北京皮肤病治疗医院 http://pf.39.net/bdfyy/bdfjc/180416/6171978.html本文受权转载自“星球研究所”(ID:xingqiuyanjiusuo)
聚沙可以成塔
滴水可以穿石
如果水量高达亿万吨
持续冲刷大地亿万年
会是怎样一番景象呢?
在中国南方
水对大地的改造持续上演
大地溶蚀、山岳重塑
新的景观不断产生
它们被统称为
中国南方喀斯特
(喀斯特是水对可溶性岩石改造后形成的一系列地貌,因西方地理学家最早在南欧的喀斯特高原进行研究而得名,也被称为岩溶地貌;下图为中国南方喀斯特分布,制图
郑伯容巩向杰/星球研究所,依据王世杰等《中国南方喀斯特地貌分区纲要》)
▼
其分布面积高达55万平方千米
涉及湖北、湖南、四川、重庆、贵州
云南、广西、广东等多个省市自治区
是世界上规模最大、最壮观的
喀斯特地貌分布区
桂林山水、云南石林
重庆武隆的天坑、天生桥
贵州荔波水上森林
以及九寨沟和*龙的钙华堆积
一众名声在外的超级风景
都是它的家族成员
(中国南方喀斯特主要景点分布,制图
郑伯容巩向杰/星球研究所)
▼
近年来
在这片不断溶蚀的大地之上
还密集建立起一个个超级工程
例如桥梁隧道占到总里程74%的
宜万铁路
从谷底到桥面高达米的北盘江大桥
以及口径达米
世界最大单口径的射电望远镜
中国天眼(FAST)等等
(中国南方喀斯特主要工程分布,制图
郑伯容巩向杰/星球研究所)
▼
中国南方喀斯特
为什么会拥有如此众多的美景?
又为什么会出现
如此众多的超级工程?
Ⅰ
缘起
数亿年前
中国南方还是一片汪洋
大量海洋生物的钙质骨骼
以及其他碳酸盐类物质不断沉积
形成了总厚度达10千米的碳酸盐岩地层
之后
沧海桑田、汪洋成陆
巨厚的碳酸盐岩从海底抬升为陆地
加上中国南方气候湿热
每年-mm的降雨不断落下
水流流量大、流速快
(碳酸盐岩的沉积与抬升,制图
郑伯容/星球研究所)
▼
水中的二氧化碳与碳酸盐
发生化学反应
碳酸盐被溶解
并随着流水流走
(含有二氧化碳的水对碳酸盐溶解的化学反应式;可溶性岩石包括碳酸盐岩及多种蒸发岩类,如石膏岩、盐岩)
▼
无数次的化学反应
积少成多
居然开始重塑地表
四道超级风景
即将逐一诞生
Ⅱ
超级风景
水流沿着岩石表面流动
溶蚀出凹槽
凹槽愈溶愈深
中间突出的部分愈发尖削高大
如同30-40米的微型山峰
第一道超级风景
“峰”
诞生了
万千“峰”群铺天盖地
又好似一片岩石森林
因此得名石林
(石林形成过程示意图,石林是一种高大的石芽,制图
郑伯容兰泽玉/星球研究所)
▼
在重庆
万盛石林如同一簇簇石质火炬
指向苍穹
(重庆万盛石林,摄影师
彭渤)
▼
在湖南
碳酸盐沉积时
因夹杂了氧化铁等物质而呈现紫红色
流水溶蚀与风化剥蚀之后
发育出了独特的古丈红石林
(古丈红石林,图片源自
图虫创意)
▼
在云南
石林呈剑状、塔状、柱状等等
形态丰富,千变万化
(云南石林,摄影师
姜轲)
▼
方圆平方千米
有如刀墙剑阵
这便是声名赫赫的云南石林
(请将手机横屏观看,云南石林全景,摄影师
姜轲)
▼
但中国南方的石林又何止于此
它散布各处
数量不低于40处
(中国南方喀斯特区域主要石林分布,制图
郑伯容巩向杰/星球研究所)
▼
石林之外
另一种“峰”更加庞大
在极厚的可溶性岩石区域
水流切割出连绵不绝的群峰
如果山与山之间基座相连
则被称为峰丛
在广西大化县七百弄
平方千米的范围内
分布着多座米以上的石峰
平均每平方千米18.51座
是世界上密度最大、数量最多的喀斯特峰丛
从高处俯瞰
千峰万刃排山倒海
气势恢宏
(广西大化七百弄峰丛,摄影师
江海荣)
▼
当峰丛进一步溶蚀
基座被切开
山与山之间变得相对独立散布
则为峰林
广西桂林漓江两岸
正是典型的喀斯特峰林地貌
疏密有致、挺拔秀立
(桂林阳朔兴坪镇相公山,摄影师
蒙洪中)
▼
日出时分,云海蒸腾
如在仙境
(请横屏观看,桂林尧山云海日出,摄影师
*一骏)
▼
然而
人们以为桂林山水甲天下
殊不知
全国喀斯特峰林峰丛分布面积
高达14万平方千米
相当于一个安徽省大小
类似桂林山水的景象绝非鲜见
在云南
罗平县的一座座喀斯特山峰
圆润得如同小馒头、小豆包
(云南罗平金鸡岭峰林,摄影师
韦革宁)
▼
丘北县的普者黑
喀斯特峰林层层叠叠
构成了一幅天然水墨画
(请将手机横屏观看,云南普者黑,摄影师
覃光辉)
▼
在贵州
兴义市的万峰林
近两万座奇峰翠峦
组成了长多千米、宽30-50千米的
超大喀斯特峰林
气势磅礴,景观奇特
(兴义万峰林,摄影师
陈喆)
▼
当峰林继续溶蚀
许多山峰消失无踪
广袤的平原上有时会徒留一座山峰
是为孤峰
(孤峰,桂林伏波山航拍,摄影师
陆宇堃)
▼
从峰丛到峰林
再从峰林到孤峰
中国南方大地上
喀斯特山峰拔地而起、群峰竞秀
如教科书般展现了
峰丛峰林演化的典型模式
(喀斯特峰丛峰林地貌演化模式图,制图
郑伯容兰泽玉/星球研究所,依据朱学稳《桂林岩溶地貌与洞穴研究》)
▼
与此同时
流水的溶蚀还开启了
地下世界的大门
(贵州紫云县格凸河燕子洞,摄影师
李贵云)
▼
南方充沛的降水
通过各种缝隙、孔洞进入地下
制造出巨大的洞穴与地下河系统
这便是中国南方喀斯特的
第二道超级风景
目前流量在50升/秒以上的地下河
在中国南方已知超过2条
仅广西的地下河总长就超过1.3万千米
相当于两条*河的长度
如此庞大的地下河水系偶尔露出地面
会形成壮观的瀑布
“口若悬河”
(贵州清镇市暗流河,摄影师
李贵云)
▼
喀斯特洞穴更是以数十万计
其中实测长度超过5千米的有79个
长度大于10千米的有26个
深度大于米的有20个
绝大部分位于中国西南部
(上述的数据源自张远海等《中国大型岩溶洞穴空间分布及演变规律》;下图为中国南方喀斯特主要大型洞穴分布,制图
郑伯容巩向杰/星球研究所)
▼
在贵州
流水溶蚀出了长达.4千米的
双河溶洞
是中国目前已知最长的喀斯特洞穴
长度相当于北京五环路的2.6倍
(贵州双河洞,摄影师
无影)
▼
洞穴中还拥有地下世界的“殿堂”
即洞穴大厅
最大者厅高米以上
面积11.6万平方米
相当于16个足球场
(目前已知最大的洞穴大厅为贵州紫云县的苗厅;下图为双河洞大厅,注意下方的探洞者,摄影师
赵揭宇)
▼
原本溶解了碳酸盐的水
从洞顶上滴下来
碳酸盐析出并再次沉淀为固体
形成千奇百怪的钟乳石
(刺猪洞,位于黔西县素朴镇塘山村营盘坡观音岩,摄影师
赵揭宇)
▼
如洪钟
(荔波天钟洞,摄影师
李贵云)
▼
如神灯
(广西乐业的溶洞,摄影师
韦革宁)
▼
如幽冥世界
(广西乐业溶洞中的湖水镜像,摄影师
韦革宁)
▼
当洞穴的溶蚀继续
洞穴大厅发生坍塌
第三道超级风景便孕育而生
天坑
(请横屏观看,云南镇雄县天坑群,摄影师
柴峻峰)
▼
位列全球前三的大型天坑
全部位于中国西南部
在重庆
小寨天坑深达米
是目前已知全球最深的天坑
可以将上海“三件套”轻松放入
(奉节小寨天坑,上海三件套中最高的上海中心为米,摄影师
李贵云)
▼
在广西
乐业县的地下溶洞系统坍塌频发
造成天坑数量和密度
居于世界首位
堪称“天坑王国”
(广西河池市凤山县江州向地下长廊,摄影师
蒙洪中)
▼
从空中俯瞰
著名的大石围天坑
巨大的凹陷令人目眩神迷
其容积达万立方米
可以盛下半个西湖的水量
(广西乐业大石围天坑,摄影师
覃光辉)
▼
如果天坑四周岩壁溶蚀坍塌
还会形成天然的桥梁
人称“天生桥”
(广西凤山江洲天生桥,天生桥的成因有多种,地下河通道坍塌也是其中一种,摄影师
李贵云)
▼
位于湖南张家界的锅灶天坑
其南侧溶蚀崩塌后
一个跨度达50米的天生桥
便诞生了
(湖南锅灶天坑,摄影师
童迪)
▼
至此
水流溶蚀出了山峰
溶蚀出了地下洞穴和天坑
它裹挟着溶解后的碳酸盐离子四处流淌
穿过峡谷
(请将手机横屏观看,贵州安顺油菜河,摄影师
陆宇堃)
▼
穿过森林
(贵州荔波樟江风景区,摄影师
卢文)
▼
但是岩与水的化学反应并未停止
在适宜的条件下
水中的碳酸盐离子因为饱和而沉积
这便是第四道超级景观
钙华
著名的九寨沟、*龙
即是钙华堆积地貌的代表
在河流跌水处
碳酸钙堆积形成钙华坝
以及瀑布
(九寨沟钙华瀑布,摄影师
魏炜)
▼
在高山海子的底部
微生物群落在钙华表面生长
形成色彩斑斓的湖池
(九寨沟的海子,摄影师
曾勇前)
▼
由石坝相围而成的钙华池
数量众多
藻类生长繁茂
层层叠叠、绚丽多姿
(*龙,摄影师
刘夙培)
▼
峰、洞、坑、钙华
这便是中国南方喀斯特的四道超级风景
它们之中最具代表性的部分
相继在7年和年
以“中国南方喀斯特”为名
入选世界遗产名录
作为大自然的创造
超级风景得到了世界的认同
那么
超级风景之中
又为什么会诞生超级工程呢?
Ⅲ
超级工程
在人们印象中
拥有超级风景的中国南方喀斯特区域
都应是桂林一样的田园生活
(桂林兴坪镇大面山,摄影师
桂林大河)
▼
然而事实并非如此
因为大地已经被溶蚀得
支离破碎、峰谷密布
(卫星拍摄的都安瑶族自治县隆福乡的喀斯特地形,制图
巩向杰/星球研究所,底图源自EsriWorldImagery)
▼
道路阻隔
闭塞落后
(广西河池市大化县莲花山,摄影师
江海荣)
▼
全国14个连片特困地区中
有3个位于喀斯特集中分布的区域
(中国南方喀斯特范围内的集中连片特困区,制图
郑伯容巩向杰/星球研究所)
▼
云南、贵州等地的人均GDP
更是曾经常年位居全国末位
(以年各省人均GDP排名为例,云南贵州广西排名都靠后,制图
郑伯容/星球研究所)
▼
想要改变这种落后状况
交通
是其中的关键
但是在喀斯特地质条件下修路造桥
是一件难度非常大的事
首先
群峰连绵、峡谷纵横
大量路段都需要架桥或穿凿隧道
(广西河池市小三峡,摄影师
江海荣)
▼
其次
交通工程多以桩作为基础
脆弱的碳酸盐岩极易被溶蚀坍塌
根本无法支撑
所以必须钻到更深处
同时进行大量混凝土充填加固
(贵昆铁路天生桥大桥,这幅作品中可以明显看到大桥建于暗河之上,形成了桥上桥的奇观,摄影师
高坤煜)
▼
第三
建设过程中
发达的地下河水系会带来大量涌水
严重威胁施工安全和后续运行
必须进行导流,将水排出
(施工中的地下涌水,源自纪录片《讲述:中国建设者穿越喀斯特》)
▼
最后
即便建设完成
一些隐匿的地下洞穴也随时会引发塌陷
毁坏道路
(地面塌陷)
▼
所有这些都会造成
建设和维护的成本大大增加
所以中国南方喀斯特区域的工程
一旦开工建设
都必将是高难度、高投入、高技术含量的
超级工程
3年开工的宜万铁路
试图穿越连片的喀斯特区域
连通湖北宜昌和重庆万州
然而直到年才得以建设完成
7年间
平均每年只能推进50余千米
(宜万铁路龙鳞宫隧道施工场面,摄影师
文林)
▼
这段总长千米的铁路
共有隧道条、桥梁座
桥隧相加占全部里程的74%
其中
长达10千米的齐岳山隧道
历经6年才打通
相当于一天推进5米
宜万铁路桥梁的桥墩
平均高度达到50米
墩高超过米的桥梁5座
最高的主墩达米
相当于40多层楼
为当年世界铁路桥梁墩高之最
堪称“云中筑路”
(宜万铁路大桥,拍摄于建始县境内野三河,摄影师
文林)
▼
宜万铁路还穿越20余条暗河
余处大型溶洞
战胜了余次严重地质灾害
至少20名工人付出生命的代价
平均每千米投资万元
是青藏铁路的两倍
被称为中国铁路史上最难修的铁路
(湖北恩施市白果乡的宜万铁路与高速交汇,摄影师
文林)
▼
8年
作为普速铁路的宜万铁路尚未修完
穿越南方喀斯特的第一条高速铁路
从贵阳到广州的贵广高铁
便也已开工建设
它全长千米
隧道长度却占了千米
相当于有一半穿行于地下
这已经不是修高铁
而是在修建“超级地铁”
(刚从隧道中钻出的贵广高铁,幸福源水库大桥,摄影师
刘慎库)
▼
虽然有一半在地下穿行
贵广高铁的标准却并未降低
沿线通讯信号全面覆盖
不仅可以正常接打电话
刷微博、玩