喀斯特地理环境类型

喀斯特地貌与洞穴

2.a.3.1 地貌类型

桂林喀斯特遗产提名地喀斯特地貌类型多样，主要包括成因有别的两大地貌系列，即由纯碳酸盐岩发育形成的全喀斯特地貌和由不纯碳酸盐岩（含泥质、硅质等不溶物质）形成的半喀斯特地貌；前者主要表现为峰丛喀斯特（照片 2.1）和峰林喀斯特（照片 2.2），以及峰丛洼地、峰丛谷地、峰林平原、坡立谷平原、喀斯特峡谷等组合地貌类型；后者包括丛丘谷地、岭丘谷地、缓丘平原等地貌类型（图 2.4）。另外有少量流水地貌，包括丘陵、洪积扇、阶地（照片 2.3）等，主要分布在漓江两岸。

图 2.4 桂林喀斯特区域地貌图

照片 2.1 1637年，当徐霞客乘船探察冠岩而掉舟出洞时，看见草坪对岸群峰，他写道“望隔江群峰丛合”，后来又用“丛立之峰”来形容峰丛。后来就用“峰丛”和“峰林”的概念来表述桂林喀斯特地貌类型。

照片 2.2 漓江支流遇龙河峰林拔地兀起，如笋顶天，如簪玉立，形态各异，形成“万点山尖锁碧空”的画面。

照片 2.3 天马山漓江阶地

桂林喀斯特遗产提名地峰丛集中分布于漓江两岸，面积139.1km2，由众多高低错落的锥状山峰与其间形态各异的封闭洼地组成，山峰具有连座性，其间分布大小洼地328个，石峰1012余座，石峰高程270-800m，洼地海拔高程160-450m，峰丛和洼地相对高程平均180m，洼地平均面积0.08km2，洼地多边形边数平均5.3个（表 2.1， 照片 2.4）。

表 2.1 桂林喀斯特主要峰丛一览表

照片 2.4 漓江两岸连片峰丛地貌

峰林喀斯特由峰林和喀斯特平原组成，平原起伏坡度一般小于3°，地面耸立着拔地而起、相互离立、疏密不一、高低不等、坡度陡峭的石峰（坡度一般大于45°）。在石峰分布最为集中的桂林市阳朔县葡萄乡峰林提名地内，在28.4km2范围内有石峰132座，平均密度为4.6座/km2，最密处为8座/km2。石峰以塔形为主，峰体高度洞穴化，相对高度60-200m，石峰平均直径50-200m（照片 2.5，2.6）。

照片 2.5 葡萄峰林地貌

照片 2.6 葡萄片区翠屏峰林景观

图 2.5 桂林喀斯特地貌剖面图（东-西）

漓江喀斯特峡谷：提名地内漓江喀斯特峡谷长36km，河床水面宽度为150-200m，在河谷束窄处，宽仅60m，两岸石峰相对高度多在200m以上。江中多洲滩，突出浅滩有11处，浅滩长度450-1500m。漓江在峡谷段表现为深切曲流，奇峰夹岸，形态万千，两岸陡崖直插江中，是典型的喀斯特峡谷（照片2.7）。

照片 2.7 漓江喀斯特峡谷

思和坡立谷：分布于峰丛之中，由其西北面碎屑岩外源水的汇入、地下喀斯特含水层结构和埋深的变化形成了这一局部喀斯特平原。思和坡立谷平原长5.3km，宽度一般为250-300m。坡立谷具有陡立的边坡和平坦的底部，发育方向与当地构造线方向一致。坡立谷上游部分沿坡脚有11个出水泉口，近漓江处有多个落水洞，这些落水洞高出漓江水位70m，离漓江河床水平距离500-700m。谷底有一条地表小河，宽度为5-6m，深1-2m，河底无卵石和泥沙沉积，水流清澈（照片 2.8）。

照片 2.8 思和坡立谷

2.a.3.2 洞穴系统

桂林喀斯特遗产提名地洞穴众多，洞穴类型、数量、形态和规模，依地质、地貌背景不同而各有所差异。如在全喀斯特峰丛和峰林地貌中发育的洞穴，比半喀斯特丛丘、岭丘地貌中发育的洞穴，数量要多、规模要大。后者多为小型洞穴或溶蚀裂隙。

峰林区喀斯特洞穴的特点是数量多、规模小，以横向洞穴为主，脚洞为主要类型，洞穴平均长度50m，洞穴在石峰上下全空间发育，所谓“无山不洞”（照片 2.9）。洞穴溶蚀形态发育，次生化学沉积物有限。洞穴断面多呈椭圆状，机械沉积物以细物质为主。

照片 2.9 葡萄峰林平原区脚洞

峰丛区喀斯特洞穴的主要特点是没有脚洞，竖向洞穴、地下河洞穴发育。地下河洞穴，包括有水洞穴和已成为干洞的早期地下河洞穴，如罗田大岩。这类洞穴规模宏大，洞穴断面多呈峡谷状，溶蚀、侵蚀形态发育，洞穴次生化学沉积物丰富，崩塌块石多，沉积有大量来自非喀斯特地区的砾石和砂。研究较多、有代表性的洞穴为冠岩地下河洞穴系统（图 2.6，照片 2.10）。

此外，介于峰林和峰丛之间的是岛状峰丛，位于峰林边缘，发育洞穴数量多，洞道形态简单，规模介于峰林洞穴和峰丛洞穴之间，洞穴成层性明显，著名洞穴的有盘龙洞。

图 2.6 冠岩地下河洞穴系统分布图

照片 2.10 冠岩地下河洞穴出口

冠岩地下河洞穴系统：位于漓江峰丛提名地片区东北，源自海洋山的外源水，在南圩谷地穿岩入口潜入地下，至小河里岩流出地表，明流700m后复又没入地下，最后在漓江边冠山之下排入漓江，全长12km，1985年中英联合洞穴探险队探测洞穴系统总长10528m，平均坡降为20‰，流域面积约69km2，是桂林地区最大的一条地下河洞穴系统。冠岩地下河洞穴系统发育在中、下泥盆统灰岩地层中，岩层产状平缓，倾角一般10-20°。自上游至下游可划分为可分为五段（图 2.7，2.8，2.9，2.10）：

穿岩段：从伏流入口至牛屎冲竖井，总长度3860m，入口高程250m，末端终止于潜水水塘，落差75m，为峡谷状地下河洞穴。洞道高20-60m，宽10-30m。洞底有大量砾石，有两处较大的崩塌堆积体。在伏流入口上方，有穿岩（照片 2.11）。在牛屎冲竖井的下游，地下河成为潜水洞道，1985年中英联合洞穴探险队对该洞道潜水探测，探测长度250m，垂直下降深度为35m，管道陡直周壁光滑。

照片 2.11 穿岩，好似一重巨大山门，抑或又似一轮满月.

大岩冲段：为一孤立的高位洞穴，长900m，洞口高悬，上层洞道为横向洞穴，而后沿一垂深为110m的竖井进入下部通道，最后至一个现今仍在活动的虹吸管通道所造成的水潭之中。

小河里岩段：冠岩地下河在牛屎冲处潜伏约3km后在小河里岩流出，洞口海拔150m。洞穴全长2840m，落差73m；其中有110m长、潜深46m的上游潜水通道是中英联合洞穴探险队1985年潜水探测。通道多呈峡谷状断面，由一系列大且深的水潭和跌水急滩构成。通道一般宽5-20m，高10-30m。小河里明流段：又被称为小河里天窗，长700m，流入冠岩～安吉岩洞穴。

冠岩～安吉岩段：为冠岩地下河下游段，由上层旱洞安吉岩和下层水洞冠岩组成，总长为3827.3m，其中旱洞长2401.1m，水洞长1426.5m。旱洞一般宽8-15m，高10-25m。最大厅堂为棕榈树大厅，高50.6m，宽53.3m。水洞宽6-25m，高5-9m，水深一般为1.5-6m。已成为重要的游览洞穴。

图 2.7 穿岩洞穴系统图

图 2.8 大岩冲洞穴图

图 2.9 小河里岩地下河洞穴图

图 2.10 冠岩－安吉岩洞穴系统图

罗田大岩：位于遗产提名地东南端，发育于峰丛山体之中，山体海拔520.8m，洞穴相对高120-160m。罗田大岩有三个洞口，洞穴全长1150m，宽40-60m，最宽90m，高30-60m，最高处90m。是桂林最高大的洞穴（图 2.11）。罗田大岩北洞口山体为陡崖，洞壁大片流痕显示洞口为进水口；西洞口外为一深陷的封闭洼地，洞口处是一座高达40m的岩堆，古水流由此洞口流出。东洞口巨大石壁上有密如蛛网的大量贝窝，显示其为古水流流入口。罗田大岩的次生化学沉积形态众多，其中，直径10m以上、高逾40m的石柱在10个以上，距西洞口200m处有石柱高达62m，为桂林之最（照片 2.12）。

图 2.11 罗田大岩洞穴图

照片 2.12 位于罗田大岩92m高洞道中的62m高石柱

盘龙洞：盘龙洞位于葡萄北报安村附近，发育于上泥盆统灰岩岛状峰丛山体之中，处于桂林弧形构造的弧顶南端断裂和裂隙最均匀、最发育的构造部位，洞道呈南北向延伸，与弧形构造走向一致（图 2.12，图 2.13）。洞口标高210m，洞长259.8m，高6-12m，宽11-15m。盘龙洞钟乳石发育，显示明显受裂隙滴水控制。盘龙洞洞内环境较稳定，1994年6月至1995年5月的洞穴气温变化为18.9℃至20.0℃，平均为19.5℃，在同一时期测定的滴水温度为19.0℃至19.8℃，平均为19.5℃，洞内相对湿度为100%。岩溶地质研究所对盘龙洞进行了深入研究，包括洞穴石笋测年、古气候研究和滴水水化学研究等。对盘龙洞内的两个石笋进行采样分析表明，石笋沉积速度大的阶段每百年沉积高度为38-80mm。石笋下部有两个明显的黑褐色的沉积间断面，一为11080～32440年之间，间断时间2.1万年；另一为6140～6930年之间，间断时间为790年。这两个大的间断面，是干冷气侯下滴水断流所致。由石笋提取的气侯记录，得到桂林3.6万年以来气侯变化信息。

图 2.12 盘龙洞局部地貌洞穴简图

图 2.13 盘龙洞洞穴图

2.a.3.3 象形山石

由于岩性、裂隙、溶蚀的差异性以及生物岩溶的作用，在桂林喀斯特遗产提名地，尤其是沿漓江两岸形成了众多和奇特的石峰和石壁，这些石峰拔地而起，象形拟物，或半枕江中、半依陆地，或迭嶂连绵、似骆狮巨象、凤凰虎豹，似斗鸡奔马、姿态万千……，构成了丰富多彩的空间立体喀斯特地貌景观。著名的有蝙蝠山、青蛙过江、望夫石、银幕山、冠山、绣山、推磨石、神笔峰、羊角山（照片 2.13）、杨堤风光、童子拜观音、老人守苹果、雄狮上山、乌龟爬山、鱼尾峰、九马画山（照片 2.14）、仙女群峰、镰刀湾、螺蛳山、朝笏山等。

照片 2.13 杨堤羊角山

照片 2.14 九马画山

2.a.3.4 喀斯特发育规律

桂林喀斯特发育于下石炭系至上泥盆中统巨厚碳酸盐岩地层中，即位于桂林弧形构造带内，喀斯特洞穴尤以上泥盆统融县组石灰岩中最为发育。

在岩性和外营力作用差异性基础上，桂林喀斯特地貌分为峰林地貌和峰丛地貌两大类。峰林地貌是在潜水面接近或到达地表的情况下，有大量的外源水的补给时发育的，主要由水平循环的水流侧向溶蚀形成，包括部分侵蚀作用。水流来源于本地降水外，来自非碳酸盐岩的外源水占有十分重要的地位。因此，峰林平原是一种流水喀斯特，多分布于构造盆地、原始相对低地或碳酸盐岩和非碳酸盐岩交界地带。峰丛是在渗流带很厚的正向部位，由降水以垂向循环运动溶蚀、侵蚀作用形成。因此，峰丛喀斯特是一种入渗喀斯特。

在不同地貌背景下，桂林喀斯特洞穴成因类型不一样，受到不同区域水循环条件控制。从成因类型看，峰林平原区洞穴以外源水的侧向溶蚀为主，主要为浅潜流带或地下水位洞穴，按其形态可分为脚洞、穿洞、地下河洞穴、迷宫洞等；峰丛洼地区洞穴主要是渗流带复杂的竖向洞穴和地下河伏流洞穴，与渗流带垂直渗透溶蚀和线状水流溶蚀侵蚀有关。

桂林喀斯特洞穴次生化学沉积物，几乎包括了除月奶石之外的所有沉积形态。对洞穴沉积物研究表明，桂林峰林平原区洞穴40m以下洞穴，主要形成于更新世中晚期。石笋中碳、氧同位素研究反映了第四纪以来古气候的冷暖变化，而且石笋中的沉积间断与古气候变冷一致。洞穴石笋的生长速度在0.01-3.8mm/年之间。

2.a.3.5 喀斯特演化模式

峰林和峰丛喀斯特的发育演化，目前学术界有两种模式。即地貌循环演化论和同时异态演化学说。桂林喀斯特的演化模式属于时异态演化模式。

同时异态学说认为，在开放喀斯特系统内，峰林喀斯特和峰丛喀斯特在形态和性质上的分异是由于喀斯特作用中物质与能量输入和输出的强度、作用方式在空间上的差异和分布不均引起的。并从起始阶段便有峰林和峰丛各自的发展方向。

桂林峰丛和峰林喀斯特属于同一流域，具有共同的物质条件，即巨厚而坚硬致密的碳酸盐岩和充沛降水的亚热带气候等。

当碳酸盐岩出露地表，在被地质构造运动改造之后，或形成地表流域时，因有地形和构造上的差异（背斜高起为山，向斜低下成盆），以及与非碳酸盐岩地层接触关系的不同，导致喀斯特作用方式和强度的不同。地势高位处，地下水位的深埋，只有降水的入渗作用，喀斯特强度相对较低，地表形成漏陷地形，导致向峰丛发展。地势低位处，地下水位接近地表，由于外源水的进入，形成地面水流，喀斯特作用于地表且强度大，这便是峰林喀斯特方向。

桂林峰林和峰丛喀斯特的分布是相互交替的，其分布完全取决于系统形成条件的差别。这样，由于构造运动性质的差异和由此形成的不同水文地质背景，从而导致峰丛和峰林的协同共生、同时异态发展，是峰丛和峰林喀斯特演化的“桂林模式”（图 2.14）。

图 2.14 桂林喀斯特世界自然遗产提名地地貌演化模式图（据朱学稳，1988）

A.经历晚白垩世和古近纪剥蚀后，于新近纪出露地表的岩溶面； B.受不均一构造抬升，导致地形反差加大； C.地势高位处，只有降水的入渗作用，导致向峰丛发展。地势低位处，形成地面水流，是峰林喀斯特方向。 D. 由于构造运动性质的差异和由此形成的不同水文地质背景，导致峰丛和峰林的协同共生、同时异态发展。