范晓︱不只九寨沟、黄龙，这里是世界屋脊东缘的钙华花环
不只九寨沟、黄龙，
这里是世界屋脊东缘的钙华花环
撰文/范晓
标新立异的岷山式喀斯特，“逆反”了中国南方喀斯特
以桂林山水为代表，广布于桂、黔、滇、川、湘、鄂诸省的中国南方喀斯特，是世界上最壮观的喀斯特景观带之一，它的一些典型景观地因为被列入了世界自然遗产，而倍受关注。
但人们不要忘了，20世纪80年代，以九寨沟、黄龙为代表的钙华景观的发现，向人们展开了一幅高寒山区另类喀斯特的奇异画卷，而且早在1992年，九寨沟、黄龙就已被列入了世界自然遗产。
九寨沟、黄龙的奇异景观，分布在世界屋脊——青藏高原东缘的岷山山脉之中。而且不仅仅是岷山，在青藏高原横断山区的东缘，从北到南，有一条壮观的钙华景观带，仿佛世界屋脊边缘的瑰丽花环。由于在九寨沟、黄龙所处的岷山山区这类钙华景观最发育、最典型，有专家将其称之为“岷山式喀斯特”。
横断山东缘钙华景观带的地理位置（图中紫色线条所示）。
由南向北望岷山主峰、海拔5588米的雪宝顶（图片中部的白色金字塔形山峰），九寨沟、黄龙即位于雪宝顶的北侧。范晓摄影
岷山式喀斯特之奇，在于它和华南喀斯特几乎完全“反向”。为什么这么说呢?
中国南方喀斯特，地表有大规模的峰丛、峰林、石林、天坑等溶蚀地貌。同时地下也存在大规模的溶洞群。石灰岩被溶蚀后，在一定的条件下，还会以钙华的形式，重新沉积。在华南，钙华主要沉积在地下的洞穴里，形成光怪陆离的钟乳石、石笋、石柱、石花、钙华池等等；
广西桂林——中国南方喀斯特地貌之地表的峰丛与峰林。范晓摄影
中国南方喀斯特的洞穴沉积，广西鹿寨喀斯特溶洞里的钙华池。范晓摄影
而九寨沟、黄龙所在的岷山，地表主要为冰川侵蚀、高山物理风化形成的石灰岩山地，但地下深处有大量的石灰岩被溶蚀，石灰岩被溶蚀后再沉积的钙华，主要不是堆积在地下洞穴，而是都跑到地表来了，在地面上形成大规模的钙华滩、钙华池、钙华瀑、钙华堰塞湖等等。
九寨沟、黄龙所在的岷山，地表主要为冰川侵蚀、高山物理风化形成的石灰岩地貌，图片左侧的湖泊为九寨沟的长海。范晓摄影
黄龙的钙华池。九寨沟-黄龙所在的岷山，石灰岩被溶蚀后再沉积的钙华，大量分布在地表，而不是在地下溶洞里。范晓摄影
喀斯特的来历与原理
19世纪末，欧洲学者在今斯洛文尼亚境内的喀斯特高原，最早研究了石灰岩溶蚀作用及其地貌，因此石灰岩的溶蚀作用及其形成的地貌被称为“喀斯特”。
无论是中国南方喀斯特，还是九寨沟-黄龙的高寒喀斯特，本质上都是石灰岩的溶解与再沉淀，它是一个可逆的化学反应过程：
CaCO3 ＋ CO2 ＋ H2O ≒ Ca＋2＋ 2HCO3－
石灰岩或钙华 + 二氧化碳 + 水 ≒ 钙离子 + 重碳酸根离子
喀斯特作用要能够进行的基本条件：
要有可供溶解的石灰岩（碳酸钙）；
要有丰沛的降水并有大量二氧化碳加入到水的循环，使石灰岩容易被溶解；
水要有流动的空间（岩石中的断裂或裂隙），使被溶解的碳酸钙能够被搬运；
石灰岩被溶解后在水里成为游离的钙离子和重碳酸根离子，它们要重新沉淀出来形成钙华（碳酸钙），则需要水中的二氧化碳逸出。
岷山地区和华南一样，有大面积的石灰岩分布；
岷山山脉地处青藏高原东缘的迎风坡，降水丰沛；
九寨沟、黄龙所在的岷山地区，地形起伏很大，岩层中断裂发育，给降水的渗流提供了有利的通道；
地表有大规模的钙华沉积，表明有大量石灰岩被溶解，证明有充足的二氧化碳来源。
因此，九寨沟-黄龙所在的岷山地区和华南一样，都具有产生喀斯特作用、形成喀斯特地貌的自然条件。
九寨沟、黄龙的喀斯特景观为什么和华南不一样?
既然同样是喀斯特作用，为什么景观差别那么大呢?
这主要是因为地质构造背景与气候条件的差异。就像中国古语说的：“橘生淮南则为橘,生于淮北则为枳”。
包括岷山在内的横断山区，是整个青藏高原地壳强烈上升的区域之一，喀斯特的溶蚀作用来不及对地表的石灰岩进行充分的塑造，山体就已快速抬升，当山体上升到雪线附近及以上，外部的侵蚀作用就会被寒冻风化和冰雪侵蚀所代替。
而在华南，地壳运动相对平稳，喀斯特的溶蚀作用，可以从容不迫地在地表雕刻出峰丛、峰林、石林等。
虽然在地表很难形成喀斯特溶蚀地貌，但横断山区石灰岩广布，降水充沛，断裂密布，高山深谷，利于降水向地下深处渗流，地下水也容易沿沟谷溢出形成泉群。
溶解了石灰岩、并成为饱含碳酸钙的地下水，在地表溢出后，一旦条件合适，水中的碳酸钙又会沉淀为钙华。
二氧化碳来源之谜，冷源还是热源?
九寨沟、黄龙以及相邻的横断山区，地表钙华堆积的规模是惊人的。这表明地下有大量的石灰岩被溶蚀。而且，如果没有大量二氧化碳加入到地下水中，这种大规模的溶蚀是很难进行的，因为正是二氧化碳与水结合产生的碳酸，才足以对石灰岩进行溶蚀。这就产生了一个问题：加入到地下水中的大量二氧化碳，是从哪里来的?
一般情况下，当降水由地表向下渗透淋滤时，会把植物根系以及土壤有机质中产生的二氧化碳带入到水中，这是喀斯特作用中二氧化碳的主要来源。因此在植被茂密、土壤层深厚的华南，喀斯特很容易发育。在植被茂密的横断山区，这种因素也是存在的，这被称为“冷源”二氧化碳。
但人们发现，黄龙等地溢出地表的泉水中，被溶解的碳酸钙以及二氧化碳的浓度异常的高，仅用来自地表生物的二氧化碳不能充分解释。通过对泉水的碳同位素分析，发现的确可能有来自地下深处温度较高环境的二氧化碳，这被称为“热源”二氧化碳。
上述二氧化碳冷源和热源的差异，实际上是二氧化碳浅源和深源的不同，并不是指钙华沉积的泉水冷热之别，横断山的钙华景观大都是在冷泉环境下堆积的。
有意思的是，九寨沟-黄龙紧邻岷山主峰雪宝顶这个地貌高点，也是断裂错动和断块抬升最强烈的区域，它给地下水在石灰岩层中深度循环提供了空间。而且，在九寨沟、黄龙，与喀斯特作用相关的泥盆系至三叠系的石灰岩地层中，夹有多层碳质页岩、沥青质灰岩、生物灰岩。在造山过程中，因地下压力温度升高，这些岩石会产生变质，并可以释放出较多的二氧化碳，加入到地下水中。
无独有偶，横断山最精彩的钙华堆积，似乎都和著名的高峰形影不离，岷山主峰雪宝顶周边，除了九寨沟、黄龙，还有牟尼沟、神仙池；蜀山之王贡嘎山附近有玉龙溪、亚拢沟；哈巴雪山旁侧有白水台，等等。它们都有类似的地质构造背景。
喀斯特泉——尤如钙华制造机的喷口
九寨沟、黄龙的钙华堆积区源头，都有水量巨大的喀斯特泉涌出，这些泉水都是碳酸钙含量很高的喀斯特泉。它们就象一台台钙华制造机的喷口，从而成为钙华堆积的源泉。
在横断山的其它地方也不例外。例如，贡嘎山西侧，四川康定玉龙溪的钙华滩源头，有喷高可达1.6米的喀斯特喷泉。附近的亚拢沟钙华滩，也以一个巨大的喀斯特泉作为起点；四川黑水卡龙沟的钙华瀑群，皆出自上游的大泉；云南香格里拉白水台的钙华池群，亦源于上游的喀斯特泉群。
溶解在水中的碳酸钙要重新沉淀，关键在于水中二氧化碳的逸出。来自深处的地下水涌出地表后，压力会骤然减小；加上高山、高原蒸发量较大等因素，都会导致水中的二氧化碳容易逸出，使钙华沉积。
黄龙钙华堆积源头的转花泉，泉水沿着岩层中的裂隙上涌，水面可见许多逸出的二氧化碳气泡。范晓摄影
由水面向下拍摄的九寨沟五花海湖底的喀斯特涌泉群，泉群沿湖底的裂隙呈带状延伸，泉口有灰白色的钙华沉积，并有大量上冒的二氧化碳气泡。说明九寨沟的湖水有相当部分是由地下水通过喀斯特泉补给。范晓摄影
云南香格里拉白水台钙华池群上源的喀斯特泉形成的溪流。范晓摄影
水生植物的光合作用，促进钙华沉积
促使九寨沟、黄龙地表钙华沉积的一个重要因素，是水生植物的光合作用。
在水体中或钙华的表面，生长着许多藻类以及其它水生植物。以黄龙为例，这里已发现蓝藻门、黄藻门、绿藻门、硅藻门的19个属共86种藻类。
藻类以及水生植物白天要进行光合作用，放出氧气，吸收水中的二氧化碳，使水中的二氧化碳减少，促进钙华沉积；但在夜晚要进行呼吸作用，消耗水中的氧气，产生二氧化碳，让钙华溶解。
而最终是否产生钙华的沉积，要看总的光合作用是否大于总的呼吸作用，也就是净光合作用（总光合作用减去总呼吸作用）的大小。据已有实验和研究，只有在较低的气温下（低于20℃），净光合作用才会达到最大值。这也可以解释常年气温较低的横断山高寒山区，为什么会出现大规模的地表钙华堆积。
黄龙钙华池中生长着许多藻类。范晓摄影
九寨沟五花海中的藻类和水生植物。范晓摄影
藻类的光合作用可以促进钙华沉积，藻还可以成为钙华生长的晶核，藻类的粘液和丝状体具有的粘裹作用也有利于钙华沉淀。在显微镜下，可以观察到钙华晶体与藻类相互嵌生的现象。
用肉眼观察也可以看到，钙华表面可以被厚达数厘米的藻体覆盖，就像“藻被”，看上去的钙华颜色，实际上是“藻被”的颜色。此外，在九寨沟、黄龙，常常可以看到水中的植物枝干被白色的钙华所包裹，或者围绕植物根系形成的圆丘状钙华体，这都证实了生物作用与钙华沉积之间的联系。
黄龙的“金沙铺地”钙华滩，表面的黄色是因藻类的覆盖所致。范晓摄影
黄龙“金沙铺地”钙华滩表面的“藻被”，在“藻被”被流水冲刷剥离的地方，露出了下方灰色的钙华。范晓摄影
从黄龙“金沙铺地”钙华滩表面剥离下来的藻集合体团块。范晓摄影
九寨沟火花海中的钙华丘，是围绕丛生的植物根部沉积形成。范晓摄影
九寨沟的湖泊中，依附植物的茎干形成的钙华沉积。范晓摄影
青藏高原东缘多姿多彩的高寒喀斯特景观带
横断山的钙华地貌主要有钙华池、钙华滩、钙华瀑、钙华堰塞湖等。在不同地段，有不同的类型组合与特点，展现了丰富多彩的景观。
青藏高原东缘主要钙华景观分布图
主要景观地的海拔高度（米）：九寨沟，2200-3100；黄龙，3150-3590；神仙池，2970-3200；牟尼沟，2800-3420；卡龙沟，3140-3580；亚拢沟，3800-4350；玉龙溪，3880-4340；白水台，2500-2630。
钙华池：多见于地势较平缓的钭坡台地，它可以看成是放大的鱼鳞状波纹流痕，每一个波纹状的小坑都有可能生长、合并、扩展成更大的水池。
四川九寨沟县神仙池，钙华表面的鱼鳞状波纹流痕，可以视作微缩的钙华池或钙华池的雏形。范晓摄影
钙华池最精彩的当属四川的黄龙、神仙池，云南的白水台。这是最让人神迷的钙华景观，在白水台它被称为“仙人遗田”。看着这些玲珑剔透、晶莹如玉的彩池，像是在欣赏陶艺大师的杰作，很难想象凭借自然水流，绕指之间，就造出如此精巧的“杯盘碟盏”来。
黄龙的“五彩池”钙华池群。范晓摄影
云南香格里拉白水台的钙华池群。白水台位于哈巴雪山北坡，是金沙江左岸支流白水河的源流之一。范晓摄影
钙华池的池埂（堤坝）形态花样百出，有尖削内空的外倾型，有端庄厚重的直立型，还有上端前突的内倾型，有专家认为，外倾型、直立型多出现在钙华池的雏形期和稳定期，而内倾型意味着钙华池开始由稳定转向衰退。
神仙池的外倾型钙华池埂。神仙池位于九寨沟景区的北侧，藏语嫩恩桑措，属嘉陵江上游支流黑河的源流之一。在青藏高原东缘，它是唯一一处兼具高品质的钙华滩、钙华瀑、钙华池、钙华堰塞湖的景观地，可以说是九寨沟、黄龙的“精致浓缩版”。范晓摄影
神仙池的直立型钙华池埂。范晓摄影
神仙池的内倾型钙华池埂。范晓摄影
四川康定县境内玉龙溪的钙华池，玉龙溪位于贡嘎山西坡，是雅砻江左岸支流立启河的源流之一。玉龙溪的钙华池多处于退化状态，池内及池埂上都已长满水草。池水及藻类、水草斑斓生辉，在贡嘎雪峰的映衬下，非常绚丽。据网络
钙华滩：是溪流在宽阔陡倾的斜坡地上形成的钙华堆积，它是“岷山式”喀斯特景观最普遍的形式之一。
黄龙的“金沙铺地”钙华滩。范晓摄影
黄龙的中寺钙华滩。范晓摄影
四川康定县境内的亚拢沟钙华滩。亚拢沟位于贡嘎山西坡，是雅砻江左岸支流立启河上源之一。亚拢沟以连续的大规模钙华滩著称。钙华滩总长达6.5千米，宽约200米。钙华被泉水中的铁质浸染成红色。王宁摄影
玉龙溪的钙华滩。杨建摄影
钙华瀑：在地形陡坎处，溪流形成跌水瀑布，水的流速突然加快，使水面张力变小，二氧化碳容易逸出，因此瀑布所在处成为钙华沉积最旺盛的地方。沉积的钙华其形态尤如固化的瀑布，故称钙华瀑。
神仙池的钙华瀑。范晓摄影
四川黑水县境内卡龙沟的钙华瀑。卡龙沟属岷江右岸支流黑水河的上源之一。由于钙华沉积区的坡度较陡，它以多级的巨大钙华滩-钙华瀑为特点，金色的钙华滩-钙华钙华瀑尤如巨龙在森林中蜿蜒。范晓摄影
黄龙的“洗身洞”钙华瀑。范晓摄影
黄龙的“飞瀑流辉”钙华瀑。范晓摄影
钙华堰塞湖：以九寨沟的湖泊最为典型。首先，湖泊洼地的形成和河谷中的溶蚀洼地和溶蚀漏斗有关；其次，湖泊前端阻水的堤坝，几乎都是钙华沉积。2017年8月8日九寨沟沟7级地震以后，火花海前端的钙华堤溃决，暴露出来的钙华堤断面以及湖底的钙华沉积，证实了这类钙华堰塞湖的成因。
九寨沟的钙华堰塞湖——树正群海。据九寨沟管理局
九寨沟的钙华堰塞湖——镜海。据九寨沟管理局
神仙池的钙华堰塞湖。范晓摄影
此外，以牟尼沟为代表的钙华溶蚀塌陷湖，可以说是钙华堰塞湖的一个特类。牟尼沟位于四川松潘县城西侧，为岷江右岸支流。钙华溶蚀塌陷湖是钙华沉积以后，巨厚的钙华层因水文地质条件改变，又遭受溶蚀，并且因溶蚀塌陷的洼地积水，又形成湖泊。这是石灰岩溶蚀→钙华沉积→钙华溶蚀的循环过程。牟尼沟还以富含二氧化碳的喀斯特泉闻名，被称为天然汽水。
牟尼沟的钙华溶蚀塌陷湖，湖岸可以看到厚厚的钙华堆积层。范晓摄影
上面列举的钙华景观地，并不是青藏高原东缘的全部。在青藏高原边缘甚至内部，这种高寒喀斯特并不罕见。而且，这些钙华景观地就象冰山一角，在它的旁侧和周围，常常有体量大出许多倍的古钙华堆积体存在，说明至少几万年以来，横断山区大规模的地表钙华沉积就已在进行。
例如，黄龙沟东边的张家沟，虽然没有黄龙那样的钙华池群，但沟中却有厚度巨大的古钙华堆积层，据同位素测年，其形成约在1万年至3万年前；又如白水台所在山谷的右侧，整个山坡几乎都由古钙华体构成，而且白水台下方的古钙华层也一直延伸到三坝乡以下的白水河主沟中。
九寨沟、黄龙的水色为什么这样美?
彩池、湖泊碧玉般的水色，是岷山式喀斯特最诱人之处。水本身是无色的，就像大气层和海洋一样。但它为什么会呈现如此美丽的色彩呢?
其实，科学家早就探究过天空和大海为什么看上去是蔚蓝的?英国科学家瑞利（Lord Rayleigh）发现，具有七色光谱的太阳光穿过大气层时，长波光的红光更容易透过大气，而蓝紫色等短波光更多地被大气中的微粒散射，所以天空看起来是蓝色的。印度科学家拉曼（C.V.Raman）进一步证明，水分子对自然光的散射使海水呈现蓝色，与大气分子对太阳光选择性散射（它被称为瑞利散射）的机理完全相同。
瑞利散射是因为纯净大气与水体的微粒分子直径远小于光波波长。无色透明的池水、湖水，看起来呈蓝绿色，源于水体对太阳光的选择性散射，而且水体的洁净程度越高，这种选择性散射就越强。九寨沟植被茂密、加上钙华对悬移质的固定作用，使水中杂质极少，湖水洁净透明度极高。
当大气或水体混入直径比光波波长大得多的粉尘、水滴、泥沙时，瑞利散射就失效，此时天空灰暗，水体混浊。
在钙华沉积最旺盛、正处在成长和稳定阶段的钙华池，钙华沉积会促进水中的杂质微粒沉淀，增加水的纯净与透明度，更有利于蓝绿光的散射，所以池水也具有最鲜艳的蓝绿色。
九寨沟五花海的斑斓水色。范晓摄影
黄龙如碧玉般的彩池水色。范晓摄影
“钙华花环”的自然之花辉映高原边缘的文化之花
横断山的钙华景观带，集中出现在青藏高原向东部低地的过渡区，地形反差巨大，地貌复杂多变，不仅带来自然垂直分带、生物物种的极度多样性，也造就了极其多样的族群文化。这些钙华景观地，恰好处在藏汉之间的多样文化带，伴生了一朵朵独特的文化之花。
岷山周边的牟尼沟、黄龙、九寨沟、神仙池，处在藏羌汉回等族群文化的交汇地，其中藏族的族源据称有吐蕃东征时留驻的达布人、工布人、玛曲俄洛部的党项羌等。九寨沟史称羊硐部落。
历史上，每年农历六月十二至十六日的黄龙庙会，是这一地理与文化边缘区，多民族通商交友、转山祭神的盛会。有记载称，庙会时“黄龙沟口、沟内数十里帐篷连营，香火升腾，晚上篝火熊熊”。钙华源泉出口处，例如黄龙转花泉，被视为神圣之地，人们常常在此悬挂经幡，焚香朝拜。
九寨沟的藏族村民在转经。范晓摄影
卡龙沟所在的黑水县境内，处在安多藏族、羌族、嘉绒藏族的交汇区，居民自称“尔玛”，操独特的黑水方言，与羌语的北部方言相通，藏族佛教的苯波派盛行，是具有独特文化的族群。
卡龙沟所在的黑水县境内的尔玛妇女。据网络
贡嘎山西侧的亚拢沟、玉龙溪，属于青藏高原独一无二的木雅文化区。木雅人被认为可能是西夏灭亡后，党项南迁于此的后裔，他们操独特的木雅语，异于藏语的康方言，还保留了许多独特的风俗。宗教方面，是藏传佛教的格鲁、宁玛、萨迦、噶举等多派并存之地。
贡嘎山西坡的木雅妇女。范晓摄影
白水台地处中甸高原向金沙江峡谷下降的白水河河谷，是中甸藏族聚居区边缘的纳西族聚落地。
纳西族的经典记载，东巴原始宗教的祖师丁巴什罗的故乡和他修行传教的圣地，是有白天白地，白山白水的地方。这被认为就是白水台。后来另一位东巴祖师阿明什罗以万物有灵、祖先崇拜的原始宗教为基础，吸收苯教和佛教教义，在白地创立了脱离原始宗教的东巴教，白水台因此成为纳西族东巴教的发祥地。
东巴教没有寺庙，只有祭坛，而白水台就是东巴教最重要的公共祭坛，每逢大祭，族人皆云集于此。
白水台的纳西族村民在钙华池前面壁祈祷。范晓摄影
与横断山比试，其它那些著名的钙华景观地
除了横断山以及青藏高原以外，类似的钙华沉积景观，在世界上其它气候比较温凉的地形阶梯带也有出现，在类型上具有由“岷山式”喀斯特向典型喀斯特过渡的特征，在地表可以有喀斯特溶蚀地貌伴生。
在中国的云贵高原向广西丘陵过渡的地形陡坡带，有罗平九龙瀑、兴义马岭河峡谷、荔波大小七孔等地的钙华瀑、钙华堰塞湖等景观。
云南罗平南盘江支流上的九龙瀑布及其钙华瀑、钙华堰塞湖。处在滇东高原向广西丘陵过渡的地形斜坡带上。刘建民摄影
在欧洲，阿尔卑斯山东南支的大卡佩拉山-普列舍维查山向多瑙河平原过渡的地貌斜坡带，在克罗地亚的普里特维采（十六湖），形成了类似九寨沟的钙华瀑、钙华堰塞湖等景观。
克罗地亚普里特维采（十六湖）的钙华堰塞湖与钙华瀑。据网络
在土耳其的棉花堡，由安纳托利亚高原向地中海过渡的地形斜坡带，形成了与黄龙类似的钙华池、钙华瀑、钙华滩景观。
土耳其棉花堡的钙华池群。据网络
上述这些地方，都有广布的石灰岩、规模较大的断裂、地形的陡坡、温凉的气候等条件，有利于地表的钙华堆积。但它们的钙华沉积规模还不能和横断山区相比。这也许和青藏高原东缘不仅有大面积石灰岩分布，而且有极大的地形反差、最强烈的断裂活动有关，它既给地下水提供了深循环的通道，也造成了岩石在深部发生变质从而大量释放二氧化碳的构造环境。
以九寨沟、黄龙为代表的青藏高原东缘的钙华景观，是一种特殊地质地貌背景下的独特喀斯特景观，它既有重要的科学价值，也有重要的美学价值，是地球上具有独特意义的地质遗产和自然遗产，它还伴生了独特的文化遗产。人们需要去欣赏它、保护它，也需要进一步去探寻它的科学奥秘。
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