸氢钙的雨水从洞顶缝隙中渗出时,因空间突然扩大,二氧化碳挥发于空中而使在水中的溶解量减少,碳酸氢钙释放二氧化碳后转化为碳酸钙而在渗出口外沉积下来不断向下增长形成石钟乳。石钟乳上未挥发完的水向下滴落地面,碳酸钙逐渐沉积向上增高形成石笋。石笋与石钟乳相向“生长”,最终可接到一块形成石柱。织金洞内的“针锋相对”景观就是石笋与石钟乳将接未接的状态,是石笋与石钟乳相接形成石柱的很好例证。
霸王鞭——杆状石笋
霸王盔——盔状石笋与杆状石笋的组合形态
如果缝隙较大,其中渗出的水量较大且含有较多泥沙,则泥沙与碳酸钙混合胶结形成粗大的丘状石笋。丘状石笋可出现半边塌落而成为盔状石笋。如果缝隙很细小,渗出水量较小且较纯净,则形成细长的杆状石笋。“霸王鞭”即为一杆状石笋,“霸王盔”为盔状石笋与杆状石笋的组合。
银雨树——花瓣状石笋
姊妹树——花瓣状石笋
如果从细孔中渗出的水十分纯净,形成的石钟乳与石笋洁白如玉。当渗出水滴落在石笋顶上四散溅开时,由于分布的不均匀,可在石笋顶部边上形成一些凸起。凸起的地方拦截的溅起水沫较多,沉积的碳酸钙也较多,日积月累发展成花瓣形状,这样的石笋被称作花瓣状石笋。银雨树、姊妹树就是花瓣状石笋。仔细观察,可看到其“花瓣”位于上面者小、位于下面这大,就是因为位于下面者“生长”时间较长的缘故。
斜石盾
三级跳台——平石盾
倒挂琵琶——直石盾
如果缝隙位于洞壁之上,其中渗出的水流较少,可在出口外形成一个挂满“胡须”的盘状物,称为石盾。石盾依其盾面方向不同而分为平石盾、斜石盾、竖石盾,“三级跳台”景观为三个平石盾,“倒挂琵琶”为一个竖石盾。
石瀑布
石幔(石帘)
如果位于洞壁之上的缝隙渗出水量较大,可形成石瀑布。如果洞壁陡直,可形成石幔,又称石帘。
鹅管
卷曲石
最让人费解的是卷曲石。卷曲石往往和鹅管石生长在一起,甚至组合在一起。两者都是空心的,中间包含着水,晶莹剔透,十分美观。鹅管石呈直管状从洞顶垂下;卷曲石向着空中任意方向自由延伸,似乎重力对它没有作用。其实地球上没有不受重力作用的物体,只不过卷曲石“生长”的环境比较特殊:所处空间比较狭小、水的渗出比较缓慢、水质比较清澈,除了重力而外,表面张力、静电力、结晶力,气流方向变化等因素对其影响较大罢了。
石珍珠
还有石珍珠,圆圆的小球浸泡在小水塘里,到底是怎么形成的呢?其实,砸开一颗看看就能解开其中秘密。每一颗“珍珠”中心都有一小颗岩石碎屑,或者生物碎片什么的“核心”,碳酸钙围绕这个“核心”一层层地结晶将其包裹起来。看来大自然把滚汤圆的方法用在了这里。
石梯田,学名边石坝。因为其成因涉及流体力学,准备在以后适当的时间进行剖析。
上述各种各样的碳酸钙沉积物通过不同的组合,陈列于巨大的洞厅之中,形成了气势恢宏、动人心魄的艺术场景:凌霄殿、寿星宫、塔林洞、百米大画壁、银雨树石笋林……
宏伟壮丽的织金洞百米大画卷, 由石钟乳、石笋、石幔、石瀑布等各种各样的洞石形态组合而成
读者可能还会关心一个问题:时间。这么宏大精美的天然艺术宝库,大自然是什么时候开建的,什么时候完工的?
这个问题只能说个大概。在本栏目第一期曾经介绍过,贵州高原的雏形,形成于200万年前开始的喜马拉雅运动第三幕。同样,织金洞天然艺术博物馆的“建设”也处于这一时期,也就是不早于200万年。通过对洞中沉积物的测年研究得出的进程大致是:最上面一层洞厅即原来的洞腔约于100万年前“开建”,约70万年前“完工”;丘状石笋的“生长”年代约为前35~25万年,杆状石笋的“生长”开始于约10万年前。约在前7.6~2.1万年间,洞中的部分石笋发生过倒塌,倒塌石笋上再“长”起来的石笋不会早于7.6万年前。
织金洞内贵州最年轻的石头正在“成长”,大自然对洞厅的艺术加工今天还在进行。看来,我和当代读者乃至今后若干代的读者都没有机会看到这座艺术宝库完工的一天。
限于篇幅,对织金洞天然艺术博物馆的介绍只能简略从事。读者如果还有什么问题需要介绍,我们可以另约时间再侃。