科学谜题:黄山由来

2017年07月24日09:34  来源:人民网-人民日报海外版
 

  黄山飞来石

  黄山“仙人晒靴”

  黄山在国内外久负盛名,过去主要是以奇松、怪石、云海、温泉的美学和休闲价值吸引游人。国际上对黄山地学价值的集中关注始于1990年,其时黄山被列入《世界自然与文化遗产名录》,进入了科学专家的视野。20世纪末,联合国教科文组织提出建设“世界地质公园”的计划,2004年黄山入选首批世界地质公园名单,黄山的地学价值才为世界所公认,也引起了游客对黄山美景之由来的关注。当地政府为了满足游客的新需求,开始重视黄山地质地貌的研究工作。

  2003-2005年,安徽省国土资源局联合中国地质科学院对黄山的花岗岩地貌进行考察研究,中国地质科学院研究员陈安泽、浦庆余等写成了《黄山花岗岩地貌景观研究》一书。

  奇谲瑰丽的黄山花岗岩地貌究竟如何形成的?作为一种地质景观,它到底有何独特之处?

  璞玉成器:

  花岗岩地貌形成

  黄山的主体是花岗岩。在距今约1.2亿年前的白垩纪,黄山地区地下岩浆上涌,在离地面7-8千米的深度冷却凝结,形成了一块巨大的花岗岩体,为黄山地貌的形成奠定了基础。浦庆余说,他在黄山光明顶进行地质考察时,听到有导游介绍光明顶是火山岩,可谓大谬。火山岩和花岗岩虽然同属于火成岩,但在形成原因上有所不同。前者是岩浆喷出地表,即火山爆发形成的,称火山岩;而后者是岩浆在未上升到地表之前,在地下凝结形成的,称侵入岩。黄山花岗岩是典型的侵入岩。

  这块花岗岩有多大呢?它的直径约为100平方公里,形态大体上是一个球形。由于地壳运动,这块岩石经历了一层一层的风化剥蚀,就像剥葱一样。大约距今1300万年前,黄山岩体逐渐展露在地表之上。而现在我们看到的高大的尖峰和深谷景观,大概是在距今100多万年来才逐渐形成的。地质学家们在从云谷寺到白鹅岭的谷地里找到了岩体的断层,经测试判断出断层摩擦的痕迹产生在距今27万年左右,高山尖峰深谷型黄山花岗岩地貌的形成时间由此确定。

  有些科普读物将黄山花岗岩体尚未露出地表的状态称为“地下黄山”,虽然比喻生动,但这容易使人误以为黄山岩体埋在地下时就是今天的样子,后来像竹笋那样破土而出。浦庆余风趣地说,就好比用和田玉雕一颗白菜,在雕刻师下刀之前,玉还是玉,怎么能叫白菜呢?

  状若平地:

  抬升的夷平面

  黄山花岗岩地貌从地貌类型和形成年代上,可以分为两类。一种是黄山花岗岩体暴露在地表的初期形成的,那时地壳比较稳定,气候比较温暖,因此形成了地形比较平坦,山坡比较平缓,山峰比较圆润的地貌景观。第二种是黄山花岗岩体暴露在地表后,地壳拾升加快,河流下切加速,形成了峡谷、高陡边坡的尖峰等新近地貌。

  在以光明顶、北海宾馆为中心的黄山中心景区,游客会发现,越往上攀登越轻松。这片中央高地正属于第一种地貌,其内部地形平坦,起伏相差不过两三百米,四周却是悬崖绝壁,就好像一个大馒头被切了两刀,留下中间的一块。这是怎么回事呢?

  原来,地面经长期剥蚀夷平作用和堆积作用形成准平原,在地壳抬升的时候,受切割破坏而残留在山顶或山坡上的准平原,被称为夷平面。光明顶就是这样的夷平面,它发育久,地面稳定,四周的切面却非常险峻。浦庆余感慨道,明代地理学家徐霞客用短短十个字就概括了这一地形特征:“四面皆峻坞,此独若平地。”真是一语中的。

  鬼斧神工:

  自然的雕刻师

  黄山之美在于其险峰林立,危崖突兀,巧石怪岩犹如神工天成。这些高大的尖峰、陡壁和深谷,就是上文提到的第二种地貌景观。

  黄山多陡壁尖峰的主要因素是花岗岩垂直节理比较发育。花岗岩是炽热的岩浆体冷却形成的,按照热胀冷缩的物理学原理,在这个过程中其内部产生了很多裂缝,这些裂缝在地学中叫做“节理”,有垂直的,叫竖节理或垂直节理;也有横的,叫横节理。黄山景观的形成与节理密切相关,山峰的陡壁,深谷的边坡,往往就是裸露的垂直节理面。

  还有一个重要因素是激烈的冰冻风化作用,黄山海拔最高超过1800米,山顶的寒冻风化作用强烈。花岗岩节理和矿物颗粒间含有的水分在冰缘环境中反复冻结和融化,冻胀作用和矿物颗粒间的差别胀缩使岩石发生破碎和崩坍,留下零星的石柱。“十八罗汉朝南海”“仙人踩高跷”等著名景点,就是冰冻风化作用残留的冰缘岩柱。

  在温暖潮湿期,化学风化对黄山地貌景观的形成也起到了重要作用。小岩石块的边缘和隅角从多个方向受到温度及水溶液等因素的作用而最先被破坏,久而久之,其棱角逐渐消失,变成球形或椭球形,这种现象叫球状风化。球状风化的结果就是奇特的花岗岩石蛋地形,典型的例子就是狮子峰前的“猴子观海”、鳌鱼峰顶的“螺蛳”和天都峰顶的仙桃石。

  黄山地貌的雕刻师,除了风化(岩石腐烂)、寒冻、雨水冲蚀、重力崩解,还可能有冰川作用。浦庆余告诉笔者,这牵涉到一桩科学悬案,即“中国大陆东部地区在第四纪是否有冰川发生”。这一问题自李四光1922年提出“黄山有山岳冰川”至今,在地学界仍未有定论。浦庆余认为,在争议尚未明朗的情况下,黄山地质公园应将两种观点都用通俗的文字和语言向游客介绍,鼓励广大游客特别是青少年树立科学意识,去探索黄山冰川问题。这才是地学旅游的应有之义。(蔡竞仪)

  本文图片来自黄山景区官网

(责编:贾茹、马甜)