古人如何認(rèn)識(shí)巖溶地貌

陳巍

我國(guó)是一個(gè)巖溶地貌面積廣大、歷史悠久、文化光輝燦爛的文明古國(guó)。歷代不少文人學(xué)者對(duì)巖溶現(xiàn)象做過(guò)多方面的考察和論述，散見于他們的著作之中。明代徐霞客在數(shù)十年旅行活動(dòng)中，對(duì)分布于南方多省的巖溶地貌進(jìn)行了考察和描述，因此在世界巖溶學(xué)史上占有重要地位。如果我們放眼全世界范圍，應(yīng)如何看待徐霞客的成就呢？

何為巖溶地貌

巖溶地貌，是地下水與地表水對(duì)可溶性巖石溶蝕與沉淀，侵蝕與沉積，以及重力崩塌、坍塌、堆積等作用形成的地貌，為中國(guó)五大造型地貌之一。巖溶地貌分地表和地下兩大類，地表有石芽與溶溝、喀斯特漏斗、落水洞、溶蝕洼地、喀斯特盆地與喀斯特平原，以及峰叢、峰林與孤峰;地下有溶洞與地下河、暗湖。

巖溶地貌其實(shí)是具有溶蝕力的水對(duì)石灰?guī)r進(jìn)行溶蝕，從而形成了特殊的地表和地下形態(tài)。除溶蝕作用外，流水的沖蝕、潛蝕，以及坍陷等機(jī)械侵蝕作用，都是巖溶地貌的成因。它形成的原理是，主要成分為碳酸鈣的石灰?guī)r在有水和二氧化碳的環(huán)境中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碳酸氫鈣，由于碳酸氫鈣溶于水，于是巖石的空洞開始形成并逐步擴(kuò)大。

在世界上，這種現(xiàn)象在南歐亞德利亞海岸的喀斯特高原上最為典型，所以這種地貌被籠統(tǒng)地稱為喀斯特地貌。喀斯特地貌在中國(guó)分布最廣，其集中分布于桂、黔、滇等省區(qū)，川、渝、湘、晉、甘、藏等省區(qū)的部分地區(qū)亦有分布。2007年，“中國(guó)南方喀斯特”入選世界自然遺產(chǎn)，其中云南石林幾乎集中了世界上所有喀斯特形態(tài)。我國(guó)華南和西南的熱帶巖溶（峰林）分布廣、類型全，曾被譽(yù)為世界最奇特的巖溶地區(qū)。我們說(shuō)“桂林山水甲天下”，無(wú)山不奇，無(wú)山不洞，無(wú)水不秀，也主要因?yàn)檫@里具有發(fā)育最充分、美學(xué)觀賞價(jià)值最高的巖溶地貌。

古人如何看巖溶

中華民族對(duì)巖溶的認(rèn)識(shí)、利用和改造的歷史，可以追溯到先秦的戰(zhàn)國(guó)時(shí)期。《周易》中有“山下出泉”“澤中有水”等有關(guān)洞穴和地下泉水的描述，《山海經(jīng)》則記載了洞穴、伏流和地下河等巖溶現(xiàn)象。西漢時(shí)期的《神農(nóng)本草經(jīng)》記載了鐘乳石及其作為藥物的功能。三國(guó)時(shí)期的《婁地記》記載了太湖洞庭山區(qū)域的巖溶、巖溶泉和鵝管。北魏酈道元在《水經(jīng)注》中記述了廣大地域范圍內(nèi)的地上和地下巖溶現(xiàn)象。唐代柳宗元在《柳河?xùn)|集》中論述了柳州、桂林等地的巖溶峰林、洞穴和巖溶潭等;杜光庭的《洞天福地記》、蘇恭的《唐本草》探討了石鐘乳、石筍、石柱的成因。宋朝沈括的《夢(mèng)溪筆談》、范成大的《太湖石志》均對(duì)巖溶地貌有所記錄。

明代地理學(xué)家、旅行家和文學(xué)家徐霞客是世界巖溶地貌和洞穴考察研究的先驅(qū)，他所著的《徐霞客游記》詳細(xì)記述了他在1613—1639年游歷浙江、江西、湖南、廣西、貴州等地考察的巖溶地貌現(xiàn)象，并分析了相關(guān)巖溶地貌的發(fā)育機(jī)制，是世界上最早的石灰?guī)r巖溶地貌學(xué)和洞穴學(xué)著作之一，為世界巖溶學(xué)作出重要貢獻(xiàn)。

我國(guó)西南地區(qū)是世界上可溶巖連續(xù)分布面積最大、熱帶亞熱帶巖溶最為發(fā)育的地區(qū)。徐霞客在該區(qū)進(jìn)行了為期3年多的考察，觀察記述了我國(guó)幾乎所有的熱帶、亞熱帶巖溶現(xiàn)象。他在世界上最早論述熱帶巖溶，理清其在我國(guó)的分布范圍，并為巖溶地貌做了分類和命名，指出巖溶地貌存在區(qū)域差異。

系統(tǒng)的考察使徐霞客對(duì)巖溶地貌的成因和地理分布提出了科學(xué)解釋。在巖溶發(fā)育機(jī)制方面，徐霞客不僅記述了溶蝕作用，還著重指出流水侵蝕和“重力”作用在巖溶地貌形成中的意義。如云南保山水簾洞，“崖間有懸于虬枝為水所淋漓者，其外皆結(jié)膚為石，蓋石膏日久凝胎而成”?！膀爸Α北闶鞘蚴S，其他的巖溶地貌還有如落水洞、溶洞、坡立谷、石林等。

在洞穴學(xué)方面，徐霞客準(zhǔn)確細(xì)致地記述了300多個(gè)洞穴，這些記錄包括洞穴的位置、洞口朝向、洞穴結(jié)構(gòu)和形態(tài)、洞穴生物、洞穴考古、洞穴堆積物、洞穴水文、洞穴探險(xiǎn)、洞穴氣象和利用等，幾乎涉及洞穴學(xué)的各個(gè)分支。在缺乏儀器裝備的情況下，徐霞客對(duì)洞穴的形態(tài)及結(jié)構(gòu)變化，通道大小、方向和分歧匯合的記述準(zhǔn)確性有時(shí)甚至達(dá)到令人驚嘆的程度。

徐霞客對(duì)洞穴的認(rèn)識(shí)和記述的內(nèi)容經(jīng)歷了一個(gè)由淺到深、不斷深化的過(guò)程。早年徐霞客多次游覽過(guò)離家鄉(xiāng)不遠(yuǎn)的善卷、張公諸洞，他在西南之行開始之時(shí)，仍以華麗文字粗略描述形態(tài)萬(wàn)千的鐘乳石沉積物為主。到后期，他一方面?zhèn)戎赜诙囱ㄐ螤?、結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的通道等的描述和比較（如陽(yáng)朔珠明洞），另一方面重視特殊的、少見的、新的洞穴次生化學(xué)沉積物類型的記述，例如在探查廣西上林縣三里鄉(xiāng)白崖堡南山的洞穴時(shí)，徐霞客描述了3種化學(xué)沉積形態(tài)：鵝管、穴盾和石枝。它們常常在某些具有特殊沉積環(huán)境的洞穴中出現(xiàn)。徐霞客在這里著重描述了穴盾，這很可能是世界上最早對(duì)穴盾的細(xì)致描述。

西人如何看巖溶

我們前面提到，巖溶地貌在現(xiàn)在斯洛文尼亞境內(nèi)的喀斯特高原最為典型并因此得名，實(shí)際上這種地貌的基礎(chǔ)，也就是地表或地下多為可溶蝕的石灰?guī)r，在地中海南北兩岸都廣泛分布。和巖溶地貌分布區(qū)在中國(guó)古代罕有人至不同，古希臘和古羅馬人本身就生活在巖溶區(qū)域，他們對(duì)這種地貌的常見特征并不陌生。一些河流從地下冒出，流淌一段以后又再度消失;陸地和海底相連通的地下溶洞讓淡水河流從海底流出，形成海水中的淡水泉。這些現(xiàn)象吸引了荷馬之后許多古典時(shí)代作家的關(guān)注。在他們筆下，這些現(xiàn)象往往被附會(huì)以冥界、神靈等神話傳說(shuō)。

由于巖溶地貌常伴隨水流，這些地方也常被人們?yōu)榘簿訕?lè)業(yè)而興修水利加以改造。更多親身認(rèn)識(shí)讓學(xué)者們逐漸舍棄神的因素，強(qiáng)調(diào)實(shí)地考察并推測(cè)原理。例如亞里士多德在《天象論》中討論了地表之下的空洞。他把地震、火山和巖溶現(xiàn)象都?xì)w因于地下空洞與風(fēng)、水或火元素的結(jié)合，而水是在這些空洞內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的。古羅馬的老普林尼和斯特拉波都羅列了許多地下河流和間歇性湖泊，他們記載從河流的消失處投擲漂浮物，再?gòu)闹匦鲁霈F(xiàn)處取回物體的做法，這與現(xiàn)代科學(xué)家用染料追蹤巖溶河流走向的方法具有相似性。不過(guò)總體來(lái)講，古典時(shí)代作者雖然記錄了對(duì)巖溶地貌的觀察，但他們不具備科學(xué)解釋其形成原理的能力。

古典時(shí)期文化衰亡后，關(guān)于地中海北岸巖溶地貌的知識(shí)也被打入冷宮，直到12世紀(jì)人們才開始重新注意到斯洛文尼亞的這些奇異地表，但在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)對(duì)其認(rèn)識(shí)的發(fā)展仍然十分緩慢。直到徐霞客考察后半個(gè)世紀(jì)，斯洛文尼亞學(xué)者馮·瓦爾瓦索才向歐洲學(xué)者介紹了喀斯特這個(gè)術(shù)語(yǔ)，并描述了地下河流現(xiàn)象。對(duì)巖溶地貌全面展開科學(xué)考察，更是晚到19世紀(jì)末的約萬(wàn)·斯維吉奇才予以奠基。

通過(guò)比較，我們可以發(fā)現(xiàn)，生活在巖溶區(qū)域的人們顯然更容易關(guān)注自己身邊的奇異地形，故而古典時(shí)代地中海沿岸學(xué)者對(duì)此多有記錄并不足為奇。以徐霞客為代表的古代中國(guó)學(xué)者，多自罕見巖溶地貌的中原地區(qū)闖入這個(gè)瑰麗的世界。他們注重實(shí)地考察，逐漸從單純旅行探險(xiǎn)向嘗試探討巖溶成因進(jìn)展，展現(xiàn)出寶貴的追求科學(xué)真理的精神。僅從結(jié)果看，徐霞客的觀點(diǎn)在當(dāng)時(shí)也具有前沿性，這些都是值得肯定的。