科學(xué)之眼看“五岳”

尹家衡

我們中華民族自古熱愛養(yǎng)育自己的大地，崇敬大自然(特別是喜愛大川名山)，早就創(chuàng)立了善待自然、“天人合一”的正確哲學(xué)觀，也早就把融雄偉壯麗的自然風(fēng)光與歷史悠久的人文景觀于一體的天下名山之首——“五岳”，尊為民族的精神象征和華夏文化的縮影。

“五岳”是東岳泰山、西岳華山、南岳衡山、北岳恒山和中岳嵩山的總稱。不過，在2006年的某社區(qū)論壇，曾有人大膽地對這個(gè)在漢代就初步確定的“五岳”說“不”，稱現(xiàn)在的“五岳”已經(jīng)不合時(shí)宜，呼吁應(yīng)該選出新的“五岳”。

“漢代視野”的五岳名山真的已經(jīng)過時(shí)了嗎?未必如此。隨著社會進(jìn)步和科學(xué)發(fā)展，特別是經(jīng)過地質(zhì)學(xué)家多年的辛勤探索與研究，現(xiàn)已進(jìn)一步認(rèn)識到，除了雄偉壯麗的自然風(fēng)光和歷史悠久的人文景觀之外，“五岳”也擁有豐富的科學(xué)內(nèi)涵，它們是各有千秋的“自然博物館”。

泰山為何是“五岳”之首

位于山東省泰安市境內(nèi)的泰山，是一座天然的山岳公園。主峰玉皇頂海拔1545米，圍繞主峰的知名山峰有12座，崖嶺、溪谷、名洞、名泉、瀑潭、奇石應(yīng)有盡有，構(gòu)成了群峰共峙、山水相連、氣勢恢宏、總面積達(dá)400余平方千米的泰山山系。

盡管泰山早在1987年就被首批列入“世界文化與自然遺產(chǎn)名錄”，取得了與埃及金字塔齊名的歷史地位，然而又有多少人真正知曉“五岳至尊”的科學(xué)內(nèi)涵呢?

直到2006年，當(dāng)泰山在第二屆世界地質(zhì)公園大會上被評為“世界地質(zhì)公園”時(shí)，這座經(jīng)過20多億年滄桑巨變，多次隆起、沉降、于1億年前形成雛形、3000萬年前基本“出落”成今日雄姿的古老名山，才終于在世界范圍內(nèi)確定了它在地學(xué)界應(yīng)有的高度，當(dāng)之無愧地榮獲“三重世界遺產(chǎn)”(世界自然遺產(chǎn)、世界文化遺產(chǎn)和世界地質(zhì)公園)的桂冠。

地質(zhì)學(xué)家考察后發(fā)現(xiàn)。構(gòu)成泰山主體的巖石是泰山群變質(zhì)巖，它是世界上最古老的巖石之一。泰山是中國最古老的地層所在地，或者說，是構(gòu)成我國大陸的核心部分之一，屬于地球歷史早期的太古代和元古代的產(chǎn)物。

除了古老以外，泰山在地質(zhì)學(xué)上還有兩大特色：一是我國目前唯一發(fā)現(xiàn)有超基性噴出巖(科馬提巖)的地區(qū)；二是泰山不僅擁有巨量的古老花崗巖，而且保存了良好和原始的多期次侵入關(guān)系(地下巖漿上升至距地表一定深度但未達(dá)地表，便叫“侵入”，由其冷凝后形成的巖石叫“侵入巖”?；◢弾r就是典型的侵入巖)，這實(shí)屬舉世罕見。它的重要科學(xué)意義在于給研究地球早期歷史提供了重要信息與物質(zhì)基礎(chǔ)。

科馬提巖是地幔高度部分熔融的產(chǎn)物，它于1969年首次被發(fā)現(xiàn)于南非的科馬提河流域，故而被命名為“科馬提巖”，是地球早期富鎂原始巖漿的代表，為一種富含高鐵鎂等多種金屬元素的超基性熔巖，其化學(xué)成分的一大特點(diǎn)是二氧化硅含量小于45％。

近東西向的中天門大斷裂，使泰山主峰的南部邊緣形成了一處處壁立如削的花崗巖大斷崖。其中著名的有唐摩崖、舍身崖等?？梢哉f是各類地質(zhì)作用造就了泰山的峻奇雄偉。

古老至尊的極頂巖，是泰山群變質(zhì)巖的老大哥一太古代泰山期花崗閃長巖，根據(jù)同位素年齡測定結(jié)果，年齡已有26億～27億歲，它在地質(zhì)科學(xué)上具有重要研究價(jià)值。

岌岌可危的拱北石，也屬泰山期花崗閃長巖。因其上有石英脈與該石共生，而且脈體垂直于石身，因此，攔腰斷裂相當(dāng)容易。

位于瞻魯臺西南側(cè)、舍身崖西南端的仙人橋，在兩崖之中，由三節(jié)花崗巖巨石由左及右錯(cuò)銜疊加巧接而成。這里的兩岸懸崖是抗風(fēng)化能力特強(qiáng)的堅(jiān)硬花崗巖，巖石中有發(fā)育的垂直裂紋(節(jié)理)和水平裂紋(節(jié)理)，兩崖之間則是極易風(fēng)化的斜長角閃巖(區(qū)域變質(zhì)作用形成的一種變質(zhì)巖，主要由普通角閃石和斜長石組成)。它經(jīng)年久風(fēng)化剝蝕后成為深溝；在構(gòu)造運(yùn)動影響下，當(dāng)崖壁兩側(cè)(亦可能是一側(cè))花崗巖由于重力作用崩塌時(shí)，鬼使神差般地使三塊巨石抵撐相接，成了“橋”的形態(tài)，這是名副其實(shí)的“天工巧成”，舉世無雙。

此外，泰山還有其他地質(zhì)景觀，如桶狀構(gòu)造的“醉心石”、典型的冰川地貌、壯觀的“石?！?、神奇美妙的各種泰山石，等等，真是數(shù)不勝數(shù)。

冰川造就華山

筆者第一次目睹華山雄姿是在1960年。那年初秋，筆者從北京地質(zhì)學(xué)院畢業(yè)，分配至青海工作，踏上了漫漫西行之路。列車行駛至豫陜交界的孟塬車站時(shí)，正值清晨。睡眼惺忪的筆者下到站臺上活動身體，偶爾抬頭，忽見列車前進(jìn)方向的塵寰之上，一座絕壁如削的大山拔地而起，在初升的太陽照耀下，輪廓清晰，秀麗奇?zhèn)?，帶來無比的視覺震撼，至今記憶猶新。

華山之秀麗險(xiǎn)峻，當(dāng)屬“五岳”之首。正可謂：“卓杰三峰出，高奇四岳無。”包括華山在內(nèi)的國內(nèi)諸多名山，如泰山、黃山、天柱山、九華山等，多由花崗巖或片麻巖組成，這些巖石的共同特性是質(zhì)地堅(jiān)硬，善抗風(fēng)化侵蝕，因此，方可形成高山。

這本不足為奇。華山之最奇處乃在山頂五峰，環(huán)峙如盆，恰似蓮花之五瓣，而五峰外側(cè)，皆為深淵絕壁。登頂僅有蒼龍嶺一道。古語說“自古華山一條路”，絕非言過其實(shí)。對此奇特之地形，一般游客雖稱奇而不得其解；但在地質(zhì)學(xué)家眼中，則“一目了然”：這是由不同構(gòu)造時(shí)期的不同地質(zhì)作用造成的結(jié)果。

我們的地球母親，從誕生至今已有46億年歷史。其最新的一個(gè)地質(zhì)時(shí)代，從距今約300萬年前開始，稱“第四紀(jì)”。從第四紀(jì)開始至今，地球由于氣候的變化，至少已經(jīng)歷過3次寒冷的冰期。李四光等地學(xué)老前輩的研究結(jié)果表明，我國在第四紀(jì)后期，至少有3次冰川時(shí)期，最后一期距今不過1萬余年。在此期間，就和今日之南、北極地區(qū)一樣，冰雪覆蓋了我國華北和長江流域的大部分地區(qū)。而包括華山在內(nèi)的秦嶺地區(qū)，至少經(jīng)歷過兩次以上的冰川作用。是冰川作用造就了華山的特殊地形。五峰環(huán)峙，狀若蓮瓣之奇觀，正說明這里原來是一個(gè)大規(guī)模的冰圍地，即冰川源區(qū)。冰雪在此聚積、壓實(shí)，再形成冰川向低處流動。

常言說，水滴石穿。有龐大體積、重量并夾帶著大量漂礫、碎石的冰川，其勢能和流動時(shí)的動能更是不可估量。任何堅(jiān)硬的巖石，也經(jīng)不住冰川在流動過程中的刨蝕，再加上花崗巖本身富有垂直節(jié)理，在造山運(yùn)動過程中、在冰川剝擊和風(fēng)化作用下，華山遂削切剝落成許多像西峰那樣的萬仞峭壁。

流水切割巖層是“軟刀子”，所形成的山谷多呈“V”字形。而冰川是“硬刀子”，所以切割出的山谷多呈“U”字形，而且因?yàn)橹鞅芰看?，下切速度快，次冰川能量小，下切速度慢，所以在主谷與次谷之間，往往形成懸谷，并因此而生出了許多美麗壯觀的瀑布。

南峰絕頂上的“天池”也是由冰川刨蝕而成。不僅華山，秦嶺山

脈之終南山、太白山等山頂，亦有天池，其成因與華山同出一轍。在華山景區(qū)內(nèi)，還有冰川形成的冰臼、冰窖、角峰、刃脊、冰川刻槽等景觀。

“聽景不如觀景”。愛好大自然的朋友，特別是喜愛欣賞冰川地貌雄姿的朋友，不可不游華山。華山峻峭秀麗之美景，絕不亞于以冰川地貌聞名于世的美國優(yōu)山美地國家公園和新西蘭南島的米爾佛海峽地區(qū)。不僅如此，若論文化積淀、人文景觀，上述兩個(gè)國外景區(qū)更無法與華山相比。

“南岳”礦產(chǎn)冠“五岳”

衡山山脈位于湖南省中部，北起長沙市岳麓山，南至衡陽市回雁峰，逶迤盤旋近400千米。主峰祝融峰，位于衡山市境內(nèi)，海拔1300米，雖為五岳之最低者，但因?qū)倮淇諝庀陆祬^(qū)，一年之中，云封霧鎖達(dá)250天以上，難見其真面目，自然亦給人帶來神秘之感。古人有詩云：“山下三日晴，山上三日雨，不見祝融峰，還訴瀟湘去?！焙馍接晁渑娴奶攸c(diǎn)，既造就了水簾洞等著名景觀，又成就了其獨(dú)特的小氣候環(huán)境，夏季不熱，冬天不冷。

“南岳”的礦產(chǎn)資源之豐富在“五岳”中是首屈一指的。衡山的主體由耐風(fēng)化的花崗巖組成?；◢弾r本身是堅(jiān)固的建筑材料，湖南的優(yōu)質(zhì)花崗巖遠(yuǎn)銷港、澳等地。伴隨花崗巖侵入活動所衍生的多種礦產(chǎn)也相當(dāng)有名。衡山周邊有鎢礦、鉛鋅礦、金礦、鈮鉭鈹?shù)V等貴金屬、黑色金屬、有色金屬及稀有金屬礦產(chǎn)。在衡山西側(cè)，還有長達(dá)26千米的優(yōu)質(zhì)鈉長石礦化帶，質(zhì)量好，分布連續(xù)，是上等的玻璃原料，儲量超過千萬噸，數(shù)全國第一。由地表淺部鈉長石風(fēng)化而形成的高嶺土，是優(yōu)質(zhì)的瓷土，它是極受國內(nèi)外高檔瓷器生產(chǎn)廠家歡迎的緊俏礦物原料。

“天下之脊”在恒山

橫亙山西北部的恒山，東起廣靈，與太行山北端相接，西至雁門關(guān)，與呂梁山北段相連，東西長達(dá)150千米以上，南北寬超過20千米。主峰九峰嶺，海拔2016米，位于山西省渾源縣城之南約6千米。

恒山是華北地臺上最古老的陸塊之一，由地質(zhì)上稱為恒山群和阜平群的太古代地層組成，巖石以古老的變質(zhì)巖、石英巖、石英片巖等為主，成巖年齡超過25億年，號稱“天下之脊”、“萬山之宗”。

恒山的北坡下，即是桑干河谷，高差在1500米以上，壁陡川深，易守難攻。這條山脈自然成了古代中原帝國的北部邊疆。歷史上，恒山為兵家必爭之地，無數(shù)悲壯的戰(zhàn)爭故事在此發(fā)生，其中也包括抗日戰(zhàn)爭初期的平型關(guān)戰(zhàn)役。

位于恒山半山腰的玄武井，是游人必到之處。該井古已有之，明人即有詩曰：“山腰又涌碧瑤泉，甘苦平分別有天，聞?wù)f應(yīng)龍頻灑澤，為霖濟(jì)旱不知年?！本袃煽?，南北并列，相距約3尺。令人稱奇又不解的是：兩口井雖相距如此之近，水質(zhì)卻大不相同。北井水甘如泉露，南井水卻苦澀難飲，故又稱甜苦井。當(dāng)?shù)氐廊司幜松裨挘f恒山下有深海，海內(nèi)有一龍一蟒，甜苦井水是分別從龍、蟒口中吐出來的，云云。后經(jīng)地質(zhì)學(xué)家實(shí)地調(diào)查，方才真相大白。原來，南北兩口井雖相距很近，但其間有未遭破壞的石英巖隔水層相隔，北井中是未受污染的純凈裂隙水，南井水卻與百米外的一條中低溫?zé)嵋憾嘟饘倭蚧锏V化帶相通，水質(zhì)遭到了一定程度污染。如今，為防止地下水污染擴(kuò)大，苦井已被封填，仍留甜井供游人食用。每年四月初八廟會，山上游人成千上萬，可井水仍取之不盡。雖是小小一口井，科學(xué)道理在其中。

“五世同堂”的嵩山

“嵩高峻極，峻極于天”的中岳嵩山，位于河南省腹地的伏牛山脈北端?！熬攀⊥ㄡ椤钡暮幽鲜∈俏覈性笫。靥幒幽系尼陨阶匀灰卜恰爸性馈蹦獙?。嵩山主體在登封市境內(nèi)，東西走向，由太室山與少室山組成，綿延60余千米。聞名天下的佛教圣地、禪宗祖庭少林寺，就位于少室山五乳峰下。

“五岳”之中，除泰山外，人文底蘊(yùn)最豐厚者即屬嵩山。

正如人的一生可分為幼年、少年、青年、壯年、老年5個(gè)時(shí)期一樣，地質(zhì)學(xué)家也將地球的演化歷史劃分為5個(gè)時(shí)代，即太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。這些時(shí)代不是隨便劃分出來的，而是要運(yùn)用大地構(gòu)造學(xué)、地層學(xué)、古生物學(xué)、同位素年代學(xué)等多學(xué)科的科學(xué)手段來綜合確定。

嵩山在科學(xué)上最重要的價(jià)值，就在于它不僅是由地球誕生早期形成的巖石所構(gòu)成，而且這些巖石還保留了地球演化過程中的大量原始信息。這些原始信息為人類了解地球發(fā)展的歷史，準(zhǔn)確劃分地質(zhì)時(shí)代提供了可靠證據(jù)。

在嵩山南麓，稍有地質(zhì)常識的游客便可發(fā)現(xiàn)，在深灰色的變質(zhì)雜巖(地質(zhì)上稱登封群)和灰白色的石英巖(地質(zhì)上稱嵩山群)之間，有一條彎曲起伏的明顯界線。界線下的變質(zhì)雜巖經(jīng)歷了復(fù)雜而強(qiáng)烈的構(gòu)造變動；而石英巖是由淺海環(huán)境下的沉積物成巖后再變質(zhì)而成的，兩者代表了完全不同的成巖時(shí)代和構(gòu)造環(huán)境。在通過各種手段綜合研究后，我國著名的地質(zhì)學(xué)老前輩張伯聲教授確定地球的這場構(gòu)造變動發(fā)生在25億年以前，并將這次構(gòu)造運(yùn)動命名為“嵩陽運(yùn)動”，它標(biāo)志地球太古代歷史的結(jié)束和元古代的開始。

從上世紀(jì)50年代至今，地質(zhì)學(xué)家們僅在嵩山一地，就發(fā)現(xiàn)了被分別命名為“嵩陽”、“中岳”、“少林”等地殼運(yùn)動時(shí)期的運(yùn)動面。它們涵蓋了地球大約近40億年間的構(gòu)造運(yùn)動歷史。這不僅在中國絕無僅有，在世界上也屬罕見。因此，對研究地球發(fā)展史的科學(xué)家而言，嵩山是真正難得的“神圣殿堂”。

明朝的地理學(xué)家徐霞客曾發(fā)出“五岳歸來不看山”的感嘆。我們在欣賞“五岳”美景的同時(shí)，還應(yīng)該多了解一些科學(xué)知識和歷史知識，增加對這些珍貴的“自然及歷史博物館”的了解。

責(zé)任編輯趙菲