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浅析云台山自然景观的奥秘

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  2004年2月,联合国教科文组织专家到云台山考察后,云台山被戴上了“世界地质公园”的桂冠。云台山奇异的山峰洞穴,成群的潭瀑流水,苍翠满目的山林,被联合国教科文组织专家称为“岩石、生态和文化的美妙结合”、“独一无二”、“山和水美妙的交响乐”,被誉为“贝多芬乐章”,集科学价值与美学价值于一身,是探究科学奥秘的大课堂。
  
  一、奇特地貌的形成
  
  云台山属太行山系,处于东经113°20′~113°26′,北纬35°25′~35°29′之间,位于河南焦作市境内北部太行山东端,南临滔滔黄河,因山体高峻,山顶常云雾缭绕,故称云台山。
  从云台山的整个地貌来看,它由山地与平原两部分构成。北部属于太行山地,为东北――西南走向,地貌复杂,地势起伏多变,自北向南由高山逐步过渡到低山、丘陵。山岳地区由于受外力侵蚀,地形破碎,多峡谷深沟、悬崖峭壁、石厚土薄,地质学上称之为构造剥蚀地貌。南部则是冲积平原,既有山前洪积平原,也有河流冲积平原,两种平原的交接处土地肥沃,是可耕地集中区。《尚书注》云:“田皆腴美,俗称小江南。”
  对云台山风景格局的形成,神话传说认为是鲲鹏翻身的结果,而科学家则认为是受燕山期与喜马拉雅山期两次造山运动的影响。在燕山期,北部上升形成高山,南部下降形成平原。在喜马拉雅山期,云台山山区急剧上升,河谷迅速下沉,形成又深又陡的峡谷。此景观从子房湖至跌水瓮最为典型。这一段河谷山崖几乎直立,谷深达70m。云台山的奇异山峰由石灰岩组成,内营力的地质作用将石灰岩抬高,形成若干组直立的山峰。同时,地表水、地下水沿裂隙对岩石进行溶蚀,再加上外营力的影响,形成了如今雄、奇、险、秀的山峰。
  云台山世界地质公园内较大的断层是黑龙庙断层,呈东西走向,长约10km。以黑龙庙断层为界,可分南北两个水文地质单元。断层以北地壳上升,使古老的震旦系砂页岩抬升到地表,形成一个露出地表的隔水底板。在砂页岩隔水底板的上部,是石灰岩、白云岩含层,厚度近1 000m。地下水在上部含水层中由高处向低处渗透,遇到隔水层后,由裂隙处以泉的形式流出地表。在断层以南,地壳相对下降,使隔水层深埋地下,地表为奥陶系透水层,自然降水及上游来的地表水流入,很快渗入地下。
  
  二、瀑布成群的奥秘
  
  云台山风景名胜区是一处异彩纷呈的动静水体系景观,以迷人的瀑布群风靡中原。特别是每年的7~9月,高瀑、迭瀑、帘瀑、线瀑、珠瀑、龙瀑、凤瀑、龟瀑、蛇瀑、丫字瀑、幽瀑、风雷瀑、云雾瀑、彩虹瀑等,条条争异,个个竞秀。地表上任何一种地貌单元都是地球内营力、外营力相互作用的产物,瀑布也不例外。其中,内营力起了重大作用。由水平运动或垂直运动造成的断层或裂谷,为瀑布的形成提供了必要的条件,溪水或河水流经断层或裂谷,就可形成瀑布,科学上称“断层瀑布”。云台山著名的天门瀑布和白龙瀑布,就是这样形成的。在地质历史上,云台山地带曾发生强烈的地壳运动,形成两条东西走向的大断层。当自北向南流淌的天门河水、子房河水分别流经此断层时,便产生了一东一西两条瀑布急流,并将下寒武纪砂岩夹薄层页岩及其下伏震旦系石英砂岩组成的两条河床,分别逐渐冲蚀出两个深槽,两条河水各自跌入其深槽,从而就形成了闻名遐迩的天门瀑布和白龙瀑布。此外,白龙瀑布的三次垂直运动,就造成隐二、外一的三级瀑布。第二种,是由于河水流经两种不同性质的岩层,对不同岩层的差异侵蚀所造成的。在软、硬不同的两种岩层中,其抗冲击强度不一致,使河流对其较软的岩层产生较大的重力冲击和溶蚀,形成深潭;而较硬的岩层在同样的水流冲蚀力下,被冲蚀下切较弱,便形成了河道内的岩坎和深潭,使河流产生跌水,并且进一步使深潭加深。因岩坎一旦产生后,增加了水流的势能,在跌落过程中势能又转化为动能,对岩坎下深潭的冲击力便增大,使深潭逐渐加深,水流的重力冲击和溶蚀力随之逐渐加强使跌水变成雄伟壮观的瀑布,科学上称之为“差异侵蚀瀑布”。云台山老潭沟中落差314m的亚洲第一天瀑、小寨沟里的天缘瀑、红龙沟中的红龙瀑和黄龙沟中的黄龙瀑布等,都是以这种方式形成的。第三种,是在可溶性碳酸盐地区由于水流的化学溶蚀作用形成“喀斯特瀑布”。例如,小寨沟尽端的百仙洞里正活跃的龙风瀑布,是正在发育中的喀斯特瀑布,其下方的丫字瀑、金银龙瀑和情人瀑等,则形成了迭瀑系列。老潭沟的孔雀瀑、叠瀑私语泉也是由水的溶蚀作用形成的。
  
  三、峰石景物、苍翠山林的由来
  
  云台山的峰石峰林山区,是一种雄中有险、奇中有秀的岩溶地貌,是由石灰岩历经亿万年沧桑巨变而形成。大约在两亿多年前的古生代,这里是一片汪洋大海,沉积了厚度达千米上下的石灰岩。如今在这些石灰岩中,不难找到古生代的头足类、腕足类、珊瑚和孔虫类等海洋生物化石。随着地壳的运动,这里逐渐隆起为陆地。由于地壳的隆起,岩石受到地应力的作用而产生了纵横交错的裂隙。石灰岩易被水溶蚀,在漫长的地质作用条件下,雨水无孔不入地沿着裂隙不断地溶蚀,对岩石进行切割和雕琢,从而形成现在的峭壁耸峙、奇峰林立、怪石嶙峋、千姿百态、神奇莫测的景象。产生了张良峰、老石人、王烈石人、美人山、三秀峰、茅笋峰、鹌鹑斗、龟象峰、梦笔生花、天狗峰、猪首峰、狮头峰、虻牛背、阎王鼻、双驼峰等意象性景观。尤其是这片岩溶地貌着上绿装,便形成了美丽的峰林景观,更加显得生机盎然。
  而今,云台山巅,特别是茱萸峰上下,有一种奇怪的自然现象,即使连年大旱,滴雨不下,漫山遍野的原始次生林依旧堆苍积翠,花草山林清新嫩绿。相传云台山是一座不同于“凡山”的神山,有神仙呵护。这个古老的传十分有趣,但却无稽,科学做出了令人心悦诚服的解释:第一,从宏观上讲,我国东临世界最大的海洋――太平洋,西部又接壤世界最大的大陆――欧亚大陆的中心地带,气候受到海陆位置分布和海陆热力性质差异的深刻影响,降水量在季风气候的控制下,由南向北、由东向西渐渐减少。云台山坐落在太行山脉的南段,而这段山脉系“西南―东北”走向,构成一道季风屏障,加之地处山西高原与黄河平川的结合部,这种特殊的地理环境,形成山脉迎风坡大气降水相对较多的“小气候”,所以森林繁茂、花草嫩绿。又由于云台山被悬崖峭壁封闭着,因此使其植被未遭到人为破坏,故此山巅以及茱萸峰上下,至今得以保持原始的“山林王国”风貌,被列为国家森林公园。第二,从微观上讲,“高处不胜寒”,当山下平川上的热空气上升到山顶时,因气温降低,神奇地出现甘霖玉露。这种极为细小的露珠被土壤、岩石颗粒表面的静电引力、分子引力所吸附,成为名曰“吸附水”和“薄膜水”的结合水,或者进入土石毛细孔隙,受张力和附着力的双重作用,滞留为“毛细管水”。这几种“潜夜润无声”的水,一般是不下渗、不蒸发的,恰好可供干涸的树木花草和微生物享用。云台山顶的森林之所以称“神”,也就神在其中了。
  云台红叶亦堪称一奇,森林中的盐肤水、地锦、黄楝木,特别是黄栌木和五角枫,每至深秋季节,当受到冷空气的激惹,其叶片中的叶绿素就会逐渐解体,产生类胡萝卜素,使绿叶变成红叶,呈现“霜叶红于二月花”的胜景,主峰茱萸峰上下,成为欣赏云台红叶的佳处。
  云台山世界地质公园,既有北国山势之雄伟,又有南国山水之秀丽,是得黄河之水魂、太行之山魄的山水旅游精品,是人类地质图书馆中的一套“万卷书”,是科普教育的大课堂。

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