乐业的天坑与冰洲石

administrator · 发表于 2009-12-25 11:10

关键词：天坑―CaCO₃溶解，冰洲石―CaCO₃结晶。
1、序
　　广西壮族自治区西北部的乐业县，与贵州省的罗甸县、望谟县、册亨县以一条北东向奔流的红水河分界。乐业县境内广泛分布着距今2.90―2.48亿年的二迭纪时期沉积碳酸盐岩。这里曾是一片深深的大海，形成了巨厚的海相沉积物，以石灰岩为主体的碳酸盐建造厚达80%以上，海西运动陆地相对扩大、燕山运动使这里隆起了高高的山岭，从此这里经历了长达2亿年的风化剥蚀时期，在这漫长的地质历史中，各种地质作用包括物理的、化学的、微生物的风化作用从未间断，永不停止的改造这片巨厚的石灰岩层。
　　沉积碳酸盐岩由方解石、白云石矿物组成，主要岩石类型为石灰岩、白云岩。沉积碳酸盐岩在地壳中的的分布仅次于粘土岩及碎屑岩，约占沉积岩总面积20%。沉积碳酸盐在中国约占沉积岩总面积55%。
　　乐业县境内的石灰岩经作者鉴定分析，CaCO₃平均含量高达97%，岩石呈青灰、灰白色，质地致密，未经变动岩石的矿物成分，方解石达98%，含有微少的石英、炭质、水云母粘土、褐铁矿。
　　区域性高纯度的石灰岩广泛分布，造就了乐业县境内天坑群、冰洲石群的大量出现。天坑与冰洲石形成的基本机理，是CaCO3的溶解与结晶过程不同的两种方式。
2、乐业行
　　20世纪80、90年代，两度来到了碳酸盐岩极为发育的乐业地区，进行岩溶(喀斯特)地貌、冰洲石矿产的地质考察。

照片1 弯弯的乡间公路串联着一个个竹林

照片2 芭蕉林拥抱的布依族、苗族村寨

　　我们一行五人从四季如春的第二春城贵阳出发，乘车南下，来到了贵州省素有冬季温室之称的罗甸县，这里是贵州省农科院李桂莲创导的冬季蔬莱栽培基地，日后并成为贵州及全国的蔬莱县。从罗甸县继续乘车南下来到了红水河边的边陲小镇羊里渡口，它与广西相邻，渡口从黎明到日落十分繁忙，这里兼容黔桂风光特色和民族风情，弯弯的乡间公路串联着一个个竹林(照片1)、芭蕉林(照片2)拥抱的布依族、苗族村寨。
　　红水河是珠江流域西江水系的上游干流河段，发源于云南省东部沾益县境内的马雄山，上游称南盘江。南盘江自云南省由西向东流来，沿黔桂边境流至贵州省望漠县的蔗香村，在这里汇聚了由NW―SE向的北盘江，汇合后始称红水河。红水河上游河段两岸均为高山峡谷，出露岩层多为三叠纪紫红色砂页岩，风化作用强烈，形成“石谷子”与泥土残积物，每当雨季、山洪来临时，地表水夹带着大量紫红色的泥砂，伴着涛涛的洪水涌入河中，红水河这时又成为一条在黔桂两省间流淌着的名副其实的紫红色彩色飘带。
　　金秋时季，从羊里镇渡口乘机动船朔水而上，这时的红河水清澈透明，似如―条绿色的玉带，蜿蜒在群山之间，伴随着两岸时隐时现金黄色的丰收田野，沟谷中种植的一簇簇的碧绿色的芭蕉林，行船慢慢的远去，渐渐的消失在茫茫的天际。

相片3 小船停泊在静静的河边

相片4 还要拉着纤绳渡过这片浅滩

　　
金秋的红河水是那样的安宁、平静，群山倒映在水面，小船停泊在静静的河边(相片3)。船在不断的往乐业方向前进，时而江心出现一片急流险滩，这时船上的人们还要下船，还要拉着纤绳渡过这片浅滩(相片4)。
　　快乐的地质旅游考查，饱赏着红水河两岸的自然风光，前面是洪水时期在河岸留下的伤痕，巨大的榕树用它巨大的根系，牢牢的、深深的扎根在土壤之中，在涛涛洪水面前仍然坚守着“阵地”，如今留下的是一幕幕植物抗争的画面，榕树依然生机勃勃。岸边洪水带来的上游大小不等、形态各异、颜色万千的砾石构成了砾石滩，这儿人们常来寻觅着小有名气的红河石类的观赏石(相片5)。红水河湾湾曲曲流向远方，河流侵蚀、沉积的自然规律一次又一次的重演，凹岸边遭受冲刷，一层层的被剥掉，凸岸接受着沉积，又不断的向江心伸延，这里形成了一片片砂砾河漫滩(相片6)。
　　船靠百中乡上岸(相片7)，往上攀登到达了乐业地区，这里树林茂密，山林青翠，两旁石灰岩组成的山峰、丘陵延绵，正逢赶场日子小镇一片兴望，那人山人海的场面，在烈日下仍然一片沸腾，人群填满了每一个角落，操着一口不易听懂的广西话。这次要在喀斯特的乡间考查一周，我们采购了大量的猪肉和蔬菜，准备轻装前行，进入深山老林，追寻着地质奇观，联系住宿在山民家中，同时也买一些猪肉和蔬菜送给山民，这里还是贫困山区。


相片5 人们常来寻觅着小有名气的红河石类的观赏石	相片6 这里形成了一片片砂砾河漫滩

相片7 船靠百中乡上岸	相片8 它将永远铭记着这次地质旅游考查的回忆中

　　登上乐业的土地上，回头从茂密的竹林丛中，了望美丽的红水河，远方对岸是贵州省的江边村寨，近处河床中裸露的层状石灰岩层深向江中，宽阔的河面，河水缓缓流淌一派诗情画意，于是就拍下了这一幅美丽、和谐的红水河畔自然景观，它将永远铭记着这次地质旅游考查的回忆中(相片8)。尔后我们搭乘上简易的乡间带步的拖拉机，卟通卟通的机鸣声响沏山谷，燥音一直伴随将我们一行，带进了茂密的喀斯特丛林之中……。
　　几天的地质旅游考查，我们穿梭于茂密的喀斯特丛林之中，这里仍是一片喀斯特丛林的处女地，这里有各种类型的岩溶地貌，这里有各种矿床类型的冰洲石矿体，这里还有各种植物种群，这里几乎与外界隔绝，今后的开发一定要有科学性。
　　这里村寨相距甚远，几户或独户人家居住一地，但人丁却十分兴旺，我们寄宿的一户人家，有十余口人，母亲和女儿还都怀抱着一个刚刚出生的婴儿。这里喂养的猪牠没有圈，是敞开放养的，在农舍四固游荡，夜间在屋檐下而眠，这里的一切保持着原始自然状态。
　　喀斯特风化残积下的保贵泥土给植物生长提供了苛刻的环境，但粗大的乔木、矮小的灌木和草丛依然十分茂盛。在喀斯特地区能保持至今这片山林是不容易的。笔者呈考查贵州南部荔波县的茂兰喀斯特原始森林，这里的山、水、树林互相依存，这在地球的同纬度25°北地带的其它地域是看不到这种奇特而又真实的地质奇观，然而乐业又在地球的同纬度25°南地带存在着山、水、树林互相依存而又真实的地质奇观。这里由于海拔较高，地处高山丛岭水系不发育，没有溪沟，虽地下水系发育也不能供树木根部吸收，但是这里由于植被广泛覆盖，雨量充沛，全靠植被储水，因而生态更是十分脆弱，要保护好乐业这片喀斯特林地，首要是保护好这片山林植被，只有保护好这片山林植被，才能防止石漠化带来的的深重灾难。
3、天坑
1)、天坑形成机理
　　天坑是一种“岩溶”或称“喀斯特”地质现象，(当地人把天坑叫”石围”。)。岩溶发生在地面上，则形成洼地、峡谷、石林，如果岩溶发生在地下河里，则会产生溶洞。天坑系喀斯特地貌中的地面与地下的一种综合性产物，一般在地表小型的称为喀斯特漏斗，当喀斯特漏斗形成巨大的溶蚀空间和深度时，它必然与地下密切接合，这时的喀斯特漏斗就赋于特定的名称譬如天坑、巨型漏斗。
　　天坑的形成机理综合包含下列几方面因素：
　　①区域性地质构造中的断裂系统，断裂系统包括主断裂、次一级、赋生的无数羽状断裂的互相交汇，张性为主的断裂更为有利。地壳多次的抬升运动和剧烈震荡，这种地壳抬升引发地下河的下沉，地下溶洞沿断裂发生多次垮塌，造就了天坑的规模和体积增大。
　　②溶解作用，伴随地壳反复的垂直运动、往返错动，加速岩石的崩解、脱落和溶解。
　　③地表水沿断裂系统下渗，地表水必须呈酸性(PH值<7)，氧化、还原电位的改变，才能对石灰岩浸蚀、溶解，形成碳酸钙、碳酸氢钙、重碳酸钙溶液被带走。
　　④地下水的活动和地下潜水面的不断改变，地下热水温度上升改变，加速浸蚀、溶解固体CaCO₃，转变成液体CaCO₃溶。
　　⑤地下水中生物化学作用如藻类的存在可促进固体CaCO₃溶解。
　　⑥热湿的气候环境有利于固体CaCO₃溶解。
　　⑦地下潜流(暗河)发育。促进石灰岩的溶解。
　　⑧地区的年降水量，如乐业地区年平均降水量近1400毫米(现在)。
　　⑨在地下形成大型的溶洞。
　　⑩在上覆岩层重力的作用下，不断往下崩塌，直到最后洞顶完全塌陷暴露。
2)乐业天坑

相片9 乐业天坑

　　乐业县境内广泛分布着数百处大小喀斯特漏斗，它们地处云贵高原南部边缘向桂西北边缘喀斯特过的渡地带，初步认定形成于距今300―400万年伴随喜马拉雅山再度强烈隆起时期。
　　从1：20万区域地质图、构造图分析，乐业地区的二迭纪石灰岩地层，呈 “Ｓ”形旋转扭曲构造，天坑的分布正处于这个旋转扭曲构造的中部，即连接两个弧形中转的部位，这个地区从地质力学分析，它处于地壳震荡时发生的张力最大，形成拉张裂隙最强，当地表、地下水的浸蚀、溶解的作用不断深入，造成这些裂隙部位不断扩大、垮塌。从这一观点为依据同样的地质、岩石条件下在凌云县、田林县、西林县至今尚未发现类似的天坑。
　　乐业县西部分布NW―SE走向的大石围天坑、溶洞群(20余个)尤为引人注目，乐业天坑群是世界上最大的天坑群(世界上有天坑的国家有俄罗斯、斯洛文尼亚、法国、巴布亚新几内亚、墨西哥。)。
　　大石围天坑离乐业县城21公里，天坑深度为613米 (居世界同类大型岩溶漏斗第二，重庆奉节小寨天坑深约666.2米) ，坑口EW走向长600米，SN走向宽420，米容积约为0.8亿立方米(居世界同类大型岩溶漏斗第二)。天坑四周绝壁直立，底部海拔在900－1000米。大石围天坑集地下河流、地下溶洞于一体，有世界”岩溶圣地”之美称，国际洞穴研究会已把广西乐业正式命名为“国际岩溶与洞穴科考探险基地”。
　　乐业天坑群有丰富的地下水系，最后全部汇入红水河。然而这一带，无一条地表水系，这说明地下分布着发育良好的地下河溶洞群系，地下河源头可能就是乐业南面50余公里处，海拔2062米广西第4高峰的岑王老山，地下河汇入红水河，天坑附近的百朗大峡谷出水口，水位落差近600米，乐业县SE面布柳河，流向NE一SW向的布柳河,在天峨县汇入红水河。
　　现在对天坑的研究有着十分重要的意义，因为它形成一个相对封闭的生态环境，天坑里面有一个比较原始的生态群落，人为的干挠因素极少，天坑里的动植物在这里生长消亡，能够保留下化石遗体及珍稀物种，在大石围天坑就发现了恐龙时代的植物—桫椤(也可延续晚期)。天坑的封闭生态环境对地球上局部环境生态学研究提供了特定的地质、地理条件下的变化。天坑底部面积为20多万平方米的地下原始森林，是世界第一的奇观，原始森林底部有两条地下河(一暖一冷)。有一个奇特的冒气洞，洞深350米，因常冒雾气而得名。　　
　　天坑的地下河有罕见的朦鱼和盲鱼、盲虾、洞螈等，它们的触觉神经特别发达，动作十分敏捷。天坑底层植物终年生活在水雾缭绕之中，在相对的无风的环境中，相对湿度常保留在70％以上，林下阴生草本植物几乎全部发育为阴生肉质草本形态，如狭叶巢蕨、冷蕨、深绿短肠蕨、水衣、马蓝花、火焰花、冷水花、楼梯草、雾水葛等，这些肉质植物本身即是阴湿环境的产物，又是维持这种特殊水热条件的必要物种。
　　天坑中的棕竹，生长年代久远（100年以上）基部“竹节”分外明显，节间显黄绿色光泽。一般高度在5－6米，成片分布的天然野生棕竹，在我国森林中十分罕见。
　　天坑中上层乔木以香木莲为主，天坑底部香木莲一般为成年大树，胸围2米左右，树高30米者不在少数。天坑中针阔常绿落叶混交林植物群落乔木有短叶黄杉、福建柏、细叶云南松、鹅耳枥、苦丁茶、青冈、细叶青冈、酸枣，灌木和草木植物如九里香、鼠剌、寒兰等。
4、乐业冰洲石
1)、乐业冰洲石特征
　　乐业冰洲石群分布在乐业县北部地区，产于二迭纪石灰岩地层中，产出与地质构造形成的断裂密切相关，在张性断裂带及层间脱空构造中可形成巨厚的冰洲石矿体。乐业冰洲石群与贵州省望谟县、罗甸县的冰洲石群构成了一个冰洲石成矿区，这里产出不少优质、符合技术要求的冰洲石，通过广州―香港渠道流向世界各地。
　　乐业的冰洲石以浅茶色为主，有部分白色透明和浅绿色的冰色石，一般在成矿后未遭受后期地质变动的冰洲石，均未出现在紫外线照射下显示萤光性，这里的冰洲石结瘤、蓝针十分稀少，但双晶较为发育，晶体中常形成沿解理的裂开面和棉雾，这里的冰洲石CaC0₃纯度一般均达到99.5%，矿物的折光率No=1.6560，测定密度2.713g/cm³，透过率95%(自然光)。
　　笔者考查了乐业县北部地区冰洲石群的数个矿体，从矿体的现状分析，这里曾遭受过野蛮的、不科学的采掘，冰洲石晶体撤满遍地，十分可惜!
2)、乐业冰洲石矿体
　　①刘家湾冰洲石矿体

照片10 矿体上部有一溶蚀洞穴

照片11 下部被风化土掩埋

照片12 中部冰洲石矿体展露

　　冰洲石矿体产于裂隙、洞穴之中，方解石菱面体结晶巨大，颜色以浅茶为主，局部茶色，矿体上部(照片10)有一溶蚀洞穴，冰洲石表面溶蚀状，下部(照片11)被风化土掩埋，有露头出现，中部(照片12)冰洲石矿体展露，受应力作作用有一组裂隙斜切矿体。
　　②李家坡冰洲石矿体

照片13 巨形菱面体晶体结晶堆积植物根系穿插其间

照片14 被人为挖掘出的晶体堆满山坡

　　冰洲石呈现浅绿色，矿层出露完整，巨形菱面体晶体结晶堆积(照片13)植物根系穿插其间，被人为挖掘出的晶体堆满山坡(照片14)。
　　③摩天岭冰洲石矿体
　　冰洲石呈现无色透明，矿层层状(板矿)出露(照片15)，产于高高的山岭之上，这里有二米以上无色透明的菱面体晶体(照片16)，受应力作用在三米白色的菱面体晶体晶面上有擦痕定向展布(照片17)，这里曾今被人们挖掘过，堆弃了一山坡被分割的菱面体晶体(照片18) (照片19)。


照片15 矿层层状(板矿)出露，产于高高的山岭之上	照片16 这里有二米以上无色透明的菱面体晶体

照片17 受应力作用在三米白色的菱面体晶体晶面上有擦痕定向展布	照片19 堆弃了一山坡被分割的菱面体晶体

照片18 这里曾今被人们挖掘过

　　④田家洞冰洲石矿体
　　冰洲石矿体局部产于石灰岩溶洞之中，呈大小不等的个体，洞很深，全由冰洲石组成(照片20)，洞外可见冰洲石呈似层状(板状)矿分布(照片21)。

照片20 洞很深，全由冰洲石组成

照片21 洞外可见冰洲石呈似层状(板状)矿分布

　　⑤梁家洞冰洲石矿体
　　冰洲石矿体产于石灰岩溶洞之中，呈很大的块体(照片22)，这里曾今被人们挖掘过，堆弃在洞口被分割的菱面体晶体(照片22-1)。
　　⑥塘家洞冰洲石矿体
　　冰洲石矿体形成巨厚的似层状矿体，结晶成巨晶状，紧紧的堆磊在一起(照片23) (照片24)，部分矿体还掩埋在风化的泥土中，上面布满植被(照片25)。

照片22冰洲石矿体产于石灰岩溶洞之中呈很大的块体

照片22-1 堆弃在洞口被分割的菱面体晶体

照片23 结晶成巨晶状，紧紧的堆磊在一起

照片24 结晶成巨晶状，紧紧的堆磊在一起

照片25 部分矿体还掩埋在风化
的泥土中，上面布满植被

　　⑦坳上冰洲石矿体
　　坳上冰洲石矿是一个隐伏的冰洲石矿体，向地下深部延伸，原本上面被土覆盖，上面生长着茂密的树林(照片26)，近看冰洲石矿表面被溶蚀(照片27)。

照片26 上面生长着茂密的树林

照片27 近看冰洲石矿表面被溶蚀

5、乐业天然天坑冰洲石的开发
1)、天坑
　　当今谈及开发，必然想到的是将天坑作为旅游资源的开发，因为天坑形成于自然环境中，对人们很有新意和吸引力(从网上得知2003年国庆节将对外旅游开放)。天坑作为地质遣产的一部分，在自然界是不可多得的。
　　天坑是岩溶地貌的一种，是巨型喀斯特漏斗，在几千万年的形成过程中能保存至今并被人们发现是很不容易的，喀斯特的含意是石灰岩被溶蚀，诸如云南的石林、桂林的七星岩、芦笛岩、贵州的龙宫、织金洞，都是石灰岩被溶蚀的产物，溶洞中的钟乳石、石幔、石笋等都是无机物，在有利的环境下它还能生长(钟乳石上流下的CaCO₃溶液不断的沉淀结晶)，开发成旅游景观后，只要不对溶蚀的石灰岩人为的改变外观，是能保留很久的。
　　天坑与上述景观则截然不同，洞壁由石灰岩溶蚀形成，它是无机的，但它的底部和壁上有大量生长茂密的原始森林和动植物群落，它是有机的，它是研究天坑的十分重要的组部分。喀斯特也意味着生态环境的脆弱性，如果不节至人为因素的干挠，这种脆弱性将会越来越强，最终将演变成为一个漏斗状洞穴。
　　因而有的专家不主张将大石围天坑开发成旅游景观，因为你不进入坑底或从坑顶安置升降索道，也将失去亲自目睹自然天坑的意义。
　　为了使天坑世代保持着纯真的天然面貌，笔者认为可局部开发成封闭式的坑底旅游通道,通道采用透明有机玻璃制作管道，人在管道中行，又具备独立的气候环境，也达到了亲临其境一睹为快的效果，也减少了人对天坑物象的干挠。
2)、冰洲石
　　冰洲石是乐业的特色矿产资源，也是不可再生的矿产资源，冰洲石有非金属中的黄金之称，实际上合格的冰洲石比黄金价还贵。
　　充分利用本地的矿产是矿管部门的首要则任，县矿管部门要对全县冰洲石资源有统一的规划，严禁对矿山的乱采乱掘，对现有矿山加以整顿。


照片28 菱形冰洲石旅游纪念品	照片29 冰洲石球纪念品

　　目前山野中大量的冰洲石废弃晶体可充分利用变废为宝，成立一个冰洲石工艺美术厂，加工沿冰洲石菱形自然形态，通过切、磨、抛光技术，利用冰洲石特有的重折率(一点变二点，一字变二字)制作菱形冰洲石旅游纪念品(照片28)和冰洲石球(照片29)纪念品，配以精致的纸盒，印上乐业字样，在各景点可随门票奉送，也可单独认购。
　　县城或省城南宁市娱乐场所可取名雅致的“×××冰洲石舞厅” 可用冰洲石装饰，光彩晕目，每位男女宾客奉送一盒冰洲石纪念品，也别有一般情趣。