貴州“地下水晶宮”

在貴州省道真仡佬族苗族自治縣大磏（qiān）鎮(zhèn)，深藏著一處曾不為人知的自然奇觀——“地下水晶宮”。這里并非童話幻境，而是大自然耗時億萬年雕琢的地質(zhì)瑰寶。步入洞中，晶瑩的石枝、珊瑚狀石花、潔白的石葡萄錯落于石筍間，水池中晶花熠熠生輝，池底還有白云般的云朵石……整個洞穴宛若天然水晶藝術(shù)館，恰似被時光封存的地下夢境。

水晶宮億萬年的“前世今生”

地下水晶宮的“出道”其實是個意外。幾年前，在修建引水工程時，工人們不小心鑿穿了貴州省西部的大婁山，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一個巨大的地下河溶洞。順著地下河往上游走，可以看到河岸邊堆積著古老的地下河卵石，這些河卵石直徑最大的足有30厘米，可見古老的地下河水流的威力。

繼續(xù)前行，巨大的石柱撐頂而立，工人們進(jìn)入了一個幾萬平方米的洞廳。廳內(nèi)堆積著崩塌下來的巖塊，竟壘成了一座近200米高的“山”。翻過這座“山”，眼前豁然出現(xiàn)成片方解石晶體，它們鑲嵌在石筍、水池和洞壁上，在幽暗中折射出瑩瑩光輝。此景令工人們驚嘆不已，遂給它取名“地下水晶宮”。

大山里發(fā)現(xiàn)了地下水晶宮的消息不脛而走。第一批洞穴探險隊員來到這里，初步判斷洞穴所在位置是白云巖和石灰?guī)r地層，這片地層于5.0億～4.8億年前晚寒武紀(jì)和早奧陶紀(jì)時期形成。5億年前，這片地層還在靠近赤道的地球另一端，隨著大陸板塊的漂移，在漫長的歲月里，它一路“旅行”到今天的位置，路上經(jīng)歷了不少磨難，地層里留下了很多斷層和裂縫。

不過，洞穴本身的形成時間并不久遠(yuǎn)，它大約形成于200萬年前的第四紀(jì)。那些美麗的石柱和晶花則更“年輕”，基本上是近10萬年才慢慢長出來的。所以，所謂“4.8億年的水晶宮”，其實是說它所在地層很古老，不是洞穴本身的“年齡”大。

小水滴的大本事

地下水晶宮奇景的形成，全靠水和可溶性巖石玩了一場化學(xué)游戲。

貴州省多山，其地下多是碳酸鹽巖。雨水或地下水吸收空氣中的二氧化碳后，會變成弱酸性的碳酸水溶液（H2CO3）。這種弱酸性的水流過碳酸鹽巖的裂縫時，會慢慢溶解巖石，巖石間就會形成空洞。久而久之，小空洞連成大溶洞，水流經(jīng)過形成地下河，把溶解的物質(zhì)帶走。

這個化學(xué)反應(yīng)為：

CaCO3（固體）＋H2O（水）＋CO2（氣）?Ca（HCO3）2（水溶液）

這個反應(yīng)是個可逆反應(yīng)，既可以正向進(jìn)行，也可以反向進(jìn)行：當(dāng)弱酸性的溶液溶解碳酸鈣時，生成的產(chǎn)物碳酸氫鈣也能反過來重新生成碳酸鈣沉淀。

當(dāng)?shù)貧ぬ叵潞酉鲁?，洞頂?shù)乃尉蛶е妓徕}一點一點堆積出各種形狀——像倒掛冰錐的石鐘乳、像竹筍的石筍、頂天立地的石柱等。

但地下水晶宮最特別的不是這些石鐘乳、石筍和石柱，而是它獨一無二的“非重力水沉積”和“池水沉積”現(xiàn)象。

非重力水沉積

普通鐘乳石靠滴水、流水等日積月累而形成，屬于重力作用下的產(chǎn)物。但非重力水沉積靠的是毛細(xì)水、凝結(jié)水這些不受重力控制的水。這種水通常來源于巖石裂縫里滲出的微量水分、滴水濺起的霧氣或池水蒸發(fā)的水汽等，其動力來自表面張力（液體表面分子間相互吸引產(chǎn)生的向內(nèi)收縮的力，可以想象成液體表面形成的一層“彈性薄膜”）。當(dāng)水汽黏在粗糙或多孔的物質(zhì)表面（如巖洞的表面）上時，慢慢凝結(jié)、結(jié)晶，就會變成各種奇形怪狀的沉積物，例如針狀的文石花、花瓣狀的石膏花，還有晶簇狀的方解石晶花等。

在地下水晶宮中，我們必須翻越200米高的崩塌堆積山體，才能看到這些非重力水的杰作。剛進(jìn)入時，洞里彌漫著薄薄的“云霧”，這些“云霧”中藏著碳酸氫鈣離子。當(dāng)它們黏附在石筍或洞壁上，就會慢慢結(jié)晶成石花、石枝、石葡萄，是大自然塑造的千奇百怪的藝術(shù)品。

池水沉積

在崩塌堆積山體的另一側(cè)有幾片小水池，其中兩個格外亮眼：面積不到10平方米，相距僅5米，一個池底長著云朵石，表面點綴著晶花；另一個從池底到表面全是層層疊疊的晶花，像是水下的珊瑚花園。

當(dāng)池水中的碳酸氫鈣達(dá)到過飽和狀態(tài)時，碳酸鈣就會以純凈的方解石晶體形式析出，似花朵、珊瑚或云朵的模樣。云朵石尤其別致，其呈同心圓環(huán)狀，靠滴水和靜水環(huán)境的浮力共同塑造而成，有著云朵般的外形。

這兩個水池中的晶體潔白如玉、光亮如鉆，為什么這么純凈呢？秘密就在于地下水晶宮的水質(zhì)。水從白云巖地層滲下，地層像天然濾網(wǎng)，去除了有機(jī)質(zhì)、氧化鐵、黏土等雜質(zhì)。池水里的碳酸鈣慢慢沉淀，就形成了這些晶瑩剔透的“寶石”。

脆弱美景的保護(hù)之道

其實，地下水晶宮并不那么“堅強(qiáng)”。這些奇妙的晶體得以形成，全靠非常微妙的水化學(xué)平衡，這好比一杯沒攪勻的奶茶，糖沉底，奶泡浮在上面——只不過這里的“糖”和“奶泡”都是礦物離子。任何人為干擾都可能打破平衡，讓晶體停止生長、變黑甚至損壞。

例如，你不小心踩進(jìn)水池，腳上的油脂、細(xì)菌就可能污染水質(zhì)；你觸摸了那些晶花或鐘乳石，手上的油脂、汗水或者帶進(jìn)去的微生物都可能影響它們的生長，甚至造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。

于是，科學(xué)家決定將核心區(qū)域封起來，不讓人隨意進(jìn)出，只有穿防護(hù)服的科研人員才能進(jìn)行必要的考察和研究。

保護(hù)地下水晶宮不只是為了留住美景，更是為了提醒我們：地球是一個需要人類共同愛護(hù)的家園。

地下水晶宮是一本地球的“日記本”，記錄了百萬年的地質(zhì)秘密。地下河卵石堆積層勾勒出古地下河的模樣；石筍的層狀結(jié)構(gòu)與樹木年輪異曲同工，銘刻著古氣候與水文變遷的密碼；不同深度池水呈現(xiàn)出的離子濃度梯度，為揭示水化學(xué)長期平衡機(jī)制提供著線索……

可以說，地下水晶宮就像一個天然的實驗室，科學(xué)家通過研究它，能更好地了解地質(zhì)奧秘。

（責(zé)任編輯 / 趙鶴立" 高琳" "美術(shù)編輯 / 周游）