读懂地下王国，看见地球的另一半面孔

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9月13日，是联合国教科文组织设立的首届“国际洞穴和岩溶日”。提起洞穴与岩溶，我们的印象往往停留在旅游景区里光影绚烂的溶洞、形态各异的石笋石柱。但很少有人意识到，这片藏在地表之下的隐秘世界，早已深深嵌入地球的生态脉络与人类的生存根基。

灯光下绚丽的溶洞景观

图片来源：北京房山

一滴弱酸水，百万年“啃”出一个地下王国

石灰岩，是溶洞得以诞生的重要材料。雨水降落时，大气与土壤中的二氧化碳融入雨水，形成碳酸溶液。这种弱酸水顺着岩层缝隙渗入石灰岩内部，将石灰岩的主要成分碳酸钙转化为可溶于水的碳酸氢钙，随之被潜流缓缓带走。

这看似柔弱的化学溶蚀，日复一日地重复了数百万年。原先细窄的裂隙在水的浸润下缓慢扩大、贯通——从细如发丝的纹路，变成能容人侧身通过的窄缝，再到宽阔的地下廊道；零散的空洞彼此连接，汇聚成庞大的洞穴系统。

如果说溶洞是流水“啃”出来的空间，那钟乳石和石笋就是水用同样的物质、以相反的方式，一点点“还”回去的杰作。岩石裂隙内部压力高、二氧化碳浓度大，碳酸氢钙得以稳定地溶解在水中。然而当这些地下水行进至洞穴顶部、从洞顶渗出时，由于水分的蒸发或压强减少，以及温度的变化，水中溶解的二氧化碳大量逸出，碳酸氢钙变得不再稳定，逆向反应随之启动：原本被“带走”的碳酸钙重新以微晶形式析出并沉积下来。日积月累，从洞顶向下垂生的是钟乳石，从地面向上堆叠的是石笋，当两者相接，便成了石柱。

钟乳石、石笋、石柱的形成

图片来源：中国科学院地球环境研究所

石笋，一本写了数十万年的“地球日记”

与钟乳石不同，石笋从洞底向上堆积。地表水在穿过土壤、渗入岩层、最终滴落成石的过程中，携带了大气温度、降水量、植被类型等环境信号，当地下水在洞底析出碳酸钙、层层堆积形成石笋时，这些来自地表的环境信号，也被封存在细密的碳酸钙晶体之中。

石笋在生长过程中逐层沉积，形成了层次分明的生长纹理，每一层都是一页天然的“日历”。借助铀系（²³⁰Th）定年技术，科学家能够标定每一层石笋的形成年代，为解读古气候提供了一把相对精准的时间标尺。

石笋抛光面

图片来源：中国科学院地球环境研究所

通俗来讲，这套技术就像一台天然的地质时钟：地表水在穿过土壤层时，会淋滤土壤和有机质中的铀元素，铀易溶于水，随着滴水进入正在生长的石笋碳酸钙晶格；但钍元素几乎不溶于地下水，因此石笋刚刚结晶成型时，内部几乎不含钍，相当于时钟完成了“归零重置”。石笋形成后，铀的放射性同位素铀-234会持续发生衰变，慢慢生成钍‑230。时间越久，石笋内部积累的钍‑230就越多。科研人员通过高精度质谱仪，测定样品中钍-230与铀-234的比值，结合恒定的放射性衰变速率，就能推算出每一层石笋的沉淀年代。

利用不同地质载体开展古气候研究可达到的

(潜在)时间分辨率概念图，

石笋可实现月‑年尺度记录

图片来源：《利用石笋重建超高分辨率古气候记录:

理论、实践与挑战》

与此同时，科学家通过分析石笋中氧和碳两种稳定同位素的比值，还原出过去的气候图景——氧同位素记录着东亚夏季风的强弱变化，碳同位素记录地表植被的类型与繁茂程度。

当然，这个研究方法也存在一定局限，石笋记录会受到洞穴通风、滴水速率、先期沉积等局域条件干扰。因此，并不是拿到一块石笋就可以直接解读气候，需要结合洞穴现代监测、多指标交叉验证，甚至同一洞穴内多根石笋的平行对比，才能剔除局部环境噪音，提取可靠的古气候信息。

洞穴盲鱼：黑暗中的生存智慧

石笋以纹层镌刻地质时间，而在这片黑暗的洞穴深处，还有另一群“记录者”，用生命演化回应着洞穴的极端生存环境。

1995年，中斯联合科考队在贵州荔波的一个溶洞中，采到了3尾特殊的鱼类标本。它们的身体呈半透明状，眼睛的位置只留下浅浅的痕迹，触须却异常发达。这便是长须盲副鳅，也是我国副鳅属发现的首个全穴居盲鱼物种。

这种极端的形态并非偶然，它背后是一场精妙的“基因断舍离”。在完全黑暗的环境中，眼睛不仅无用，还消耗能量，于是它们的视觉逐步退化，体表色素也随之褪去。取而代之的是触须、侧线等感官的极度发达。它们没有眼睛，却能靠这些触须感知水流与猎物。

2026年，中国科研人员在广西河池柳江流域地下河发现了两种新的洞穴盲鱼——波氏洞鳅与陈氏洞鳅。二者同域栖息于同一条地下河内，虽拥有相似的洞穴适应外形，但生态特征却明显分化：波氏洞鳅体格粗壮、口大、触须退化；陈氏洞鳅体型纤细、触须发达。形态上的差异帮助它们降低种间竞争，得以在同一地下生境共存。研究显示，二者亲缘关系较远，很可能是经平行演化获得相似适应特征。这一发现凸显喀斯特地下水体是研究鱼类平行演化的“天然实验室”。

左为陈氏洞鳅，右为波氏洞鳅

图片来源：编辑自人民日报

地下暗河：人类的“隐形水龙头”

暗河里的水，不只是盲鱼的栖息地，它还以另一种方式与人类有着深刻的关联。

地下暗河和地面河流有很多相似之处，它也有源头、有流向、有支流，甚至有地下瀑布和地下湖。暗河里的水大多来自地表降雨或河水渗漏，最终要么在低处的泉眼冒出来流回地表河流，要么直接汇入更大的地下水系。

溶洞中几乎常年有水

图片来源：科普中国

这套规模庞大的地下水系统，是地球上宝贵的水资源。据统计，喀斯特含水层为全球约25%的人口提供用水。人类开发利用地下水的历史源远流长，新疆的坎儿井，便是其中一例。

坎儿井明渠的流水

图片来源：中国科技网

吐鲁番年均降水量仅16毫米左右，蒸发量却在3000毫米以上。人们利用天山雪融水渗入戈壁形成的地下暗流，创造了坎儿井——一种人工开凿的地下暗渠。

它由竖井、暗渠、明渠和蓄水池组成，主体隐藏于地表之下，避免阳光直射，最大限度减少了水分蒸发，将天山雪水源源不断引入绿洲。吐鲁番地区现有坎儿井一千余条，其中近190条仍保持水流，年径流量高达1.14亿立方米，控制灌溉面积近10万亩，暗渠总长超过3400公里，是绿洲的生命之源。

了解，是保护的第一步

从一滴弱酸水的默默溶蚀，到百万年洞天的悄然成型；从石笋封存数十万载的气候密码，到盲鱼演化出的生命奇迹，再到地下暗河默默滋养世间生灵。这片沉默的地下王国，用漫长的坚韧，给予了地质、气候、生态与人文的层层馈赠。

可越是古老磅礴的自然造物，越是脆弱易碎。钟乳石生长缓慢，一旦遭到破坏便再难复原；洞穴生态系统结构简单，微小的扰动，就可能威胁特有物种的生存；地下暗河水系相互连通，一处污染，就可能扩散至整片地下流域。

当第一个“国际洞穴和岩溶日”来临，这个沉默了亿万年的隐秘世界，终于迎来了属于它的聚光灯。但灯光终会暗去，真正持久的守护，不是一次注目，而是日复一日的了解与敬畏。

作者：蝌蚪君审核：刘颖 李培元 张超 杨柳审核专家：马志飞北京市地质矿产勘查院 高级工程师，科学传播研究馆员