花岗岩山挖洞(谁在花岗岩上凿出)
花岗岩山挖洞(谁在花岗岩上凿出)“九缸十八锅,不在前坡在后坡,”这首流传在内蒙古赤峰市克旗大青山一带的民谣已说不清楚它流传了多少代,山民们怎么也弄不清楚分布在山顶上的二百多座石锅穴是如何形成的,只能演绎出一些神话传说来诠释这一自然奇观。于是就有了“成吉思汗战骑蹄印”,“花木兰扫北挖的行军锅”的离奇传说。内蒙古赤峰市克什克腾旗大青山第四纪冰川如同一位无与伦比的雕塑大师,造就出山岳的雄奇险峻,巨川的曲折婉转,大漠的苍凉壮阔。那些冰川时代留下的地质奇观所演绎出来的科学史话和神奇传说,仍然是扑溯迷离,扣人心弦。巨锅出世
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距今三百万上至二万上之前,地质学称之为第四纪。
苍茫宇宙间这颗蔚蓝色的星球,此刻变成了玉洁冰清般的世界。
巨大的冰层覆盖着南北半球广阔的陆地和浩瀚的大海,冰川隆起,大洋消退,绿野黯然。
第四纪冰川如同一位无与伦比的雕塑大师,造就出山岳的雄奇险峻,巨川的曲折婉转,大漠的苍凉壮阔。
那些冰川时代留下的地质奇观所演绎出来的科学史话和神奇传说,仍然是扑溯迷离,扣人心弦。
巨锅出世
内蒙古赤峰市克什克腾旗大青山
“九缸十八锅,不在前坡在后坡,”这首流传在内蒙古赤峰市克旗大青山一带的民谣已说不清楚它流传了多少代,山民们怎么也弄不清楚分布在山顶上的二百多座石锅穴是如何形成的,只能演绎出一些神话传说来诠释这一自然奇观。于是就有了“成吉思汗战骑蹄印”,“花木兰扫北挖的行军锅”的离奇传说。
当历史的时针指向1997年,河北省丰宁县喇嘛山的一次地质考察,冰臼这一被世人误读了的冰川奇观犹如石破天惊,震撼了全世界,这个拉开冰臼探索大幕的人叫韩同林。中国地质科学院地质研究所的研究员,一个以研究青藏高原冰川而著我的资深科学家。
河北省丰宁县喇嘛山冰臼
令韩同林感到大惑不解的是,在喇嘛山的花岗岩山顶上,分布着大小不等30多个圆形锅穴,通常这种锅穴几乎都分布在山川的谷底和河底,是冰川时代的产物。它是由冰川底下的急流携带石块快速旋转冲击,使下伏的岩层产生涡旋状深坑形成的,可如今这些冰川峡谷底部的冰臼怎么跑到山顶上来呢?这种超忽人们正常思维的特异现象又该如何解释呢?
大青山冰臼
当喇嘛山顶发现冰臼的消息在《中国环境报》披露后,一石激起千层浪,冰臼引发的冲击波在赤峰大地引起了海啸般反应。在左旗花加拉嘎的石匠沟、九锅山、克旗的大青山、林西九佛山先后发现了大量的冰臼群,数量最大的大青山冰臼群总数达三百多个,体量最大的冰臼直径竟在10米以上,最深的冰臼可深5米之幽。冰臼的形态可谓是千奇百怪,圆形、椭圆形、梨形、双环形,惊奇的韩同林目瞪口呆。随后在赤峰九万产方公里的大地上;凡是花岗岩分布的山体,几乎都有冰臼群的发现,赤峰真正成了冰臼的故乡。
破解山顶冰臼之谜成了科学工作者一项艰巨而漫长的历史使命。
冰川的奥秘
我们生活的这个地球,如今已经度过了46亿年。在地球从形成到现在至少已经历过三次大的冰川期。每一个冰川周期都是由初期、全冰期、负冰期和间冰期组成,即两个相互对立和相互转化的气候期组成。也就是说地球气候的历史就是由冰川期冷暖交替交化的过程,就象北方的一年四季,如今我们正为处在一个大冰川期的间冰期阶段,是物种生存的最好阶段。
现在人类知晓的最古老的一次冰川期发生在地质史上称之为震旦纪,距今已有六亿年的时光了。第二次冰川期发生在上古生代的石炭纪至二叠纪,距今也已有二亿七千万上之遥了。第三次冰川期发生在第四纪,起于三百万上前,止于二万上以前,冰臼就是第四纪冰川留下的杰作。
那么地球上为什么会出现冰川期呢,这个超乎于地球魔力之外的天体现象,科学上应该作出如何解释呢?
天文学家提出的假说认为冰川期的变化是地球以外的宇宙原因造成 。例如银河系引力的变化和太阳与地球轨道周期性的偏移等。
大气物理学家则不那么认为,引起冰川期产生的根本原因是大气透明度,太阳辐射和大气环流三种因素交互作用的结果。如某种大气环流因素导致大气透明度降低,从而使太阳辐射受到影响所导致的。
地质学家又站在地质的角度认为是地球自身的变化造成的。例如极点和纬度的移动,海陆分布的变迁,地壳构造运动的影响。
时值现在也还是公说公的理,婆说婆的理,莫衷一是。其实细究冰期的形成还是多种学科,诸子百家综合起来研究的结果比较好,冰期本身就是由综合因素所导致的结果。
那么离我们人类最近的第四纪冰期究竟是什么样子呢?冰川地质学向我们展示了这样一幅可怕的场景。
三百多万上以前,地球变得越来越寒冷,原来只在南北两极和高纬度才有冰川和冰盖开始出现在中纬度地区,中纬度广袤的森林、草原几近消失,被皑皑白雪覆盖着,赤峰北部被一层厚厚的冰盖盖得严严实实。这个大冰盖听起来实在可怕,竟然厚达二千米之巨,也就是说赤峰北部的海拔高度由原来的一千米上升到三千多米,成了名副其实的雪域高原。
赤峰南部的崇山峻岭是山岳冰川和山麓冰川的富集地,高山之巅盖着厚厚的雪帽,山川河谷之间冰塔林立,冰川逶迤,好一幅千里冰封,万城雪飘的北国风光画卷。
由于气候寒冷,大量降水停滞在陆地上形成冰盖,致使海平面下降了130米,地球大陆的总平积32%为冰川覆盖,气温下降了3——7度,冰川影响到了地处长江流域的庐山、鄱阳湖一线。
因祸得福的是第四纪冰川运动却客观上加速了人类由猿人到智人的转换,森林的消失和物种的减少,逼迫人类走出森林,用智慧迎接严酷自然环境的挑战,从而促使了大脑的进化和体质特征的不断优化完善,成为现代人。第四纪冰川对于地球上的岩石圈、大气圈、水圈、生物圈和人类演化产生了无此巨大的影响,它刻在大地上的深深烙印,激荡着人类去探索,去发现。
水击石穿
大青山冰臼
通过世界范围内的第四纪冰川调查发现,北半球大冰盖在欧洲覆盖到北纬50度,而北美最南可达北纬40度以南。根据大冰盖在北半球的南缘分布线分析,赤峰北部也应该在大冰盖的分布线之内。赤峰一线到底有没有第四纪冰川运动痕迹呢?
1921年,著名的地质学家李四光在河北省沙河县和山西省大同盆地首先发现了冰川遗迹,提出了在中国东部中、低山地区第四纪有过冰川活动的观点。解放以后我国著名的地貌学家严钦尚、杨怀仁 地质学家俞建章等人,在大兴安岭中段和北段发现了大量冰川遗迹,说明大兴安岭地区至燕山山脉之间的广大地区确实广泛发育过多期冰川。这些发现对于用地质冰川学来解释锅穴的成因奠定了基础。用大冰盖理论科学的解释山顶冰臼群的成因,将直接涉及到已争论长达80年之外的中国东冲淡有无第四纪冰川,将直接影响到对中国气候、古环境、古地貌、古人类变化研究和全球变化的预测,这一重担切切实实的落在了韩同林的肩上,那么韩同林又是如何揭开冰臼形成的谜团呢?
以李四光先生为代表的中国冰川地质学学科,历经80多年的努力,确立了中国冰川地质学的研究体系科冰川时代序列。将中国第四纪冰川划分为鄱阳冰期、大姑冰期、庐山冰期、大理冰期、龙川四个冰期和四个间冰期,但是这四个县有代表性的冰期地点几乎都是山岳冰川,没有发现大冰盖的痕迹,那么在北纬40度以北寻找大冰盖遗痕成为冰川地质学研究的焦点,冰臼的成因顿时成为大冰盖是否存在的关键一环。
内蒙古赤峰市克什克腾旗大青山
是什么力量能够将坚硬的花岗岩穿出如此巨大的孔洞呢?
韩同林连想到现代切割技术的新兴工具——水切法,水切运用水具:质量×速度(压力=动能的原理,将水柱缩小到0.3毫米以下,制民具有巨大动能的水刀,利用高压强的水泵所产生的动能,并在水中渗入金铜砂提高磨摸力,就能切割坚硬的石板、钢材。
既然水枪效应能够穿透坚硬的花岗岩,但是水的动能又是如何而来呢?要知道这些冰臼是在高山之巅而非山谷低处啊。
韩同林认为动能除非只有一个条件,即在冰臼分布区的上面覆盖着一层厚厚的大冰盖。利用大冰盖所产生的势能变成动能在同一地点进行冲蚀和研磨才能形成。
大青山冰臼
韩同林认为对冲蚀冰臼的冲击水并非来自于冰川裂隙形成的压差造成的,而是来自于冰川特有的高压融水造成的。在现在的南极大陆,厚达四千米的大陆冰盖将位于地面,125米深的零下2度的冰层压融成水,这种由于高强压力下改变水的冰点结构形成的水的压强达到300——400个大气压,这种压力下的水一旦被释放,将产生极其巨大的动能。如果冰臼所在的花岗岩山体上的冰盖由于应力的变化产生裂缝,压融水将顺着裂缝冲击岩石,每一平方厘米的岩石将承受100——200公斤压融水的冲击。压融水在向下冲击的过程中,还挟裹着大量的岩石粉末、碎块,从而大大提高了冰川压融水的动能,经过长期的急流喷射、冲击、旋动和研磨,花岗岩终于经受不起水击穿的耐力,被研磨一个个巨大的洞穴,一个冰川动动造就的奇观横空出世了。
大青山冰臼
如果冰川压融水形成冰臼的假说成立,那么它的一个必要的前提就是必须有一个大陆冰盖的基础才能成立。根据水、水相变、与压力、温度之间的理论物理研究成果证明,冰的负温越大,冰川压融成水所需要的压力要成对数倍增加,也就是说要将零度以下的冰压融成水,上面覆盖的冰层不能少于一千——二千公尺才有可能,只有巨大的压强才能改变水的融点。韩同林的假说从表面上看如似解释冰臼的成因,而实际上他是为中国冰川地质学寻找大冰盖确立一个支点。犹如“给我一个支点,我能撬起地球”一样具有异工同工之妙。
钟灵毓秀
内蒙古赤峰市克什克腾世界地质公园
我们生活着的地球充满了无穷的奥妙和神奇,吸引着无数仁志士去探索,去追寻,当然科学的大路是永远无止境的,韩同林关于冰臼成因的假说也并非天衣无缝,无懈可击。北京大学城市与环境学院教授崔之久就根据1万——2万上前西风带提出赤峰风道学说,用以揭示冰臼成因的风成说,提出风臼的命题,其他科学家也各自从不同的角度探示冰臼的成因。科学的“百花齐放”,“百家争鸣”将更有助于人类前进的脚步。
第四纪以来发生的冰川运动,给地球带来了翻天覆地的变化,我们可爱的祖国的自然地貌都是第四纪冰川运动的杰作,黄土高原的形成,蒙古高原的大漠、沙地,华北平原的冲积都得益于第四纪冰川。同时也正是这次冰雪的洗礼,促使了北京猿人向现代人的转变,黄土高原和黄河文明孕能了中华五千年的古老文明。
而我们的赤峰大地,不仅造就了阿斯哈图花岗岩石林的奇峻秀险,大兴安岭的巍峨壮观,还勾画出达里诺尔的万顷碧涛,浑善达克的沙海漫漫。如今以第四纪冰川遗迷为载体的克什克腾世界地质公园已享誉世界,正在转化为一种精神和物质财富造福于子孙万代。