书城自然地里万千
5022500000009

第9章 山脉、峡谷与岛屿(3)

广义的喷出岩包括各种熔岩和火山碎屑岩。火山碎屑岩主要由火山作用而形成的各种碎屑物堆积而成,常常有一定数量的正常沉积物或熔岩物质混在其中。

海底峡谷的奥秘

如同陆地一样,海底世界有群山、平原、盆地,也有峡谷。历经100多年的测量和研究,科学家发现海底峡谷大多在大洋边缘的大陆架外沿分布,峡谷蜿蜒曲折,有支谷汊道,谷底往下倾斜,经常是从浅海陆架或陆坡上部一直延伸至达2000米以上水深的陆坡底部。

目前,已有几百个通过卫星探测到的海底峡谷,它们犹如一条巨龙一般,尾巴在大陆架,“龙头”则在大洋底。比如恒河口到孟加拉湾的海底峡谷,有7000米宽,深达70米以上,长达1800多千米,一直潜入印度洋底5000多米的深处。

海底峡谷有哪些类型

全世界所有的大陆坡几乎都分布有海底峡谷。但海底峡谷在倾角小于1°的平缓陆坡,以及有大陆边缘地、海台或堡礁与陆架隔开的陆坡上,就较为罕见了。有些海底峡谷与陆上河谷(或古河谷)相邻接,但是也有不少海底峡谷与陆上河谷尚未发现有任何关联。

海底峡谷有很多种类型,比较常见的有下面几类:

海底扇形谷:这种海底峡谷的谷口向外扩展,构成物是大量的沉积物质,沉积形状呈扇面。很多时候,这是海底峡谷谷底的延伸。谷壁两侧陡峻是扇形谷的另一特征,高度一般在200米左右。

陆架沟渠:是一种穿过大陆架的较浅的谷地,谷壁的高度很少有高于183米的,且沟渠多在一些大陆架边缘的盆地处分布。这种陆架沟渠在海洋底部其实并非普遍存在。科学家发现主要有纽约海岸外的哈得逊沟渠、英吉利海峡中的赫德海沟、爱尔兰海中的圣乔治沟渠等比较典型。

冰蚀槽:这种槽形谷地大多位于冰川侵蚀海岸外的大陆架上,深度大多超过183米。还会有一些不大的盆地和分支分布在冰蚀槽的底部。冰蚀槽的宽度一般为80千米左右,500~600米深。劳伦琴冰蚀槽是最着名的冰蚀槽,它始于圣劳伦斯湾,延伸1046千米后到达萨格纳河外241千米的大陆架边缘处。研究人员多认为,冰蚀槽的成因可能是在大陆架露出水面时,由于地球正处于冰川时期,地壳被巨大的冰川流过并切割成巨大的沟槽。

深海峡:主要在深海底的深海峡谷分布,如槽形剖面,其走向既有有平行于大陆边缘的,也有和大陆边缘保持一个很大角度的。最着名的深海峡谷始于格陵兰西海岸外,一直延伸到格兰德滩尖端外的洋中海峡谷。这条深海峡谷的深度与周围海底的深度比起来还要深出90多米,而宽度只有2.4~6.4千米。一些地质学家认为,这种深海峡谷可能形成于海底浊流的冲击分割作用,因为在通常情况下海流不太可能将所携带的沉积物将所携带的沉积物在这里卸下。

海底峡谷的成因

对于形成海底峡谷的原因,有研究人员认为,可能源于地震引起的海啸对海底侵蚀造成的。但是,在一些并未发生过海啸的地区科学家也发现有海底峡谷存在。并且,单靠海啸的冲击要形成如此巨大的海底峡谷是无法完成的。所以若用海啸作为对海底峡谷的成因的解释,看来并不可令人信服。

另外一种假说认为,海底峡谷的形成可能源于大陆架基底原始断裂的不断发展。虽然许多科学家都对这一说法表示认同,但是也仅是推断而已,目前还没有足够使人信服的证据。

除上述两种说法以外,还有一种代表性的说法是浊流侵蚀说。

荷兰的海洋地质学家奎年在20世纪40~50年代为了对海底浊流存在巨大冲击力做出证明,曾经运用人工方法在水槽中做了一个试验,对海底在清水底下流动的浊流进行模拟,以对浊流的确具有较强侵蚀作用加以证明。1929年,在纽芬兰海岸外发生了一起事件,在不到一昼夜的时间内,海底电缆沿陆坡向下依次折断。美国海洋地质学家1952年对此进行了研究,认为造成这种情况的原因来自于强大的海底浊流。同时,他们还依据海底电缆依次折断的时间,计算出了在坡度最大处,这股浊流流速有28米/秒之高;即使在到达6000米的深海平原时,也不低于4米/秒的流速。而这也为浊流侵蚀说提供了证据。

此后,在大陆架的外缘、海底峡谷谷底等处,均有不向下游移的砂砾和流痕被发现。这些现象证明,曾有过强大的浊流在海底峡谷中通过。但是,浊流侵蚀能力虽然较强,但海底峡谷的规模非常之大,仅凭这些深海浊流是否真能将海底峡谷切割成数百乃至数千米之深呢?这还令人怀疑。特别是许多谷壁的构成多是相当坚硬的岩石,峡谷要在这些地方形成峡谷并不易。所以说,对于形成海底峡谷来说,尽管浊流可能是一种重要作用力,但并不一定就是唯一方法。

总而言之,对于海底峡谷的成因目前还没有定论。对此,科学家们还在进一步研究探讨。但是我们相信随着时间的推移,人们会越来越深刻地认识海底峡谷。总有一天,我们将会彻底揭示谜底。

相关链接——什么是海谷

除了海底峡谷之外,还有一些其他的海底谷。比如常有横剖面呈“U”形、谷身平直、分枝稀少的谷地见于大型三角洲前缘,叫三角洲前缘槽,其成因可能与海底峡谷类似。海底扇上的扇谷,也称深海谷,一般深度较小,谷底较平坦,谷壁基岩露头缺乏,一般是海底峡谷或三角洲前缘槽向海的延续。

一些深海谷可延展至上,延伸走向常常跟海岸线平行,如自巴芬湾向南延入北美海盆的中大西洋深海谷即是如此。大陆坡上还有一些人们称之为坡沟的浅小海谷,微微弯曲、支谷较少。其成因主要在于块体滑塌作用。断裂下陷还会使谷壁平直、底部宽阔的槽形谷得以形成。

大峡谷之谜

位于美国亚利桑那沙漠中部的大峡谷,长约515千米,最深处为格拉尼特峡,深1600米,最宽处达29千米。层层岩石构成了峡谷的峭壁,有清晰可见的岩纹;谷底是浅黑色的片岩(一种容易裂开的变质岩)和含有丰富化石的花岗岩。荒凉的孤山矗立于地面上,仿佛失修多年的庙宇;冲沟、裂隙交错其中,好像迷宫一般复杂。难怪19世纪的一些科学家以为,一定是由于大地震才造成了大峡谷。

推测峡谷的形成

经过多年研究,地质学家们认为,大约在60万年前,广阔的凯巴布高原作为两大河系的分水岭,其东流淌的是古科罗拉多河,其西流着的是瓦拉佩河。然而随着时间的不断推移,瓦拉佩河逐渐侵蚀上游,对凯巴布高原不断产生冲蚀。日复一日,终与古科罗拉多河连接起来,今天水力万钧的科罗拉多河得以形成。

在建成格伦峡谷堤坝之前,科罗拉多河奔泻的时速平均是33千米,每天有数以百万吨的岩石和泥土冲蚀而出。高原表面原是古代海床,其下有许多6亿年前至2.5亿年前古生代中沉积下来的层砂岩、页岩和石灰岩。在底部的片岩年代更加久远,属20亿年前的前寒武纪。

新生的科罗拉多河奔流在高原上,沿途将岩石表面冲蚀切割。同时,地壳活动推起岩石,形成巨大圆丘。缓缓上升的凯巴布高原,在500万年间升高了1216公尺。河水夹杂的石块和砂粒不断摩擦峡谷,便将峡谷侵蚀得愈来愈深。河水向下切割,其他侵蚀力量则打击岩石表面,使之分裂。石隙因温度骤升骤降而增大;砂砾和岩屑被冬天的风暴和春天的融雪冲下石沟。流水的冲击力随着地面阻力的减小而变得越来越大,使谷底受到猛烈切割;同时,岩层继续隆起,位于河道两边的峭壁不断增高。在这种不断冲击的力量下,就形成了大峡谷。

对大峡谷的探究

如此雄伟的峡谷貌似未发生变化,实际上每日都在悄然改变。美国于1964年将格伦峡谷堤坝建在大峡谷国家公园上游,使科罗拉多河的冲蚀力大大减弱。但是,绝壁仍然会受到冬天的暴风雨的猛烈击打,岩屑不断剥落;石隙中渐渐有植物在此生根生长,将石头挤裂,使碎石坠入谷底。

尽管大峡谷满目萧瑟、看似毫无生机,但实际上谷里还是有很多动植物存在。谷底又干又热,多种沙漠动物如斑臭鼬、黄蝎子、鞭尾蜥等都栖居于此;桶形仙人掌和牧豆树也繁密茂盛;穗状耳的凯巴布松鼠只能在北里姆才能见到,艾伯特松鼠则在较温暖的南里姆生活。较谷底而言,峭壁则显得凉快,故亚利桑那灰狐和峭壁花鼠将家园安置于此;游荡于岩石间的美洲狮,数目日见其少;土着人也是如此,现今仅有少数哈瓦苏派印第安人居住于此。

德科伦纳多及其队伍是最早来到这里的欧洲人。德科伦纳多是一名西班牙骑士,1540年为了寻找黄金率领300人来到这里。在峡谷边缘,他们听到有水声从西边传来,于是德科伦纳多派一名头目循声探查,结果找了3天,通往河边的路径仍然没有被找到。

艾甫斯上尉于300多年后的1858年来到此地。他带领探险队在亚利桑那西北部进行考察,启锚于加利福尼亚湾,沿科罗拉多河上溯,在炎热天气下进行了为期两个月的航行。终因水流过于湍急汹涌,他决定登岸,在南里姆骑骡子沿岩架前进。根据艾甫斯上尉的忆述,岩架“距陡峭深渊的边缘不到8厘米,渊深300米;另一边,一堵陡直岩壁差不多触及我膝,高不可攀”。他将那里称为科罗拉多大峡谷。

新知博览——神秘的福科纳斯

福科纳斯位于美国犹他州、柯罗拉多州、亚利桑那州和新墨西哥州4所州接壤处,随处可见壮阔奇丽的地貌。因此,这一带国家公园和名胜古迹遍布,而谢伊峡谷是其中独树一帜的景象,它环境清幽,与世隔绝,而且在生活和信仰方面都曾经深深地影响过昔日当地居民。

这个峡谷好似一个迷宫,由许多峡谷组成,流速缓慢的河川将其雕凿而成,谷底深入到迪法恩斯高原的红砂岩中。峡谷岩壁从9~300米高度不等,不仅陡峻且非常平滑;岩壁上的黑色条纹和油画中的线条十分酷似,故有“沙漠油彩”之称,其成因是含有丰富矿物的水流千百年来从崖壁上流下岩面之故。

风霜的常年侵蚀,将峡谷边缘的巨砾冲落谷底。不久巨砾分解为沙粒,随风而去。因此宽阔的谷底看起来很整洁。

尽管冬天谢伊峡谷很寒冷,但总能吸引很多人前来定居。幽深的壁凹多位于高耸的悬崖脚下多,其中几处有很多岩石建筑群的废墟矗立着,那是一个消失于公元1300年左右的古代民族所留下的。这个民族的人被后来到此地的纳瓦霍人叫做“阿纳萨基”,即“古人”之意。

石化森林国家公园位于距谢伊峡谷不远的地方,那是一片布满树干的荒漠。躺在那儿已达2.35亿年之久的树木,会在恐龙时代早期繁茂以至枯死。当时这个位于亚利桑那州的地区还是一片热带沼泽。而那些倒下的树木被埋进沉积物中后,不断从地下水中不断将硅元素吸收进来。五彩缤纷的硬玛瑙逐渐取代了树木中的有机物;包在石化树木外面的软石层、蕨类植物、鱼类以及爬虫化石被侵蚀掉了,从而使这个记录了地球早期历史的形象化文献得以形成。

隐藏在谢伊峡谷陡崖壁凹的废墟是一组宏伟的岩石建筑群,高耸的塔楼和地下厅堂位于其中。其建造者从公元100~1300年之间生活在此,纳瓦霍人将之称为阿纳萨基。

令人称奇的天坑

天坑,指的是容积巨大、陡峭而圈闭的岩壁,其轮廓呈现出深陷的井状或桶状等非凡的空间与形态特征,发育在具有极大厚度、极深地下水位的可溶性岩层中,从地下通往地面,平均宽度与深度均大于100米,底部与地下河相连接(或者有证据证明地下河道以迁移)的特大型喀斯特负地形。

目前,已经确认达78个天坑,其中分布在中国的达2/3。而科学界对天坑也在进行不断的考察、认定和争论等。喀斯特地貌在世界上具有广泛的分布,在地球总面积中约占10%,中国喀斯特在全国总面积中约13%,主要在南方的贵州、广西、重庆、四川、云南等省区分布,也是世界上最大的以及最集中连片的喀斯特区。

天坑的成因

天坑的形成原因据地质学家认为大多分两种,多数的天坑都属于塌陷型(广西乐业天坑群等),而较为罕见的是冲蚀型(重庆武隆后坪冲蚀天坑群等)。

一般而言,至少要同时具备6个条件才可以形成天坑:一是要有比较厚的石灰岩层,因为岩层只有足够厚,才能提供足够的空间形成天坑;二是要有很深的地下河水位;三是要有比较大的包气带(含气体的岩层)厚度;四是要有大的降雨量,这样才能保证足够大的地下河流量和动力,足可把塌落下来的石头冲走;五是要有比较平的岩层。观察天坑四周的绝壁我们就会发现,岩层是平行于地面的,如同堆在四周的层层石板,只有这样的岩层才能垮塌;六是要有突起的地壳,因为地壳运动可以提供动力给岩层的垮塌。

乐山天坑群之谜

科考专家称,目前世界最大的天坑群是乐业天坑群,分布在中国西南云贵高原东坡。迄今已发现的近20座天坑几乎将各种类型的天坑都囊括了,是一座“天坑博物馆”和“世界岩溶圣地”。而专家们则在天坑群中最大的一个天坑里获得了许多令人震惊的发现。

如刀削似的绝壁将乐业天坑四周包围,形成了一个巨大的竖井。天坑的底部,有一片极为罕见的原始森林,面积达几十平方千米;森林里有溶洞群、地下河流相通。人类从未涉足于此。

在科学家的考察过程中,有大量的生物化石在乐业天坑群周边地区被发现。据了解,这些生物化石属于二叠时期海洋动物化石。同时,在天坑周边地区还有一个大型的旧石器时期人类生存的遗迹存在。这一发现已经被列入世界十大考古发现之一。专家们指出,与北京周口店人类遗址的价值相比,这一遗址的价值可谓不相上下。此行,专家们将进一步对这些遗迹的价值做出评判,并对人类当时的生存状态作出揭示。

大石围的底部还有两条地下暗河与之相连,专家们在地下河里发现了盲鱼、蟹和一些虾等。暗河具有十分奇特的水温,把手伸入水中,居然是一冷一热的两条河水。这究竟是什么原因造成的?对此,专家们目前还无法作出明确解释。

对于形成乐业天坑群的时间,专家推测,它们大约于300~400万年前的新生代第四纪形成。从调查的情况看,在形成过程中,乐业天坑群曾遭遇了剧烈的地壳抬升运动。