蘊美石花 洞容天下——北京石花洞國家地質(zhì)公園見聞

本刊記者 段雯娟

龍宮豎琴

北京石花洞國家地質(zhì)公園位于北京市房山區(qū)境內(nèi)，是中國第一座以巖溶洞穴自然景觀為主體的地質(zhì)公園。石花洞景區(qū)自然景觀奇特，洞內(nèi)沉積物分布密集，類型齊全，數(shù)量繁多，有滴水、流水、滲透水、停滯水和飛濺水五種沉積類型，四十多種沉積形態(tài)。洞中大量的月奶石為國內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)，石旗、石盾、石幔是中國洞穴沉積物的典型代表。石花洞現(xiàn)已對外開放一至四層，游覽路線為2500多米，分為16個廳堂，共18個景區(qū)，120余處景觀。

洞中常年恒溫13oC，一年四季溫暖如春，空氣新鮮。石花洞處在中國北方半干旱季風地區(qū)。如今，它早已成為了蜚聲中外的“溶洞博物館”。作為國家級風景名勝區(qū)、國家AAAA級旅游景區(qū)，石花洞憑借其自身獨有的魅力，不知傾倒了多少中外來者。大凡觀賞過石花洞的游客，無不被那些動魄驚心、陸離光怪的自然景觀傾倒，為那些天開地就的石花、石枝、石盾、石幔而感嘆大自然的鬼斧神工。

石花洞發(fā)育在中奧陶系馬家溝組石灰?guī)r中，是巖溶洞穴的典型代表。鐘乳石以碳酸鈣成分為主，經(jīng)專家審定認為，幾乎囊括了巖溶和洞穴文獻中所描述過的全部沉積物形態(tài)類型。既有像我國南方洞穴中常見的滴水、流水、水塘沉積形成的石筍、石柱、石瀑布、石幔、月奶石、晶花等，又有北方洞穴中常見的毛細水、滲透水、裂隙承壓水沉積形成的石枝、石花、石盾、朵狀石花等精美壯觀的景觀。

石花洞被地質(zhì)專家稱為“北京的地下明珠，巖溶形態(tài)的殿堂”，原國家科委主任宋健同志親自為石花洞題詞“地下地質(zhì)奇觀 溶洞博物館”。經(jīng)巖溶地質(zhì)專家在石花洞十年的研究發(fā)現(xiàn)，石花洞中的石筍微理層記載了自公元前665年至1985年以來2650年的北京夏季逐年溫度，所以被稱為“千年溫度計”。由于石筍年層能夠直觀的告訴我們年代，因此又稱為“天然時鐘”。

滴水形成的地質(zhì)奇觀

溶洞中的水滴含有碳酸鈣，它們在垂掛和落地蒸發(fā)的過程中不斷析出，沉積物便形成了大量的石筍、石鐘乳、石柱和鵝管等地質(zhì)景觀。

進入石花洞的第一個景觀就是由滴水形成的石筍。外形像是一頭獅子在此迎接每一位前來參觀的游客，景觀取名“雄獅迎客”在石獅的旁邊有尊石佛，是地藏王菩薩，佛像石座底部有石刻說明，是圓廣和尚在石花洞定居修煉十年后于1456年籌資雕刻的，并同時在洞口上方的石崖上雕刻了九尊佛像，連同地藏王菩薩正好是十尊，所以當初石花洞又叫“十佛洞”（石佛洞）。

在石花洞二層主洞，記者看到一處形似一顆柳樹的自然景觀，石柱形似樹干，樹枝是由洞頂垂下的石鐘乳和石幔形成的。據(jù)講解員介紹，這個景觀是由滴水、流水沉積而形成的，景觀非常形象，故取名“玉柳垂蔭”。

順著“玉柳垂蔭”抬頭向上看，在洞頂上懸掛著的是洞中最大的石鐘乳，這處石鐘乳是有滴水和流水沉積形成的，由洞頂向下生長的，巨大的石鐘乳高18m寬3m，形似一個倒懸的火炬在熊熊燃燒，故取名“火炬倒懸”，為洞中第四大奇觀。

銀旗漫卷

跟著講解員繼續(xù)往前走就來到了石花洞的“龍宮”，這里距地面垂直高度有78km，是二層的最深處。兩根粗細均勻雄偉壯觀的石柱是由石筍和石鐘乳相連向內(nèi)生長對接形成的，高度是12．6m是洞中最高的兩根石柱。他們形態(tài)相似、成因相同、年代相近，故而合稱“擎天鴛鴦柱”，是洞中的第六大奇觀。

石花洞的第四層分為西廳和東洞，在東洞主要觀看的景觀是“鵝管”，鵝管是滴水沉積形成的，洞頂滲水下滴速度較慢時，水滴在懸掛狀態(tài)時水中二氧化碳逸出，溶液變得過飽和而碳酸鈣析出，并在水滴表面結(jié)成一個薄薄的晶膜，而后水滴受自身重量墜落，晶膜僅在與洞頂連接處沉積下來，形成一個環(huán)，其直徑與水滴直徑相似。下滲水不斷供給，久而久之，便形成了細長、中空、潔白的鐘乳石，稱之為“鵝管”。

火樹銀花

停滯水形成的地質(zhì)奇觀

洞中包涵重碳酸鈣的洞底積水由于受氣壓，以及洞內(nèi)溫度的變化影響，使水中的二氧化碳溢出，產(chǎn)生了各種形態(tài)的沉積物，形成了結(jié)晶石花、云盆、月奶石等景觀。

半池清水半池花，十里香魂十里家，月奶石蓮弘國粹，朵朵白蓮映彩霞。來到石花洞的第二大廳映入眼簾的是一個漂亮的荷花池，盛開著朵朵的蓮花，形狀似蘑菇、菜花，地質(zhì)上稱為“月奶石”。月奶石外表堅硬，里面是柔軟的粉末狀物質(zhì)，月奶石是由池水沉積形成的含水量高、乳白色、可塑性強、乳酪狀碳酸鈣，其沉積結(jié)構(gòu)有蜂窩狀、絲狀、絲狀與蜂窩組合狀，專家們認為可能與細菌作用有關(guān)。月奶石是1982年在北京石花洞內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)，專家用碳14和軸系測年測定，這些月奶石有3．4萬年的歷史，為洞內(nèi)第一大奇觀和全國之最。

“云盆”是在洞內(nèi)凹陷池塘中，由滴水、飛濺水、停滯水共同作用沉積碳酸鈣形成的。從池塘析出的沉積物稱“池塘沉積”，在池塘的水位線附近，由過飽和水中析出的碳酸鈣邊框稱為“邊石”，可以指示過去水塘中水位停滯的高度。在水面上漂浮著幾毫米的薄薄的冰片狀產(chǎn)物，稱之為“水鈣膜或穴筏”。在水位線以下，結(jié)晶成各種形態(tài)的方解石晶簇和水下石葡萄，如穴珠、穴餅池中晶花。石花洞的云盆直徑9m為洞內(nèi)第九大奇觀和第五個全國之最。

流水形成的地質(zhì)奇觀

巖溶洞穴的流水沉積主要形成了石旗、石幔、壁流石和石瀑布等景觀。

來到石花洞的第二層游覽線路長1352m分布了五個大廳，這里的中心大廳廳堂高闊，景物眾多?！爸窕h茅舍”景觀就是壁流石的典型代表。他的外邊很像茅草房，墻壁是由一捆捆的竹子扎成的，中間還有一根藤條穿起來，房子的左面是一扇門，好似一幅田園景象，景觀取名“竹籬茅舍”這個景觀是流水沉積形成的，在地質(zhì)學上稱為“壁流石”。

進入第二層的一個支洞就發(fā)現(xiàn)洞內(nèi)最大的石瀑布，它是由流水在坡面上沉積碳酸鈣而形成的，飽含碳酸鈣的上部流水沿著洞壁裂隙向下騰瀉。這道石瀑布高10米，寬20多米，現(xiàn)在能看到的只是瀑布的三分之一，這是洞內(nèi)最大的石瀑布，形似水流翻騰而得名“騰流瀑布”，是洞內(nèi)的第三大奇觀。

來到西支洞銀旗洞府的最高處，就會看到洞頂上垂下了許多奇形怪狀的石鐘乳、石劍、石旗，潔白如玉，質(zhì)地純凈取名為白玉天篷。隨著講解員的燈光打到的地方，記者看到洞頂上最壯觀的一面潔白如玉的石旗，它高為 2．18km寬為 1．1m，是由洞頂?shù)牡嗡?、片狀流水協(xié)同作用沉積形成的。石花洞的這面石旗因水中雜質(zhì)少。結(jié)晶慢、所以通體透明，純?nèi)缰?，白如玉，故名“銀旗”，這是洞中的第二大奇觀和第二個全國之最。

石幔群又稱“石帷幕”是由滴水、線狀流水、片狀流水依洞壁沉積碳酸鈣形成的。石花洞內(nèi)最大的石幔群高10m，寬18m，由540多片石幔組成，稱為“龍宮帷幕”。在燈光的照射下，又像一個大型的舞臺帷幕還沒有拉開。這個景觀是洞中的第五大奇觀，也是第三個全國之最。

毛細滲透水形成的地質(zhì)奇觀

石花洞的第八大奇觀，叫“火樹銀花”，石花是由洞壁的滲透水、毛細水協(xié)同作用沉積形成。這一片石花分布在長30m，寬3m多范圍內(nèi)，幾乎全部都是洞壁上的石花、石毛、石枝、石菊花石葡萄，形成了形態(tài)多姿的各種石花景觀。由于洞中的石花多而美麗，石花洞也因此得名。

石盾是一個比較奇特的景觀，在其他溶洞是見不到的?？煞Q石花洞景觀一絕。洞壁有裂隙，水不斷從裂隙中滲出，形成了多枚石盾，擠壓水中，二氧化碳逸出，水變?yōu)檫^飽和積水，不斷擴張，沉積形成石盾，在石盾頂部有卷曲石，底部滴水沉積了大量的石鐘乳和鵝管。還有成片的方解石晶面，在燈光的照射下閃閃發(fā)光，好像夜空中的星星非常美觀。

在石花洞中大大小小的石盾有220枚之多，被稱為盾的“王國”。石花洞洞中最大的石盾高1．2m直徑是2．6m，是由裂隙承壓水從裂縫中流出時沉積碳酸鈣形成的。從裂隙口開始并向外呈環(huán)形逐層生長，形成上下兩個盾板面；若水流較大，從石盾邊周緣裂隙口流出的水，可向下再形成石鐘乳或石幔。故景觀取名“龍女繡花臺”是洞中的第七大奇觀和第四個全國之最。

龍女繡花臺

石花洞：千年溫度計

中國有千千萬萬數(shù)不清的溶洞，每個溶洞都以其獨特的景觀和奧秘吸引人們到地下世界去觀賞和探索。近年來，北京市地質(zhì)調(diào)查研究院、中國地震局地質(zhì)研究所和中國科學院的專家在石花洞的石筍中不斷發(fā)現(xiàn)非常清晰的生長層，年層的厚度一般0．05～0．3mm之間，這也是石筍每年沉積生長的高度。可見石筍年層就像時鐘，它能告訴我們石筍哪年沉積多，哪年沉積少。

那么是什么因素決定了石筍沉積量的變化呢？通過數(shù)年的洞穴觀測分析并和氣象記錄對比，專家們發(fā)現(xiàn)，石花洞石筍的年層面形成于7月，一些石筍的年層厚度變化受地表溫度變化的影響最大，因此，通過計算就可以用年層序列恢復(fù)過去幾千年的溫度變化。可見，石花洞的石筍年層既是時鐘又是溫度計。

現(xiàn)在專家們利用石花洞石筍年層的厚度已經(jīng)恢復(fù)了北京過去2650年的夏季溫度。這是目前中國最長的逐年記錄的溫度年表，也是目前世界上最長的石筍層溫度記錄。這個“時鐘—溫度”告訴我們，北京在戰(zhàn)國中期、兩漢、隋—盛唐、宋—元代及清代晚期以來比較溫暖；而在春秋中期、戰(zhàn)國后期—西漢前期、南北朝、中唐—五代、明—清代前期較為寒冷。北京石花洞石筍年層溫度記錄現(xiàn)已在世界數(shù)據(jù)中心網(wǎng)站向全世界公布，并為國內(nèi)外科學家廣泛引用。北京石花洞正以其美妙的地下景觀和獨特的科學價值而享譽世界。