中国南方喀斯特，有多美？

　　本文经微信公众号“星球研究所”授权转载

　　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

　　以及九寨沟和黄龙的钙华堆积

　　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）

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　　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565米的北盘江大桥

　　以及口径达500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1000-2000mm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）

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　　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）

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　　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）

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　　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）

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　　方圆400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）

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　　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

　　486平方千米的范围内

　　分布着9000多座800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

　　（请将手机横屏观看，桂林尧山云海日出，摄影师@黄一骏）

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　　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）

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　　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）

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　　在贵州

　　兴义市的万峰林

　　近两万座奇峰翠峦

　　组成了长200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）

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　　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）

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　　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2800条

　　仅广西的地下河总长就超过1.3万千米

　　相当于两条黄河的长度

　　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400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）

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　　在贵州

　　流水溶蚀出了长达257.4千米的

　　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）

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　　洞穴中还拥有地下世界的“殿堂”

　　即洞穴大厅

　　最大者厅高200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）

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　　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）

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　　如洪钟

　　（荔波天钟洞，摄影师@李贵云）

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　　如神灯

　　（广西乐业的溶洞，摄影师@韦革宁）

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　　如幽冥世界

　　（广西乐业溶洞中的湖水镜像，摄影师@韦革宁）

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　　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

　　（请将手机横屏观看，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666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632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）

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　　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751万立方米

　　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）

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　　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(000430)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）

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　　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、黄龙

　　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

　　（黄龙，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2007年和2014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@Esri World Imagery）

　　▼

　　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2010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

　　2003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2010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377千米的铁路

　　共有隧道159条、桥梁253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100米的桥梁5座

　　最高的主墩达128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

　　100余处大型溶洞

　　战胜了100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6000万元

　　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）

　　▼

　　2008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857千米

　　隧道长度却占了464千米

　　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、玩微信统统不在话下

　　（贵广高铁穿越桂林农田，摄影师@黄一骏）

　　▼

　　2010年开工建设的贵昆高铁

　　同样不容小觑

　　仅是在贵州境内

　　就有隧道92座144千米

　　桥梁126座63千米

　　相当于每100千米

　　就有77.5千米的桥梁和隧道

　　（贵昆高铁北盘江大桥，高铁列车正在通过，摄影师@王璐）

　　▼

　　铁路之外

　　公路建设也是奇迹不断

　　为跨越峡谷

　　2005年开建的沪昆高速坝陵河大桥

　　用6.5万吨钢材

　　25万立方米的混凝土

　　80万个螺栓组

　　让大桥跨度达到1088米

　　在高山峡谷区修建如此大跨度的桥梁

　　为世界建桥史上的首次

　　（沪昆高速坝陵河大桥，摄影师@李贵云）

　　▼

　　但是一山更比一山高

　　一桥更比一桥长

　　2013年开建的贵瓮高速清水河大桥

　　以1130米的主跨度

　　随即打破了坝陵河大桥的记录

　　（贵瓮高速清水河大桥，摄影师@龚小勇）

　　▼

　　同年开建的杭瑞高速北盘江大桥

　　则在另一个指标上发起冲击

　　其桥面到谷底的垂直高度达到565.4米

　　相当于近两百层楼的高度

　　为世界桥面最高的桥梁

　　从桥上俯瞰

　　奔腾的北盘江渺小如溪流

　　（杭瑞高速北盘江大桥，摄影师@龚小勇）

　　▼

　　这是中国南方喀斯特区域

　　桥梁建设的黄金年代

　　截止到2017年年底

　　仅贵州一省便在喀斯特高原上

　　架起了2.1万座公路桥梁

　　世界高桥前100名中

　　有46座在贵州

　　称其为“桥梁博物馆”毫不为过

　　（密密麻麻的贵州省公路桥梁分布，每一个点代表一座公路桥，制图@巩向杰/星球研究所）

　　▼

　　这些公路桥梁

　　穿云入霄

　　（2016年10月7日清晨，湖北宣恩县境内的恩来高速公路贡水河大桥宛如仙境，摄影师@文林）

　　▼

　　在溶蚀的大地上

　　虎踞龙盘

　　（百色合那高速，摄影师@韦革宁）

　　▼

　　连通四方

　　（请将手机横屏观看，合那高速，摄影师@江海荣）

　　▼

　　而对喀斯特运用最巧妙的超级工程

　　当属近年声名大噪的

　　中国天眼（FAST）

　　它是一个接收面积相当于30个足球场的

　　大型射电望远镜

　　超大的口径

　　令选址成为首要破解的难题

　　喀斯特峰丛间的洼地

　　拥有天然的碗型结构

　　可以降低工程建设成本

　　在经过反复比较后

　　峰丛洼地最终脱颖而出

　　（FAST原址：克度镇航龙村大窝凼洼地，摄影师@李贵云）

　　▼

　　2016年9月25日

　　历时22年

　　“中国天眼”在贵州的大窝凼洼地落成

　　从此成为世界上最大的

　　单面口径球面射电望远镜

　　（中国天眼，摄影师@李贵云）

　　▼

　　Ⅳ

　　秀丽的峰林、魔幻的溶洞

　　以其奇异和神秘吸引着世界的目光

　　飞速的高铁、横亘的长桥

　　让内外沟通如此便捷

　　（请将手机横屏观看，桂林阳朔兴坪镇全景，摄影师@李一鸣）

　　▼

　　中国南方喀斯特

　　一片溶蚀的大地

　　一片你可能并未认真了解过的土地

　　大自然在这里创造了超级风景

　　人类在这里创造了超级工程

　　风景与工程共同开启了

　　我们认识这片土地的两扇窗口

　　（桂林平乐县粉岩，摄影师@黄俊霖）

　　▼

　　本文创作团队

　　撰稿：GentleGeGe、王昆

　　设计：郑伯容

　　地图：巩向杰

　　审校：云舞空城、纪秋梅

　　P.S. 本文主要参考文献：杨景春等《地貌学原理》、李高聪《中国南方喀斯特地貌全球对比及其世界遗产价值研究》、尤联元等《中国地貌》、张远海等《中国大型岩溶洞穴空间分布及演变规律》

　　P.P.S.  星球研究所长期招聘地理、地质、天文、生物、历史、考古、艺术、建筑、城市规划等各领域撰稿人，以及MG动画、平面设计师、商务策划等，请在后台回复“招聘”即可查看

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