黃龍鈣華體的碳酸鹽溶質(zhì)輸入輸出量及演化階段

周緒綸

（成都水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，成都 610072）

黃龍風(fēng)景名勝區(qū)鈣華是世界唯一保存規(guī)模較大的冷淡水型鈣華形態(tài)，十分珍貴，被列為世界自然遺產(chǎn)名錄。但黃龍鈣華景觀目前處于自然演化過程中哪一階段？是在發(fā)育還是衰退？這是黃龍地學(xué)研究者還沒有直面論述的的問題，而它卻是制定該區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案和保護(hù)管理?xiàng)l例不可缺少的地質(zhì)依據(jù)。

黃龍景區(qū)自1985年以來(lái)連續(xù)開展了不同程度的景觀成因、地質(zhì)環(huán)境調(diào)查和地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作[1][2][3]，對(duì)黃龍鈣華體的外來(lái)水、循環(huán)水的水量、水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化按規(guī)范進(jìn)行了觀測(cè)，取得了近廿年連續(xù)的巖溶水文地質(zhì)資料。作者有幸參加主持了1985～1996年期間的地質(zhì)工作，之后又多次到現(xiàn)場(chǎng)考查，掌握了黃龍鈣華體大量的巖溶水文地質(zhì)素材和成果。擬運(yùn)用地質(zhì)描述分析與巖溶水文地質(zhì)計(jì)算相結(jié)合的方法來(lái)論證黃龍鈣華的演化階段，并認(rèn)為巖溶水資源是碳酸鹽溶質(zhì)的載體，既生鈣華，亦亡鈣華。

1 碳酸鹽溶質(zhì)輸入量和輸出量的計(jì)算

圖1 黃龍鈣華體巖溶水點(diǎn)分布圖

1.1 碳酸鹽溶質(zhì)輸入量和輸出量

黃龍鈣華主要礦物成分為方解石，含量85%～90%，文石含量5%～8%，其次為白云石、泥質(zhì)和鐵質(zhì)?；瘜W(xué)成份（%）：CaO 54.69～55.38，MgO 0.12～0.27，SiO 0.48～0.81，Al2O30.14～0.23，F(xiàn)e2O30.14～0.63，酸不溶物0.99～1.26，碳酸鹽成分占鈣華90%以上[4]。其物質(zhì)來(lái)源是鈣華體的上游碳酸鹽可溶性固體如石灰?guī)r等被水溶液溶解并由外來(lái)地表水和地下水輸入所致。

高礦化度外來(lái)地下水向黃龍后寺終積堤麓排泄，富含碳酸鹽溶質(zhì)的泉水在片狀逕流中經(jīng)一系列物理生物化學(xué)作用迅速由不飽和轉(zhuǎn)變呈過飽和而沉淀形成黃龍鈣華體上部形態(tài)。

不飽和的外來(lái)地表水和沉淀后的地下水在鈣華表層逕流中產(chǎn)生強(qiáng)烈地滲透，與滲入的雨水、植物根系水混合匯集成鈣華體內(nèi)的循環(huán)水，并以高能水流向鈣華體中下部運(yùn)移且增加溶質(zhì)，當(dāng)出露地表后，又在片狀逕流中重復(fù)著由不飽和致過飽和的變化產(chǎn)生鈣華沉淀。黃龍鈣華體從外來(lái)水全部被滲入地下的簸箕海附近起至黃龍溝口循環(huán)水有著三次從鈣華體內(nèi)出露又滲入的循環(huán)過程，故上部鈣華向下游也有著三次被溶蝕至沉淀的遷移，最后一次循環(huán)水（包括地表水和地下水）攜帶著沉淀后剩余的碳酸鹽溶質(zhì)流入涪江，輸出鈣華體外。

因此，對(duì)鈣華體鈣華細(xì)分：由外來(lái)水沉淀者為原生鈣華，由循環(huán)水沉淀者為次生鈣華，或遷移鈣華。

鈣華體碳酸鹽溶質(zhì)的輸入量是外來(lái)地表水和地下水溶質(zhì)流入鈣華體重量之和，是鈣華體增積的物質(zhì)源。從沉淀角度看，輸入溶質(zhì)量越多，鈣華增積量越大，但溶質(zhì)的輸入量不等于沉淀量，實(shí)際上外來(lái)水只有地下水部分的溶質(zhì)在后寺沉淀原生鈣華，并乃攜帶著剩余溶質(zhì)與具溶蝕作用的外來(lái)地表水所攜帶的溶質(zhì)進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)，或參于形成次生鈣華的地質(zhì)作用，或在遷移過程后流入涪江。

輸出量是循環(huán)水?dāng)y帶溶質(zhì)排出鈣華體外的總量，包括，外來(lái)水?dāng)y帶的溶質(zhì)、循環(huán)水對(duì)鈣華體溶蝕增加的溶質(zhì)和循環(huán)水沉淀次生鈣華后剩余的溶質(zhì)。

黃龍鈣華體是在地質(zhì)歷史過程中碳酸鹽溶質(zhì)的輸入量大于輸出量所沉淀增積的結(jié)果。現(xiàn)在計(jì)算鈣華體溶質(zhì)的輸入輸出量是求得兩者定量的差值，論證它在增積還是減積？沉淀作用與溶蝕剝蝕作用孰強(qiáng)敦弱？是處于演化階段中發(fā)育的青壯年期還是衰退的老年期。

1.2 計(jì)算

公式：溶質(zhì)量（t/年）=流量（L/s×可溶性固體（固形物）重量（mg/L）×單位換算系數(shù)0.031 536[5]。

溶質(zhì)量：水中可溶性固體如鈣、鎂、和1/2 重碳酸根離子重量之和，又稱固形物重量。

流量：各水點(diǎn)近廿年流量的平均值。其中計(jì)算輸入量為1、2、3、4、5、6、8、9號(hào)泉點(diǎn)，和7號(hào)地表水點(diǎn)（圖1），計(jì)算輸出量為黃龍溝流入涪江段之下游（22 點(diǎn)）與上游（21 點(diǎn)）斷面多年平均流量的差值。

可溶性固體離子總量：輸入量采用各水點(diǎn)水質(zhì)之礦化度重量減1/2 重碳酸根離子重量之差值（均為多年平均值）；輸出量計(jì)算是采用鈣華體最靠近涪江16號(hào)水點(diǎn)多年水質(zhì)的礦化度平均值減去1/2 重碳酸根重量之差值。

單位換算系數(shù)0.315 36，即1mg·L/s·年。

1.3 結(jié)果

黃龍鈣華體的碳酸鹽溶質(zhì)的輸入量為2 508.302t/年，輸出量3 299.124t/年，輸出量比輸入量多790.821t/年，故得出鈣華體的溶蝕量大于沉淀量。

2 黃龍鈣華體演化階段

2.1 黃龍鈣華沉淀速率

表1 黃龍鈣華體碳酸鹽溶質(zhì)輸入量輸出量計(jì)算表

黃龍風(fēng)景名勝區(qū)開放廿余年，凡對(duì)鈣華研究有影響的地質(zhì)科研調(diào)查報(bào)告和論文都涉及鈣華沉淀速率問題，提出了很多速率值，有的數(shù)值被作為計(jì)算鈣華體年齡的依據(jù)，有的文獻(xiàn)來(lái)論證黃龍鈣華體正處于演化階段的壯年期。但實(shí)際上鈣華沉淀是有著復(fù)雜多變的水文地質(zhì)背景，沉淀速率極不穩(wěn)定，是因地而異，因時(shí)而變，具有嚴(yán)格的時(shí)空條件制約的局限性。

最早對(duì)鈣華沉淀速率系統(tǒng)觀察的是作者在八十年代主持的黃龍九寨地質(zhì)科研調(diào)查課題中開展的，觀察內(nèi)容①在鈣華體有水流的不同部位如邊石壩、鈣華流上設(shè)置五個(gè)觀察點(diǎn)；②在19號(hào)水點(diǎn)上游邊石壩外側(cè)用樹枝盤嵌“黃龍”兩字；③對(duì)蓮臺(tái)飛瀑下部包裹在倒塌樹桿的鈣華斷面之輪紋觀察；④對(duì)人間瑤池的石塔鈣華厚度與建塔至今的時(shí)間之比推算。通過二年觀察：五個(gè)觀察點(diǎn)和“黃龍”字上的鈣華沉淀速率為2～3mm/a，包裹樹桿的沉淀速率為4～10mm/a，石塔處鈣華沉淀速率為4.89～5.19mm/a。1990年“黃龍鈣華及其沉積速率研討”[6]一文據(jù)黃龍地下水和地表水1～13號(hào)水點(diǎn)的鈣鎂離子總量與有水逕流的鈣華面積之比求得黃龍鈣華平均沉積速率為2.53mm/a。本世紀(jì)初在“四川黃龍鈣華的形成”[7]一文以方解石沉積或溶蝕速率主要取決擴(kuò)散邊界層厚度（∑）理論計(jì)算出鈣華沉積速率為0.43～4.7mm/a，2004～2006年“黃—九水資源和生態(tài)地質(zhì)環(huán)境研究報(bào)告”（簡(jiǎn)稱）[3]報(bào)導(dǎo)在迎賓池和金沙鋪地設(shè)5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，2年測(cè)定鈣華沉淀速率為0～8.9mm/a。

2007年10月作者再次到黃龍觀察邊石壩上“黃龍”兩字鈣華沉淀情況，事隔20多年如果按以前測(cè)得2mm/a 的沉淀速率推算那字體應(yīng)有3～4cm 厚的鈣華層，但實(shí)際情況是原來(lái)試驗(yàn)的彩池由碧水漫流變成了枯枝敗草四處散落的干池，從前有鈣華沉淀的棕黃色的邊石壩卻變成暗褐、炭黑色呈網(wǎng)紋狀鱗片斑駁的破裂面，早先被鈣華包裹著筆劃清楚的“黃龍”兩字，現(xiàn)在僅殘存著尚能辯認(rèn)有字形的枝條了，該處邊石壩不再具有鈣華的沉淀作用，而是處于溶蝕和剝蝕的地質(zhì)環(huán)境中。

綜前所述，①設(shè)點(diǎn)觀測(cè)直接測(cè)得沉淀速率從0～10mm/a，數(shù)差很大，但為各點(diǎn)鈣華真實(shí)沉淀的記錄，是可信的；②運(yùn)用鈣鎂離子總量計(jì)算的鈣華沉淀的速率不能表現(xiàn)鈣華體各處沉淀的差異，值得商榷[3]。擴(kuò)散理論計(jì)算的鈣華沉淀速率最大最小之間的變幅達(dá)11 倍，在一定程度上反映了區(qū)內(nèi)鈣華沉淀速率的不穩(wěn)定性和受水動(dòng)力因素制約的特征。

作者通過廿來(lái)年的觀察，黃龍鈣華體表部不存在連續(xù)多年性相同的或呈周期性變化的沉淀速率，點(diǎn)上觀測(cè)的數(shù)據(jù)只能代表該點(diǎn)在測(cè)量時(shí)間內(nèi)的鈣華沉淀速率。更不能以鈣華沉淀速率來(lái)計(jì)算鈣華體年齡和論證鈣華體的演化階段，原因是黃龍鈣華體是處于高寒地區(qū)開放的地質(zhì)環(huán)境中，受到不穩(wěn)定水流、水質(zhì)、生物、氣候、微地貌、突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害等諸多因素的干擾和影響，所以在時(shí)空層面上都不具有穩(wěn)定的鈣華沉淀的地質(zhì)環(huán)境。

2.2 鈣華形成的基本條件

即只有方程右式中CO2逸出后CaCO3才能達(dá)到過飽和狀態(tài)而產(chǎn)生沉淀。故得出鈣華形成的基本條件：①巖溶水具有高濃度的碳酸鹽溶質(zhì)；②產(chǎn)生CO2逸出的水動(dòng)力作用。

2.2.1 龍巖溶水具有高濃度的碳酸鹽溶質(zhì)

據(jù)表1：黃龍巖溶水碳酸鹽溶質(zhì)含量：外來(lái)地下水礦化度為600～1 000mg/L，外來(lái)地表水為365.6mg/L，循環(huán)水一般為500～600mg/L，流入涪江的尾水也在417.2mg/L，與巖溶作用強(qiáng)烈的熱帶如桂林巖溶水礦化度一般為265～303.88mg/L，和亞熱帶洛帶巖溶水礦化帶130.85～152.25mg/L、峨眉山153.0～189.0mg/L相比，都要高1～4 倍。

黃龍鈣華體高濃度的巖溶水雖為形成鈣華提供豐厚的物質(zhì)基礎(chǔ)，但并不等于能產(chǎn)生沉淀，因?yàn)樘妓猁}溶質(zhì)沉淀取決于其方解石和白云石的飽和指數(shù)即S1c和S1D，當(dāng)巖溶水的飽和指數(shù)小于零則具溶蝕性，等于零正負(fù)離子處于平衡狀態(tài)，只有飽和指數(shù)大于零方解石或白云石處于過飽和狀態(tài)才能沉淀。黃龍巖溶水飽和指數(shù)見表2。

盡管黃龍鈣華體巖溶水質(zhì)濃度高，但飽和指數(shù)S1c和S1D一般都小于零，不能產(chǎn)生沉淀，這由黃龍景觀區(qū)所有的泉口及附近（包括1～9號(hào)泉和10、12、13、15、16號(hào)泉）都沒有鈣華沉淀物所證實(shí)，外來(lái)地表水飽和指數(shù)更低，具溶蝕性，這就是人間瑤池東側(cè)的邊石壩—彩池與西側(cè)迥然不同，為溶蝕型鈣華形態(tài)的原因。

2.2.2 產(chǎn)生CO2逸出的水動(dòng)力作用

人間瑤池西側(cè)彩池、爭(zhēng)艷彩池、迎賓彩池都是1～9號(hào)泉、10～11號(hào)泉和15號(hào)泉的泉水經(jīng)過一段距離逕流后，由CaCO3沉淀形成的彩色齊妍的鈣華景觀，其主要原因是高濃度不飽和巖溶地下水出露地表后由泉口束狀紊流在冰川谷斜坡上逕流過程中變?yōu)槠瑺顚恿鳎懈叻謮旱腃O2（PCO2最高可達(dá)25 000）向低分壓的大氣環(huán)境（PCO2300）中迅速逸出，使巖溶水轉(zhuǎn)致過飽和后而沉淀鈣華[1]。

2.2.3 干擾鈣華沉淀速率的主要因素

黃龍鈣華體表部至所以不會(huì)有連續(xù)均勻的沉淀速率主要原因是受到流入和逕流在鈣華體上的外來(lái)水和循環(huán)水之流量、流速和流向動(dòng)態(tài)變化的干擾，導(dǎo)至小到鈣華體每一處鈣華波紋隆褶，壩堤溝槽，大到鈣華體的空間展布都每時(shí)每刻產(chǎn)生著動(dòng)態(tài)變化。

1）流量變化對(duì)鈣華沉淀速率的影響：①有流量且為過飽和巖溶水，則形成鈣華體及各種形態(tài)；②有流量且為不飽和的巖溶水，則溶解鈣華，形成溶溝、豎井、溶洞等；③無(wú)巖溶水，則鈣華干裂、炭化、剝離、進(jìn)而分解。巖溶水流量的有無(wú)，大小與飽和狀態(tài)是決定著鈣華體分布的面積大小和時(shí)間長(zhǎng)短。而巖溶水又受當(dāng)?shù)亟邓縿?dòng)態(tài)變化而變化，可區(qū)內(nèi)的降水量存在著有規(guī)律性（如具年輪回的枯洪期）和無(wú)規(guī)律性（如天旱等）動(dòng)態(tài)變化。因此，鈣華體每一處有無(wú)巖溶水逕流，流量大小，時(shí)間長(zhǎng)短等都不是定數(shù)，故鈣華體每一處與巖溶水的關(guān)系是沉淀是溶蝕或者剝蝕也不穩(wěn)定。

表2 黃龍鈣華體巖溶水飽和指數(shù)表

黃龍每年枯水期只有鈣華體上部的外來(lái)水，而且流量很小，后寺彩池群只有西部人間瑤池是沉淀環(huán)境，東部為溶蝕環(huán)境，兩者總面積約為1.0萬(wàn)m2，其余約63萬(wàn)m2的鈣華體均處于剝蝕環(huán)境中。到洪水期，外來(lái)巖溶水流量增大，沉淀彩池和溶蝕池面積都擴(kuò)大一倍左右，外來(lái)地下水和地表水匯合后，尾水在簸箕海至中寺之間浸沒，循環(huán)水從接仙橋10號(hào)泉水點(diǎn)出露，流量逐日增多，且逐次從11、12、13、15、16、17、18號(hào)泉吐水，部分鈣華體逐步由剝蝕轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋憝h(huán)境。這是受氣候年輪回變化的影響使黃龍鈣華體產(chǎn)生最大范圍的剝蝕和沉淀關(guān)系的變換，這種有周期性的年變化卻其變換的折點(diǎn)又是紊亂的，無(wú)規(guī)律的。以迎賓池為例，15號(hào)泉水出露時(shí)間最早年份可在5月中旬左右（洪水年）最晚年份是6月中旬，相差約1月，說(shuō)明迎賓池沉淀和剝蝕環(huán)境是動(dòng)蕩的，無(wú)論那種環(huán)境對(duì)鈣華體的增積或減積具有迭加作用。

同樣，巖溶水流量的大小也制約著鈣華體沉淀或剝蝕關(guān)系的變化，區(qū)內(nèi)巖溶水流量變幅很大。7號(hào)水點(diǎn)最高年平均流量為227.2L/s（2000年），最低為110.3L/s（1991年）前者是后者的一倍。地下水（1～9號(hào)泉）年最高年平均流量76.17L/s（1933年）最低為41.07L/s（2001年）前者多出后者85%，洪水年份黃龍后寺尾水可達(dá)中寺，循環(huán)水尾水可達(dá)涪江，整個(gè)黃龍溝到處潺潺水鳴，遍野金沙鋪池。而少水年份后寺尾水在簸箕海上部就干失了，循環(huán)水尾水只抵達(dá)迎賓池群中部，整個(gè)景區(qū)凝靜鎖聲，全溝黑多黃少。黃龍鈣華體受流量豐貧變化影響，沉淀與剝蝕面積也不穩(wěn)定變化。因此，巖溶水流量有無(wú)和大小有序和無(wú)律的變化，豈有均勻不變的鈣華沉淀速率呢？

2）流速變化對(duì)鈣華沉淀速率的影響。鈣華形成主要因素之一是巖溶水碳酸鹽溶質(zhì)在水動(dòng)力作用中由于CO2的逸出而產(chǎn)生沉淀的，CO2逸出的快慢受巖溶水流速和水石界面厚度影響，流速越大，水壓越小，水石界面越薄，CaCO3沉淀速度越快。鈣華體的斜坡是巖溶水的動(dòng)力場(chǎng)，是由各種大小不同的板狀、波紋狀、弧狀、槽溝的鈣華以及樹桿樹枝樹葉組成的。各處斜坡斜率不同，巖溶水的流速也不一致，各處鈣華沉淀速率也不相等。譬如金沙鋪地鈣華流的一些坡坎下或溝槽中常發(fā)育葡萄狀成串狀的鈣華形態(tài)，就是上述坎槽的跌水較四周層狀水流速快導(dǎo)致沉淀優(yōu)先所至，同樣邊石壩與彩池的水流速的差異也產(chǎn)生CaCO3沉淀速率的不同。據(jù)有的學(xué)者觀察，邊石壩外側(cè)CaCO3沉淀速率是彩池內(nèi)的2～5 倍，巖溶水在鈣華體各處流速的不均勻性，因此即是鈣華體各處同為沉淀環(huán)境也不可能產(chǎn)生相同的沉淀速率。

3）流向變化對(duì)鈣華沉淀速率的影響。區(qū)內(nèi)巖溶水的流向受很多因素的干擾，小到一片樹葉，含水孔隙的阻塞，砂礫位移，大到崩積體泥石流對(duì)谷床的堆堵間隔都可導(dǎo)致細(xì)微的或整個(gè)水體流向的變化。小的流向變化影響巖溶水局部流量的分配和流速的快慢而改變鈣華的沉淀速率，大的流向變化如外來(lái)地表水的改道則改變著整個(gè)鈣華體展布的格局，使已按年輪回變化形成的沉淀，溶蝕和剝蝕區(qū)的范圍遭到重新組合，并終止了它們的連續(xù)性。現(xiàn)舉例說(shuō)明，黃龍現(xiàn)在鈣華景觀形色壯麗、沉淀率高的邊石壩——彩池群是人間瑤池、爭(zhēng)艷彩池和迎賓池，它們都位于黃龍溝西側(cè)，是由現(xiàn)在外來(lái)地表水從終積堤?hào)|側(cè)流入鈣華體與地下水（1～9號(hào)泉）組成的水動(dòng)力場(chǎng)所形成的格局，其實(shí)區(qū)內(nèi)還存在早期規(guī)模更大的鈣華景觀群，它是由外來(lái)地表水從終積堤西側(cè)與地下水組成的水動(dòng)力場(chǎng)形成的。

望鄉(xiāng)臺(tái)西側(cè)有一條較東側(cè)更開闊的溝槽畔西側(cè)基巖發(fā)育，這是早期外來(lái)地表水逕流的溝床，它向終積堤下飛瀉，經(jīng)過后寺觀景臺(tái)，流向后寺禹王廟部位，而當(dāng)時(shí)地下水形成后寺東側(cè)的彩池群，范圍南至終積堤麓，北到簸箕海上方，東至冰川谷坡邊，西臨后寺廟基，面積較現(xiàn)在人間瑤池西側(cè)彩池群大一倍以上，并從簸箕海開始一條金黃莽莽的鈣華流經(jīng)過中寺臨近接仙橋。以下是循環(huán)水形成的棋樹流芳爭(zhēng)艷池（注），經(jīng)金沙鋪地、盆景池、洗身洞瀑布、飛瀑流輝，直至黃龍溝口彩池群。這組早期鈣華景觀就是因望鄉(xiāng)臺(tái)的地表水流向由西改道至東部所遺棄的，使鈣華體廣大地區(qū)原來(lái)與巖溶水產(chǎn)生的沉淀關(guān)系改變成了溶蝕和剝蝕關(guān)系。

上述外來(lái)地表水由西向東的改道是距現(xiàn)在最近的一次流向變遷，其鈣華形跡清晰可辯，而鈣華體決不是只有這一次巖溶水流向變遷，如黃龍溝最西部原始森林處鈣華大面積呈帶狀分布，現(xiàn)被強(qiáng)烈的溶蝕剝蝕作用風(fēng)化呈砂狀，僅偶見有殘存的邊石壩，顯然這是更早期的巖溶水動(dòng)力場(chǎng)形成的鈣華形態(tài)。

黃龍鈣華體受巖溶水流量、流速、流向等主要因素不穩(wěn)定的變化影響，使CaCO3沉淀速率產(chǎn)生對(duì)應(yīng)性不穩(wěn)定的變化，小的影響使沉淀速率在0.47～11mm/a 或更大幅度間波動(dòng)，大的影響導(dǎo)致鈣華體原有的沉淀范圍圖式被更改，或僅部分繼承，或被改造成溶蝕與剝蝕范圍。因此，鈣華體不可能具有長(zhǎng)期連續(xù)均勻的CaCO3沉淀速率，在鈣華體觀察點(diǎn)記錄的沉淀速率值只能代表觀察時(shí)間段的沉淀量，其意義僅此而已。

爭(zhēng)艷彩池、金沙鋪地鈣華流、洗身洞鈣華瀑布是繼承早期鈣華形態(tài)發(fā)育的，只要仔細(xì)觀察，現(xiàn)代沉淀的鈣華規(guī)模較早期小多了。盆景池和飛瀑流輝是上世紀(jì)80年代由人工引水所恢復(fù)的早期鈣華形態(tài)。

2.3 鈣華體的演化階段

鈣華體和所有地質(zhì)體一樣都存在著從形成、發(fā)育至衰亡的幼年期青、壯年期和老年期的演化階段。鈣華體在全年或大部分時(shí)間內(nèi)其景觀波光瀲艷，流水和鳴，色澤金輝，生機(jī)勃勃這是在產(chǎn)生強(qiáng)烈的CaCO3沉淀作用的表現(xiàn)，是鈣華體在快速的擴(kuò)大面積，積累厚度，向增積作用發(fā)育，是鈣華體青壯年發(fā)育期的特征。鈣華體在全年或大部時(shí)間其景觀干燥荒涼，凝靜無(wú)聲，色澤暗澀，死氣沉沉這是遭受強(qiáng)烈的剝蝕和溶蝕作用的表現(xiàn)，鈣華體在萎縮面積，削小厚度，向減積作用發(fā)育，是鈣華體進(jìn)入衰退的老年期。

上面的描寫是在對(duì)四川西北部鈣華體群各種演化階段的現(xiàn)象研究后所歸納的鈣華體青壯年期和老年期的典型特征。而黃龍鈣華體的現(xiàn)狀既有沉淀發(fā)育的生機(jī)，又有溶蝕衰退的死沉，對(duì)認(rèn)識(shí)它的演化階段帶來(lái)了困難，但區(qū)內(nèi)豐富的地質(zhì)基礎(chǔ)資料，為此提供了解決的途逕。

2.3.1 評(píng)價(jià)方法

評(píng)價(jià)鈣華體演化階段的方法很多，有碳酸鹽溶質(zhì)的輸入量和輸出量對(duì)比法、地層剖面分層測(cè)齡法、綜合地貌法、區(qū)域地質(zhì)對(duì)比法等等。前兩者屬定量法范疇，后兩者為定性法，本文根據(jù)掌握的資料，在第二節(jié)采用了計(jì)算鈣華體CaCO3溶質(zhì)輸入輸出量的定量法獲得區(qū)內(nèi)入少出多的現(xiàn)狀，下面將從定性的兩種方法對(duì)鈣華體進(jìn)行探討，希望同時(shí)運(yùn)用定性定量法論述鈣華體的演化階段能具有相輔相證的作用。

2.3.2 綜合地貌法

思路，據(jù)鈣華體的沉淀、溶蝕、和剝蝕區(qū)在地貌上存在著有無(wú)水、形態(tài)顏色、地植等有不同的差異，運(yùn)用這種判別可以在地形圖上圈定三者的分布面積，查明彼此間組合關(guān)系，以此作為評(píng)價(jià)鈣華體的演化階段的依據(jù)。

黃龍鈣華體沉淀、溶蝕和剝蝕現(xiàn)象綜合特征見表3。根據(jù)表3 繪制的黃龍鈣華體綜合地貌圖有著嚴(yán)格的時(shí)空界線，原因是鈣華體逕流的巖溶水之流量、流速、流向是動(dòng)態(tài)的，每時(shí)每刻都在影響著沉淀、溶蝕和剝蝕區(qū)面積的變化，只不過這細(xì)微或局部的變化總體上是局限于洪枯水期年變幅的框架中，所以可以繪制每年洪枯季鈣華體綜合地貌圖。經(jīng)多年資料積累對(duì)比，鈣華體演化階段的特征可顯現(xiàn)出來(lái)。

表3 黃龍鈣華體沉淀、溶蝕、剝蝕綜合地貌特征表

歸納近廿年黃龍鈣華體沉淀、溶蝕、剝蝕地貌動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，將其在洪水期劃分五個(gè)地貌分區(qū)：

1）沉淀分區(qū)：分布于人間瑤池西部邊石壩——彩池群，面積4 000～8 000m2，全年有巖溶地下水逕流，邊石壩體完整，壩頂水平柔曲、彩池色澤鮮明，沉淀連續(xù)。

2）沉淀剝蝕分區(qū)：分布于接仙橋以北至迎賓彩池群，包括上下金沙鋪地鈣華流、洗身洞鈣華瀑布、爭(zhēng)艷彩池、婆鑼映影、明鏡倒映，面積225 000～24 600m2，特征每年6～12月有循環(huán)水逕流產(chǎn)生鈣華沉淀，色澤以黃色為主，邊石壩大部分完整，少許破損。1～5月為剝蝕期，鈣華巖面無(wú)水，表部干裂，有少許黑褐色的炭化斑點(diǎn)或條帶，顏色單調(diào)，為土黃和淺灰色。

3）溶蝕分區(qū)：人間瑤池東部的邊石壩—彩池群，面積6 000～9 000m2，特征是全年有外來(lái)地表水流入池群，并在邊石壩下部的溶蝕溝槽逕流，彩池有屯水但不漫流，池中水草茂盛，池群中有灌木生長(zhǎng)，在與西部彩池分界的地帶有漏斗、豎井、溶洞發(fā)育。

4）溶蝕剝蝕分區(qū)：分布于棋樹流芳、盆景池、瀲滟湖三個(gè)邊石壩——彩池群（人為引水注入的干彩池），特征：半年盛水期以淺黃色為主，溶蝕作用大于沉淀作用，池中有殘蝕的礁島，生長(zhǎng)著灌木，池水中有水藻水草生長(zhǎng)，并從邊石壩頂部的溝槽中呈股狀束流瀉下?？菟谔幱趧兾g環(huán)境，池群干燥，鈣華裸露呈土黃、暗灰色，局部有片狀的炭化鈣華脫落，邊石壩及池盆中的礁島有草叢和苔蘚生長(zhǎng)，面積25 000～30 000m2。

5）剝蝕區(qū)：分布于馬蹄海以北至接仙橋、以及該橋以北沉淀剝蝕分區(qū)的東西兩側(cè)原始森林地段和溝口三角扇等部位，面積約370 000m2，鈣華體基本是終年無(wú)片狀水流，為黑褐、土黃等色，鈣華被砂壤化，局部有邊石壩的殘?bào)w，生長(zhǎng)著苔蘚、灌叢和喬木。

據(jù)2006年調(diào)查研究報(bào)告資料：黃龍鈣華體的總面積為640 000m2，上述各分區(qū)在洪水期分別占總面積約為1.3%、36%、1.4%；4.4%、56.9%。枯水期僅有剝蝕分區(qū)、沉淀分區(qū)和溶蝕分區(qū)，后兩者面積均有縮小，分別為4 000m2和6 000m2約占總面積的0.63%和0.94%。為此得出，黃龍鈣華體無(wú)論是枯洪水期其沉淀面積（包括沉淀剝蝕分區(qū)）均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于溶蝕剝蝕分區(qū)面積，因此，這有力地佐證鈣華體碳酸鹽溶質(zhì)輸出量大于輸入量數(shù)據(jù)的可信。

2.3.3 區(qū)域鈣華地質(zhì)對(duì)比法

思路，在相同和相似的地質(zhì)環(huán)境中產(chǎn)生的同質(zhì)地質(zhì)體，有其地史的演化過程亦存在著同步性規(guī)律。但地質(zhì)環(huán)境變化的不一致性會(huì)產(chǎn)生同步演化之間的差距。這個(gè)地質(zhì)現(xiàn)象是作者總結(jié)四川西北部鈣華體群的演化特征與地質(zhì)環(huán)境的共性中所歸納的，并引深其評(píng)價(jià)黃龍鈣華體的演化階段。

四川西北部處于青藏高原向四川盆地過渡的上裂點(diǎn)之山原—冰川谷地貌帶中，這一地貌帶的冰川谷于年均氣溫在5℃以下，植物群落為灌木叢林帶和針葉喬木林帶者，但凡其上游有碳酸鹽巖分布的高山區(qū)均發(fā)育有凍融作用的碳酸鹽巖碎巖堆積體，而在3 000～3 550m 高程的冰川谷段必有鈣華體發(fā)育。這是從松潘縣黃龍溝、張家溝、祁田溝、漳臘水晶坡溝、牟尼鄉(xiāng)的后寺溝、二道海溝、黑水縣的卡龍溝和九寨溝縣的大錄溝發(fā)育的鈣華林所總結(jié)的地質(zhì)共性。據(jù)張家溝、黃龍溝、后寺溝鈣華體剖面測(cè)量，均存在3～4個(gè)假整合面，鈣華年齡測(cè)定，最早形成于52萬(wàn)年前，為中更新世中期產(chǎn)物，經(jīng)研究，鈣華是冰緣環(huán)境下的化學(xué)堆積物，這正符合大沽冰期之后的地史背景，大沽冰期之后有多期冰川和間冰期的變化也對(duì)應(yīng)著區(qū)內(nèi)鈣華的多次演化韻律。現(xiàn)代黃龍鈣華沉淀形態(tài)是距今1.2萬(wàn)年末期冰川后的冰緣環(huán)境形成的。

上述鈣華體的現(xiàn)狀：張家溝鈣華體被現(xiàn)代溝水溶蝕侵蝕成殘?bào)w，祁田溝鈣華體僅剩在溝口，面積約100m2，漳臘水晶坡溝口鈣華扇是80年代前漳臘區(qū)政府所在地，現(xiàn)只在公路邊坡偶見有鈣華殘塊，后寺溝、二道海溝和卡龍溝當(dāng)年鈣華景觀非常壯觀，但目前已經(jīng)沒有現(xiàn)代的CaCO3沉淀現(xiàn)象，大錄溝雖有現(xiàn)代鈣華發(fā)育，可規(guī)模極小，是內(nèi)迭在早期鈣華體上部。黃龍溝是目前唯一有較大規(guī)模現(xiàn)代鈣華沉淀的鈣華體，且也是內(nèi)迭在早期鈣華體之上，溶蝕剝蝕面積遠(yuǎn)大于沉淀面積，鈣華體的碳酸鹽溶質(zhì)已是入不敷出。所以川西北鈣華體群均表現(xiàn)著衰退或嚴(yán)重衰退的特征，說(shuō)明它們?cè)诖篌w相同的地質(zhì)環(huán)境有著相近似的演化進(jìn)程；從大沽—蘆山間冰期冰緣環(huán)境中發(fā)育，并于蘆山—大理間冰期，大理—全新世間冰期的冰緣環(huán)境斷續(xù)沉淀增積，在每次間冰期中的高溫期遭遇剝蝕溶蝕，到全新世冰期前（約1.2萬(wàn)年）絕大部分鈣華體終止了沉淀。其原因是冰緣受氣溫變暖的影響向高海拔區(qū)遷移，并帶動(dòng)森林帶、灌叢帶向草甸帶擴(kuò)張，鈣華體上游碳酸鹽巖凍融作用減弱，巖溶水溶質(zhì)減少等，另外，個(gè)別鈣華體快速衰退是冰川谷被地表水系的向源侵蝕作用改造成峽谷所至。

黃龍鈣華雖然與區(qū)域鈣華體群同步涉至老年期，但它必競(jìng)在全新世冰期后恢復(fù)了沉淀作用，形成一定規(guī)模新生的鈣華形態(tài)，阻緩了衰老的進(jìn)程。其原因：①外來(lái)巖溶水沉淀鈣華處較其他鈣華體高100～200m，受冰緣上移的影響弱小些，②上游碳酸鹽巖分布面積較其他鈣華體群上游碳酸鹽巖面積都大，并且海拔也高，外來(lái)的巖溶水碳酸鹽溶質(zhì)源仍較豐富，③涪江向源侵蝕作用尚未入侵和破壞冰川谷原貌，還保存著巖溶水產(chǎn)生鈣華沉淀的水動(dòng)力場(chǎng)。這點(diǎn)是黃龍溝與張家溝鈣華體地質(zhì)環(huán)境最大的差異，也是作者對(duì)張家溝形成三萬(wàn)年之后才有黃龍溝一萬(wàn)年的鈣華體之論點(diǎn)的點(diǎn)穴吧。

黃龍溝鈣華體雖然與區(qū)域鈣華體均屬老年期，但各鈣華體在漫長(zhǎng)的地史演化過程中因地質(zhì)環(huán)境差異的擴(kuò)大，導(dǎo)致各鈣華體衰退的特征不盡一致，演化的步履略有快慢，張家溝、漳臘水晶坡溝、祁田溝的鈣華體只有殘塊，已進(jìn)入接近消亡的老年晚期，二道海溝、卡龍溝的鈣華體在不同程度上仍保存著早期鈣華形態(tài)和規(guī)模，但無(wú)現(xiàn)代鈣華形態(tài)新生，應(yīng)屬于老年中期。黃龍鈣華體雖進(jìn)入了溶質(zhì)入不敷出的衰退之路，但仍具有一定規(guī)模的新生鈣華沉淀，應(yīng)為老年早期。

3 結(jié)論

1）黃龍鈣華體的碳酸鹽溶質(zhì)輸入量為2 508.302t/年，輸出量3 299.124t/年，輸出量大于輸入量790.821噸/年，其減積作用大于增積作用。

2）黃龍鈣華體在洪水期沉淀分區(qū)，沉淀剝蝕分區(qū)、溶蝕分區(qū)、溶蝕剝蝕分和剝蝕分區(qū)的面積分別占鈣華體總面積64萬(wàn)m2的1.3%；36%；1.4%；4.4%和56.9%?？菟诔恋矸謪^(qū)、溶蝕分區(qū)和剝蝕分區(qū)分別占總面積的0.63%；0.94%和98.43%，剝蝕和溶蝕面積遠(yuǎn)大于沉淀面積。

3）運(yùn)用定量法和定性法研究黃龍鈣華體得出其碳酸鹽溶質(zhì)輸出量大于輸入量、剝蝕溶蝕面積遠(yuǎn)超過沉淀面積故是處演化階段衰退的老年期。這與四川西北部鈣華體群所處的演化階段是一致的，是區(qū)域地質(zhì)環(huán)境對(duì)有著相同或相似地質(zhì)條件下形成的同質(zhì)地質(zhì)體產(chǎn)生同步性演化進(jìn)程的結(jié)果。由于黃龍溝所處的冰緣等地質(zhì)環(huán)境較優(yōu)越，阻緩了鈣華體衰退的步履，致使它目前處于演化階段的老年早期。

4）黃龍鈣華體進(jìn)入了老年早期演化階段，這提示了這朵世界自然遺產(chǎn)之花的脆弱性，因此呼吁政府部門需倍加珍惜，加大保護(hù)力度，和綜合科研深度。作者認(rèn)為黃龍鈣華體雖不可能逆轉(zhuǎn)繼續(xù)向老年期演化的規(guī)律，但應(yīng)用現(xiàn)代巖溶理論結(jié)合其他學(xué)科知識(shí)，以科技工程方法是可阻緩其衰老的速度。

[1]四川省地礦局成都水文隊(duì).四川黃龍—九寨溝旅游地景觀及礦泉水資源調(diào)查研究報(bào)告[R].成都.四川地礦局1987.

[2]四川省地礦局成都水文隊(duì)，四川省黃龍—九寨溝地質(zhì)自然保護(hù)區(qū)環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告 [R].（1988—1996）.

[3]四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局、四川省九寨—黃龍核心景區(qū)水資源及生態(tài)地質(zhì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展綜合應(yīng)用研究報(bào)告[R].2007.

[4]周緒綸，李振倫.鈣華洞穴的形成與保護(hù)[J].中國(guó)巖溶.2004，23(2)：107～112.

[5]C·托格，袁道先.溶蝕空間形成及中國(guó)與世界其他地區(qū)碳酸鹽巖近期溶蝕量對(duì)比分析[J].中國(guó)巖溶.1987，6(2)：137～136.

[6]姜澤凡.黃龍鈣華及其沉積速率研討[J].四川地質(zhì)學(xué)報(bào).1987，10(4)：281～284.

[7]劉再華，袁道先.四川黃龍鈣華的形成[J].中國(guó)巖溶.1993，12(3)：185～191.