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第1章 山川的奥秘(1)

地球上遍布着山川河流,由此构成地球美丽的图案。那么地球上的山川河流有什么样的美丽景象与神奇故事呢?它们又是如何形成的呢?它们的存在与演变对人类有怎样的影响呢?本部分选取了一些最有趣的地理现象和故事,为读者解读其中的知识与奥秘。

文明的孕育者——江河

古人治水的故事

江河是人们最常见到的水的存在形态。在我国,无论大江南北,都可以见到大江和大河,如我们的母亲河黄河、长江,还有松花江、雅鲁藏布江、珠江、辽河等大的河流。而在世界上,也有着名闻天下的尼罗河、亚马逊河、多瑙河等。

我国古代有“大禹治水”、“禹疏九河”的故事。故事说,早在几千年以前,我国到处闹水灾,房屋被水冲走,田地被水淹没,人们都逃到山上去了,生活非常艰苦。后来,有一个叫“鲧”的人出来治水。他采取筑堤堵塞的办法,然而,却失败了。接着,鲧的儿子“禹”继续治水。他接受父亲的教训,改用引洪疏导的办法,前后花了11年时间,领导百姓开凿了九条大河,使水顺流入海,这才平息了水的泛滥。

江河的形成

听了上面的这个故事,是不是可以这样说,江河的成因,依靠的全是人力呢?或者说,全是神化了的人力呢?回答是否定的。

地质学家通过对河流古冲积物(即沉积在古老河床底部的砾石、沙子和黏土)中所找到的化石进行研究,可以确定河流的年龄。他们据此测定黄河的年龄,既不是几千年,也不是几万年,而是50~60万年。也就是说,中国猿人刚刚在我国某些地方山洞里出现的时候,黄河就早已形成了。至于说到长江,它的年龄比黄河还要大。那时,人类的老祖宗还没有在地球上崭露头角,更谈不上夏禹的在世,怎么能说黄河、长江都是禹开凿的呢?

地理教科书告诉我们,江河的成因完全仰仗于天工——是流水与地表相互作用的结果。

雨水降到地面以后,总是沿着斜面往低的地方流动。本来是平坦的地方,被水流侵蚀,久而久之,便在岩层比较松软的地方,慢慢地冲出了一条小沟。小沟逐渐扩大,便成了溪涧。许多溪涧汇集起来,便成了江河。

江河大都发源于山区,那里地形陡峭,水流湍急。水像一匹性子暴躁的野马,在山谷奔流,既发出很响的声音,也产生很大的力量。湍急的水流,犹如利铲一般,不断侵蚀谷底的岩石,使河谷加深,形成“V”字形的峡谷。

江河流出山谷以后,由于地形的坡度变小,水流也趋于缓慢。这时候,水流底部的侵蚀力量大为减弱,但向岸的侵蚀力量却明显增强。于是,河谷的断面就变成了“U”字形,而且江河往往变得弯弯曲曲。

江河的生命

有人根据江河的这些特点,把江河划分为三个时期:河谷成“V”字形的,叫幼年期;河谷成“U”字形的,叫中年期;河谷比中年期更宽广的,叫老年期。有人还说,一条江河的上游是幼年期,中游是中年期,下游是老年期。不过,事情也并非如此机械,有时幼年期往往出现在江河的中游,譬如,长江三峡就是属于幼年期的江河。

江河中的水的来源

大江大河的源头受冰川融水的补给而汇成溪流,降雨在山区的沟谷汇成小河川,小支流再汇入主流,变成汹涌澎湃的主流,最后奔腾入海。实际上,江河入海添加到海里的并不只是水,它还捎带了两种东西:一是泥沙,二是河水沿途溶解的化学物质。

河流的携沙量与流域的气候和地理条件有关。黄河流经干旱的黄土高原地区,造成严重的冲刷。黄河的携沙量世界闻名,它一年携沙10亿立方米,虽然大部分携沙沉积在下游河道,造成了“地上河”,即河床底的海拔高度高于河南省开封市等城市的地面海拔高度,使那里全靠河堤才将黄河水导向下游;但是黄河的入海水中仍含有大量的悬浮黄土颗粒,因此将黄海搅成了名符其实的“黄海”(古黄河直接注入黄海)。

我国的湖泊

中国湖泊众多,共有24800多个,其中面积在1平方千米以上的天然湖泊就有2800多个。湖泊数量虽然很多,但在地区分布上很不均匀。

总的来说,东部季风区,特别是长江中下游地区,分布着中国最大的淡水湖群。西部以青藏高原湖泊较为集中,多为内陆咸水湖。

淡水湖是指含盐量少于0.3%的湖泊;咸水湖是指含盐量在2.47%以上的湖泊。这样划分的依据在于,一般说来,含盐量少于0.3%的水是淡水;含盐量在0.3~2.47%的水是半咸水;含盐量在2.47%以上的水是咸水。

湖泊的形成

那么,湖泊又是怎样形成的呢?

《辞海》中称湖是积水的大泊,所以大洼地积水就成了湖,地理学上将这种洼地称为湖盆。积水的湖盆是怎么形成的呢?这多半有地质背景,世界上最深(平均730米)和蓄水量最大(2.3万立方千米,占地表淡水总量的1/5)的贝加尔湖就是断裂活动造成地层下陷所致。

另外有一类湖的形成与火山有关。它们大多属于火山口湖。火山喷发时,从地壳深部岩浆源连通到地面的火山颈,将地下的高温高压岩浆从地面喷发出来,岩浆和火山灰在火山口周围堆起了火山锥,但火山锥的中心仍有岩浆和火山灰在喷涌而出,因此火山锥的内部始终是一个漏斗口形状。待到火山喷发停止时,最后的岩浆把火山颈通道凝固封闭了,火山锥内接受降雨而积水,就形成了火山口湖。

湖泊淡咸的产生

湖泊何以有淡咸之分?这要从湖泊产生的“来龙去脉”说起。

原来,江河在流动的过程中,河水一方面溶解了岩石和土壤里的一些盐分;一方面又接纳了由地下水渗入的一些盐分。在它们注入湖泊的时候,自然又不折不扣地把携带的盐分“献给”了湖泊。如果这个湖泊另有“出口”,水流非常通畅的话,盐分便很难羁留。例如我国的鄱阳湖,尽管有许多河流流到这里,然而盐分只是“借道”而已,最后又都流入了长江,因此鄱阳湖就成了我国面积最大的一个淡水湖。

与之相反,有些湖泊排水很不方便,而且当地的气候又非常干燥,水分蒸发了,盐分在那里愈积愈多,结果便成了咸水湖。如我国的青海省、内蒙古等地,就有许多这样的咸水湖。

咸水湖的成因并非就此一种。对于某一个咸水湖来说,就得做具体的分析。譬如有的咸水湖,在过去的年代里,原为大海的一部分,大量的海水退了之后,少量的海水留在低洼处,便成了现在的咸水湖。另外,有的咸水湖是由于结晶岩石经过分化,所含盐分被释放出来,或地下水把古代沉积的盐溶解之后,再注入湖里等原因所造成的。

我国的咸水湖,数量还是比较多的,仅就青海柴达木地区来说,就有100多个,其中较大的也有20多个。它们的食盐总储量,估计不下1000亿吨。蒙语的“柴达木”,就是盐泽的意思。

而藏北高原,咸水湖约有400~500个。有的湖盐纯净洁白,厚度超过1.5米。总而言之,藏北高原上一个个的咸水湖,可以说就是一个个贮盐的“聚宝盆”。

湖泊主要通过入湖河川径流、湖面降水和地下水而获得水量。湖泊分不流通湖(无地表或地下出口)和流通湖(有地表或地下出口)两种。

不流通湖湖中的水大量耗于蒸发而导致湖水含盐量增加。流通湖湖水通过地表或地下径流流走,湖水量收支的净差额,随入流量和出流量的周期性或非周期性的变化而变化,这种差额引起了湖水水位的变化。湖水水位通常在雨季或稍后上升,蒸发旺季下降。以冰川融水为主要补给的湖泊,水位的变化既与热季又与雨季相应。

我国最大的湖泊

青海湖是我国最大的咸水湖,也是我国最大的湖泊。它位于青海的东北部,面积有4500多平方千米,最深处达到32.8米。它是100多万年以前,地面下陷,并把地表水汇集起来而形成的构成湖。当时黄河支流湟水的源头就在这里,后来因为气候变得干燥,周围地面不断上升,湖水不能外泄了,才成为一个咸水湖。青海湖的北面、东面和南面,有许多山峰。流入青海湖的内陆河流,大大小小共计有130多条,其中较大的有布哈河、巴嘎乌兰河、伊克乌兰河等,它们都是青海湖盐分的“搬运工”。据说,在古代,青海湖的面积比现在还要大得多。现在,有最新的卫星遥感照片显示,青海湖已从单一的高原大湖,分裂为一大数小的湖泊群;自20世纪70年代起,从青海湖的大湖母体中就分裂出不少的小湖泊,如朵海湖、沙岛湖、海晏湖等。青海湖不仅湖面面积在收缩,湖水的含盐量也在逐年上升。

南极冰川的崩塌——冰山从这里起航

南极临界点

南极洲,被人们看作是一块神秘的大陆。因为,那里有着太多的未解之谜。

南极洲、格陵兰岛以及北极地区的其他岛屿是全球海上冰山的源地。南极洲约158万平方千米的陆缘冰更是举世无双的冰山“制造厂”。据估计,南极水域有大小冰山22万座之多。“巨无霸”的超大型冰山是南极洲的“特产”。在过去的十多年里,南极冰层已经不再大量增加,冰川随时都在发生崩塌。

派恩岛冰川是位于南极西部冰原边缘处的众多冰川之一。2004年的卫星探测结果显示,这块冰川开始变薄,表面的冰块流入阿蒙森海的速度比30年前要快25%。

牛津大学的理查德·卡兹及其同事开发出了一个三维视觉的冰原模型,用来探测“接地线”的消退是否会引起冰川的崩塌。所谓接地线就是冰川底部与海水最初接触的位置。如果浮冰冰架的海面连接处的海床上变成了冰原,就有可能导致冰原崩塌。

研究表明,派恩岛冰川很可能已经达到临界点,在不到100年的时间内其50%的冰层不可避免地将会融化,从而导致全球海平面明显上升。

然而,进行研究的团队承认,他们的模型仅代表了导致冰川变化的物理学方面的简化版本。如果说该模型与现实情况有什么区别的话,那就是这个模型预测的时间还是相当乐观的。

巨大的冰山

B-9冰山可算是最大的“巨无霸”,其初始最大长度为154千米,最大宽度为36千米,面积达4540平方千米,比中国第三大岛——崇明岛要大出4倍多。

它的水面以上部分高50米,水下深250米,总体积逾1200立方千米,重量达1万亿吨,相当于南极冰山一年生成总量的一半。

如果把长江一年的总水量冻结成一个大冰块,也不及B-9大。如果它全部融化,全球海平面将升高4.2毫米。这样巨大的冰山是十分罕见的。

2010年2月中旬,欧洲航天局公布了一组环境观测卫星拍到的最新图片,记录了2010年2月初南极巨大冰山相撞的情景。相撞的是东部的B-9B冰山和一条长达160千米的默茨冰舌。

两大冰山相撞后产生了世界第二大冰山,其长度为78千米,宽度为39千米,面积约2500平方千米,相当于欧洲小国卢森堡(面积2586平方千米)。

新冰山被命名为C-28。C-28这个名字意味着它是自1976年以来从南极洲临澳大利亚部分分裂出的第28座冰山。B-9B撞击冰舌后亦有损伤,它的大小和新冰山相当。两座冰山各重8600亿吨和7000亿吨。

对海洋生态环境的影响

南极气候与生态系统合作研究中心的研究人员发表了简短的声明:“未来两座巨大冰山的位置很可能会影响当地洋流循环、海冰及深海海水的形成。”

自由漂浮的新冰山势必影响到这一海域内所有生物的活动。像掠食动物向外迁徙这样的变化可能会造成海洋生态整个食物链发生不可预估的变化,其中就包括帝企鹅。

冰山在生态系统中扮演着重要角色,露出水面的冰山栖息了大量海鸟,水面以下的冰山则孕育了大量浮游植物、磷虾和鱼类,因此冰山堪称海洋生物在万顷碧波中的浮动绿洲。

具体到这个生物链,冰山在漂移融化过程中,释放铁一类的矿物质,使藻类大量繁殖。这些生物体富含叶绿素,它们吸收二氧化碳,产生氧气。磷虾成群活动,以浮游植物为食,海燕和南极臭鸥涌向冰山,从那里捕食磷虾,冰山周围的水母以浮游生物、磷虾和小鱼为食,冰鱼也以磷虾为食。不仅如此,冰山附近的磷虾大多自然死亡,沉入海底,从而也带走了所食的浮游植物从空气中吸收的二氧化碳。

天坑与地下河流——喀斯特地貌之谜

神秘的大石围天坑群

1998年,在中国广西乐业县发现了一种世界罕见的地质奇观——乐业天坑群。

专家们在天坑群里获得了许多令人震惊的发现。其中最大的一个天坑叫大石围天坑,天坑四周皆被刀削似的悬崖绝壁所围,形成一个巨大的竖井,底部是人类从未涉足过的几十万平方米的原始森林,并有地下河相通。森林中有大量珍贵的动植物品种。

这座最大的天坑深度为613米,坑口长为东西走向600米,宽为南北走向420米,容积约为0.8亿立方米。坑底原始森林的面积达十几万平方米,位居世界第一。垂直高度和容积仅次于中国重庆市的小寨天坑,位居世界第二位。

乐业天坑群近20座天坑几乎囊括了各种类型的天坑,是一座“天坑博物馆”和“世界岩溶圣地”。

天坑里的秘密

有人形容乐业天坑是远古植物的天堂和动物的王国。在1999年一次考察中,已经有人拍到了蓝色的石头、方形的竹子以及许多叫不出名字的植物。

在这个人类从来没有打扰过的世外桃源里,专家们发现了已经被认为是绝迹的动物,它们是两种生活在地下河流中的远古鱼类,因为长期生活在黑暗之中,视力已经退化,而身体也呈现半透明状态,灯光下可以看到身体里的骨骼、内脏组织和血管。

科学家们在过去的考察中发现,在乐业天坑群周边地区有大量的生物化石。据了解,这些生物化石是二叠纪时期海洋动物化石。同时,在天坑周边地区还存在着一个大型的旧石器时期人类生存的遗迹。这一发现已经被列入世界十大考古发现之一。

专家们指出,这一遗址与北京周口店人类遗址的价值不相上下。

植物学家在大石围底部发现,原始森林内的植物种类多达上千种,大部分迥异于天坑外的植物。其中已查明的有被称为恐龙时代活化石、中国一级保护植物的桫椤,此外还发现了一种从未见过的、羽脉排列十分奇异的蕨类,专家推测这可能是一种可以媲美桫椤的珍贵植物。此外,原始森林里还有冷杉、血泪藤树等珍贵植物,还有许多中药材和高大的乔木,其中最大的一棵酸枣树树干需三人合抱。

坑内还发现了被当地人称为“飞虎”的动物和一些鸟类,“飞虎”形似蝙蝠,个头与猫差不多,前后肢有薄膜相连,展开后可以滑翔。“飞虎”即为生活在岩洞里的鼯鼠。

天坑里奇怪的地下暗河

大石围的底部连着两条地下暗河。专家在地下河里发现了盲鱼和一些虾、蟹等,从拍摄到的照片看,暗河中的盲鱼形似鲶鱼。中国科学院动物研究所研究员认为,因暗河里无光,鱼的眼睛逐渐退化而成为盲鱼的。河岸有金黄的沙滩,还有形态各异、花纹美丽的鹅卵石。

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