钟乳石洁白无瑕，穴珠晶莹剔透，沉积物如霜似玉，它们共同构成了一座如梦如幻的“地下水晶宫”。一次意外的钻探，将奥陶纪地层深处前所未见的地质奇观揭开了。据报道，我国地质专家日前在贵州省遵义市道真仡佬族苗族自治县进行实地勘查后发现，这里有一个被白云岩包裹的大型溶洞系统，并且白云岩的沉积时代约为 4.8 亿年前。“地下水晶宫”到底藏着何种罕见奇观呢？科学家能够从中洞悉哪些地质演化的奥秘呢？对于洞穴遗产，应该怎样进行科学探索以及守护呢？我们邀请中国地质大学（北京）地球科学与资源学院岩矿教研室主任李小伟来谈一谈。
科考队员在遵义道真“地下水晶宫”发现的“云朵石”景观。
（1）来自奥陶纪的“地球日记”
2025 年的春天，在贵州省遵义市道真仡佬族苗族自治县。一项农业灌溉工程，意外地凿穿了山脉深处的地层，那是奥陶纪的白云岩地层。由此揭示出了一处从前从未被知晓的地下世界。这一重大的发现，很快就在地质学界引起了关注。白云岩山脉的深处究竟埋藏着怎样的秘密呢？
这座新发现的溶洞在奥陶系（即奥陶纪形成的地层）的白云岩里孕育而成。白云岩是一种碳酸盐岩，富含白云石（碳酸钙镁）成分。它的形成有时和古海洋环境中的化学沉积作用存在关联。在贵州地区，这类岩层的沉积历史能够追溯到新元古代。新元古代是地球历史中极为重要的地质时期，距今大概在 10 亿年至 5.4 亿年之间。当时，华南板块的部分区域沉浸在辽阔的浅海之中。在浅海之中，海水中的微生物非常繁盛，并且富含钙和镁。这些条件为形成厚层的碳酸盐岩创造了极佳的环境。这些碳酸盐岩历经了数亿年的构造运动以及地壳抬升。随后，它们逐渐从深埋在地下的位置来到了地表。并且，在特定的水文条件之下，它们发生了岩溶作用，其内部被地下水“雕刻”，形成了洞穴系统。
这座溶洞的构成岩石是白云岩，其沉积时代大概在 4.8 亿年前，“4.8 亿年”处于奥陶纪初期，在这个时期，生命从海洋生物开始出现爆发式的扩张，地球的生物多样性首次有了大幅的跃升。与之相比，溶洞的形成时代要年轻很多，通常不会超过 260 万年。今天在遵义发现的这座洞穴保存完好且沉积物纯净。它不仅是地质构造与岩溶演化的产物，还像是一部地球的“编年史”。它能为研究古环境演化、古水文系统、古气候变迁提供极为稀缺的实物证据。未来有望为地质学家提供跨度更久、解析更精的“地球日记”。
此前，科学家在法国的 AvenArmand 洞穴以及墨西哥的奈卡水晶洞等世界级洞穴中，曾通过对沉积物（例如洞穴石笋）里的同位素、微量元素等信息进行分析，重建了地球数千万年前的古环境变化。
“石葡萄”上长“石花”
（2）小水滴造出“地下水晶宫”
1.雾化奇观为世界级科学发现
这座“地下水晶宫”中，最为惊艳的是世界罕见的“雾化沉积”奇观。“雾化沉积”指的是含有碳酸氢钙成分的微细水汽颗粒，在特殊的空气动力条件下会逐渐凝结，并且沉积于洞穴空间的内壁和地表，这是一种沉积过程。
据报道，洞穴穹顶的高度达到了百余米。水滴从这样的高度落下，在重力的作用下，以及空气的扰动和气压差的影响下，形成了“碳酸盐气溶胶”。这些微粒如同水雾一样，会飘浮在空中并且进行扩散。最后，它们在石笋、地表等区域缓慢地沉积下来，从而形成了形态各不相同的“石花”“石枝”“石珊瑚”甚至“石葡萄”。
“雾化沉积”的罕见之处在于，现今全球范围内已知存在类似沉积的洞穴数量较为稀少，并且这些洞穴大多是小规模分布的。而遵义道真“地下水晶宫”里的“雾化沉积”，其面积、纯净度以及形态复杂度，都被认为远远超过了其他已经被发现的同类洞穴，这是一项具有世界级意义的科学发现。
2.碳酸盐沉积演化改变传统认知
此座洞穴位于贵州大沙河自然保护区边缘，其地下水系统源自深部封闭的白云岩裂隙带。白云岩自身具备极强的过滤能力，能够将杂质剔除，还能稳定 pH 值，为形成高纯度碳酸盐沉积物提供了适宜的介质。在长年累月的作用下，洞穴中的沉积物几乎不含杂质矿物，碳酸钙的纯度能达到 99.9%以上，所以呈现出“白玉”般晶莹的质感。这一现象与传统认知不同，传统认知认为洞穴沉积物多杂质且呈灰白色或褐色。此现象为碳酸盐结晶理论与沉积演化路径提供了新的切入点。
洁白如玉的穴珠
3.地质界的天然首饰展
除了有大规模的“雾化沉积”这一奇观外，最让人惊叹的就是洞底区域密集分布着的晶体微结构。其中有如梦似幻的“冰晶森林”，还有晶莹剔透的穴珠（cavepearls）。这些晶体微结构构成了整个洞穴的微观奇观，并且被赞誉为“地质界的天然首饰展”。
其中，穴珠也被称作“洞穴珍珠”，它是碳酸盐洞穴里极为罕见的沉积结构。通常，它们会在水池以及洞穴底部的小凹陷处形成。其外观是圆润的球状晶体，色泽从乳白色到半透明都有，直径在数毫米到数厘米之间。在遵义道真的“地下水晶宫”里，穴珠展现出了之前从未见过的丰富形态和高纯度结晶。它的同心层能够清晰辨别出来。在偏光显微镜下，甚至还有类似“光晕干涉”那样细腻的结构。这表明沉积条件极为稳定，并且长期以来都没有受到扰动。非常罕见的是，有部分穴珠处于“浮珠”状态，它们漂浮在富含气泡的饱和水层之上。这或许与当地特殊的气压、水温以及二氧化碳的挥发模式有关系。
在部分洞厅中，不仅发现了特殊晶体群落，这些晶体群落密集分布，有“钙膜晶锥”“纺锤状结晶”“冰晶状石笋”等。它们宛若“冰晶森林”。这类结构通常只存在于实验室模拟或理论模型里，其形成需要水汽高度饱和，空间温差显著，晶体生长方向一致等条件，只要稍有扰动就难以成形。
宛若“冰晶森林”倒挂在穹顶之下的纺锤石
（3）“最小干预”保护策略具有示范意义
遵义道真“地下水晶宫”初次亮相，令人十分惊叹。不过，随之而来的还有地质学家的深深忧虑。科学研究显示，很多钟乳石和穴珠的生长速率极为缓慢，平均每 100 年才增长 1 厘米。并且，它们的表面结构在温度、湿度、气流扰动以及微生物变化等因素的影响下，都会出现不可逆转的损伤。手指轻轻一碰，就有可能让数千年的地质结晶失去光泽，甚至会使其碎裂，且永远无法修复。所以，研究这类“几乎不容干扰”的自然奇观，一定要非常谨慎。
面对地质和生态这两方面的挑战，参与遵义道真洞穴科考的专家团队与地方政府进行了联合。他们迅速地提出了一套保护策略，这套策略是“最小干预”式的，并且具有非常显著的前沿性以及示范意义。
核心区物理封锁
洞穴核心沉积区将会全面进行封闭。只有穿戴专业防护装备的研究人员才可以在限定的时间内进入。进入时要严格控制携带物，还要控制拍照角度以及停留时长。要避免任何形式的直接接触，同时也要避免气流扰动。
VR实现“云探洞”
科考团队借助三维激光扫描、结构光建模以及高分辨率摄影技术，已经开始构建洞穴沉积物的“数字孪生”模型。并且，未来还将开发 VR 漫游系统。这样一来，公众能够借助数字平台，实现“沉浸式云探洞”，从而完整体验“地下水晶宫”的魅力。
划定生态红线
当地政府为了确保地质的稳定性，已经把洞穴外 5 公里的范围划定为“生态缓冲保护带”。在这个范围内，禁止进行任何形式的开采作业。同时，也禁止进行施工活动。并且，严禁进行爆破作业。还要严控振动带来的风险以及水源污染的风险。
事实上，在国内和国外，溶洞被开发之后，由于保护做得不好而导致景观变差的事例是经常能见到的。当前，国际地质学界正在努力探索“可逆性干预”这种手段，也在探索“智能微型探测器”以及“洞穴微气候模拟”等前沿性的手段，他们的目的是在尽量减少观察和干扰的情况下，实现对洞穴的长期研究以及数字保存。遵义道真洞穴的保护理念与措施，有可能成为中国在国际洞穴保护领域发出的重要声音，并且还将推动国内地质遗产管理体系朝着制度化与标准化的方向发展进程。
（新华社供图）
