基于世界遺產地貌價值的施秉與環江白云巖喀斯特對比研究*

李高聰，熊康寧，肖時珍

(1.南京大學地理與海洋科學學院，江蘇 南京 210093；2.貴州師范大學中國南方喀斯特研究院，貴州 貴陽 550001)

隨著第一期“中國南方喀斯特”因滿足世界遺產第Ⅶ和第Ⅷ條標準而被成功列入世界自然遺產名錄[1]，第二期“中國南方喀斯特”也于2013年正式提交聯合國教科文組織世界遺產中心。第二期提名地包含了廣西桂林塔狀喀斯特、貴州施秉白云巖喀斯特、重慶金佛山臺原喀斯特，以及作為荔波喀斯特遺產地拓展的廣西環江錐狀喀斯特[2]。世界遺產的意義在于其具有自然或文化價值上的獨一無二、不可替代、不可再生的性質[3]。在二期提名地中，施秉喀斯特以白云巖喀斯特為主要特征，而環江喀斯特的主要造貌碳酸鹽巖也含有超過50％的白云巖地層，荔波喀斯特也有大范圍條帶狀白云巖地層出露[4]。這就表明“中國南方喀斯特”系列遺產中已經具有了白云巖喀斯特的典型代表——荔波-環江喀斯特，而施秉喀斯特的提名引起了世界遺產學術界的爭議和探討。

近年來，文獻[1-2,5-10]先后對荔波喀斯特和施秉喀斯特的地貌世界遺產價值進行了研究，但尚未對兩地世界遺產地貌價值進行對比研究。本文選取“中國南方喀斯特”施秉喀斯特和環江喀斯特為研究區，依據世界遺產第Ⅷ條評價標準，對比分析兩地白云巖喀斯特異同，包括喀斯特發育環境、喀斯特地貌特征、喀斯特演化過程等方面，旨在解決施秉白云巖喀斯特是否值得提名的問題，并為“中國南方喀斯特”世界遺產提名地的選擇提供科學依據。

1 研究區概況

施秉喀斯特位于貴州省東部施秉縣北部，地處云貴高原東部邊緣向湘西低山丘陵過渡的山原斜坡地帶。地勢北高南低，海拔600～1 250 m，屬中亞熱帶季風濕潤氣候區，年均溫16 °C，年均降水1 220 mm。區內土壤主要為白云巖風化的石灰土，森林覆蓋率93.95％。環江喀斯特位于廣西環江縣西北部，地處云貴高原向廣西低山丘陵過渡的山原斜坡地帶。地勢西高東低，海拔390～1025 m，屬中亞熱帶季風濕潤區，年均溫16.9 ℃，年均降水量1 675 mm[11]。土壤為由白云巖、石灰巖及燧石灰巖風化形成的石灰土和硅質土[12]，森林覆蓋率96.6％。

圖1 “中國南方喀斯特”遺產地或提名地分布圖

2 喀斯特發育環境

喀斯特專家先后指出，喀斯特發育與演化主要受巖石性質、地質構造、氣候等因素的控制[13-15]。

2.1 喀斯特地層

2.2 地質構造

早震旦世至早奧淘世，施秉喀斯特碳酸鹽巖接受沉積。中奧陶世至早志留世，受加里東構造運動影響，產生東西偏北向的鎮遠樞紐斷層。早志留世至晚志留世，施秉再次接受沉積，并呈假整合于下奧陶系地層。泥盆紀至三疊紀，施秉地區地殼再次隆起，而環江地區則下降接受石炭系碳酸鹽巖的沉積。侏羅紀至白堊紀，燕山運動強烈改造兩區地形，使施秉地區形成NNE向的筆架山背斜和多組斷層，而環江地區則形成了NE向的復式褶皺和多組合NW、NE向斷層[2]。新生代新構造運動掀斜式抬升的特點，造成了施秉地區中等隆起和環江地區緩慢侵斜隆起的特點。施秉喀斯特主要位于筆架山背斜軸部，巖層傾角5°～10°[18]，垂直節理較為發育，控制了施秉樹枝狀水系的發育，而環江喀斯特則受復式褶皺的控制，巖層傾角15°左右[12]。

表1 兩地喀斯特發育環境對比表

2.3 氣候因素

就氣候條件來看，熱帶喀斯特最為發育，亞熱帶喀斯特次之[13]。施秉和環江同處亞熱帶地區，喀斯特發育環境也較為優越。氣候對喀斯特的影響可分解為降水量、溫度、土壤和植被等要素，其中，降水量是形成地表喀斯特形態的最主要因素[19]。施秉地區年均降水量豐富，并受上游外源水補給，地表強烈下切，形成了獨特的樹枝狀峽谷水系，地下喀斯特不發育。環江地區則主要受充足的大氣降水垂直補給，喀斯特地貌向深性發育，地表水系不發育，而地下水逐漸在東部區域淺埋和出露，并匯入古賓河。從水文地質的角度看，孔隙水和裂隙水是白云巖地區地貌發育演化的主要水動力，而在石灰巖地區，管道水和溶洞水主導了石灰巖喀斯特地貌的發育。因而，施秉喀斯特具有與環江喀斯特不同的主地貌塑造動力機制，前者是以外源水為主導的地表水系侵蝕-溶蝕作用為主，而后者主要為內源水為主導的地下水系溶蝕-侵蝕作用。

3 喀斯特地貌特征

3.1 地貌類型

熊康寧根據錐峰和負地形的組合將喀斯特地貌分為峰叢洼地、峰叢谷地、峰叢峽谷、峰林洼地、峰林谷地、峰林溶原、峰林盆地、峰林臺地8種類型[20]。施秉喀斯特最醒目的景觀主體是峽谷喀斯特，分布面積最大的地貌類型是峰叢峽谷，局部還發育了峰叢谷地、峰林谷地及峰林洼地景觀。而環江喀斯特的景觀主體為錐狀喀斯特，分布面積最大的地貌為峰叢谷地，還分布有峰叢洼地、峰叢峽谷、峰林洼地和峰林谷地地貌類型。由于白云巖的相對不可溶和背斜軸部張節理發育的構造背景，施秉地區還發育了獨特的樹枝狀河道系統——樹枝狀喀斯特峽谷，區別于石灰巖地區的單一河道型喀斯特峽谷。施秉喀斯特造貌地層的細粒薄層結構區別于環江喀斯特的中粗粒厚層結構，顯然后者能夠支撐更為挺拔的地貌形態。在施秉白云巖地區，崩塌作用以巖石剝落作用為主，并在邊坡兩旁或河道中?？梢姶罅康闹睆叫∮?0 cm的落石。而在環江地區則以塊狀崩塌作用為主，?？梢婂F峰底部或峽谷地區分布有直徑大于2 m的巨石。

3.2 洞穴系統

Ford和Williams將喀斯特洞穴定義為管道直徑或者寬度小于5 mm的巖石溶蝕空間，這個尺寸是地下發生紊流作用的最小尺寸[14]。在施秉地區，基本未發現有大型的洞穴系統，僅在陡崖上分布有一些巖屋和直徑小于1 m的溶蝕小洞，地下喀斯特不發育。施秉白云巖結構、構造和溶蝕的特殊性使其并未發育地下喀斯特系統，這種特性使其區別于西南地區其他白云巖喀斯特。如貴州綏陽雙河洞，其造貌地層亦為寒武系至奧陶系白云巖地層，平均海拔670～1 200 m，平均溫度15.0 °C，平均降雨量1 200 mm，與施秉幾乎具有相同的發育環境，卻發育了長度117 068 m的巨大洞穴系統[21]。而在環江喀斯特地區，由于白云巖地層夾雜有石灰巖地層，巖層變得相對可溶，不僅發育了高(950 m)、中(750 m)、低(450 m)三層洞穴系統，而且還因區域侵蝕基準面淺埋，形成眾多短小的地下河，發育眾多豎井喀斯特地貌單元。

3.3 分布規律

喀斯特地貌的分布除了受控于造貌地層以外，還主要受喀斯特水動力條件的影響。新構造運動使得施秉地區和環江地區抬升至現在的高度以上，并造成了新的水動力分布條件，使得喀斯特地貌繼承性和回春發育。在喀斯特地貌回春效應未達及、遠離主排泄基準河、地勢較高、滲流帶厚度大分水嶺地區，如施秉西部、北部、東部高原殘留面和環江西部高地，構成了喀斯特地貌繼承性發育區，在施秉表現為峰林平原向峰林淺洼、峰林谷地發育，而在環江則呈現出斗淋喀斯特向峰叢洼地發育的特征。在接近主排泄基準河、地勢較底、滲流帶厚度較小、河流迅速下切的中下游地區，如施秉喀斯特中南部區域和環江喀斯特東部區域，構成喀斯特地貌回春向深性發育區，在施秉表現為峰叢谷地和峰叢峽谷，而在環江則出現峰叢峽谷。整體而言，從分水嶺至河流區域侵蝕基準面，施秉呈現出峰林淺洼→峰林谷地→峰叢谷地→峰叢峽谷演替的逆向演化規律，而在環江則呈現出峰叢洼地→峰叢谷地→峰林洼地→峰林谷地→峰叢峽谷的正向演替和局部回春發育的規律(圖2)。

圖2 地貌剖面圖：(a)施秉喀斯特；(b)環江喀斯特)

4 喀斯特演化特征

4.1 演化過程

任美鍔和劉振中[13]曾指出，活躍的新構造運動有利于不同時期喀斯特形態的保存，形成我國喀斯特地貌類型和形態的多樣性、年代上的久遠性等特點。新生代期間，中國南方地區的地質構造輪廓和地形輪廓基本成型[23]，分別形成了云貴高原向四川盆地、湘中盆地、桂林盆地過渡的三大斜坡型喀斯特發育區(圖3)。施秉和環江分屬后兩區，因而也具有不同的喀斯特發育環境。白堊紀以來，中國南方可分為3次明顯的喀斯特化時期，白堊紀-中新世、中新世-上新世和更新世-全新世，在貴州被稱為大婁山期、山盆期和烏江期，具有不同的代表性高程[23]。施秉峰頂面平均高程在1 000～1 100 m之間，代表了山盆期的古夷平面，而環江峰頂面平均高程為900～1 000 m左右，也代表了相同喀斯特化時期的古剝蝕面。響應區域侵蝕基準面下降的趨勢，施秉地區展示了一套獨特的白云巖峰林喀斯特向峰叢喀斯特回春發育的演化過程，因其并未發育地下喀斯特系統。環江地區則呈現出峰叢喀斯特向峰林喀斯特演替的正向演化過程，并發育了正常的喀斯特地下河流系統，僅在南部區域有回春現象，區別于施秉喀斯特。

4.2 演化模式

有關喀斯特地貌發育理論研究，近一個世紀以來，國內外許多研究者展開了廣泛的討論，相繼提出來“循環演化論”、“地殼上升速度與剝蝕速度對比論”(以盧耀如、張之淦為代表)；“同時態系統演化論”(以朱學穩、朱德浩為代表)； “時空演化論”(以鄒成杰為代表)等觀點[24-26]。但這些觀點基本都是構建在質純石灰巖地層基底之上的喀斯特地貌發育模式，而對于相對不可溶的白云巖或不純的石灰巖地層則不適用。環江喀斯特的喀斯特地貌演化遵循于常態的喀斯特演化模式，即遵循峰叢洼地→峰叢谷地→峰林洼地→峰林平原→孤峰與殘峰順序的封閉型喀斯特地貌演化模式。而施秉地區則呈現出一種獨特的發育于相對不可溶碳酸鹽巖的喀斯特地貌發育演化模式，即峰叢淺洼→峰叢谷地→峰叢峽谷→峰叢坡立谷→沖積平原的開放型喀斯特地貌演化模式，是一種類流水地貌演化模式。

圖3 青藏高原至廣西盆地一線地形剖面與喀斯特類型分布[23]

5 討論與結論

世界遺產評價標準ⅷ指的是反映地球演化歷史的杰出范例，包括生命的記錄、重要的正在進行的地貌演化、重要的地貌形態或自然地理特征?！爸袊戏娇λ固亍鄙陥笫澜缱匀贿z產是為了向世人展示記錄在中國南方喀斯特地層中的地球演化歷史，并展示其突出普遍價值。文獻[2,8-10]等先后論述了施秉喀斯特所具有的地貌世界遺產價值在于其白云巖的獨特性和代表性，而文獻[1,5,7,27]等則討論了荔波喀斯特具有的地貌世界遺產價值在于錐狀喀斯特地貌，它代表了中國南方喀斯特的原生地貌[22]。這是由施秉喀斯特與環江喀斯特所具有不同的發育環境、不同的地貌特征和不同的演化特征所決定的。

1)施秉喀斯特具有與環江喀斯特不同的喀斯特發育環境。施秉喀斯特的造貌地層為年代更為久遠、質純、大面積分布、厚度較大的薄層細粒白云巖，而環江喀斯特的造貌地層不僅是年代較新、厚度較小的厚層中粗粒白云巖夾云灰巖，還和黃龍組石灰巖交互出露，并未形成規模。施秉喀斯特記錄了中奧淘世至早志留世地殼抬升、早志留世至晚志留世接受沉積、泥盆紀至三疊紀地殼再次隆起的歷史，具有比環江喀斯特更為悠久的地球演化歷史記錄檔案。施秉喀斯特主要由外源水和內源水的聯合補給，主要發育了地表樹枝狀河流水系，而環江喀斯特則主要受內源水的補給，極大的影響了喀斯特地貌的發育演化。

2) 施秉喀斯特具有與環江喀斯特不同的地貌特征。施秉喀斯特最醒目的景觀在地表為樹枝狀白云巖峽谷喀斯特地貌，在地下則為小型的溶蝕洞穴，區別于環江喀斯特的地表錐狀峰叢谷地喀斯特景觀和地下的多層洞穴系統。同時，施秉展示了白云巖喀斯特回春發育景觀系列，即從分水嶺至區域侵蝕-溶蝕基準面呈現峰林淺洼→峰林谷地→峰叢谷地→峰叢峽谷的回春演替系列，而在環江則主重要展示出錐狀喀斯特的正向演化景觀，即呈現出峰叢洼地→峰叢谷地→峰林洼地→峰林谷地→峰叢峽谷的正向演替系列，僅在南部區域出現回春景觀。從地貌類型角度來說，環江喀斯特是對荔波錐狀喀斯特地貌的完善和補充，而施秉的白云巖喀斯特，則為“中國南方喀斯特”世界遺產增加了極其重要的白云巖喀斯特地貌類型，這對完善其地貌類型的完整性具有極其重要的意義。

3)施秉喀斯特具有與環江喀斯特不同的演化過程。從地貌的演化過程來說，施秉喀斯特和環江喀斯特分屬云貴高原向湘中盆地和桂林盆地過渡的兩大喀斯特發育地區，具有不同的喀斯特演化背景。從古地理的角度來講，施秉喀斯特記錄著早奧陶世至三疊紀的地殼隆起，喀斯特發育→地下下降，接受沉積→地殼再次隆起，喀斯特再次發育的古生代喀斯特化歷史，這是環江地區所無法比擬的。而到了白堊紀以后，兩地共同經歷了新構造運動對地形地貌的改造過程，現今還殘留有不同高程的古夷平面，在施秉表現為平均高程在1 000～1 100 m之間的古剝蝕面，而在環江則表現為平均高程900～1 000 m的峰頂面。同時，施秉和環江具有不同的喀斯特地貌演化模式：環江具有與常態喀斯特地貌基本一致的封閉型喀斯特地貌演化模式，而施秉則展示出一種獨特的白云巖開放型喀斯特地貌演化模式，即峰叢淺洼→峰叢谷地→峰叢峽谷→峰叢坡立谷→沖積平原的開放型喀斯特地貌演化模式，是一種類流水地貌演化模式。施秉喀斯特的加入，將是對“中國南方喀斯特”地貌演化歷史和演化模式的重要補充和完善。

4)中國南方所在的南方板塊具有復雜的地球演化歷史，塑造現今三級階梯地形及三維地帶性氣候條件。從沉積地層論述，中國南方喀斯特地層呈現自北向南，自東向西逐漸變年輕的規律，晚古生代喀斯特地層沉積面積最廣，白云巖類隨地層年代的變新而漸次減少；同時，在云貴高原及廣西盆地呈現最大面積的裸露型喀斯特分布。從地質構造活動的角度來說，中國南方先后經歷了陸塊形成階段、板塊活動階段、板內活動階段和陸內匯聚階段，形成了現今西高東低的三級地勢。從現代氣候條件來說，中國南方喀斯特位于亞熱帶氣候帶，不僅受控于亞洲季風氣候，還因地形因素氣溫絕熱遞減，整體溫差呈現由北向南，由西向東增溫的規律。從水文系統來看，中國南方喀斯特地區記錄著雅魯藏布江、怒江、瀾滄江、長江和珠江等水系演化的歷史過程，包括喀斯特地表水系向地下水系轉化、地下水系向地表水系轉化及地表水系和地下水系相互轉化的獨特喀斯特水文轉換系統。中國南方不同碳酸鹽巖地層、不同大地構造背景及不同氣候背景控制著不同喀斯特地貌類型的發育及演化過程(圖4)。

圖4 中國南方地貌分區圖

施秉喀斯特和環江喀斯特在中國南方喀斯特譜系中具有不同的地位和價值。從碳酸鹽巖沉積歷史的角度來說，施秉白云巖地層代表了早古生代發生在揚子板塊上的沉積歷史，區別于武隆喀斯特的石灰巖夾白云巖地層，區別于晚古生代發生在統一南方陸塊的石林喀斯特、金佛山喀斯特、荔波-環江喀斯特和桂林喀斯特的石灰巖或云灰巖地層沉積歷史。從新構造運動對地形地貌的改造作用來說，施秉喀斯特代表了云貴高原向湘中盆地過渡喀斯特發育區，與其他的云貴高原面發育區，高原邊緣發育區，高原向四川盆地、桂林盆地過渡發育區和桂林盆地發育區不同，同時，它們也具有不同海拔高層的喀斯特化夷平面。從喀斯特地貌類型的角度來說，施秉喀斯特展示的是白云巖峽谷喀斯特，區別于云貴高原面上劍狀喀斯特、高原邊緣的臺原喀斯特、高原向低山盆地過渡的武隆天坑地縫喀斯、荔波-環江錐狀喀斯特和低山盆地的桂林塔狀喀斯特地貌景觀。施秉喀斯特獨特白云巖喀斯特，是中國南方喀斯特重要的、不可或缺的重要成分，它將與“中國南方喀斯特”其他幾個片區一同譜寫中國南方喀斯特地貌發育演化譜系的完美樂章。

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