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經過地質學家的深入研究,終於確認暗河坍塌是黃果樹大瀑布形成的主要原因。在未來,如何保護資源、合理利用資源應當是我們持續思考的問題。
一提到水簾洞,大家第一時間想到的估計是《西遊記》裡孫悟空的花果山。其實,在現實生活中就有很多水簾洞,最著名的要屬貴州黃果樹大瀑布後面的水簾洞。黃果樹大瀑布以雄奇壯觀吸引了大批中外遊客,而它及身後的水簾洞成因也一度成為地質專家的研究重點。在這雄闊的景色下,究竟隱藏著什麼秘密呢?
貴州黃果樹大瀑布
成 因
黃果樹大瀑布位於貴州省西南部,距離省會貴陽市約128公裡。瀑布高達77.8米,寬101米,雄偉壯闊,故有「中華第一瀑」之稱。黃果樹地區生長最多的是一種叫黃桷(jué)的榕樹,貴州的口音將「黃桷樹」讀成了「黃果樹」,黃果樹大瀑布也因此得名。大瀑布巨大的落差,使得瀑底激起的水霧彌散在瀑布四周,即使人們晴天來這裡參觀,也要穿戴好雨具,不然還是會被雨霧淋溼。
在以黃果樹大瀑布為中心的100平方公裡的範圍內,還分布著大小18座瀑布。這些瀑布各具特色,比如位於黃果樹大瀑布上遊的陡坡塘瀑布,頂寬達105米,是黃果樹地區瀑面最寬的瀑布;再如黃果樹大瀑布以西8公裡的滴水灘瀑布,總落差達到410米,是該地區落差最大的瀑布。
早在三百多年前,明代旅行家徐霞客就考察過黃果樹大瀑布,並留下 「珠簾鉤不捲,匹練掛遙峰,俱不足以擬其壯也」的讚嘆。86版電視劇《西遊記》第一集「猴王初問世」的部分場景,就是在這裡拍攝的。其中,有一幕是孫悟空一頭扎進大瀑布消失得無影無蹤,這個鏡頭讓人見識了黃果樹大瀑布一個罕見的奇觀——水簾洞。正是因為有了這個水簾洞,黃果樹大瀑布成為世界知名大瀑布中,唯一能從內往外看的瀑布。
孫悟空飛入水簾洞的場景
黃果樹大瀑布的奇特景觀引起了地質工作者的關注,對其進行系統研究可以追溯至上世紀末。經過地質專家的多次考察,人們發現由於所處的特殊地理環境,黃果樹大瀑布有著一些與眾不同的特性,於是對它形成的原因展開了深入的研究探索。
根據以往其他瀑布的成因,地質專家推論黃果樹大瀑布的成因應該有以下三種可能。
一、河床衝刷。當流水不停地衝刷河床,河床裡硬性的巖石會留下來,軟性巖石則被慢慢衝蝕,造成整個河床地形高低不同,最終形成陡崖。著名的壺口瀑布就是如此形成的。
二、火山噴發。當火山噴發後,會在火山頂端留下一個火山口。如果火山口積水成湖,湖水溢出來最後也能形成瀑布,比如吉林長白山瀑布。
三、地殼抬升。地質抬升運動造成河床斷裂,形成巨大的落差,河流流過這裡形成瀑布。貴州赤水瀑布就是這種類型的典型代表。
這三種成因在黃果樹大瀑布身上真的成立嗎?
探 秘
地質專家查閱了當地大量水文資料,發現大瀑布所在的打邦河是珠江水系的三級支流。打邦河的水會先匯入北盤江,再由北盤江匯入珠江,年均水量並不大。河床衝刷形成的瀑布,有個很基礎的條件,那就是河流水量大,流速快。但以打邦河的水量和流速,基本不可能衝刷形成像黃果樹大瀑布這樣落差如此巨大的瀑布。河床衝刷說首先被排除。
為了判斷黃果樹大瀑布是否是火山噴發形成的,地質學者對當地巖石的巖性進行探測,發現黃果樹地區是典型的喀斯特地貌,碳酸鹽巖四處遍布,卻沒有發現火山巖遺蹟。火山噴發說也無可能。
其實,在三種推論中,地質運動形成大瀑布的可能性更大一些。在2億多年前,整個貴州地區還是一片汪洋大海,直到1700萬年以前,喜馬拉雅造山運動使得貴州大部分地區地殼抬升,浮出了水面。貴州地區豐富的地殼運動經歷,使得這一學說更具有現實依據。
由於地殼在抬升過程中力量不均衡,會造成巖體發生斷裂和錯位,因而斷裂的兩側巖體傾角就會出現一些差異。所以要驗證黃果樹大瀑布是不是斷層錯位形成的,測量一下大瀑布上遊和下遊的巖層傾角即可。如果確實是個斷層的話,那麼峽谷瀑布上面和下面的巖層,傾向、走向和巖性都會不同。
斷層構造瀑布
1. 斷層沒有發生前,平靜的河流和地層。
2. 地殼運動會造成斷層或裂谷,兩側河床因為位置的變動產生落差,逐漸形成瀑布。如果發生多次斷層的情況,還可造成多級瀑布。
然而,探測結果出乎人們的意料。根據地質考察,無論在瀑布下遊,還是在大瀑布頂端,測得的巖層傾斜角度都是17度。人們感到非常困惑。因為黃果樹大瀑布的落差如此之大,如果真的是由於地殼運動造成的,那麼造成這種結果的斷層錯位也必然會很大,傾角不可能沒有差異。
深 入 考 察
常見的瀑布成因根本無法解釋黃果樹大瀑布的由來。於是地質工作者又進行了更加深入的考察,一個奇特的現象引起了他們的注意:在黃果樹大瀑布前,有一座長約500米的峽谷。峽谷兩岸崖壁非常陡峭,幾乎與水面垂直,呈現出箱形峽谷的特點。
箱形峽谷
流水侵蝕的河道一般會形成V形峽谷,黃果樹大瀑布下遊河道為什麼會出現特殊的箱形峽谷呢?這或許會和大瀑布的成因有關?
V形峽谷
在進入峽谷考察後,地質專家有了新的推斷:大瀑布下遊的打邦河原本是一條地下河,而大瀑布則是地下暗河的入水口,這個箱形峽谷是由暗河水常年侵蝕溶蝕暗河頂部的巖層,造成洞頂崩塌形成的。但是僅憑大峽谷前的箱形峽谷並不能證明這裡以前就是暗河,還必須找到更充足的證據。
地下暗河早期
由於地殼運動,河水不斷向下深切
地下河道逐漸擴展溶蝕
由於重力作用,暗河頂部石塊塌陷
地下的部分全部漏出地表(側視圖)
如果證明大瀑布所在地曾是地下暗河,需要找到三個證據。一是河道裡有巨型的崩塌碎石(頂部塌陷遺留的痕跡)。二是在河道兩邊的陡壁上能發現殘留的鐘乳石(地下暗河水流侵蝕的痕跡)。三是在陡壁上有天生橋。天生橋是在地下河長期侵蝕作用下生成的、橫跨在谷地或河流上的石橋梁。由於地下河的長期侵蝕,大部分地下河道上方的巖石在重力的作用下,塌陷墜落到河道底部,只有天生橋這一段地下河道上方的巖石沒有發生塌陷和墜落。
科考隊在考察中發現,黃果樹大瀑布前的箱形峽谷中果然堆積著許多巨大的石塊。但這還並不能充分說明這裡曾經就是地下暗河。考察人員決定查找到另外兩個證據。
為了避免人類活動對自然證據的破壞影響,科考人員前往黃果樹區域,位於打邦河下遊尚未完全開發的天星巖峽谷。考察隊員沿途經過的打邦河區域均為喀斯特地貌,河道兩邊的峽谷,大多顯現箱形。河谷裡堆積著許多巨大石塊,與黃果樹大瀑布前的峽谷非常相似。
隨著考察的深入,人們終於在峽谷裡零星找到了幾根鐘乳石。更讓人驚喜的是,在深入天星巖幾百米後,狹窄的峽谷頂部出現了一座長約十米、橫跨在峽谷兩岸的天生橋。天生橋一般存在於巖溶地區狹窄的峽谷裡,是地下溶洞曾經存在的直接證據。這座天生橋不僅證明了天星巖峽谷是暗河塌陷形成的,也證明了包括黃果樹大瀑布在內的整個打邦河都曾經是一條地下暗河。
地質學者根據考察內容,最終為我們還原了黃果樹大瀑布的形成過程:
距今2700萬年以來,貴州地區經歷了無數次地殼運動,使得黃果樹地區的巖層產生了大量斷裂和裂隙。當地表水遇到巖體斷層或者裂隙時,它就會選擇從縫隙進入地下,每當遇到新的縫隙又不斷繼續往下流動。由於水對喀斯特地區巖石的溶蝕作用,地表水進入地下,暗河的入口處會逐漸擴大。與此同時,巖體內縱橫交錯的裂隙受到流水侵蝕,溶蝕擴大,巖石開始崩塌,逐漸發育成巨大的洞廳。隨著時間的推移,流水不停的繼續侵蝕,使得地下暗河洞頂巖層越來越薄,最後在重力的作用下崩塌。地下河變成了地表河,從而形成今天的打邦河。而最大的落水洞暴露出地表,成為我們現在看到的黃果樹大瀑布。
反 思
地下河與地表河的轉換是一個漫長的過程。如今黃果樹大瀑布仍在自然環境中不斷發生變化。經過地質學家的深入研究,終於確認暗河坍塌是黃果樹大瀑布形成的主要原因。探索瀑布成因的過程,實際也在提醒我們,大自然的生態是比較脆弱的,像喀斯特這樣的自然環境,就更容易受到外界因素的影響。在未來,如何保護資源、合理利用資源應當是我們持續思考的問題。
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(本文僅代表作者觀點,不代表本號立場)
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