范晓︱重庆武隆的喀斯特画廊：天籁之洞、天成之井、天生之桥
重庆武隆的喀斯特画廊：
天籁之洞、天成之井、天生之桥
撰文/范晓
本文原刊于《中国国家地理》2007年7月号，今修订图文后重发。
自从19世纪末，欧洲学者在今斯洛文尼亚境内的喀斯特高原，研究石灰岩溶蚀作用及其地貌，并提出“喀斯特”这一术语以来，人们的眼界已大大扩展，遍及全世界的精彩的喀斯特景观，已远远超出了“经典喀斯特”最初的内涵。
以桂黔滇川渝鄂湘为主体的中国南方热带-亚热带喀斯特，就是地球上最壮观的喀斯特景观带之一，以至于国外的学者对它使用了“世界喀斯特的首都”、“世界喀斯特发育研究的最好模式”这样的赞语。而自20世纪90年代以来，在重庆武隆被发现和研究的具有世界意义的喀斯特奇观，无疑给中国南方喀斯特添上了浓墨重彩的一笔。
重庆武隆以芙蓉洞、天生三桥等为主导景区，2003年被批准建立国家地质公园；2007年，重庆武隆和云南石林、贵州荔波一起，以“中国南方喀斯特”之名被列为世界自然遗产；2014年，广西桂林、贵州施秉、重庆金佛山和广西环江，被拓展纳入“中国南方喀斯特世界自然遗产”。
重庆武隆所在区域的地质图。著名的川东平行岭谷，在武隆附近由山岭窄、谷地宽的“隔档式褶皱”，转变为山岭宽、谷地窄的“隔槽式褶皱”，埋藏更深的石灰岩地层，在此也更广泛的暴露出来，给武隆的芙蓉洞（寒武系灰岩）、天生三桥（三叠系灰岩）等喀斯特地貌的形成奠定了物质基础。
芙蓉洞的发现十分偶然，但它的蛛丝马迹早就显露于地表
这样一个重要洞穴的发现，应该说十分偶然，但它的蛛丝马迹却早就显露于地表。武隆县江口镇位于芙蓉江入乌江之江口，由此沿芙蓉江上行约4公里，在江右岸高出江面约280米的石灰岩崖壁上，有一个洞穴，因常年有雾气从洞口冒出，被当地人称为“气洞”。一进洞口便是一个400多平方米的洞厅，常有村民在此避雨或小憩，洞厅北侧有一道窄窄的石缝，但一直未引起人们的注意。
芙蓉洞所在的乌江支流芙蓉江的峡谷。范晓摄影
1993年5月26日，6位在洞内歇脚的农民看到了这个石缝，他们想要探个究竟，于是凿开一个小洞口后，打着火把钻了进去，里面竟是一个深不可测的大洞。消息传出，江口镇政府随即组织对该洞进行探测，令人震惊地发现这是一个罕见的遍布各种奇异洞穴沉积的大型溶洞，从而揭开了笼罩这个洞穴千万载的神秘面纱，并借芙蓉江之名，将它命名为芙蓉洞。
有幸的是，芙蓉洞一经发现，就进入了科学家的视野。1993年，以中国洞穴研究会会长、中国地质科学院岩溶地质研究所朱学稳研究员为首的专家，开始对芙蓉洞进行系统的科学考察与研究。自1994年起，中英美三国联合科考队、英国牛津大学红玫瑰洞穴探险队等也慕名而来，对芙蓉洞及其周围的喀斯特洞穴系统进行了探查。
国际洞穴联合会主席安迪先生评价说：“就其景观、科学价值及开发水平来说，芙蓉洞是目前中国最好的游览洞穴，也是世界最好的游览洞穴之一。”
地下的岩层中之所以会形成洞穴，就是因为水在岩石裂隙中流动时，对岩石进行了溶解和侵蚀，带走了部分物质，留下了空洞。当地壳上升或地下水位下降，原来成为地下水或地下河通道的洞穴，就会抬升到地下河水位之上，此时，洞内就会生长形成各种钙华堆积，不断充填着洞穴，它和早期洞穴形成时岩石被掏空的情况恰好相反。
芙蓉洞在许多方面都有它的独特之处。首先，洞穴位于寒武系至奥陶系的石灰岩层中，不同于多产在泥盆系至二叠系石灰岩中的华南喀斯特洞穴。
一般人常误以为洞穴所在岩层的地质时代，就是洞穴形成的时代，因此会说芙蓉洞形成时代更早。对此，朱学稳先生曾做过一个形象的比喻：我今年七十多岁，蚊子在我身上叮了一个包，你不能说这个包的年龄有七十多岁，实际上这个包的年龄很小。芙蓉洞和我们现今能看到的许多洞穴一样，都是在最近的地质时期，即200多万年以来的第四纪中形成的。
其次，芙蓉洞的石灰岩中夹有泥质岩石，结构不均匀，加之岩层有较大的倾斜角度，所以在洞穴的演化过程中，伴随着强烈的崩塌作用。崩塌物覆盖了洞底面积的92％，并在洞内形成5座大的崩塌山，其地形起伏最大达87米。复杂多变的洞内地貌，对洞穴沉积的多样性也产生了重要影响。
芙蓉洞最有价值的，正是在特殊背景下形成的类型极为丰富、形态极为精美的洞穴沉积。它几乎包括了已经过科学命名的所有喀斯特洞穴沉积类型。
喀斯特洞穴沉积都离不开水，一类和重力作用的水有关，例如：形成于滴水的石钟乳、石笋、石柱、鹅管等；由洞壁和洞顶流水形成的石旗、石幕、石瀑、石幔等；洞底流水会形成石田、石珍珠等；洞中飞溅的水，会形成石葡萄、石瘤等。另一类和非重力作用的水有关，例如在洞壁或洞穴沉积表面，因毛细管作用或自由结晶作用形成的晶霜、晶花、石花等。
芙蓉洞内因滴水形成的石钟乳以及石钟乳表面因毛细水而生长的晶花。范晓摄影
芙蓉洞内因毛细水而生长的晶花。范晓摄影
芙蓉洞的洞穴沉积景观。范晓摄影
芙蓉洞的石旗。据重庆武隆喀斯特旅游公司
芙蓉洞内因洞顶流水形成的石旗以及石旗表面因毛细水生长的石花。范晓摄影
芙蓉洞的石盾、石幔。范晓摄影
芙蓉洞造型奇特的石笋。范晓摄影
芙蓉洞的洞穴沉积不仅种类极其丰富，而且有许多世所罕见的精品。其中，池水沉积堪称精华之一。例如洞中的“珊瑚瑶池”、“犬牙晶花池”、“贵妃浴池”等，在清澈透底的池水中，碳酸钙析出成为十分完美的方解石或文石晶体，它们或呈葡萄状、糖粒状，或呈犬牙状、梳状，而且不同形态的晶丛、晶簇层层叠叠，厚可达50厘米左右，晶莹剔透，玉洁冰清，让人如入梦中瑶池。
芙蓉洞的水池中，静水环境下碳酸钙析出结晶成犬牙状晶花，水面上有滴水及飞溅水形成的棕榈树干状石笋。范晓摄影
芙蓉洞水池中的方解石结晶——犬牙晶花。据重庆武隆喀斯特旅游公司
在芙蓉洞的东端，有一个向南延伸的支洞，当专家们探查这个支洞时，既感到震惊，也不忍心踏入。因为在这个被命名为“石膏花支洞”的洞穴中，晶霜、晶花、石花几乎遍及每一块岩石表面，投足下脚都会不可避免地让它们受到损伤，特别是那些洁白如玉而又十分脆弱的叶片状、豆芽状、丝缕状、花瓣状的石膏花和卷曲石，一旦不小心将它们碰断碰碎，其代价绝不亚于一件国宝级的文物被损毁。
例如，石膏花支洞中发现的鹿角状卷曲石的枝长可达到57厘米，为世界已知最长者。因此，当专家们考察了石膏花支洞，并仔细拍照以后，建议把这个洞封存起来，现在这个支洞也未纳入开发计划。虽然游客也许永远没有机会走进这个支洞，但毕竟有机会使这些稀世珍宝能够与世长存。
芙蓉洞石膏花支洞里的石膏晶花（上）、蠕虫状卷曲石（中）、鹿角状卷曲石（下）。朱学稳摄影
石幕、石瀑、石笋、石钟乳这类景观，常见于许多喀斯特洞穴中。但芙蓉洞的这类景观却让人难忘。被誉为洞中一绝的“巨幕飞瀑”，是芙蓉洞石幕景观的典型代表，它那种流畅如水、细腻精致的线条，使人想起古希腊的雕塑，而这种风格的石瀑正是芙蓉洞的一道“招牌菜”。
芙蓉洞内如古希腊雕塑般的石瀑。因重力作用，石瀑有发生断裂脱落。范晓摄影
被称为“霸王巨盔”的景点，是一个曾悬挂于洞顶的直径10米，长15米的巨型石钟乳崩落的结果，它把下方的一个直径7.8米，高6米的石笋砸为三截，二者均为我国已知体量最大的石钟乳和石笋。这个崩落的石钟乳上面已生长了新的石笋，据对这些新石笋的同位素年龄测定，可知巨型石钟乳崩落的时间大约在10万年前。
芙蓉洞洞顶因重力作用脱离崩落下来的头盔状巨型石钟乳。据重庆武隆喀斯特旅游公司
芙蓉洞被发现只有一个天然洞口，在新开了一个人工洞口后，对洞内景观会有不利影响吗?
芙蓉洞全长2846米，由于受两组裂隙控制，洞穴平面上呈东北偏东、西北偏北两个走向的折线式延伸。从发现芙蓉洞之初，人们就一直在寻找芙蓉洞的另一个出口，从旅游开发的角度，也希望另有一个洞口，以避免游客走回头路。但芙蓉洞的其他出口始终没有找到。
据笔者实地观察，芙蓉洞之所以被称为“气洞”，是因为洞内空气湿度常年高于洞外，且洞内温度十分恒定，由于洞内空气只能通过洞口与洞外进行交换，所以在洞外湿度偏低、气温偏低的情况下，出自洞内的空气因水汽凝结作用极易在洞口形成大团气雾。这说明芙蓉洞内的空气对流十分微弱。
这种高湿度和静风的环境，使游客在进洞之前都被告知要尽量减少身上所穿衣物，尤其是在冬季，不然在洞内行走很容易大汗淋漓。这也反映出芙蓉洞可能的确只有一个洞口，即使还有可能存在其他出口，其通道也应十分复杂和较为闭塞。
虽然没有发现芙蓉洞的其他出口，但为了形成一个环形的游览通道，人们还是赶在1995年5月1日芙蓉洞正式开放以前，凿通了一条由芙蓉洞中部通往芙蓉江边的隧洞，作为游览路线的出口。
这个人工洞口打通以后，人们很快发现，不仅洞内的气流、湿度和温度有了明显变化，而且有的洞穴沉积景观也出现发黄变干的迹象。为了最大限度地减少对洞内景观的不利影响，人们在这个人工洞口构筑了厚实的洞门，除了游客出洞时短暂开启以外，平时严格关闭。
以艾琳·林奇为首的英国牛津大学红玫瑰洞穴探险俱乐部，曾多次进入世界上罕见的喀斯特竖井群中最深的汽坑洞
来自中外的洞穴探险队，不仅对芙蓉洞内那些精妙绝伦的洞穴沉积着迷，也对芙蓉洞及其附近的幽深曲折的洞穴系统感兴趣。这些探险家意想不到的是，经过1994年至2001年的探查，在芙蓉洞附近的天星乡境内，竟发现了世界上罕见的喀斯特竖井群。在约20平方公里的范围内，至少散布着50个大小不一的竖井，深度均超过100米，其中，汽坑洞的深度为920米，排名居中国乃至亚洲第一。
竖井，顾名思义，就是洞道近于直立的喀斯特洞穴。在地壳强烈抬升时期，喀斯特地区地下水的垂向流动加强，沿着岩石中垂直裂隙集中的部位，就极易形成直立的洞穴，并成为连接不同高度的水平洞穴的通道。
竖井一般先在地下发育，芙蓉洞石膏花支洞的南端尽头，就有一个深达229米的竖井。由于地下水沿竖井集中渗流，会导致地下洞穴的扩展，并引起地表塌陷，这样竖井就会暴露于地表。2002年3月，在芙蓉洞附近的山顶，笔者就曾考察过一个刚塌陷不久、暴露出来的竖井井口，深不可测。天星乡的竖井中，是否有与芙蓉洞相通者，仍然是探险者们感兴趣的问题。
2002年3月，笔者在野外考察中，于芙蓉洞附近的山顶发现的一个刚塌陷不久而露出来的喀斯特竖井。范晓摄影
以艾琳·林奇（Erin Lynch）小姐为首的英国牛津大学红玫瑰洞穴探险俱乐部，曾多次进入亚洲最深的汽坑洞，并赶在江口电站水库蓄水淹没下部洞穴通道以前，于2002年11月基本完成了对汽坑洞的探测。
按照洞穴探险者的习惯，他们也用了一些即兴应景的词语，来对洞穴的各个段落命名。汽坑洞洞口海拔1162米，位于天星乡政府驻地南410米处，由洞口向下，是一段深达707米的竖井状洞道，竖井底部向北转为水平洞穴，首先是一段海拔454米左右被称为“时间耗尽段”的平台，随着洞穴缓缓下延，经过“信仰丢失段”和“真诚保持段”，达到海拔382米的“上游水塘”，这是汽坑洞的第一个大转折，洞穴走向由东北偏北突转为西南，进入“地狱之河”。
在“地狱之河”中段海拔309米处，洞穴又急转为一个深达60米的竖井——“龙嘴”，洞穴中的水流在此形成壮观的“龙嘴瀑布”。经过“龙嘴瀑布”段的竖井，“地狱之河”的洞道又转为平缓，前行不久，便是汽坑洞的第二个大转折，洞道由西南突转向北，并直至汽坑洞底端，海拔242米的“终点水塘”，这段洞道西侧有支洞分出，与垌坝洞相通。垌坝洞的结构与汽坑洞类似，深度达到656米。
由于地表水与地下水是相通的，因此按照芙蓉江江口电站水库海拔300米的最高蓄水位推测，现在汽坑洞内升高的水位已淹没了“龙嘴瀑布”的大部。有意思的是，汽坑洞虽然离芙蓉江较近，离乌江较远，但探险者却发现洞内水流是流向乌江的。因此专家们认为，蓄水以后江口水库的部分库水极有可能通过汽坑洞向乌江渗漏。
英国牛津大学红玫瑰洞穴探险俱乐部的艾琳·林奇（Erin Lynch）小姐在汽坑洞的探险中。Matt Ryan 摄影
朱学稳和他的同伴通过研究证明：天生三桥是世界上规模最大的喀斯特天生桥群
喀斯特地区的地下水流，有点像土壤中的蚯蚓，它通过对岩石的溶蚀，把地下搞得千疮百孔。不仅在地下形成复杂的洞穴，还极大地影响了地表的地貌，形成如天生桥、天坑、地峡等喀斯特景观。
出武隆县城，沿乌江右岸的支流羊水河上行约30公里，即可见到另一项世界级的喀斯特奇观——天生三桥。从字面上即可了解，桥是天生，且有三座。自上游往下游，依次为天龙桥、青龙桥和黑龙桥，皆由三叠系的石灰岩组成。天龙桥上端至黑龙桥下端直线距离仅1500米，在同一河流上竟连续出现规模极其宏伟的三座天生桥，全世界仅此一地。
天生三桥所在的羊水河段，原来是喀斯特作用形成的地下暗河。暗河造成了规模宏大的地下洞穴，并因溶蚀发展、洞穴扩大，终于导致洞穴顶部发生串珠状的塌陷。在洞顶塌陷的地段，形成巨大的天坑，暗河暴露成了地表河。而在若干天坑之间尚未塌陷的窄窄的残留洞穴段，便形成了天生桥。
天生三桥以及其间的青龙天坑、神鹰天坑平面图。据陈伟海等
如果残留的洞穴段较长，那就不成其为桥，而应该叫穿洞。以什么标准来区分呢？澳大利亚喀斯特地貌学家J.N.Jennings认为，应以阳光是否能到达整个桥孔通道作为界定天生桥的标准，并提出天生桥的极限宽度是180米，因为欧美的天生桥孔高都在70米以下，当桥宽超过180米，阳光便不能穿透桥下孔道。
天生三桥中黑龙桥的桥宽虽然超过180米，达到193米，但由于天生三桥的平均孔高达到96米至116米，所以即使通道长度超过180米，整个洞道仍然十分明亮。因此，Jennings的观点应做适当修正。
天生三桥之天龙桥。据重庆武隆喀斯特旅游公司
天生三桥之青龙桥。范晓摄影
天生三桥之黑龙桥。范晓摄影
世界上的天生桥很多，但并非都是喀斯特作用形成，如美国犹他州的砂岩天生桥（Natural Bridge National Monument），我国河北阜平天生桥国家地质公园中的变质岩天生桥等等，但这些天生桥的规模一般都无法和喀斯特天生桥相比。唯一例外的湖南张家界武陵源的石英砂岩天生桥，高达357米，但它不属于喀斯特天生桥。
徐霞客早就注意到中国南方的喀斯特天生桥，并名之为“石梁”。他在黔游日记中，就曾记叙在一日之中见到的多个“石梁”：“五里，有溪自西谷来，东注入南大溪，有石梁跨其上，曰太子桥。……大溪自西南峡中来，至此东转，抵东峰下，乃折而北去。有九巩石梁，南北架溪上，是为华仡佬桥，……有溪自西北峡中出，至此东转，石梁跨之，是为青崖桥；……”。
反映天生桥规模的参数有多个，在比较不同天生桥的规模时，怎样综合评价是一个问题。与其他的天生桥相比，天生三桥虽然在平均孔跨等单项参数上不是最大，但平均孔高名列世界前四，而在桥高、桥宽、桥厚等方面，无可争议地包揽世界前三，加上三桥组合成群，因此从多项指标来看，天生三桥无疑可以得到“世界上规模最大的喀斯特天生桥群”的称号。
天龙桥与青龙桥之间、青龙桥与黑龙桥之间，分别为两个巨大的天坑——青龙天坑、神鹰天坑。其深度和直径的范围分别为276米至285米和300米至522米，它们和天生三桥相得益彰，使人可立巨桥之上，俯瞰巨坑细流、绝壁深渊；或者穿行于桥洞之下，仰望奇崖环峙，飞泉天降，不能不为自然之力的鬼斧神工所惊叹！青龙天坑、神鹰天坑还和天生三桥附近的中石院、下石院等天坑一起，构成了一个规模巨大的天坑群。
中石院、下石院天坑平面图。据陈伟海等
中石院（上）与下石院（下）天坑。石院，是当地老乡称呼天坑地貌的方言。这两个天坑因形成的时代较久远，坑底较平坦，有村落和耕地分布，并有缺口与坑外相通。范晓摄影
那一道深绿如墨的江流……
乌江，这条长江上游右岸的最大支流，由乌蒙山东麓的贵州高原奔腾而下，横切七曜山的褶皱山脉，在涪陵汇入长江。在它经过的这块石灰岩广布的区域，乌江及其支流不仅雕塑出了令人惊叹的喀斯特奇观，也造就了碧水翠峡、青山绿野的生态天堂。
当我沿乌江而行，看到那树影水色叠化出来的那一道如墨玉般的深绿时，总是揣想这也许是“乌江”之“乌”的来历。
武隆境内的乌江景色。范晓摄影
但每一次来到这里，心情的沉重也会增加一分。和西部地区的其他河流一样，整个乌江流域的水电开发正如火如荼，不仅乌江干流已规划了11个梯级，芙蓉江等诸多支流也在大干快上之中。紧邻芙蓉洞洞口的芙蓉江上，已矗立起高达110米的江口电站大坝。2003年1月26日，在水库开始蓄水后的第29天，就发生了3.5级地震，造成芙蓉洞洞内部分岩石及钟乳石崩落。
而更值得关注的是，水库蓄水使芙蓉洞一带的地下水位抬高了100米左右，这对地下水循环系统以及喀斯特景观的演化造成的影响还难以估量。水库蓄水后形成的静水水域，还造成芙蓉江下游水面垃圾与漂浮物的堆积和水质恶化。
另外，在芙蓉江还生活着已被国际红皮书列为濒危物种的黑叶猴。据重庆绿色志愿者联合会调查，作为我国黑叶猴种群最北缘的栖息地，江口水库蓄水已淹没了黑叶猴约三分之一的食物源面积，迫使黑叶猴向高处迁徙，其生存空间受到进一步的严重压缩。
2002年3月，正在施工的芙蓉江江口水电站。范晓摄影
另据悉，乌江上最著名的古镇——龚滩，也将因为电站大坝的修建而永沉江底。当地民众将被迫告别江边已有数百年历史的祖居，向更高的山上迁移。当钢筋混凝土的箍子让一条条绿色的脉络支离寸断时，给人们留下了太多的思索与担忧。
武隆，拥有喀斯特的山青，乌江深处的水秀，但愿这千万年来大自然塑造出来的人间美景不会因为人类无知的干扰而改变。
芙蓉江上的老船工。范晓摄影
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