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大营盘—长峪城穿越(一)：风吹来的沙

空错 — Thu, 15 Dec 2011 09:10:00 +0800

一、引子

两年前，炸鱼在豆瓣上发了帖子，说除了我们一起去过的沿河城外，北京还有几个边城：白羊城、镇边城、横岭城、长峪城，它们大多位于北京与河北的交界，扼守着外省进入北京的交通要道。从那个时候起，我就一直想去探访这几个的古城。

后来，我认识了老多，这位“装嫩老爷爷”特别贪玩，闲暇之余还写了本书叫《贪玩的人类》，在一次聊天中，他告诉我，官厅水库南边有个大营盘长城很值的去，那个村子里就几户人家。我是一听到玩就很激动的人，于是就牢牢地记住了“大营盘”这个奇怪的名字。

五月，春风已经吹遍了北京的每一个山头。一个周末，我约了六个朋友，组织了一次从大营盘长城到长峪城的穿越。这是一次难忘的旅行，以至于半年之后的现在，我仍有动力将记忆变成文字。

从延庆南菜园子包了个小面包车，沿着延庆—怀来山间盆地也就是官厅水库南岸平坦的绿荫大道，一直西行来到东花园镇路口，之后转向南，经过火烧营村、瑞云观乡后，在罗庄子村西折上山，不一会儿，就翻上山的垭口。垭口较平坦开阔，蜿蜒的长城被它截断，沿长城往西就能抵达老多所说的大营盘村，若继续前行南下，沿着公路可以走到横岭城和镇边城。不过，我们必须向东走，因为长峪城在那个方向。

下车后，正当我们整理好行装准备出发的时候，突然发现路的两侧堆满了黄土，西侧更有一座高大的黄土墙，黄土显然已经被挖去了不少，挖掘后的剖面展露无遗，只见一棵孤树顽强地扎根在土墙上。没想到在山顶碰到了这么厚的黄土，真是令人兴奋。

【图】垭口西侧的黄土剖面

二、第一个研究中国黄土的外国人——庞培勒

对于中国的老百姓来说，黄土太寻常了，我们似乎随处可见这些黄色的泥土，除了想到贫瘠而沟壑纵深的黄土高原，黄土还有什么用呢？对科学家特别是中国科学家来说，黄土太重要了，它是开启全球变化研究的一把钥匙。有人形象地说，新近时期古气候环境的历史主要藏在三本“秘笈”中：一本是深海沉积，一本是南极和格陵兰的冰盖，还有一本就是黄土。很幸运，中国是黄土的故乡，全世界黄土面积分布最广的地区就是中国的黄土高原。借助于这个巨大的天然实验室，中国地质学家们已经在这个忠实的、约260万年完整的古气候记录者身上读懂了一部分，仅这一部分，便已经使刘东生、丁仲礼、安芷生、郭正堂等为代表的地质学家们获得了世界级的声誉。土生土长的刘东生正是凭借黄土研究，获得了“泰勒奖”，大家都说泰勒奖是地质学界的最高奖，相当于诺贝尔奖，刘东生也成为中国大陆学者中，获得科学奖级别最高的人。如果大家记性不错的话，应该知道他还获得了2003年国家最高科技奖。正应了一句话：本土的，才是世界的。做地质研究不可盲目跟风，要发挥优势，研究中国的地质，思考世界的问题。

【图】瞧那些正在攀爬的地质学家们，他们如此辛苦就是为了从巨厚的黄土层“秘笈”上解读出气候变化的信息

尽管中国当代的黄土研究成就斐然，但推开这扇大门的却是几个外国人，那是第二次鸦片战争之后，时代恰好安排了这些机会。

鸦片战争之前，中国是自我封闭、满足的封建社会，虽然有马可波罗（1254～1324）、利玛窦（1552～1610）等旅行家或传教士向西方传播中国文化，但真正对中国自然地理进行探险的外国人很少。我想，这可能和他们受到限制的人身自由有关。1858年，英法军队攻占了渤海湾的大沽要塞。兵临城下，清政府被迫签订《天津条约》，条约中有那么一个不被人注意的条款：“外国人持领事颁发的护照并经中国官宪的副署即可在中国境内各处游历”。让老外在中国各处游历，这个现在看起来很正当的权利，原来在古代是一次屈服和让步！这就意味着外国人只需通过努力，便可以获得在中国内地自由旅行的机会。更值得一提的是，英国地质学家莱伊尔在1830～1833出版了重要著作《地质学原理》（The Principles of Geology），“第一次把理性带进地质学”（恩格斯语），而且地质旅行也已经在欧洲流行开来。这几个因素的结合，昭示着中国的地质旅行大道已经修通。当然，未来的这些地质旅行有些带有对科学的追求，而有些则带有经济或政治利益的诉求。这些复杂的原因显示了当时中国复杂的社会背景。

庞培勒是来中国做野外地质调查的第一个人，这位美国哈佛大学的矿学教授于1863年3月来到上海，乘船考察了长江中下游沿岸的地质后，9月到达北京，本想穿越蒙古和西伯利亚去欧洲，因受到清政府邀请去勘查煤炭而推迟了计划。北京的采煤历史悠久，早在明朝，人们就已经从西山的石炭系和侏罗系地层里找到煤矿，并用他们的马队运输煤矿入城，这些运煤线路，便成了如今颇有名气的“京西古道”。庞培勒在北京西山做了一个月的调查，当他调查到斋堂煤矿时，他注意到斋堂是一个盆地，流经斋堂的清河两岸堆满了黄土和其他第四纪沉积物，于是他认为这些黄土是由大河搬到湖泊后沉积下来的，后来湖泊干涸后，就形成了黄土阶地。简单地概括，是黄土湖成论。他还使用huangtu这个词作为英文名称。

【图】北京著名的斋堂黄土剖面，其上部的马兰黄土因位于马栏村而得名（1989年摄）（图片来源：郭旭东.2007.北京第四纪地质导论）

三、中国黄土风成说的创始人——李希霍芬

在庞培勒来华两年前，一位德国地质学大师李希霍芬已经踏上了中国的土地，但他这次是随着外交使团来华寻找利益的，在签完外交协议之后，他便离开了中国。这样，“第一”的头衔让给了庞培勒。

德国是近代地理学的发源地，地理学家洪堡（1769～1859）对美洲的考察成果《新大陆热带地理旅行记》曾令这个普鲁士人对亚洲特别是中国充满了探险的渴望。1868年，他终于如愿以偿，在外商会的资助下，他获得了全面考察中国的机会。接下来的4年里，他精心设计了7条考察路线，足迹遍及我国18个（也有说13个）省区：东到舟山群岛，南到广州，西到成都，北到沈阳。考察时间之久、地点之多，那个时代无人能出其右。直到后来，他的光辉才被一位学生掩盖，那个学生正是斯文·赫定。

【图】德国地质地理学家费迪南·冯·李希霍芬（Ferdinand von Richthofen，1833年5月5日～1905年10月6日）

李希霍芬的考察成果对中国产生了深远的影响。1877年，他首次赋予了汉代张骞出使西域时的古道一个动听的名字——“丝绸之路”。1882年，他首次将北京南口的古老地层命名为震旦系，将 “震旦”一词引入中国地层系统，之前，“震旦”（Cinastan）一直是古代印度对中国的称呼，意思是“日出之地”；山西五台山具有古老的变质岩，在考察之后，他又提出了地层术语“五台系”；这两个术语后来一直被地质学家们沿用。不过，他对山东的考察却为日后德国侵占胶州湾提供了充分的依据。他说胶州湾“是进入整个中国市场的一扇门户”，并多次向“铁血首相”俾斯麦陈述占领胶州湾的意义——我们知道，他的个人行为和当时极力进行海外扩张的德意志精神是捆绑在一起的，若没有这些背后的政治、经济目的，他也不可能获得外商的资助。1903年，曾梦想成为地质学家的鲁迅撰写了一篇重要的地质学论文《中国地质略论》，痛批了李希霍芬借地质调查之名行窃取我国地质矿产资源之实，他这样说道：“盖自利（李）氏游历以来，胶州早非我有矣。”

李希霍芬的考察客观上侵略了中国，但不可否认的是他对地质学的贡献。考察回国后，他花了35年时间，相继共出版了5卷集的宏篇巨著《中国》（China）（附地图集2卷），其中第 1、2 卷由他自己编成，另 3卷由学生及同事参与下共同完成。令人遗憾的是，至今国内没有完整的译本，只有黄土学家刘东生院士和张英骏就书中的黄土部分编译成了《黄土与中亚环境》（2009）一书。不然，对了解中国的地质、地理学发展历史是非常有益的。

令人印象颇深的是，李希霍芬曾在《中国》中写道：“中国士人，资性聪明，在科学上可有所成就：但其性不乐涉跋，不好劳动，故于地质学当无能为。” 在李希霍芬写下这段话的几十年后，一位无以伦比的实践主义者，用“登山必到峰顶，移动必须步行”的探险精神，回敬了李氏对中国地质学家的恶语中伤。他便是被胡适称作“一个科学化最深的中国人”——丁文江，一个值得大书特书却被当政者有意遗忘的大地质学家。

李希霍芬的科学成果中，千万不能遗忘的重要一条，是他首次提出了中国黄土的风成说。如今，几乎所有提到中国黄土的论文，必然会言及李希霍芬。李希霍芬提出“黄土风成说”是很不容易的，在此之前，黄土水成说占主导地位，莱伊尔在《地质学原理》里就专门对莱茵河畔的黄土进行了描述，并认为它们是洪水冲积形成的；之后，庞培勒也认为黄土是湖相沉积而成的。要突破水成说的传统桎梏，不仅需要很大的勇气和独特的眼光，还需要地质学的证据。李希霍芬在中国考察期间，亲身经历了北方的沙尘暴（单从这件事来看，把沙尘暴的全部责任推给人类是不正确的，引用当今科学家的话，是青藏高原让风吹干了亚洲大陆）。此外，李希霍芬发现中国北方的黄土和莱茵河谷的黄土非常相似，不同海拔、不同地形均有分布，而且旱生软体动物的化石壳体保存完好，这就表明黄土没有受到水的改造，而是被风吹起来之后再经历沉降形成的。李希霍芬的这个理论是超前的，因为他已经不知不觉地把地球视为一个系统，把岩石圈和大气圈密切联系了起来。而利用黄土研究气候演化是20世纪60年代才开始的，以IGBP（国际地圈生物圈计划）为代表的地球系统科学直到20世纪80年代才提出。

【图】地球本来是一个系统，后来被科学分割得支离破碎：大气圈、水圈、岩石圈、生物圈，如今科学家的任务是把他们像七巧板一样重新拼合，形成系统的地球观即地球系统科学

四、垭口黄土探究

让我们回到的垭口，不禁疑问，堆积路边那些黄土的力量，到底是水还是风赐予的呢？看看李希霍芬在《中国》第1卷中的阐述吧，风成的黄土应该具有这些主要特征：

1）黄土的成分和结构十分均一。这是水成沉积不具备的特点，因为若是水成，必然会对物质有所分选，沉积物颗粒越往上则越大。

2）黄土分布不受海拔的限制，不论洼地、坡地、分水岭都有分布。

3）黄土地层不像水成沉积一样具有水平层理。莱伊尔所犯的错误，就是把黄土视为河流泛滥时沉积的淤泥，而水流产生的沉积物多少是有层理性的。庞培勒的湖成理论，似乎也忘记了这个重要的事实。

环顾左右，堆积在我们面前的黄土，正好满足了这几个特点。它的成分是均一的，整个剖面在垂直方向上看不到明显的沉积颗粒大小的变化，黄土里也没有夹杂着或大或小的砾石，从剖面的水平方向看，也看不出层理性。其次，它们分布在风力较大、海拔较高的垭口位置，这个位置，用水力作用来解释显然说不过去，因为水往低处流，水带走的物质不可避免地会被冲积到最低的地方。此外，我们发现附近坍塌的长城石不是二长花岗岩（由钾长石、斜长石、角闪石和黑云母组成），就是由碳酸钙镁组成的白云岩，如果这些黄土是由这些古老的基岩风化后搬运过来的，那黄土的成分和颜色不可避免要和这些岩石相似。事实上，黄土是棕黄色的，而花岗岩是嵌黑的肉红色，白云岩呈灰白色。当然，要做出准确的物质成分组成、结构判断，最科学的做法是磨成薄片后利用显微镜观察。至此，我们基本可以得出这些黄土就是风吹过来的。

【图】长城是由这些二长花岗岩和白云岩垒起来的

风吹过来的！可能吗？

法国博物学家拉马克有一段名言：“对自然界来说，时间不算什么，时间成了自然的一种法力无边的手段；既可以完成微不足道的琐事，也可以完成最伟大的功绩。” 人类的历史在地质历史的长河中只不过是短暂的一瞬，若用短暂的人生去衡量黄土的过程，显然是不可想象的。但是，地质时间能够使自然创造奇迹。苏联地质学家奥勃鲁契夫（1863～1956）在中国考察地质时，曾这样认为：“一年内灰尘通常可积到一毫米，在第四纪的数十万年里，就不难积累成100多米厚的黄土”。是的，这就是地质学沧海桑田的时间观。

每一个在北京长久居住过的人大都会对三四月份的沙尘暴留有深刻的印象。沙尘暴来临之时，黄沙弥漫，遮天蔽日。待尘埃落定，一层黄土，在山沟里、山坡上、城市中……

科学家已经证实，黄土高原是260万年（也许是更早的2200万年）以来的沙尘暴所形成的，与西北方向吹来的风有关。于是，我们恍然大悟，中华文明的主要发祥地，原来是来自亚洲内部戈壁、沙漠上的沙子，当一条条大河穿过黄土高原时，大量黄土，携着泥沙碎屑，从太行山源源而下，终于形成了广袤的华北平原和我脚下的北京。

风吹来的沙，为我们带来了文明。

【图】风吹来的沙，为我们带来了黄土，更带来了文明

世界自然遗产——中国丹霞

空错 — Wed, 18 Aug 2010 23:06:45 +0800

2004年夏天，我跟随着老师去新疆南部进行南天山野外地质考察。在一个名叫克额勒的地方，我被这种红色的岩层吸引住了，它像升腾的火焰一样触目和热烈。老师说这是侏罗系的红色砂岩，红色说明当时环境干热，土壤中丰富的铁被充分氧化并沉淀，最终使得这里到处是”燃烧的土地”。（更多阅读：新疆之行）

大自然的美，在于它是彩色的。蓝天白云，碧水青山，红花绿叶，令众生陶醉。但经验告诉我，很少有人会去关心石头——这种遍布地球表面的东西的颜色，似乎那只是敲石头的地质学家们的事。整天和土石山水打交道的地质学家也确实不简单，他们通常只要看一眼山石的外貌，就能凭借丰富的经验，诉说地球的演化过程——地质学的任务之一就是真实地还原这些古老的历史，这类学科一般被称为地球历史学科，包括古地理学、构造地质学、沉积地质学。

1927年，地学家冯景兰离开河南中州大学，来到两广地质调查所。早期的地质工作，基本任务就是地质区域调查，冯景兰也不例外。1928年，当他考察广州北部山地丘陵时，开始注意到那里广泛出露着红色的砂砾岩层。特别是到了仁化县附近，山峰尤其奇特，当时他这样生动地描述道：“绝崖陡壁，直如人造坚固伟岸之炮垒，而不知其为天造地设也。”显然，悬崖峭壁给冯景兰留下了深刻的印象（如图1）。但地质学家更关心的是组成这些山体的岩石以及它们的色彩。因为之前从未有过对这一套红色厚层—巨厚层状砂砾岩层的地质记录，冯景兰首先为它们命名，称“丹霞层”。

这个源自中国古代诗词的“丹霞”一词，开始进入地学家们的视野。那一年，冯景兰正好30岁。

图1 丹山彩霞。（自《世界地质公园画册——丹霞山》）

科学是一场漫长的接力赛，尽管谁都知道这种比赛永远没有尽头，但每一名接棒者，都希望能比前人的成绩更进一步。

十年后，地质学家陈国达考察丹霞山之后，提出了“丹霞山地形”这一术语。一年后，他又提出了“丹霞地形”这一地貌学术语（在这里，地形就是地貌）。这是地貌学的一件大事，之后丹霞地貌成为中国地貌研究的一个重要分支。吴尚时、曾昭璇、黄进等地理学家随后的深入调查研究，让丹霞地貌研究有了更加系统的论述。在这些人之中，黄进最令人钦佩。

广东中山大学的地理学教授黄进先生，今年已经83岁了。当我得知他曾经对我国已发现的790处丹霞地貌（图2）中的784处做了实地考察后，我彻底被他执著的探索精神所折服。在我看来，在广袤丰富的中国大地，要走遍某一种地貌，简直是一个不可能的任务。但是，黄进做到了。2006年5月，他的探索和实践精神，让他获得了“首届中国十大徐霞客”的美称。因此，有人称他为“丹霞痴”。

经过了近百年的发现和探索之后，地学家们对丹霞地貌的认识是否异口同声了呢？

图2 中国丹霞地貌分布图（截至2008年8月5日）（来源：《中国国家地理》）

诚然，科学并非一言堂，百家争鸣才是科学繁荣的标志。比如对于最基本的“什么是丹霞地貌”这个问题，科学家们就有各自的认识和看法，科学争论也就在所难免。

有学者提出凡是红色的岩层，只要形成丹崖赤壁的，就可以称为丹霞地貌；但有学者立刻反对，他们认为当年冯景兰定义的“丹霞层”特指红色的砂砾岩，那么就不应该包括碳酸盐、变质岩、火山碎屑岩——即使它们是红色的。有学者认为西北干旱区的红层也算丹霞地貌；但有学者说，丹霞地貌应该是水侵蚀而形成的，风蚀为主的不算。争论点还有很多，例如海洋环境下沉积的岩石算不算、红到什么程度的岩石才算，等等。

可以相信，这种人为的定义之争一定还会持续。但有些争论已渐行渐息，比如以前有人认为张家界属于丹霞地貌，如今，张家界已经单独被拎了出来，自立为王，成了张家界地貌（图3）。而另一种赤壁丹霞、和丹霞地貌打得难解难分的嶂石岩，在专家们严格的定义下，也单独成了嶂石岩地貌（图4）。

图3 张家界迷魂谷景区。2005年的夏天，我从湘西凤凰转至张家界，第一天爬山时天降小雨，无缘得见山景。等到第二天，当我们到达迷魂谷景区的时候，发现这里的山确实很美。人若是掉到山底，一定会迷失方向、失魂落魄——迷魂谷

图4 河北赞皇嶂石岩国家地质公园。今年春天，粉白色的山桃花正点缀山腰的时候，我带着一本刚买来的《嶂石岩地貌》图书，跑到了这个还不太出名的地方。这里的大山，是一张极大极大的宽屏荧幕。而山谷里的“天下第一回音壁”传送给我的天籁之音，至今让我无法忘却。没错，只有来到这里，才明白什么是天籁之音。

这里只能暂时择用《地球科学大辞典》中的定义：层厚、产状平缓、节理发育、铁钙质混合胶结不匀的红色砂砾岩，在差异风化、重力崩塌、侵蚀、溶蚀等综合作用下形成的城堡状、宝塔状、针状、柱状、棒状、方山状或峰林状地形。作为一般读者，可以概而言之地这样理解，丹霞地貌=陆相红层+陡崖。

尽管对丹霞地貌的定义众说纷纭、无法统一，但对于丹霞地貌的产生原因，基本上已有共识。

①一是地层岩性：巨厚而平缓的砂砾岩层，在当时炎热干燥的气候条件下，岩石中的铁锰等物质充分氧化而变成了红色——形成红层。岩石的颜色，在地质学教科书上，是判断古代气候和环境的重要因素。

图5 四年前，我登上了安徽南部的一座道教名山齐云山，再一次被它火红的身躯所吸引。红色的岩石表面，到处是古代文人骚客们的笔迹。令人惊奇的是，山的入口就是一只垂着肥鼻子的大象——当时我还不知道这就是丹霞地貌，这只可爱的象鼻子的形成原因是节理面的风化。

②二是内力作用：沉积下来的红层在地球内部作用力下发生间歇性的抬升，因为只有地壳间歇性抬升，才可能形成多级夷平面——那些山顶所处的高度其实是有层次的，每一层就代表一级夷平面。

图6 湖南省新宁县崀山风景区八角寨风光。这些山峰看起来错落有致，其中却隐藏着一个秘密：山顶的高度是有层次的，同一级的山顶，处在一个平面上。这个平面就叫夷平面。（图片来源：新浪网）

③三是外力作用：因为岩石内部发育大量的垂直裂缝或垂直节理，随着地壳抬升，外界的流水及风化、溶蚀等作用首先切割、侵蚀裂缝和节理，陡壁崩塌下来的岩块就堆积在崖麓上形成缓坡，并最终形成“顶平，身陡、麓缓”的基本特征。值得注意的是，任何地貌都是有生命周期的，丹霞也不例外，也有他的幼年、壮年和老年期，处于不同阶段就有不同的外貌，因此丹霞并非千篇一律。

图7 浙江衢州江郎山的丹霞地貌景观。没有生命的东西也可以有生命，石头，有生也有死。从江郎山残存的三片孤峰看，它已经存在很久了，正处于老年期。（图片来源：新浪网）

20世纪末，中国随着旅游业的发展，越来越多的丹霞地貌被发现和关注。目前国内已发现丹霞地貌近800处，这得要拜中国复杂的地质地貌条件所赐。当然，丹霞地貌绝非中国独有，据统计，国外丹霞地貌发育较好的有19个国家51处，比如美国亚利桑那州的大峡谷公园，澳大利亚著名的红石山——艾尔斯巨石，不过国外通常用“红层”这个词来代表烙上“中国印”的“丹霞”。

图8 澳大利亚最著名的一块大石头——艾尔斯巨石。它实在太大了，以至于看起来不像山，更不像中国人眼里的丹霞地貌。但若夕阳斜射，它简直就是一团火焰。（图片来源：互联网）

值得庆幸的是，丹霞地貌的专有名词“Danxia Landform”已经出现在了联合国教科文组织的网站上。2010年8月1日，世界遗产委员会批准“中国丹霞”正式列入《世界遗产名录》：福建泰宁、湖南崀山、广东丹霞山、江西龙虎山、浙江江郎山、贵州赤水。这六个来自亚热带湿润区的丹霞地貌的代表，一时间成为关注焦点，其火热程度恰如形容丹霞的词汇那样“色如渥丹，灿若明霞”。

最后，既然咱们在北京，就说点和北京有关的——距离北京最近的丹霞地貌在哪里呢？在河北承德、丰宁一带。比较著名的有承德附近的棒槌山，双塔山，鸡冠山，罗汉石，蛤蟆山等，这些都是北方丹霞地貌的典型。

（本文的删减版已发表于《新京报·新知周刊》8月8日）

【附：延伸阅读】

黄进.2004.丹霞山地貌考察记.广州：中山大学出版社.
黄进.2010.丹霞山地貌.北京：科学出版社.
刘晶.2009.丹霞“中国制造”.中国国家地理,（10）：116-132.
刘晶.2009.西北有“丹霞”.中国国家地理，（10）：133-137.

贡嘎山自然科考旅行记

空错 — Fri, 02 Jul 2010 00:04:19 +0800

一、相对运动

2010年正值国际生物多样性年，5月22日是国际生物多样性日。受“卡尼尔社区植物保护基金”邀请，5月21日我从北京出发前往四川贡嘎山进行实地考察，参与保护生物多样性活动。此行十余人，由成都中转至目的地——康定。沿路前半段是平坦的成都—雅安高速，后半段为蜿蜒曲折的山路，交界点在雅安。雅安群山环翠，青衣江穿城而过，此地盛传有三宝，雅雨、雅鱼和雅女。雅安一过，便进入青藏板块的前缘，山渐高而水渐急。

从盆地突然进入高山，不由让人感慨地球沧海桑田之巨变。2.5亿年前，青藏高原尚未形成，成都的西边并不是现在的横断山脉，而是一片海域，称为古特提斯洋（古地中海）。经历了晚三叠世的印支运动后，川西发生了褶皱运动，海洋上升为陆地。但那时，川西的海拔还很低，和现在的崇山峻岭有着天壤之别。

天下大势，分久必合，合久必分。地壳运动也如此，它就像七巧板一样缓慢但持续地在地球表面拼合和拆散。恐龙灭绝后，地球进入哺乳动物统治的新生代，位于南半球的印度次大陆，此时已经和南极洲分离，正在万里迢迢的“北征”路上；至今6000万年前，它越过赤道，摆出和西藏冲撞的架势；2000万年后，也就是4000万年前，它终于与西藏相遇，“长征”路总算走到了终点。夹在中国和印度之间的特提斯洋闭合消失了，喜马拉雅山脉拔地而起，日渐增高。随后，印度板块和西藏所在的欧亚板块开始了持久的大陆与大陆的对抗。这场较量中，印度板块俯冲到西藏的下面，青藏高原雏形初现，不断受挤压而抬升，特别是近200万年的第四纪以来，隆升速度越来越快，终于造就了当今的世界屋脊——青藏高原。

图记得高年级的哲学课本说，一切事物是在不断运动、变化和发展的。事实就是如此！静止是相对的，而运动是绝对的。人类短暂的一生也许看不到沧海桑田的变化，但是地质时间绝对能够使自然创造奇迹，就像地球板块的运动。

青藏高原的隆起，改变了整个中国乃至全球的地形，并影响了全球大气环流的传输过程。现代地貌、构造意义上的四川盆地开始真正形成。目前，根据GPS观测结果显示，青藏高原整体以每年7～30毫米的速度向北和向东运动，平行于碰撞带方向上的地壳缩短量约是每年38毫米，而青藏高原周边主要断裂带的滑动速率均在每年10mm以下。

图青藏高原在新生代开始抬升，但速度最快的时间段主要在200百万年前的第四纪。（图片来源：陈富斌，1997）

而今，对抗仍在继续，喜马拉雅山还在升高。板块之旅，虽然速度缓慢，但在时间这个强大力量的支撑下，产生了惊世骇俗的变化。或许有人会问，既然如此，那么珠穆朗玛峰将来是否有可能冲上几万米云霄之上呢（对流层顶高度约1万米）？就像太阳系最高的山——火星上2万多米高的奥林帕斯山一样。

答案是不会。

根据岩石物理学原理，岩石的承压能力有限，山体抬升后，山底的岩石受到的压强增大，一旦超过岩石强度，岩石就会破裂。花岗岩的抗压强度很大，其单轴抗压强度为200～300Mpa，若取其密度2.7g/cm³（花岗闪长岩）计算，岩石不产生破裂的理论高度约为1万米。当然，岩石的强度和围压、温度、应变率等多种因素综合相关。但可以肯定的是，山不可能无限制长高，这也许就是目前地球上没有万米高山的原因。火星的重力加速度是地球的0.38，所以那里的山可以高出地球很多。贡嘎山是四川最高的山，被形象地称为“蜀山之王”，海拔7556米，是青藏高原东部的最高峰，这一高度放在全世界也是屈指可数的。

就在我们乘车向西疾驰的同一时刻，脚下的板块“漂浮”于地球表面，向东缓慢前行。如此一快一慢，方向相反地行进在同一时空，想来也颇为有趣。

图川藏线沿着河道上下起伏，窄的路段仅通两车，加上山高水急，地质灾害频繁，经常堵车。这不，车子已经堵上了。

二、峡谷之路

不到新疆，不知中国之广；不到西藏，不知天空之蓝；不入川西，不知山川之美。车子过雅安不久，路面渐窄，窄时仅容两车，最后完全是临水而行。窗外的景致犹如画卷一般打开——高山、峡谷、河流、瀑布，这般美景绝对要归功于中国特殊的地形。地理学家把中国的地势分成三个阶梯：第一阶是平均海拔在4000米以上的青藏高原；第二阶是以海拔在1000～2000米之间的内蒙古高原、黄土高原、云贵高原等为主的高原和山地；第三阶是东部地区，为海拔1000米以下的平原和丘陵。四川盆地按照位置，虽然处于第二阶，但自从新生代以来，盆地下陷，地势降低，如今成都一带的海拔仅400多米。从成都进入贡嘎山地区，相当于从第三阶一下子跃上第一阶，高程如此突变，地形必然复杂。地形越复杂，人口密度往往越小，景色通常也越美、越不常见。

《中国国家地理》曾赞誉沿北纬30度的318国道是中国最美的景观大道。从雅安到康定的路，就是318国道，基本依傍着河流前行，不断地进行着左右盘旋和上下起伏的运动。水看似温柔，却是地表最好的雕琢师。密密麻麻的水网将这里的各支山脉连成一体，因此，沿着河在山坡上修建公路，就可以省下开山凿洞的费用，就可以到达山里大多数的地方。但有时为了避免绕大弯或翻山越岭的艰辛，出于时间、成本和安全考虑，会在山的两头打通隧道，从一条河过渡到另一条河，有点河流“截弯取直”的味道。二郎山隧道是318国道一个重要的标志点，听同车的人说，原来去泸定，必须要翻越二郎山，山下是深沟险壑，行车时若不留神，就会葬身峡谷，如今有了二郎山隧道，明显安全快捷多了。

图贡嘎山地区的地形以及考察路线。

二郎山是汉族和甘孜州藏区的分水岭，呈南北走向，从属于红军长征时翻越过的夹金山脉。过了二郎山，就能看到大渡河，算是越过了横断山的第一道屏障，真正进入了青藏板块中的松潘—甘孜地块，也进入了贡嘎山的地盘。在穿过二郎山4176米长的隧道之前，我们下车休息了一会儿，其间还大赞缭绕在山头的云雾，天正下着小雨，水汽透过T恤，带来一丝寒意。

但是，当我们穿过隧道后，所有人都注意到突然晴空万里，丝毫没有下雨的迹象。后来才知道，二郎山是座阴阳山，过隧道之前是湿润的气流——饱含水汽的太平洋东南季风，随着海拔上升而温度降低、冷凝成降雨；过隧道之后，受地形影响，气流增温下沉，难以降雨（该降的雨都降在了东坡），变成了大渡河干热河谷。（2010-08-26补充：资料说这叫焚风效应。因为山脉与山脉、河谷与河谷之间的水平距离太小，而高差极大，气流翻过一座山后来不及下沉就被迫抬升，因此山下的河谷水汽少，降雨少。但降雨少并不意味着水少，上游的河水以及河谷上部的地形雨，都补给了这里的河流。而大渡河此时成了河谷最大的水汽通道。）这里空气干燥，山坡的植被迥异、稀疏，用《中国国家地理》主编单之蔷的话说，好像来到了黄土高原。“十里不同天”用在这里再适合不过。我想要是能在二郎山山脊上小坐，感受一下干湿气流的冲击和交汇，才不枉横断之行，横断山，这名字真够霸气。

一座小小的二郎山就可以隔断水汽，造成山脊两侧巨大的气候差异，何况是更加雄伟而连绵的喜马拉雅山呢？无怪乎多年前，有人曾建议给喜马拉雅山炸个缺口，让印度洋的暖湿气流进入中国腹地，解决西部干旱问题。虽然可行性不高，但这个想法至少很有趣。

图海坨山的雾。海坨山高高地矗立在延庆盆地的北面，当我们爬上这座海拔2200多米的北京第二高峰时，发现这条雄伟的山脉把雾气分成了泾渭分明的两半。这就是高山对气流的阻隔作用。

过二郎山后，我们的车折向北，向泸定驶去。当年翼王石达开在这里吃了败仗，而翻过夹金山的红军在这里打了胜仗。大渡河上时不时可以见到悬挂的吊桥，有的桥已经作古，桥下汹涌的河水碰撞出翻腾的浪花。虽然之前想象了很多遍大渡河，但看到实际的高山深谷，还是有些意外。确实耳闻不如一见，神游不如亲历。河水在狭窄的深谷中咆哮而去，而深谷的两侧，是 “V”字形险峻的山崖，这是典型的峡谷地貌。不禁让人要问，为什么这里有那么多峡谷？它们为什么如此深险？

我国的大峡谷主要分布在三个阶梯的交界之处，比如世界上最大的峡谷就是位于第一和第二阶梯交界处的雅鲁藏布大峡谷，第二和第三阶梯处则有太行山大峡谷、长江三峡、云台山红石峡等。峡谷的产生，必须要具备两个因素：一是地壳的抬升产生地势差，二是河流的下切侵蚀。如果地势抬升的速度很快，那么河流就会不断深切，抬升越快峡谷就越深；倘若地势不抬升，当河流下切到一定深度，下切就会变缓直到停止，转而对谷坡剥蚀。青藏高原年轻气盛，上升很快，造就了高低悬殊的地形，再加上这儿雨量充沛，所以这里的峡谷无一不险峻绝美。

图川藏线上的山不像青藏线的山看起来那么圆润，这里主要看峡谷风光。因为相对海拔极高，沟谷纵深，一路都是风景，令人应接不暇，从不会觉得无聊。（胡臣供图）

看着眼前的千沟万壑，我再一次惊叹于自然界日积月累的伟大力量。要知道，这些被钢刀般削刻过的峡谷，大多是温柔的水雕琢而成，而原本填充着这些峡谷的岩石，遭风化侵蚀后，犹如红军长征，被流水长途搬运，最终在成都平原中找到出口并堆积了下来，形成厚达几百米的冲积、洪积层。其中的很多石头，已经成了农民的地基和屋舍，成了城市的高楼和马路。而这些外流河，终将在地势的引导下，归入大海。真是神奇！

图靠山吃山，靠石头用石头，用石头建设地基、屋舍和围栏，也是一种人地关系。

三、康定印象

318国道的路面不宽，容易发生堵车，我们不幸堵了三个小时，直到晚上10点才到康定。康定是四川甘孜州的首府，是川藏线上游人首选的重要驿站，更以一首情歌——“跑马溜溜的山，康定溜溜的城”而享誉大江南北。四川话里，“溜溜”是狭长的意思。

第二天，我便早早起来，急切地撩开了康定在心中的神秘面纱。清晨的康定就像一条南北向长长的玉带，轻轻地飘荡在青山的怀抱中，山不高，但云雾环绕。一条宽约20米的折多河从南向北，纵贯小城的中心。也许是昨晚下过雨，河水发黄，汹涌湍急，河床里分布着许多以前被洪水冲下来的大石块，急切地弹奏出哗哗哗的音乐，让小城每个角落的人都感觉到“逝者如斯夫”的仓促感。山水如此和谐，也许这就是钱学森提倡的“山水城市”吧。

图一江折多水，纵贯康定城。远处的山崖上，刻画着藏传佛教宗喀巴大师像。

根据河里漂浮的残枝，我估算出水的流速大概为3m/s，和人小跑的速度差不多。沿着河边北行一段路，发现河道两侧是马路，再过去就是建筑物和青山，整个城宽不过三四百米，长约有两三千米，临水依山而建，建筑和行人服饰弥散着藏区味道。康定是著名的旅游地和中转站，因此旅馆、饭店、商店众多。在城北的山崖上，几副艳丽的彩绘佛像画在灰黑色的泥盆纪的岩壁上。岩石远看有点像碳酸岩，表明当年这里曾是浅海，如今它们却已经升到了这里，海拔2550米。

折多河上有座文成公主桥，桥的东北岸，有几处高楼正被拆毁。我原以为一个多月前的玉树地震影响了这些房子，打听后才知道不是，属于正常的拆迁工程。还听说康定的南边正在建新城，但新城曾被洪水冲毁过。这提醒了我，这些扎根在山里的城市，根基并不牢固，在自然灾害面前，它们极其脆弱。

康定除了有藏族寺庙外，我还看到一个回民小学和天主教堂。这么偏远的山区小城，却有着三大宗教的信仰者，足以表明这里曾是多种文化的冲突和交融之地。

图康定正被拆迁的高楼。

四、冰缘与杜鹃

图康定—磨西沿线高程图

图从雅家梗垭口远眺群山云海

回到宾馆的餐厅，喝了粥和酥油茶，吃了几根青菜和鸡蛋作为早餐，我们上车奔赴磨西，沿途主要任务是考察高原植物。康定往南，是曲折上升的山路，到了雅家梗垭口的时候，海拔已经将近4000米。天公作美，晴空万里，虽然寒风有点大，但可以“坐看云起时”——远处的山腰被一片云雾浸染，近处鲜艳的杜鹃花含苞待放，山高云低，花红雪白，如入仙境。比我们早来几天的一位朋友直夸我们人品好，一来就能看到难得的云海。

图高山杜鹃，在雪山映衬下更加娇艳。（N29°53.854′，E102°00.310′，海拔3958米）

大家兴奋地冲到路边的杜鹃花丛中，开始寻找最美的摄影角度。杜鹃花常被称为映山红（among提示：映山红仅仅是杜鹃属的下一个组，而且映山红绝对无法代表杜鹃本身，川西的杜鹃大多是杜鹃组而非映山红组），但绝不仅仅是红色的，这个海拔的高山杜鹃主要有两种，一种是紫色的，另一种是粉红色的。从它们的生长环境看，应该是喜光的，适合于冷而湿润的气候。不同海拔的杜鹃花，品种和花色都不一样，这是一个庞大的群体，所以从康定到雅家梗沿途，我们就见到路边生长着不同品种的杜鹃。

这里的岩石主要是表面长着黑色地衣的花岗岩，花岗岩是酸性火成岩，含有很多SiO₂。据此可以判断杜鹃花是一种喜欢酸性土壤的植物。因为美景而过于兴奋，不少朋友动作过猛，一下子产生了高原反应，喘不过气来，脑袋有点疼。我看了下GPS，气压约为630hPa，比标准大气压小了1/3多。距离天近了，但头顶上的空气也越稀薄了。高处不仅不胜冻，而且不胜动。

拍完照，我开始观察周围的地理环境。远方海拔约3600米以下的山坡，是一大片代表寒温带的冷杉林，而海拔约5000米以上的山坡，覆盖着积雪。现在所处的位置，为森林线和雪线之间的地带，主要植被是以苔草为主的草甸，土壤是暗棕色的，属于寒带的高山草甸土。地理学上称这种环境为冰缘地区。这里没有冰川覆盖，气候寒冷，以冻融作用为主，冻土层的下部长期呈冰冻状态，上部则在夏季融化，一踩上去，脚底就粘上一层泥。研究冰缘地貌，对了解古地理、古气候和第四纪地质史有很重要的意义。

图石海是冰缘地貌的重要特征。

既然是冰缘地貌（冻土地貌），大自然就一定会在石头上留下痕迹。果不其然，在马路的另一侧，我发现了一片小规模的石海。这些花岗岩质的石头，其内部容易发育节理面，在受到冻融风化作用后，岩石因冷热不均而崩解，破裂成大小不一的岩块或岩屑，在夏季融水和降水的协助下，被搬运到地形相对平缓的地方堆积，形成比较平坦的石头的“海洋”。

图岩石的冻融破裂作用。

走进石海，我发现有一块宽约40cm的花岗岩因为受到冻融作用，被冻裂破碎成了两半。如果用地质学将今论古的思想（现在是了解过去的钥匙，现在正在发生的也就是过去曾发生过的），我们就不难理解石海形成的过程了。巧的是这块岩石的表面有一个纺锤形的凹槽，难道是因为冰川作用引起的？存疑至今。

五、燕子沟的红石滩

图沿途看到山沟里河流般的红石滩。

出了垭口，山路急转向下，从海拔4000米一直下降到2000米的燕子沟。一路风光依然如画，窗外的树林从高山草甸，逐渐过渡到寒温带冷杉林，暖温带针阔叶混交林，亚热带落叶阔叶林和常绿阔叶林。特别是针阔林和冷杉林的界线，清清楚楚，仿佛画过地盘，拥有各自的势力范围。

但一直令我铭记于心，感到无比神奇和壮观的是红石滩。当车子下降到2800米左右，突然间，脚下的山沟里，初现了一大片鲜红色的石滩，从萦绕着仙气的远方倾泻而下，恰似一条红色的河流。下意识里，我误以为这是由于富含铁的岩石氧化造成的，就像我在新疆看到的红色岩层一样。但转念一想，这里的岩层主要是岩浆岩而不是沉积岩啊，还有为什么有些岩石是红色的，而有些不是呢？在贡嘎山做自然保护工作多年的杨彪（山水自然保护中心项目协调员，大家亲切地呼他“彪哥”）告诉我，这是一种真菌引起的。我怀着好奇之心，等待机会去近距离观察它们。

沿着磨西河南行不久之后，我们转弯西行，拐进了燕子沟。贡嘎山地区除了燕子沟，还有南门关沟、湾东沟、莫溪沟等山沟，当然最著名的是海螺沟。我回来一看地质图，发现这里的沟，和断裂有着密切联系。

地质学上有一种说法，叫逢谷（沟）必断，表示凡是有山谷、山沟的地方，必然有断层。大多数时候，这个说法没有错，但也有些过于绝对。山谷是十分常见的一种地貌形态，有山必有谷，它形成原因有很多种：有的是构造运动形成的，比如在地震形成的断层上，岩石沿着断层线破裂，因而形成线性的山谷；有的因为岩石的软硬程度不同，较软的岩石更容易受外界风化侵蚀而形成山谷；有的由于岩石内部发育了大量含有裂隙的垂直节理，在水流的侵蚀和下切过程中形成山谷（节理的交织点通常较开阔）；有的则因为冰川的刨蚀而形成。当然，地壳的褶皱（背斜和向斜）也能产生沟谷。但是否有断层，关键要考察断层的上盘和下盘是否有相对运动。

有断裂带的地方通常会发育沟谷，因为断裂带上的岩石经过地球的内力作用产生了破裂，抗风化能力相对于周围的岩石，变得更弱，也就更容易受外力的风化和侵蚀。比如大渡河、磨西河便是沿着南北向断裂带发育的，近东西走向的燕子沟和海螺沟也是沿着断裂带发育而成。

图大面积闪长岩的出现表示这一带曾经有过大规模的岩浆侵入。

燕子沟位于贡嘎山的东坡，抬头可见雪山，被游人称为川西的净土、一条“尚未开发的海螺沟”。沟里出露了大量花岗岩和闪长岩，这些岩石是侵入岩的一种，表示不是火山喷出来的，而是岩浆在向地表运移过程中固结成岩，后来地壳抬升，岩石经风化剥蚀而出露到地表的。因为地下岩浆冷却结晶的速度慢，组成岩石的矿物晶粒较大，肉眼便可识别这些长石、石英、角闪石和云母。此外，我还观察到景区内有些小路是由一种丝绢光泽的板岩铺成的，板岩的表面平整，是天然的石料。而板岩属于变质岩，这又暗示了这一带曾受过较强烈的构造变动和高温高压的影响，岩石发生了变质作用。

图燕子沟的红石滩

红石滩是贡嘎山最靓丽的风景线，是一张毋须多言的明信片。到现场一看，果然名副其实，只见沟谷里遍布大小不一的红色石头，石滩中矗立着巨大的漂砾，直径达到十几米。根据经验，我觉得这可以叫做石河，它形成的原因可能和雅家梗的石海相似，是岩石风化崩塌后，被山谷里的洪水从较远处的冰川脚下搬运过来的。经过洪水搬运，岩石的棱角已经不那么明显了。但要让这些个庞然大物移动，需要多大的洪水啊！

图红石表面新鲜的地衣。

图带到北京10天后，红石表面的地衣颜色暗淡了很多。（赵晓霞供图）

那些红色的植物，可能是一种地衣（2010-08-26补充：资料说这种植物叫橘红藻，在一定温度和湿度条件下，可以积淀大量的类胡萝卜素，而类胡萝卜素正是让石头变红的基础元素），就附着在这些岩石上，与远处的雪山交相辉映。这里的海拔大约为2700米，因而猜测它们只能生长在这个高度附近，而且和杜鹃一样，喜欢酸性的环境。后来了解到：红石在海拔2100米以下的地方没有；在贡嘎山东坡很常见，但到了西坡就难觅踪迹。而且要求空气清洁新鲜，只能在空气质量非常好的环境中生存。为此，我们做了实验，捡了几块带回北京。过了10天后，发现红色犹存，只是暗淡了许多，并没有他人所说的一下飞机红色就褪、变黑的怪事。流言止于实践。

彪哥说，前几年的红石不像现在那么多，是在这几年突然增多的，而且连上游都开始出现。不知道这是否和气候变化有关。如果它对气温和环境真的那么敏感，我倒认为可以用它作为监测空气质量和研究气候变化的一种指标。

六、高原的精灵

这次贡嘎山考察的主要目的是了解几种珍稀、濒危植物：全缘绿绒蒿、西康木兰、康定木兰和垂茎异黄精等。贡嘎山有一个国家级自然保护区，分布有高等植物3000多种，被称为“物种基因库”。之所以物种丰富，是因为它地形特殊——它是一座极高山：从大渡河的谷底到贡嘎山主峰，水平距离不过29公里，但相对高差竟有6400米，这在世界上也是罕见的。丰富的垂直自然带分布，满足了各种不同物种的生存环境。山路崎岖、沟谷纵深，也使他们较少地受到人类的造访或干扰。

考察过程中，我们听到了不少关于它们的有趣故事。比如垂茎异黄精（又名飘拂黄精）的发现就具有传奇色彩：1982年，植被生态学家刘照光先生在贡嘎山东坡海拔2200米的海螺沟青石板山沟中扎营进行植被调查，每天清晨他都例行“公事”。不想，有一天，刚好有几滴露水划过树叶，滴在他开始秃顶的头上，他下意识地抬了抬头，正准备挪身子换位置的瞬间，发现了正在晨风中徐徐飘动、开着白色小花的小草。扎实的专业修养告诉他，这种植物非等寻常。不出所料，他发现了新物种，并且给了它一个优雅的名字——飘拂黄精。我想，只要到大自然中旅行，发现和理解自然，就必然会有不经意间的发现，这恰是旅行之所以令世人着迷的原因。

我们途经海拔2145米的新兴乡堡子村时，还参观了当地小有名气的康定木兰王。康定木兰又叫光叶木兰，是1879年和1881年两次被英国植物学家在康定发现和冠名的。这株木兰王，是世界上目前已发现的最大的一棵，根据生长锥，测得树龄为454岁。树高17.5米，枝繁叶茂，状如华盖。康定木兰属于古老的孑遗物种，贡嘎山特有，正处于濒临灭绝的边缘，但正因为当地的老百姓视这棵木兰王为祈祷神灵的神树，从而使它保存了下来。这种通过迷信建立起来的人与自然的关系，竟起到了重要的自然保护作用，是值得我们思考的。这让我想起了电影《阿凡达》中，生活在潘多拉星球中的纳美族对待自然的态度。

此外，我们还观察到了这个季节森林、高原上的其他精灵们：树生杜鹃、独蒜兰、小叶紫荆报春、东方草莓、莲叶点地梅、羽叶蓼、繁缕、紫堇、鸦跖花等，不一而足。

图已经过了花期的康定木兰王。这株木兰王，是世界上目前已发现的最大的一棵，根据生长锥，测得树龄为454岁。（海拔2145米）

图罂粟科绿绒蒿属全缘叶绿绒蒿。绿绒蒿可作中药，和当地老百姓生活密切相关。虽然它们在海拔3000m以上的路边留下不少靓影，但还是需要保护。遗憾的是沿途看见一位自驾的游客，采了一大把捧在怀里。气得彪哥马上停车，跑到她跟前放下狠话：你再采，我就向当地保护组织报告，是可以把你抓起来的。（海拔3840m）

图西康木兰。西康木兰是一种喜阴，较珍稀的物种，花叶同期。它只生长在海拔2400米左右的地方，雅家梗附近总共也就50多株。我们运气好，恰好欣赏到了它洁白的花朵。（海拔2250米）

图垂茎异黄精，百合科黄精属。因为挂在树上，随风飘拂，又叫飘拂黄精。贡嘎山内的数量极少。目前所知，它只附生于苞石栎这种树的树干上，花籽一旦落地，就不能存活。目前人们对它知之甚少，自然保护区的人员将对它们进行长期研究。

七、人与自然的困惑

图网上的贡嘎山图片。

网上有一张照片，湛蓝湛蓝的天空，白雪皑皑的角峰下，漂浮着海一样的浮云。一个孤独的行者，背着高过头顶的行囊，右手拄着登山杖，坚定地向那座山、那片海走去。照片里那座引得无数人心神俱往的山，就是蜀山之王贡嘎山。原先以为，人世间像这样纯洁的一方净土，只有步行，才能显示出自己对自然的热爱和虔诚。可是，随着交通的发展，越来越多的神山圣湖，被机械化的车轮渐渐逼退，白色的污染、黑色的尾气随之散布到很多生态原本脆弱的保护区。在和保护区人员交流时，我们得知有些保护区，为了发展旅游业，往深山里修路建房，就差点在无意中毁掉了珍稀物种。从生态保护角度看，这些保护区本来就不是需要马路和车辆的地方。以发展GDP的名义搞破坏并不少见，经济和自然难道不能和谐？

图马路两侧的砾石堆，随时可能发生崩塌的危险。

图山区重力作用强烈，崩塌堆积物和滑坡堆积物分布广泛。

图为了防止山体滑坡崩塌，318国道采用锚桩的办法固定。

要致富，先修路，公路在很多穷山恶水之地，象征着经济和财富。318国道是四川进入西藏的交通要道，肩负重要的经济和政治任务，因此山再高，水再深，都必须修路。为了防止山体滑坡或崩塌，沿途可以看到很多山坡已经打下了锚桩。锚桩可以穿透山体中可能滑动的滑动面，是预防滑坡的有效工程措施。可四川偏是个雨水滋润，连插根筷子都会发芽的地方，常年雨水、植物对岩体的侵蚀，使得预防、治理地质灾害的费用很高。因此川西有很多山路，根本无法像国道一样受到“保护”。一场小雨，一阵大风，一次地震，都可能会引发山体崩塌，不仅堵塞狭窄的道路，还可能对道路的车辆行人造成伤亡。从康定到磨西的路上，也时不时可见泥石流和塌方留下的痕迹。从地质学角度来说，很多地方本来就不该修路，而人们却偏要为之。

另一个让我困惑的问题就是地震。进入新生代以来，印度板块向亚洲大陆板块挤压，伴随着青藏高原的抬升，青藏高原范围内各个组成板块的边界和内部，产生了大量北西和北东方向的断裂带，并引发了大规模频繁的滑移、推覆、地震、泥石流活动。2008年5月12日的汶川大地震，就是北东走向的龙门山断裂的逆冲活动引起的；2010年4月14日的青海玉树地震，则是北西走向的甘孜—玉树—风火山断裂的走滑—逆冲活动造成的。最令人担心的是，一些重要的县市级所在地，很多都通过断裂带。比如此行沿途经过的天全县，附近有北东走向的灌县—安县断裂带经过；泸定县，有北东向的汶川—茂川断裂经过；康定县，有北西向的鲜水河—小江断裂（包括道孚—康定断裂）经过。这些有断裂带经过的地方，未来发生大地震的可能性是非常大的，本来是不应该大兴土木的，而这些地方的房子，很多都建在极不坚固的由山洪冲刷下来的砾石堆上，地基不好，何以抗震？但是，川西这里除了山就是河，面积大点的平地就是宝地。或许正是因为有断裂带经过，这些城市的阶地要比其他地方开阔，为了相对较多的土地，人们又不得选择这些地方。这种无奈的选择，又该如何解决？

八、尾声：冰川温泉

图天气若有这般好，从磨西村可遥望贡嘎雪山。若勤劳起的早，还能拍摄到沐浴在晨曦中金灿灿的山巅。

傍晚时分，我们终于到达了距离康定100多公里的磨西（海螺沟村），这里海拔约1600米。资料说，磨西是冲积形成的堆积阶地，地下是磨圆度较好的沙砾层，厚达百余米，采集埋藏在沙砾层中的朽木，通过¹⁴C同位素测年，得出阶地的形成时间约在8000年前。沙砾层下面就是坚固的闪长岩。

磨西的两条主干道两侧，正在新建不少酒店，这应该是旅游业带动起来的，但看到从水泥墙里露出的几根纤细的钢筋，我又深感忧虑，在这种砾石堆上建房子，地基根本打不到百米下的基岩上，而不做好建筑防震，地震一定会成为毁灭性的杀手，灾难仍将上演。

贡嘎山地区断裂广泛发育，降雨丰富，因此泉水汩汩，据统计，出露温泉共有50多处。其中的海螺沟断裂带就有几个温泉。海螺沟是以冰川地貌为主的国家地质公园，在海螺沟里泡温泉，是一件很奇妙的事。寒冷与温暖，这对矛盾在此时得到统一。晚上，我们一行来到最近的一个温泉——冰川温泉，买了118元一张的门票，冲进充斥着硫黄味的泳池，据说这是亚洲唯一的标准温泉游泳池，诸葛亮的部队、红军部队都曾在这里泡过。

在城市里，我经常幻想着这样的场景：在空谷幽兰的山涧旁，放松地躺在平软的草地上，凝视青山绿水，蓝天白云，听着清脆的鸟鸣和潺潺的溪流，嗅着随风飘来的带泥土味的幽香，既不用后悔昨天，也不用顾虑明天。而此刻，泡在温泉里，仰望夜空，我感觉自己差不多达到这个境界了。今晚的月亮很明亮，完全掩盖了星星的光芒，看月相，这一天大约是四月初九。

新闻链接：卡尼尔社区植物保护基金是由企业支持的植物保护项目。在卡尼尔的资助下，山水自然保护中心于2008年7月设立了“卡尼尔社区植物保护基金”，在云南西双版纳和四川环贡嘎山地区，鼓励当地乡村社区和基层保护工作者结合传统知识进行植物的保护，并支持他们开展与珍稀植物有关的小型研究工作。

【边栏】科学考察旅行需要的简要装备

单反相机用于记录沿途的自然景致，考察时拍照存底。
望远镜用于远距离观察动植物和地形地貌。
对讲机用于在没有手机信号时队员间的互相联络。
瑞士军刀野外生存的必备之物，十分好用。
钢尺用于进行测量、充当参照物。
GPS 用于测量高程、气压，野外定位，记录路径，避免迷失方向等，科考必备。
冲锋衣裤舒适保暖，还可以避免雨水淋湿，在山林中穿行可以保护身体。
遮阳帽防止曝晒，方舟子说延缓皮肤衰老的最可靠办法是防晒。

图四月初九的月相。

图此次植物考察人员合影。

近期频繁的地震异常吗？

空错 — Sun, 07 Mar 2010 14:30:15 +0800

2010年初始，地球仿佛突然应验了电影《2012》中的世界末日场景，狂躁不安起来。1月3日，所罗门群岛发生7.1级地震；1月12日，海地7.0级地震夺去了22万多人的生命，死亡人口仅次于1976年的唐山地震；2月26日，琉球群岛发生7.0级地震；10个小时后，8.8级智利大地震在人们没有任何准备下不期而至。很多网友担心：地震这么频繁，现在的地球是不是很不正常？

我觉得大家之所以认为地震频繁地球不正常，主要有两方面的原因，一是缺乏对地震频度和地震震级的理解；二是所谓的闪光灯效应（心理因素）。

一、地震频度和地震震级

1.地震频度

地球是活着的星球，地震是活着的表现，地震与地球形影相随。学术界通常用地震频度来研究地震的活动性。

地球可能缺淡水、缺资源，但从来不缺少地震。全球每年发生的地震约500万次，平均下来每天有1万多个。不过绝大多数地震不被人所感知、察觉，但地震仪非常灵敏，它可以检测1nm的地动位移。美国地震学联合研究会（IRIS）根据长期的数据资料，统计制作出的地震频度和地震震级的关系图（图1）足以说明问题：全球6级以上的强震平均每年近200次，7级以上的大震平均每年近18～20次，8级以上的巨大地震平均每年近1～3次。总的规律是：地震级数越大，发生这种震级的数量就越少（数学上呈幂指数关系）。

图1 地震震级和地震频度关系图。由图可知：全球6级以上的强震平均每年近200次，7级以上的大震平均每年近18～20次，8级以上的巨大地震平均每年近1～3次。（修改自IRIS）

让我们再看看美国地质调查局（USGS）所作的2000～2009年全球5级以上地震数量统计。由表1可知，这10年来，全球6.0～6.9级地震每年121～178个，7.0～7.9级地震9～16个，8.0～9.9级地震0～4个。主要有2个特点：

（1）地震次数符合IRIS的长期统计数据；

（2）每年的大地震数目并没有规律，具有随机性。每年并不是一样多，有的年份多一点，有的年份少一点。

2010年来，全球发生8级以上地震1次，7.0～7.9级地震3次，6.0～6.9级地震23次。

（2010-03-11根据网友crayfish的提问补充说明：

2004年底发生了9.0级印尼苏门答腊大地震。这次地震之后，根据表1明显可以看出5级以上的地震数目比以前更多了。这可能和苏门答腊地震的触发作用有关，大地震触发小地震。而2004年5级以上地震数目也多，可能是苏门答腊地震的“前奏”。但从2005年到现在的数据，包括5级地震看，目前没有显示出大的异常。但对未来地震是否正常，我不想、也没有能力进行预测。

对于地球的历史而言，要弄清楚地震机制和原理，10年的数据是远远不够的，100年的数据也是不够的。因为有IRIS多年的统计数据，如果不是为了预测未来地震趋势，而只判断近期的地震是否频繁，用10年的数据就可以做出回答了。）

从统计数据看，并未显示出数量上有异常，即使有数目上有小差异，不过是地震的随机性所致。何况，地震震级本来就不是非常精确。

表1 2000～2010年USGS对各年份地震频度的统计（数据来源，2010-03-01数据）

震级	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008*	2009	2010
8.0～9.9	1	1	0	1	2	1	2	4	0	1	1
7.0～7.9	14	15	13	14	14	10	9	14	12	16	3
6.0～6.9	146	121	127	140	141	140	142	178	168	142	23
5.0～5.9	1344	1224	1201	1203	1515	1693	1712	2074	1768	1700	268

注：2008年中国的汶川地震，中国定为8.0级，USGS定为7.9级，故该表2008年无8级以上地震。

2.地震震级

地震震级并不像人们想象的那样，是唯一的：依据不同的方法给出的震级可能存在一定的差异，而且在不同的地区即使用相同的方法给出的震级也存在一定的误差。作为大众，需要了解以下两点：

（1）地震有多种不同的震级计算方式，它们之间差异较大（图2）。我们最熟悉的一种震级叫里氏震级，实际上，经常报道的大地震，通常是指面波震级或矩震级，而不是里氏震级。此外还有许多震级表示方法。为了避免公众卷入复杂的震级问题，新闻界一般只说多少级地震，而不说是哪种震级。例如2004年苏门答腊地震，矩震级约9.1级，面波震级约8.7级，数字上有较大的差异。

（2）即使采用同一种震级，各地测出的数值也有差异。因为受到震源、地震波传播路径和地震仪等各种因素的影响，不同方位、不同距离的地震仪测出的震级大小会有较大差异，即使是同一种地震仪，放在距离很近的地方测量，结果也有不同。震级采取的是去粗取精、求取平均、现场考察等方法，因此各国各地求出的震级数值有差异。比如汶川地震，中国定为8.0级，而美国定为7.9级。

有以上两点，就不难理解为什么地震震级会随时间进行修订。比如这次智利大地震，初报为8.3级，后改为8.5级，现修正为8.8级。随着研究的深入，这个数据也可能再次改写。也正因为地震是随机的，震级数字并非严格的唯一的数据，那么依据震级数据所做的统计数据就只能用来参考，讨论震级和地震频度的关系也只具统计学上的意义，也没必要对地震个数的小波动较真。

图2 几种震级的大致关系。针对不同的震中距，不同的地震波震相，科学家发明了不同的震级计算方式来表示地震大小，但他们适用范围不同，差异较大。比如遇到大地震时，通常不用里氏震级Ml，而用矩震级Mw和面波震级Ms。但面波震级会出现饱和（地震若大于8级时，Ms就不灵了），这个时候就要用矩震级表示。（来源）

图3 不要把震级当作严格得不得了的事。不同的地震台会计算得出不同的震级，有时候差异还很大，地震后的几个月还需要花很多时间研究，才能给出个比较合适的。比如这次3月4日的台湾高雄地震，北京的地震台测出6.7级，美国的丹佛测出为6.4级，台北才5.7级。

3.地震为什么接二连三在环太平洋发生？

地震在地球上的分布不是完全没有规律的，也不是完全有规律的，地震活动可以用规律性和随机性共存来说明。绝大多数地震，都发生在板块边界（图4），其中，全球地震的70%分布在环太平洋地区，称为环太平洋地震带；其次15%分布在地中海到喜马拉雅的欧亚地震带；还有5%在大洋洋中脊。最后约有10%分布在板块内部。这是统计学上的规律性。但因为不清楚地震的产生机制和原理，至于地震下一次将在具体的哪个地点和哪个时刻发生，在目前的科学认知水平下，尚无法准确预测，故又认为地震是随机的。

所罗门群岛、琉球群岛、智利都处在环太平洋地震带上（图5），而海地也位于板块边界，因此2010年这4个大地震的发生是完全合乎地学原理的，是正常的地震现象。

图4 全球主要地震带主要分布在板块边界。2010年发生的所罗门地震、海地地震、智利地震、琉球群岛地震的地震发生点都符合这个规律，不算异常。

图5 智利是一个多地震的国家。图为USGS统计的从1990年至今发生在智利首都圣地亚哥附近的地震震中分布。由图可知，这一带因为处于纳兹卡板块和南美板块的交界（粉红色的线是板块边界），智利从来没有几天安宁过。

图6 相比于海地地震，为什么智利地震的死亡人数少？一个重要原因就是震中附近的人口密度，智利要远小于海地（智利地震的震中距离两大城市区很远，至少100km以上，而海地地震就发生在首都太子港边）。另一个重要原因是智利是地震频发地区，智利人民未雨绸缪，严格执行建筑的抗震标准，他们的建筑质量总体良好，抗震性能更强。而海地经济基础差，房子较差。

至于有人关心的琉球群岛地震之后为何紧接着发生智利大地震，有可能是随机行为，也有可能属于地震远程触发机制的研究领域。地震远程触发是一种被肯定存在的现象，但科学界对这个问题的本质认识还有待深入研究和探讨。比如针对这次地震，我们要研究琉球群岛地震后为什么是10个小时而不是24小时后才发生智利地震，智利地震10个小时前后的地应力到底有多大的变化？遗憾的是，地应力的监测需要雄厚的资金支持（图7），来密集布置观测仪器以获取连续性的数据，显然，目前很多国家没有那么多钱，即使是美国也不可能做到。受制于种种因素的制约，地震学研究进展不快，未来还有很长很长的路要走。

图7 上天容易入地难。为了深入研究北美大陆的地下结构，几年前美国政府投入20亿美元启动了著名的EarthScope（地球透镜）计划，计划由一系列子计划组成：USArray（美国台阵计划）、PBO（块边界观测台计划），地震钻井，GPS和INSAR，SAFOD(圣安德列斯断层深部观测计划)等。该图显示的是美国台阵计划USArray：即用统一的400个流动地震仪移动分区覆盖和探测，最后覆盖全美国的国土。地球透镜计划非常庞大，必将为人类对地球内部的深入理解做出重大贡献。但这些计划非常费钱，需要巨大的经济实力支持，否则，美国人为什么不建立覆盖全国的固定地震台呢？（图片来源：USArray报告USArray_wtpaper.pdf）

二、来点心理因素

公众直觉认为：地震变频繁了。其真实的情况是：地震还是那些地震，它有规律又随机地发生着，但它从来不管降临的地方是人烟稠密还是人口稀少。只不过，因为近年来发生在人口稠密的地区的大地震让我们对地震已经比以前更关注了。

2007年，全球8级以上地震达到了4个（见表1），是21世纪以来8级以上地震最多的一年。从数字上看，比较异常，但谁听说过这些地震呢？当时谁可曾担心过它的异常呢？

谈回国内的地震，除了地学科研人员，有谁还记得2001年11月14日发生在青海昆仑山的8.1级地震呢？这次地震是中国近半个世纪来最大的一次地震。但正因为它发生在人烟稀少的西部地区，人员财产伤亡小，所以未被大众提及。

进入21世纪，信息交流比以前更加通畅无阻，特别是汶川地震之后，地震灾难给人们带来了巨大的心理阴影，而我国的地震科普工作没有跟上，所以人们对“地震”一词“谈虎色变”、高度敏感。在最近的山西地震谣言风波影响下，公众对随之而来的8.8级智利地震后产生的种种猜疑是也可以理解的（图8），这实际上是一种闪光灯效应（心理因素）的体现，是因为媒体备加关注后导致的。如果同样一个地震，发生在环太平洋人口稀少的阿拉斯加地区，就未必会引来这么多强烈的反响。

图8 百度贴吧中，有人在智利地震前一个月就“预测”到了。针对这个现象，我认为他主要是根据地震的发震概率（地震主要发生在环太平洋地震带，而1960年智利曾发生最大的一次9.5级地震）而猜测到的，除非他拿出确切的证据。地震预报是世界难题（预测不准，何来预报），没有一个国家说自己突破了这个难题。但我们的网上却到处有“高人、大仙”在预测地震，一旦中了彩票，就被到处吹捧。对于这些所谓预测，作为大众，我们要问：证据是什么？证据科学吗？拿出科学的证据来！而作为预测者者、谣言散布着，要问问自己的良心：你敢负责吗？山西地震谣言造成的群众坐等地震现象，在世界也是非常罕见的，世界上的其他国家，现在几乎就不作地震预报。(补充：据我目前所知道的，世界上其他国家做地震预报的，通常是研究小组或个人行为，作为政府行为的好像没有。例如美国Thomas H. Jordan的小组，他们把自己的预测结果通过CSEP平台公布出来以便检验结果的有效性，从而试图找到更为有效的地震预报方法和理论。日本、意大利、俄罗斯也有。Jordan文章下载点击这里）（延伸阅读：对地震预报的一些看法）

三、小结

2010年初的地震确是大地震，也产生了大灾难。但是大地震未必有大灾难，小地震也未必灾难小，两者没有必然的联系，关键在于地震发生在哪里。地震活动是否异常，属于地震的频度的统计学问题，我们并不要因为关注的地震多了就理解为地震活动有异常，不可把灾害频发等同于地震频繁。总得来看，目前的地震发生地点是正常的，频度在统计学意义上也是正常的。

在经历了痛苦的汶川地震之后，我们比以前更加关心自己的栖息之地——地球了，这是非常好的现象。中国虽不是地震最多的国家，却是地震灾害最严重的国家，希望更多的民众在关心地震之际，能掌握更多实用的地震应急知识，学习如何在地震中保护自己。

【补充各类言论】

地震专家分析近期全球地震频发情况(2010-03-08)

中国地震局:全球强震可能还会持续(2010-03-09)

专家称科学尚无法解释近期地震频发（2010-03-08）

根据aneone的建议补充更长时间的统计数据：（数据自USGS）

表2 1980～1989年USGS对各年份地震频度的统计

震级	1980	1981	1982	1983	1984	1985	1986	1987	1988	1989
8.0～9.9	1	0	0	0	0	1	1	0	0	1
7.0～7.9	13	13	10	14	8	13	5	11	8	6
6.0～6.9	105	90	85	126	91	110	89	112	93	79

表3 1990～1999年USGS对各年份地震频度的统计

震级	1990	1991	1992	1993	1994	1995	1996	1997	1998	1999
8.0～9.9	0	0	0	0	2	2	1	0	1	0
7.0～7.9	18	16	13	12	11	18	14	16	11	18
6.0～6.9	109	96	166	137	146	183	149	120	117	116

四、突发地震灾害自救知识小海报

（若字体不清晰，请分别点击看大图。挂图来源：中国数字科技馆）

经拇姬编辑，本文的删节版同时发布于科学松鼠会。

博物学：达尔文与地质学的故事

空错 — Sat, 06 Mar 2010 12:27:04 +0800

我先是学习，而后是环球旅行，然后又是学习，这就是我的自传。

我第一次朦朦胧胧感觉到或许可以写一本地质学的书，记录沿途考察的诸多国家的地质状况，这让我觉得既紧张又兴奋。——达尔文（Charles Darwin，1832年1月）

一、博物学

“我生来就是一个博物学家”，达尔文非常准确地这样评价自己。他从小就对大自然痴迷，经常逃课跑到野外，观察和采集他最感兴趣的动物和植物。他最喜欢的昆虫是甲虫，有一次因为双手不够用，就把一只没见过的甲虫放到嘴巴里“寄存”，后来那只甲虫出名了，被人们称为“达尔文甲虫”。和许多不爱上课的孩子一样，达尔文的学习成绩很不出色，他深受打击以至于沮丧地认为研究甲虫才是他最好的归宿。

博物学，就是这么一门好玩的学科。除了去野外采集生物（动物、植物）标本外，还需要背着铁锤登到没有人烟的山头敲打石头。这一切，只为兴趣而生！

博物学的领域非常广，几乎涵盖了大自然的一切：天文、地理、地质、气象、动物、植物，等等。在科学尚未细化的古代，亚里士多德、布丰、林奈、法布尔、华莱士等人都是著名的博物学家，当然，还有达尔文。中国的博物学家凤毛麟角，因为老祖宗们对自然研究并不热衷，因为那是一门无用的科学，既不能用来考取功名，也不能用来赚钱，相反还要往里面贴很多钱以支持自己的“游手好闲”。如果非要选出一位代表，我认为沈括堪任。沈括的笔记《梦溪笔谈》被英国的自然科学史专家李约瑟称为“中国科学史上的坐标”，在天文地理、物理数学、地质生物等各个领域均有精彩的描述。在地质学领域，沈括最著名的发现就是他很早就提出了海陆变迁（“沧海桑田”）的科学思想，这是他在山上发现海洋生物化石后的猜测，这比随后谈到的地质学家莱伊尔的思想早得多。

到了20世纪之后，博物学落寞了。因为这个时候，科学向着越来越细化的方向发展，而博物学最感兴趣的动植物分类工作也基本做得差不多了，再加上分子生物学等新兴学科的兴起，博物学除了增长见识外，还能用来干什么呢？

二、博物学的目的

喜欢博物学，通常是因为热爱大自然。博物学对我而言，真实目的已经不再是为了广博，成为“博学之士”（试问：“博”能“博”得过互联网谷歌吗？），而是更好地热爱生活、理解和关心身边的自然。有时候，我觉得在户外旅行，是否叫得上花草的名字、动物的名字并不是很重要，重要的是我已经观察并注意到了他们的存在，而我也试图在了解他们。当然，最好有点更高的要求，达尔文在航行后若就此罢手，也就不会为科学做出重大贡献。带着问题去“博物”也许是种好的学习方式，非常有意义但需要持之以恒的毅力。在我看来，博物学是让自己变得更有好奇心，是为了脱离俗世、回归自然。

三、博物学中的地质学

我一直以来有几个疑问：为什么博物学家通常是动植物学家，而不是地质学家？不熟悉地质学的动植物学家算不算博物学家？地质学在博物学中的分量为什么这么小？

刘华杰是从北京大学地质系毕业的，现在主要从事科学哲学领域的研究，但他对博物学情有独钟，并认为“博物学应当在高等教育中站稳脚跟”。但是，从他目前的博客内容看，他已经完全把兴趣点转移到了生物学：一开始他觉得动物有腿会跑不好研究，所以先对没有腿的植物兴致盎然，自从他买了用于拍摄动物的远焦镜头后，他也开始研究动物了。喜欢博物学的他为什么放弃了地质学？这一点，我没想明白。

伟大的博物学家都是细致入微的自然的观察家和记录者，达尔文是真正伟大的博物学家：他除了以生物学家的身份，写下针对生物进化的科学巨著《物种起源》外，还出版过很多关于地质学的书与论文，并且被伦敦地质学会授予沃拉顿斯奖章（Wollaston Medal），这是英国地质学界的最高奖励。因此，他也是一名地质学家。

四、达尔文与地质学

2009年是达尔文诞辰200周年，同时也是《物种起源》发表150周年。北京自然博物馆与美国自然历史博物馆在年底联合举办了“走近达尔文”大型展览，这个活动将一直持续到2010年3月底，有兴趣的朋友需要抓紧时间了。受马二之邀，我们一同观看了丰富的展览，了解到了更多达尔文作为地质学家的一面。

达尔文受地质学的影响最早可能来源于他在剑桥大学期间读过的一本书——德国地理学家洪堡所著的《南美旅行记》。而他的老师兼朋友——剑桥大学植物学家亨斯洛（John Henslow）教授也鼓励达尔文努力钻研地质学，并经常带着达尔文在剑桥周围考察，教给他很多地质知识。

1831年，亨斯洛介绍达尔文跟随剑桥大学的地质学家亚当·塞治威克（Adam Sedgwick）一起进行穿越威尔士之旅。塞治威客能轻易解读岩石和地貌，就像看书一样轻松，达尔文相当佩服他能从零散线索中找到规律的能力。这次旅行，达尔文做了20页的笔记，笔记一直保存在剑桥大学图书馆中。应该说，这次地质之旅不仅让达尔文学会了发掘和鉴定化石，而且对达尔文科学思想的形成具有重要的意义，达尔文回忆道：“过去我了解地还不够透彻……科学就是汇集事实，然后从中获取定律或结论”。

当达尔文从威尔士回到家中的时候，他收到了亨斯洛写来的一封信，让他赶快申请当贝格尔号的博物学家进行环球航行。虽然希望达尔文长大成为“尊贵的牧师”的老达尔文非常反对，但经过达尔文和舅舅的努力，最后达尔文终于收到了菲茨·罗伊（Fitz Roy）船长的邀请，以船长随伴的身份参加了这次影响深远的贝尔格号（Beagle）环球航行（1831～1836）。那些年，道光皇帝统治下的中国，鸦片已经成为社会的毒瘤，企图用船舰征服世界的英帝国主义在中国的国门外虎视眈眈，第一次鸦片战争的阴云笼罩神州。

贝尔格号是英国皇家海军的一艘勘探船，英文名的意思是“小猎犬”，因此也有人把这次航行称为“小猎犬号环球航行”。这是达尔文的一次转折点，也是人类自然史的一次转折点。本来要做神父的达尔文在5年环球之旅中，写下了满满数十册详细的观察记录，搜集了大量动物、植物和地质方面的材料（1383页地质学笔记、368页动物学笔记），并将数千种标本装箱寄回家乡以备后续研究。航行归来后，达尔文对资料进行归纳整理和综合分析，渐渐的，一个伟大的革命性理论在他的脑海中形成，这就是“物竞天择，适者生存”的生物进化理论。

达尔文在环球航行中做了大量关于动植物和地质地理的笔记，这些笔记出版后立刻成为畅销书：

1842年，出版贝格尔号航行考察的地质部分第一册：《珊瑚礁的结构和分布》。书中认为，现代珊瑚只生活在温暖、平静和水质清洁的浅海环境里，如果我们在现代的岩层中发现了珊瑚化石，那么可以判断这些岩石当时所处的环境是温暖的浅海。这是达尔文借鉴莱伊尔“将今论古”的一个典型的例子。

1844年，出版第二册：《火山列岛的地质考察》。描述到了火山岛的地质情况，并提到了澳大利亚和南非好望角的地质情况。火山岩是火山喷发后的岩石，如果在现代某个地区发现了火山岩，那么就可以判断这个地方过去曾发生过火山喷发。这也属于“将今论古”思想。

1846年，出版第三册：《南美考察》。对南美大陆的地质概况做了阐述。

除了三卷本著作《贝格尔号航行期内的地质学》外，达尔文还撰写了很多地质学论著，例如：

1836年发表了关于“南美洲东西海岸的地质笔记”；1838年发表了关于“山链、火山岛的形成和火山现象之间的联系”；1841年描绘了南美的不规则漂砾的分布和同时代非成层的沉积现象；1844年，他对Ascension岛、St. Helen岛、Galapagos岛的主要地质特征做了描述，特别在Ascension岛上，他发现了令其着迷的黑曜石。在Galapagos岛上，他细致地描绘了岩浆的流动特征；1846年的文章中还涉及了 Falkland岛的地质。（这段文字参考了：格致，《地球》2010年第一期）

而下面这些拍摄自展厅的照片，所展示的也只是他和地质学的冰山一角。

达尔文在多次地质考察中，均使用这类锤子。地质学是一门需要体力的户外科学，研究者必须远足，登山并敲打石头。因此，地质锤是不可或缺的工具。

也许喜欢自然的人都不喜欢城市的喧哗，达尔文离开伦敦闹市，搬进了位于乡村的达温宅，在这里，他完成了巨著《物种起源》。这是达温宅的一张办公桌，上面陈列着达尔文的放大镜，各种试瓶，岩石矿物标本以及三叶虫化石。

智利是个多地震的国家。1960年发生了有地震记录以来，最大的一次地震（震级达到了创纪录的9.5级）。2010年2月27日，智利8.8级大地震再次引起了世界瞩目。1835年2月，达尔文乘贝格尔号做环球旅行时，正好途径智利，他亲眼目睹了那年智利大地震所产生的海啸。达尔文的日记记录了智利大地震引发海啸的情形：“紧接地震后的巨浪和海啸，以迅雷不及掩耳之势席卷了港口。从三四公里的海上可以看到一层层涌动的巨大如山的波浪，以一种缓和的速度慢慢逼近港口，到近处时则变得非常有力、快速，一下子就扫平了岸上的房屋和树木。巨浪的力量如此惊人，就连四吨重的大炮也被移走了十五英尺。”达尔文感慨道：“人类无数时间和劳动所创造的成果，只在一分钟内就被毁灭了。”

达尔文在环球航行途中阅读了众多自然科学著作，其中就有地质学的奠基之作——莱伊尔（赖尔）的《地质学原理》，这本书后来被翻译成中文（又名《地学浅释》）引进中国，和1915年魏格纳关于大陆漂移的《海陆的起源》一样，引起了巨大的轰动。当时对地质学深感兴趣，差点投身地质学的鲁迅，在南京读书时就曾手抄此书。

在达尔文之前，珊瑚礁的形成原因一直是个谜。莱伊尔认为陆地可以在数百万年的时间中慢慢升起或下降。受启发，达尔文从安第斯山脉上才找到了珊瑚形成的答案。

要研究生物进化，必然要研究古代的生物遗骸——化石。化石属于地质学中的古生物学分支，因此地质学其实是一本非常有趣的学问，研究者就像福尔摩斯一样，利用化石来推断生物从古至今的进化之路，利用岩石来重建地球的演化历程。

五、推荐书目和延伸阅读

达尔文.2004.乘小猎犬号环球航行.北京:中国人民大学出版社.

斯蒂芬·杰·古尔德.2003.自达尔文以来（自然史沉思录）.北京：三联书店.

莱伊尔著，徐韦曼译.2008.地质学原理.北京:北京大学出版社.

刘华杰.2007.看得见的风景——博物学生存.北京:科学出版社.

刘念龙 – 性格的力量：达尔文

【附录：达尔文生平大事（来源于互联网）】

1809年
2月12日，查尔斯·达尔文出生在英国施鲁斯伯里镇

1817年
妈妈去世。

1817年～1825年
在施鲁斯伯里私立中学就读。

1825年～1827年
在苏格兰爱丁堡大学攻读医学。

1828年～1831年
在英国剑桥大学就读。

1831年～1836年
随贝格尔号（Beagle）军舰环球考察。

1837年
开始写作第一本物种演变笔记。

1838年
阅读托马斯·马尔萨斯的著作《人口论》

1839年
1月，与爱玛·韦奇伍德结婚；12月，儿子威廉出生；严重疾病的第一阶段。

1839年～1843年
编纂五卷本巨著《贝格尔号航行期内的动物志》

1842年
移居到伦敦郊外的达温宅。

1842～1846年
撰写三卷本著作《贝格尔号航行期内的地质学》。

1844年
撰写未发表的阐述进化论的论文。

1846年～1855年
就藤壶问题进行研究写作。

1848年
父亲去世；健康状况不佳并持续很长时间。女儿安妮去世。

1855年
开始撰写关于进化论的主要著作。

1858年
伦敦林奈学会宣读达尔文和华莱士合作的关于进化论的论文。

1859年
发表《物种起源》。

1860年
英国科学促进会年会在牛津大学关于进化问题的大辩论。

1863年～1865年
病情延续。

1868年
发表《家养动物和培育植物的变异》。

19世纪70年代
发表五部关于植物的著作。

1871年
发表《人类起源和性选择》。

1872年
发表《人类和动物情感的表达》

1881年
发表关于蚯蚓的著作。

1882年
4月19日，达尔文在达温宅逝世；厚葬于威斯敏斯特大教堂。

密云桃源仙谷旅行之三：山谷和盆地

空错 — Mon, 01 Feb 2010 23:37:11 +0800

不论世人如何艺术地描绘他们心目中的桃花源，借用地貌学的视角，桃花源可以分解成两个名字：一是山谷，二是盆地。

一、山谷

山谷，是指山地之间的纵长凹地，比较常见的两种山谷类型是峡谷和嶂谷。

峡谷表示剖面呈“V”形，山坡较陡，山的高度大于宽度的山谷。我国的峡谷主要分布在三个阶梯的交界之处，比如世界上最大的峡谷就是位于第一和第二阶梯交界处的雅鲁藏布大峡谷，第二和第三阶梯处则有太行山大峡谷、长江三峡、云台山红石峡等。与长江三峡处于差不多纬度的科罗拉多峡谷则是美国最负盛名的峡谷。北京最雄伟的峡谷主要有两条：一条是横穿北京西山的永定河峡谷（图1，更多照片），另一条是跨越北京北山（军都山）的白河峡谷（图3）。永定河与潮白河是北京的两大水系，它们对山脉侵蚀后携带的泥沙成就了广袤的北京平原。

图1 峡谷地貌。永定河从官厅水库蜿蜒而下，横切层层叠叠被称为“地球书页”的沉积岩山脉，形成壮观的峡谷。我将这个峡谷称为“百里画廊”，因为旅行在峡谷中，宛如入画。

嶂谷表示那些山坡几近直立（倾角大于60度），山的高度远远大于宽度的峡谷。嶂谷和峡谷之间并没有严格的界限，北京附近一些被称为峡谷的地方，有些就是嶂谷，比如说平谷的京东第一峡、门头沟的京西大峡谷，他们的主要区别是山坡的陡峻程度和山谷的规模。形象地说，嶂谷就像山里的一条裂缝，具有“一夫当关，万夫莫开”之势，有人称之为“一线天”。北京门头沟距离沿河城西面不远的地方有一条10km长的嶂谷，驴友们叫作龙门口“一线天”（图2）。不过，他们可能不知道，谷两侧巨厚的岩石早在十几亿年前就已经存在（地质学称这段地层为中元古界蓟县系雾迷山组）。那个时候，北京是一片海洋，面貌和现今全然不同，这些岩石是大量海洋低等生物（比如藻类）死后的躯壳经过沉积固结作用而形成的，化学成分主要是碳酸钙和碳酸镁。沿着这条嶂谷往西北穿越3个小时，就可以抵达黄草梁东面的山脚向阳口。

图2 嶂谷地貌。龙门口“一线天”的两侧是直立的岩壁，而谷底极窄，犹如刀劈斧削。很多电影在此取景。多么希望这就是那扇通往世外桃源的山之门，当我走出扇门的时候，豁然开朗地发现身边是良田和美池。

山谷是十分常见的一种地貌形态，有山必有谷，它形成原因有很多种：有的是构造运动形成的，比如在地震形成的断层上，岩石沿着断层线破裂，因而形成线性的山谷（图3）；有的因为岩石的软硬程度不同，较软的岩石更容易被外界风化侵蚀而形成山谷；有的由于岩石内部（例如龙门口的白云岩）发育了大量含有裂隙的垂直节理，在水流的侵蚀和下切过程中形成山谷（节理的交织点通常较开阔）；有的则因为冰川的刨蚀而形成。但除了河流的深切作用外，还需要地势抬升的配合，倘若地势不抬升，当河流下切到一定深度，就会变缓甚至停止下切而转向对谷坡的剥蚀。

北京密云的桃源仙谷便是一个山谷。沿着山谷往里（西）一路登攀，可以抵达海拔1414m的云蒙山主峰（图3）。经过云蒙山雨水长时间的“洗礼”（侵蚀和剥蚀），水库周围形成了一系列和桃源仙谷相似的峡谷：云蒙峡、黑龙潭、京都第一瀑、天仙瀑。温柔地雕饰峡谷面容的水，有的直接汇入曲折蜿蜒的白河，有的则直接注入密云水库。不过，京都第一瀑和天仙瀑的形成可能稍有不同，因为地质学家们认为这里存在一条近乎南北走向的断层，而京都第一瀑景区恰好在这条断层线上，断层容易形成峡谷，也容易形成瀑布群，这也是京都第一瀑之所以第一的地质原因。在这条断层的西面，有一条更大规模的断层，如今这条断层成了人们登临云蒙山的一条南北向山道。

图3 云蒙山—桃源仙谷地形图。这是一张从北往南看的地形图，蜿蜒的白河峡谷接纳山谷里的涓涓溪流，汇入千万北京人的饮水之源密云水库。站在高傲的云蒙山顶，可以俯视另外两个山头：黄花顶和五座楼。

那么，《桃花源记》中所描述的山谷又是什么类型呢？

文中提到“林尽水源，便得一山”，由此可知，渔人追本溯源的溪水是从山里流出来的，而山和水共同作用的结果就是——山谷。随后，文中又载“山有小口，仿佛若有光……初极狭，才通人”。陶渊明毕竟不是徐霞客，他没有详细地描写山口的形状，因此我只能猜测：山的小口可能是自然形成的，也可能是桃花源中的村民当初为躲避乱世而挖掘的。如果是自然的，根据“初极狭，才通人”这六个字，可以想象这个小口有可能是一条破裂带，小口就是因为断裂带上岩石的破裂崩塌而形成的（图4）。当然，这个小口也有可能是垂直节理发育的嶂谷，就像龙门口“一线天”一样。

图4 桃源仙谷天书洞。这个狭窄的山缝犹如《桃花源记》中“初极狭，才通人”的进入世外桃源的小口，极有可能就是断层造就的。当流水渗入断层，在这里寻到出口后，因为天冷而冻结成小型冰瀑。

二、盆地

“复行数十步，豁然开朗。土地平旷”，陶渊明这样描述山里的情形。从地貌学的角度看，桃源村所在的地方应该属于盆地。盆地是指中间低而四周高的一种地形。形成盆地的原因主要分为两种，一种属于构造盆地，比如断陷盆地、坳陷盆地等，是地球内部动力作用形成的。另一种是侵蚀盆地，比如河谷盆地、冰蚀盆地、溶蚀盆地和风蚀盆地等，是外界作用力形成的结果。峡谷的两端通常连接有开阔盆地或开阔地。

北京城北面的延庆县位于延庆—矾山盆地内（图5），平均海拔约500m，这个高度，虽然远远地高出了北京平原近50m的海拔，但那里的地势和北京平原一样平坦，而且四周环绕青山。它属于构造盆地，这是因为盆地的边缘发育有断裂带，断裂带一侧的地块上升，另一侧下降，上升部分形成高山，而下降部分接受沉积物的堆积而形成地势低洼的平原。通常，构造盆地的范围非常大。而桃花源中所记载的良田美池，面积一定不会那么大，否则根本无法作为世代隐匿的场所。因此，桃花源内最有可能的地貌，一是溶蚀盆地，二是河谷盆地（山间盆地）。

图5 盆地。沿着南口镇西北的八达岭高速，穿过金人喜爱的燕京八景之一的“居庸叠翠”，便可进入地势平坦的延庆—矾山盆地。这个盆地的最低洼之处，便是如今的官厅水库。怀来—涿鹿盆地西北紧紧相连。

溶蚀盆地也就是溶蚀洼地，是指岩溶作用形成的小型、封闭的洼地。溶蚀通常指碳酸岩表面的溶解和侵蚀，因此溶蚀作用强烈的地方通常发育喀斯特地貌。单之蔷所提到的“天坑”就是溶蚀洼地的一种。在我国，云贵高原和广西等地区，因为喀斯特地貌特别发育，溶蚀盆地广为分布。

河谷盆地是指河谷的开阔地段或河流交汇的开阔地段，因为河流交汇之处，水量大、侵蚀能力很强，故而能够形成宽阔的水面。但是，当水位下降后，这些水面就会形成开阔的适合种植的河流阶地，即山间盆地（河流湖泊堆积形成的平地），于是就有了桃花源中的“良田美池”。

因为无法从《桃花源记》精短的字句中获得更多关于山和水的信息，我想，要做《桃花源记》的科学考证也许并无必要。就像中国的水墨山水画，桃花源是一种精神寄托，是生活在俗世中的人对美好自然的向往，藏在心底保存吧。下面用一段中国水墨山水动画“桃花源记”来结束今日的文字。

锡林郭勒草原之行系列：砧子山

空错 — Fri, 14 Aug 2009 00:02:56 +0800

有的人登山，是为了征服；有的人登山，是为了朝圣。

一、葡萄酒和火山圈

我有一位朋友喜欢喝葡萄酒，他几乎尝遍了天下所有好的葡萄酒。每次喝酒时，他都会铺开世界地图，找到酒瓶上的生产地，在地图上的相应位置画一个红点。有一天，他兴奋地告诉我，他发现了一个秘密：他画在地图上的红点很有规律地分布在太平洋的边缘，把这些点连起来，能组成了一个环形圈，而这个圈恰恰和另外一个著名的圈——火山圈重合了。

我不知道他是否真在地图上画点，但我确信这个故事很生动，让人印象深刻。

但我们知道地球表面是由几个大的板块构成的，板块之间会发生运动，这些运动都会把地下的岩浆带到地表，形成山脉，造成火山喷发。所以，火山通常分布在板块和板块的边界，像中国的长白山、美国的圣海伦斯火山、印尼的喀拉喀托火山等。

印尼甚为苦恼，他们的国家恰好位于多个板块的交界带，一方面他们要当心地震海啸带来的灭顶之灾，另一方面却也因祸得福，作为世界上的火山大国，他们开发了火山旅游项目。游客可以悠闲地躺在游船上，一边品赏甜蜜的葡萄，一边欣赏火山喷发的状美。

火山灰来自于地球内部，富含矿物质，是大地最好的养料，因此有火山的地方，产的葡萄甜，葡萄酒也特别好喝。这就是葡萄酒和火山的关系。

二、向草原上的火山进军

当我听说内蒙古锡林郭勒草原上有火山群的时候，我立刻被吸引住了。以往在我印象中，火山通常分布在板块的边界。内蒙古作为大陆内部的高原，之所以一马平川，关键在于它的构造运动很微弱，常年接受风化和侵蚀，并最终被夷平成现在这个样子。就这么一个地震很少的地方，为什么会有火山群呢？既然心有疑问，那就找个机会，去看看草原上的火山。

周五下了班，我直接奔向军事博物馆，那里停着由绿野的朋友们合租的大客车。晚上８点半，开始出发。像去年中秋去木兰围场一样，一路上充满期盼，心情愉快。车子沿八达岭高速，经张北，过太仆寺旗，抵达克什克腾旗的经棚镇时，已是清晨。

我从随身携带的GPS得知，经一连串的爬升，海拔从北京的几十米迅速上升到张北的1300多米后，随后地形起伏就非常小——高低不超过200米。从北京平原到张北高原的地形很陡，地势高差极大，而低处和高处却很平缓，和水库的大坝相似，因此北京北边的高原也被称为坝上。按这个理论，北京可以称为坝下。到了张北，就算到了中国地形的第二级阶梯。借着透过云层的月光，我发现周边的植被，因受海拔、气候的影响，悄然从树林变成了草原。

三、走近砧子山

内蒙古的克什克腾旗是旅行者、摄影爱好者的天堂，他们可以在有限的空间范围内见证各种地质地貌景观：草原、丘陵、沙地、湖泊、火山、冰臼、峰林等等。这得益于这一带恰是内蒙古高原、大兴安岭山脉、燕山山脉三大地貌的结合部分。达里诺尔湖是镶嵌在克什克腾的一颗明珠，具有“中国天鹅湖”之称，湖的南边是浑善达克沙地，北面是锡林郭勒草原，东面是内蒙古的丘陵。

达里诺尔湖火山群就分布在湖周围的熔岩台地上，如今，时间这个最大最强的力量，使台地披上了一层绿色的外衣，和锡林郭勒草原连成一片（图1-2）。

【图1】一望无际的锡林郭勒草原

【图2】领队红兵/小跃骑马图

到达里湖博物馆时已经是上午10点。这时，远远地看到远处有一座山，突兀地独立在一片苍茫的草原上，打听后得知这座山叫砧子山。这种突兀让人很意外，我想到了北京的景山，北京的景山也很突兀，在周围一片平坦的大地上，怎么会拔地而起这么一座山呢？所以，景山一定是座假山，人造的山。造山的材料来自于挖掘南海和紫禁城护城河的泥土，明朝的皇帝为了显示自己高高在上的地位，才在中轴线上建造了这么一座能俯视都城的假山。

优美的火山是标准的圆锥形，富士山是这样的典型。但砧子山看起来不那么优美，虽然拔地而起的态势表示这应该就是火山。顾名思义，砧子山看起来像打铁用的砧子，顶面宽平，而山坡较陡。回到家后，我在Google Earth上查看了这座山，的确很像。

在离砧子山不远的地方，我发现地上散落着一些带小孔的石头——浮石（图3）。这是一种像海绵一样多孔，又能浮于水面的火山石。当岩浆从地下迅速上升喷到地表的时候，岩浆里的气泡因为外界压力骤降而扩张逃逸，内部留下了许多蜂巢似的气孔。至此，我确定眼前的砧子山就是一座火山。

【图3】散落在草地上的浮石

据资料说，达里诺尔湖周边有50多座火山，最优美的一座叫马蹄山——因为一侧的火山口破裂而形似马蹄。可惜时间紧张，这次没去成，甚为遗憾。随后，当我站在达里诺尔湖边时，我突然有了一个想法，浮石除了拿来搓脚底外，为什么不用来做“救生圈”呢？

在靠近砧子山的坡地上，随处可见一些较大的岩石（图4），大小约一米见方，表面呈黑色，玻璃质化，没有棱角，外形圆浑。根据自己有限的火山知识，我猜测这就是火山弹，圆乎乎的外形表明熔岩喷到空中时曾发生过旋转。这种岩石外壳致密，但内部常有气孔，甚至中空——不过需要敲开石头才知道。当然，这种岩石也可能是熔岩球，是火山渣裹上熔岩形成的，是假的火山弹。

【图4】外形浑圆的火山弹。

四、“海上”孤山

距离砧子山不远的大湖泊叫达里诺尔湖，是内蒙古第二大内陆湖。据说砧子山喷发前，周围是都是达里湖的水。直到22～25万年前后，砧子山才从湖底冒出来。砧子山的山腰是较致密的玄武岩，覆盖其上的是喷发后掉落的火山碎屑物、火山渣和浮石（图5）。围绕山腰有一圈明显的、等高的水平腰线，这证明火山确实曾经受过湖水涤荡。

【图5】砧子山上的浮石。

无巧不成书。买到的8月份《中国国家地理》（“走遍全国找柱子”专题）就讲到了玄武岩，一种冷凝后会形成六边形石柱子的岩石。于是，我复查了砧子山的玄武岩照片，发现它同样发育了一些垂直于地表的破裂面，但可能受岩浆和沉积环境的影响，柱状节理发育不是很明显（图6）。

【图6】发育了垂直节理的玄武岩石柱。

如果砧子山形成后，周围真是一望无垠的湖水。那至少可以解释几个现象：（1）浮石比重轻，可以漂浮在水里，因此被带到较远的地方。事实确实如此，我远远地就看到了这些岩石（图3）。（2）因为有水，从砧子山上崩落的岩石，就有可能被搬运稍远的距离，照片上那些散落在山脚的岩石可能就是这样形成的（图7-8）。

【图7-8】散落的长有棱角的岩石可能是山体崩塌后由湖水搬运到山脚的。

五、天与地的对话

砧子山不高，用十多分钟的时间就可以登顶。我测了一下GPS高程，山脚下高程为1246m，山顶的高程为1355m，相对高差109米左右，山顶坐标为43°25.673’N，116°40.827’E。

这样的小火山实在是有些微不足道。我原先以为内蒙古的火山群既然远离板块边缘的火山圈，那么它的地底下可能存在一个巨大的地幔柱，地幔柱的岩浆随着岩石圈的裂隙上涌，然后爆发形成火山。可是，这些小火山表明这个地幔柱并不大。

山顶上的一个敖包非常引人注目（图9），很多人跑过去，往上面堆放石头，以求心愿得偿。这些石头都是来自地球内部的火山石。

敖包是蒙古语，意为“堆子”。和中原的皇帝登泰山祭祀天地一样，蒙古的牧民也祈求和天靠得更近些，以便和神灵沟通。砧子山的海拔虽然不高，但是在平原，显得异常雄伟，于是人们就在这个地方，用石头建成堆子，举行仪式，祈求上天的神灵保佑。祭敖包是蒙古民族萨满教隆重的祭祀之一。作为比较，泰山的绝对海拔也不高，但是作为平原上拔地而起的大山，他显得太高了，以至于帝王认为在那里祈祷，神灵可以庇护他的权力和整个国家。

当来自地球内部的岩石，被用来作为和上天沟通的圣物时，天和地之间，开始有了对话。

有的人登山，是为了征服；有的人登山，是为了朝圣。

当我登上这座建有敖包的火山时，我相信，我已经被朝圣者的虔诚感动了！

【图9】砧子山顶的敖包和哈达。

北京百花山：高山草甸之美

空错 — Wed, 15 Jul 2009 14:55:02 +0800

百花者，红紫翠黄不可凡数，不可状喻，不可名品，即一色中，瓣萼跗异，不可概之。——明·刘侗

百花山距离北京100多公里。换做在平原地区，也就1个小时的车程。但北京的地势是西北高，东南低，而百花山恰好地处北京的西部，坐拥北京的第三高峰，加上山路蜿蜒曲折，包车从德胜门出发，到达百花山山腰的停车场竟然耗费了近4个小时。不过，值得欣慰的是，去百花山的车路一直沿着河边走，一路上山青水秀，景色甚佳。

说到河，门头沟区主要有两条大河，一条是永定河，另一条是清水河。清水河因为不如永定河长，被认为是永定河的支流，他们相交在雁翅镇的青白口一带。沿途只要细心观察，就会发现河床在某处突然变得非常宽广，那就是河流的交汇处。清水河的源头有两处，一条发源于北京的最高山——东灵山，另一条就发源于百花山，他们交汇于塔河口，汇成清水河。永定河是北京的摇篮，没有永定河的冲积就没有北京平原，就没有最古老的北京城——蓟城。永定河曾有个名字叫浑河，那是因为上游的植被砍伐后，黄土高原大量泥沙的导致河水浑浊。清水河想必水清泉冽，水质较好，故得名。清水河同样也发育了人类文明，1.7万年前的桑峪人，1万年前的东胡林人，都曾居住在清水河畔。去百花山的路就经过这两个地方，只是鲜有人了解这段文明进化史。

从百花山停车场下车买票，我们开始步行上山。一路都是石板路，虽有遮日的林荫和习习凉风，但和幻想中百花竞秀的场景相差甚远——沿途的野花实在不多。直到我们用去近两个半小时，走出树林，才惊呼这才是百花山。眼前，一大片长满野花的绿油油的草甸在视线中极力地铺展开来。先前一切的疲劳和不如意顿时一扫而光，每位登上草甸的人都说，只要看一眼草甸，就不需此行了。百花山的美我就不描述了，因为我脑袋里的形容词匮乏，不知道如何去形容，只有去过、看过才能有所体会。

【图1-2】百花竞秀的百花山。

为什么百花山的山顶是平平的呢？这勾起了我先前登上黄草梁（1/2上黄草梁）的回忆。去年秋天，国庆前后，我探路登上了柏峪村北的黄草梁，平坦的山顶上，一大片洋溢着秋意的灌木丛编织成金黄色的地毯，震撼着每位登顶的人。不知从何而来的水汽，从山坡上蒸腾而上，遍布山顶的每个角落，环绕着山顶，如入仙境。

【图3】一马平川的金色黄草梁。山顶很平，山坡很陡，喀斯特现象明显。

黄草梁的山顶也是平平的，当时我很纳闷，为什么有些山的山顶是陡峻的，而有些山的山顶却是平平的。现在我认识到，黄草梁的山顶和百花山的山顶都是地貌学上所谓的夷平面。

地球在不断地运动，地球的表面——地壳反复得经历着抬升和剥蚀的轮回。如果地壳抬升的速度很快，快得像喜马拉雅山，短短的5000万年，就可以塑造出世界的屋脊——青藏高原。如果抬升的速度慢，甚至长期处于稳定的状态，那么风雨雕刻大师就会把高山抹平，让低谷堆积，直到全球表面像海面一样平坦。

百花山的草甸就是这样形成的：地质历史的第三纪，在经历了火山洗礼的燕山运动之后，百花山开始了漫长的稳定时期。百花山山顶突起的高峰逐渐被大气风化，被流水侵蚀，风化碎屑物质被搬运到低洼处开始沉积，日久天长之后，山顶渐平，越平的山顶预示着被侵蚀的速率也就越慢，直到达到一种平衡。东灵山、白草畔、百花山、黄草梁、清水岭、老龙窝，髫髻山平平的山顶都是这个时期形成的。但是地壳不可能永远平静，当印度板块撞向庞大的亚欧板块的身躯时，华北地壳的宁静被打破了，北京周围的群山又开始活跃，抬升。直到地壳再次稳定后，风雨又开始侵蚀抬升的山峰，形成另一级的夷平面。这种隆起—稳定—再隆起—再稳定的多次旋回，就形成了北京地区的多级夷平面。周口店近百米的龙骨山也算是一个夷平面，只不过这个平面形成时间晚故而海拔较低。

其实，地球的运动远没有我所说的那么简单。夷平面的成因和性质是很复杂的，是地貌学领域研究一大主题。每次写此类文章，我都会陷入一个疑问不断的泥潭，每次试图去追踪、理解这些疑问，我就会发现很多核心问题，即使我花几年，也是无法完全理解的。写博客有没有必要这么去研究呢？

对比百花山和黄草梁，我疑惑：为什么黄草梁长灌木而百花山长草甸？我想这可能是因为它们的海拔高度不同，而导致水汽热量条件不同引起的。以百花山为例，当海拔高了之后，虽然水分条件可以支持树的生长，但温度、热量条件可能不适宜多年生的树木，而更适宜生长草类。资料说百花山上黄土大概只有0.8m厚，可能这样的土层厚度还不足以支撑大树的发展（？）。达尔文在《乘小猎犬号环球航行》一书中记录到：“极端平坦的地区，如潘帕斯大草原，对树木成长很不利。这可能要归因于风力猛烈，以及排水过速。”当天在百花山顶，我们也感觉到了天气变化的快速，瞬间出现阳光，瞬间阴天刮起大风。下到山腰坐上车时还开始下暴雨。当然，这些都只是猜测，这些疑问我会放在心里，待日后慢慢解开。

去年我去过内蒙古草原，但感觉和这里全然不同的。百花山的草甸和内蒙古的草原是不同的概念，他们之间的区别在于：草原是以旱生草本植物为主，是半湿润和半干旱气候条件下的地带性植被；而草甸一般属于非地带性植被，可出现在热带、亚热带或温带的高山地区。

【图4-5】平平的草甸上为什么有这些突兀的大石头，它们是不是冰缘地貌的产物？他们是火山喷发的产物吗？都有关系！

资料说百花山是向斜成山，地貌倒置的典型，是北京四大向斜之一（另三个是：髫髻山、九龙山、北岭），其核部由火山岩（如安山岩、凝灰岩、火山角砾岩）组成，因为岩性坚硬，抗风化能力强，出露于山顶。此外还有晚更新世冰缘环境下形成的古“石海”，“冰劈岩堆”，“冰缘岩柱”，“冰缘岩屑”等地貌景观（郭旭东《北京第四纪地质导论》）。但因为此次时间仓促，未能登顶，引以为憾。

百花山，我一定会再来的，咱们秋天再见。

【图6】百花山，咱们秋天再见！

【图7】黄草梁，咱们秋天再见！

附录：《帝京景物略》卷七西山下百花陀

（明·刘侗，于奕正）

家园名种，其初野花草也，瞥见移植而命名之，乃传耳。然不至百花陀，则不知从经物色者，犹未能十一矣。府西一百二十里，繇王平口，过汉匈奴分界处，曰大汉岭。抵沿河口、玄女庙，是百花山足也。山翠跃来引人，渡石涧，上马栏山，折旋其径，左右周转百步，当直上十步以登。所苦石磊磊，承趾不以土柔，素车马人，趾茧生之。所喜树阴云影，荫盖密稠，不至曝酷。迳此至法幢庵，五里，迳折旋如前，幸容骑，而马奔奔喘喘，汗淫淫，多不忍骑者。上下诸嶂，纵横一翠，迎送目步，不觉五里，篱径坦然矣，妙庵也。岭而西行数里，千佛山。又数里，观音山。迳折旋如前。山旧有菩提树、仙人桥、望海石，盗伐树矣，桥石则存。过此，山石尽于空际态变矣。下上岭者七，迎前壁立者，鹤子山也。此去千佛岩，山石态变者，尽作人形。度阎王鼻，是百花山腰也。百花者，红紫翠黄不可凡数，不可状喻，不可名品，即一色中，瓣萼跗异，不可概之。土人指一种，尊之曰天花。艳光而幻质，佛诸经每所称天雨曼陀罗花、天雨曼殊沙花也。行百花中一里，进篱门石洞，礼佛殿上，礼文殊阁上，礼文殊法身塔下，登菩萨顶累石，凡三峰，登者必以小石累而尖之，种佛因故。石小风大，不能吹去，以示旷劫无动转故。坐立顶上，俯诸山搢如圭，东西二灵山也。乃旁四望：东京师也，南冉冉者浑河也，西郁乎茶露顶，居庸诸山；北荡荡乎边城外，沙漠际无穷也。是百花山顶也。下顶未半，又入百花中，不可名状数者，多于前。游此者，或曾见文殊光，风云作，雷一声，山灏灏如海，忽左涧一圆光，轮右壑遍，初白，次红，次五色，具木石人鸟塔宇，摄入光中，如镜受像。我闻文殊表智，故放光莫勤五台，智光也。东之龙王颓庙，列五龙王，中位龙母。北之大士殿，发鬅须鬈然。下千佛岩，南之，东之，又入百花中。花被迳八里，多于前。过白水庵，行泉声二里，一松标瑞云寺。寺即五代时李克用建亭故处，俗今曰百家寺也。寺有摩诃祖师法身，用像法装之若新。有摩诃煮石铛，非石非铁，莹如漆光，宣宗曾取视，赐以龙袱归寺也。有摩诃摔龙石，龙逸，祖追摔之，今龙迹宛于石也。志称山暖肥，产杉漆药草，春夏烂红紫，香袭人。则百花者，药草花耶？然本草图经中亦无从物色之。

华亭释法止游百花山

盘盘疲不觉，独取最高幽。

转得林光润，时因花气留。

石桥无故树，山径入新秋。

但踏岚光去，千峰涌未休。

济胜具慵甚，真烦童杖扶。

野香纷树出，林气乱花铺。

突石将云杪，岑峰且日晡。

正看疑路尽，径仄有樵呼。

北京凤凰岭：岩臼的秘密

空错 — Sun, 28 Jun 2009 22:47:19 +0800

我来自南方，但我更喜欢北方的春天，因为她的到来特别有春的味道——严寒过后的生机盎然。三月，北京郊区的山桃花盛放，将整座山都装点得毛绒绒的，白中投点淡淡的红影。春天登山令人愉快，绿野上的活动这个时候也更频繁，有一群驴友组织徒步白虎涧-凤凰岭-大风口-妙峰山-萝卜地垭口-大觉寺（见凤凰岭照片）。于是我跟着他们去了，但我的目的地不是妙峰山，而是沿途的京西小黄山——凤凰岭。

凤凰岭，因为山型像凤凰故而得名。这让我想起湘西的凤凰古城，据说也是因为有一山酷似凤凰展翅而得名。

黄山天下奇，华山天下险，它们都是花岗岩的山。凤凰岭也是典型的花岗岩地貌【图1】。花岗岩是地球深部的岩浆在上升过程中，未来得及抵达地表就冷却凝固而形成的岩石。在冷却过程中，岩石发生收缩，内部发育节理，这些节理就是山雄奇的秘密。

受地球内部构造运动的影响，花岗岩被抬升到地表，从此风餐露宿，接受阳光、风、雨、动物、植物等外力的侵蚀。内力作用喜欢使地表凹凸不平，而外力则喜欢将高山变低，将低地填平——就像地球一样变成一个球，不长棱角。

【图1】北京凤凰岭自然风景公园周边地质图。（来源：马丽芳《中国地质图集》）

因为花岗岩内部节理的发育，流水常常沿着节理面——其中的垂直节理下渗、下切，使花岗岩形成耸立的石柱【图2】。北京地处暖温带半湿润季风气候，冬季寒冷干旱，夏季炎热多雨，日温差和年温差大，因而风化强烈，而山顶山脊的岩石一马当先，最容易遭受日晒雨淋，风吹雨打，因此，那些地方的岩石的棱角最先被磨圆，最终变成不太规则的球体。这叫做球状风化【图3】。当我们花两个小时，登上凤凰岭的山顶时，首先会看到上面的石头圆滚滚、光秃秃的。一座石塔立在不远处的大岩石上，这是凤凰岭的标志。

【图2】凤凰岭的花岗岩石柱。

【图3】凤凰岭山顶的球状风化产物。

但是，我至今还不能忘记那一个个岩臼。它就在白虎涧到凤凰岭的路边，一片比较开阔平坦的山坡上，在出露的花岗岩的顶部，有一些脸盆大小的洞【图4-5】。这些洞穴叫什么？它们又是如何形成的？这些问题困惑我许久，根据这些天的摸索，我有了一些初步认识，特写此文请教。

起初认为可能有三，一是冰臼，二是风成的岩臼，三是水成的岩臼。

【图4】凤凰岭的岩石表面的一排岩臼。

【图5】凤凰岭的岩石表面的一个岩臼。

一、冰臼

冰臼是如何形成的呢？

第四纪冰川时期，全球气候异常寒冷，地球表面许多地方被厚厚的冰层覆盖，那些现在不可能有冰川的地方，也都发育了冰川。冰川的冰盖毕竟不是铁板一块的岩石，冰盖有点像“冰”做的外衣，因此它会沿着地表滑行，这时若有一个石块“卡”在某个位置，冰盖的重力和摩擦力就会使石块发生旋转，不断冲击那个位置的岩石，日积月累之后终形成一个个窟窿——冰臼。

目前发现的冰臼群，大多发育在花岗岩地区。而覆盖地表最广的岩石之一——石灰岩，因为很容易受水的侵蚀，形成冰臼的难度较大，但并不是不可能。

克什克腾的青山岩臼群是目前我国乃至世界上规模最大、形成最好、类型最多、保存最完整的岩臼群，它发育在花岗岩地区【图6】。

【图6】克什克腾世界地质公园的青山岩臼群。（来源：世界地质公园）

前几年，有人在河南鹤壁的石灰岩上发现了大量石臼，请地质科学院的韩同林过来鉴定，他们认为这是冰臼。这是国内首次在石灰岩上发现的冰臼。

【图7】河南鹤壁的石臼群。（来源：河南报业网-大河报）

韩同林是国内专门研究冰臼的学者，他曾编写过《发现冰臼》一书（华夏出版社，2004），讲的就是他在全国，包括北京附近发现的冰臼群。

有些岩臼到底是不是冰臼，学术界一直争论不休。韩同林主张是冰臼，但反对的声音也同样很强烈。以青山岩臼群为例，很多人就不同意这些岩洞是冰川造成的，他们认为风的磨蚀和吹蚀也能形成。令人疑问的还有：因为被冰川裹挟、雕刻的地方通常会形成山谷而不是山脊，故冰臼多分布在冰谷和冰床等低洼的地方，一般不分布在山顶或山脊上。但是，青山岩臼群主要分布在山顶平缓的花岗岩表面【图6】，并非发育在冰谷，岩臼群两侧就是陡崖。

韩同林在《发现冰臼》一书中还列举了几个北京周边发现冰臼的例子。我曾去过北京八大处，山脚下有一块大石头，叫做冰川漂砾，石头上留有擦痕，李四光认为这是冰川擦痕，这块石头是被认为是冰川携带过来的（但郭旭东等考察后认为这是断层擦痕）。模式口还有一个冰川陈列馆，都曾论证北京曾发育冰川。但这些结论必定还要接受质疑和进一步的研究：如果是冰臼，就不可避免地涉及到地质学界已争论80多年的中国东部有无第四纪冰川存在的重大问题，从而涉及到中国古环境、古气候、古地貌、古人类、古生物等问题的研究。

冰川论者认为北京模式口、隆恩寺、灵岳寺、潭柘寺、八大处、碧云寺等地有古冰川遗迹。但是科学家一来没有在这些地方发现古冰川遗迹，二来研究表明北京地区的古雪线高程为3600m，而北京最高山东灵山不过2000多米，没有雪，更不用谈冰川。所以现在的主流声音是：中国东部无第四纪冰川，即使是被李四光论证的庐山曾发育冰川的结论也并不科学。此外，郭旭东的研究表明北京地区虽不存在第四纪冰川，但存在冰缘环境。

比较冰臼和这里的岩臼，显然，这些也不是冰臼，一来它未成片分布，二来不够深、大，三来我还在旁边发现了一些小凹坑——它们可能就是岩臼的雏形【图10】。

二、风成的岩臼

让我们用风的理论来设想一下这个岩臼的形成。

因为花岗岩裸露在地表，昼夜温差的变化引起热胀冷缩，使岩石表面在物理风化和化学风化的频繁作用下呈现片状的剥落，形成很多小的凹坑。风，携带者沙粒往凹坑里钻，在风力作用下不断地打转，磨蚀凹坑的内壁。久而久之，这个坑越来越大，就变成了风窝岩臼。

用这个理论来解释所存在的问题是：风通常是水平向的，因此岩石的侧面更容易受到风的吹蚀和磨蚀，但这些岩臼发育在岩石的顶面而非侧面。我曾在新疆做地质考察的时候见过这样的风窝【图8】，当时我曾问身边的老师，这些洞是如何形成的，他告诉我是风把沙子吹到洞里，沙子不断旋转而形成的。而那些风窝，就发育在山的侧面而不是顶面。

【图8】新疆乌鲁克恰提野外地质考察所见的岩石风窝。

【图9】凤凰岭花岗岩侧面的岩石洞穴，不知道是不是风成的。

另外，北京不如新疆干旱，风力也不如新疆大，风成岩臼似乎说不过去（但我还是发现了一些侧面洞穴【图9】）。而且，假如真是风成，至少应该发育一片，为何这里未见到大片的风窝群。

三、水成岩臼

岩石并不是均匀的，同一块岩石，总有硬和软的地方，这就叫差异性。热胀冷缩使岩石表面较脆弱的地方风化，当有雨水落下时，局部已风化疏松的表面脱落，逐渐被雨水冲蚀成凹坑【图10】。而积聚在坑内的雨水，反过来又加剧了物理风化（例如激起的水波拍打凹坑）和化学风化，凹坑逐渐扩大，就形成圆形的岩臼。

【图10】凤凰岭岩石表面开始出现小的凹洞。

用这个理论好像更合理一点，因为岩石顶面更容易遭受雨水冲击，而我们要研究的岩臼就在石头顶面。当然，这个理论是不是正确，我还不敢肯定，先记下待将来论证。

地质过程，特别是类似风化、侵蚀是一个漫长的缓慢的过程，短短的人之一生，都可能很难察觉出这个变化过程，但他确实时时刻刻在发生。要理解自然，我觉的有必要树立这样一个思想观念，那就是：水滴可以石穿，海可枯，石可烂，不要因为它的缓慢而否认自然界的神奇力量——能使沧海变桑田的力量。

周口店遗址：一些科学问题的思考

空错 — Sun, 14 Jun 2009 20:25:10 +0800

河流和文明息息相关。大约300万年前，龙骨山被山前的这条周口河切割，形成了北京猿人居住的洞穴。大约58万年前，北京猿人入住洞穴。

参观完周口店，对一些科学问题有了新的认识和思考。

一、猿人的发型

周口店遗址博物馆门前立着一尊青黑色的北京猿人的复原头像，我总觉得它有点怪，不是因为他的脸型、五官——这些复原都是有科学依据的，而是他的发型。

售票口外的猿人的头发和现在许多艺术家的长发差不多长——披肩，像女生。而博物馆前的猿人头发明显短得多，像男生。为什么猿人不是披头散发或蓬头垢面呢？可惜，关于猿人头发复原的资料较少，也许这不算科学问题吧，但我觉得这会影响到猿人在人们心中的印像，应该谨慎对待。

二、猿人的寿命

周口店出土的猿人化石分别属于40个男女老幼个人，其中的22人可以通过技术手段测得他们死亡时的年龄，他们的年龄分布如下：

<14岁 15人

15～30岁 3人

40～50岁 3人

50～60岁 1人

如果14岁以下就死亡，那他们如何种族繁衍呢，他们的生育年龄到底有多大？

那些死者因何而死，是被猎杀？病死？还是另有原因。

三、他们平时干什么

平时猿人们干什么？

我想，民以食为天，猿人首先要做的是解决温饱问题。

那他们吃什么呢？

从洞里出土的化石可知，他们吃果、嫩叶、块根、卵、昆虫、鼠、蛇、鸟、蟾蜍、鹿、野马、野猪、水牛。鬣狗吃不吃，也许吃，也许他们也被鬣狗吃。因为后来发现洞里有鬣狗粪化石，这说明鬣狗曾经占据着洞。

那他们平时干什么呢？

应该是打磨石器，然后用石器捕猎，用石器砍柴，用砍到的柴烤火、烤肉。我想这些事已经够他们忙了。

山顶洞人要休闲得多，他们有时间磨制骨针给自己做衣服，有时间给贝壳穿孔制作漂亮的项链（这有些类似于东胡林人）。但很多贝壳来自海里，这让人有疑问。这要么说明他们是从海边迁移过来的，要不说明他们有了贸易和交易，而且范围扩大到海边。总之，他们比猿人要有更强的审美观。

四、龙骨山的漂移

博物馆资料说，50万年前，周口店位于35°21’N，比如今的39°48’往南4度。

一度相当于100多公里，也就是说周口店在50万年的时间里，往北漂移了400多公里，算来平均每年移动0.8m。但是，自从印度板块在4500万年前和欧亚板块碰撞，板块的汇聚速度不过从每年10厘米降到每年不到5厘米，远远低于0.8m，差异甚大。虽然博物馆的数据表明咱们脚底下的大陆在运动，但这个数据是否精确，我先存疑。作为世界文化遗产的博物馆，我想数据理论上应该没问题。

五、山顶洞人时期的古气候

博物馆介绍资料说山顶洞人所处的时期要比现代温暖。而我在东胡林人一文中提到，1.8万年是地球最后一个冰期最盛的阶段，连白令海峡都成陆地了，为什么周口店一带却那么温暖？但博物馆里有资料，有数据，而我只看过片面的一点资料，因此我暂时无言，觉得学问之难做——不仅要读书，更要做实地考察。

六、如何测定猿人的年龄

博物馆主要介绍了5种方法，其中第5种——铝铍埋藏测年法是目前最先进的方法，沈冠军和高星根据石英砂（下图）和石英质石制品测出猿人距今有77万年，把原先的50多万年往前推了20多万年，文章发表在Nature上，全国各大报纸曾对此跟风报道，说北京人更冷了（理论上，77万年前的全球气候是比50万前更冷，但凭什么根据理论而不是当地实际出土物推测古气候呢？出土物一直没变，为什么古气候的论断却可以轻易改变？科学不应该这么简单地推论！）。其实各种测年都存在误差，哪一种更准确值得商榷，而且随着科技发展，这些数据会改变。这就是科学，他不是固化的。

1. 铀。测试范围：5000万年～数十万年。可测样品：牙、骨、碳酸盐。测定结果：50万年。

2. 古地磁。可测样品：火烧土、陶器、灰烬层、粘土和亚粘土。测定结果：70万年。

3. 热释光。测试范围：一百万年以上。可测样品：灰烬层，火烧土。测定结果：61万年。

4. 裂变径迹。测试范围：千万年～数百万年。可测样品：火山灰、玻璃。测定结果：46.2±5.5万年。

5.铝铍埋藏测年法。可测样品：矿物。测定结果：77万年。

七、轶事三则

良乡的公交售票员：我在良乡西门上了26路公交，售票员阿姨年纪约40，嗓门很大，对待乘客很热情。当车子开到房山城关，上车人多了起来，很多人大声聊天、嬉笑，好像相互间认识，很是热闹，这番情景在市区坐车看不到。这时上来一个老头，售票员阿姨对边上一坐着的乘客，用命令的语气说：你起来，给老头让个座！这种让座方式我也没见过，这位阿姨的态度让我很赞，而那个乘客也很懂礼貌地站起来让座。良乡人给我的感觉是淳朴。

游客被忽悠：当我在一号点摄影时，下来四位游客。他们问我猿人洞在哪里。我说我们现在站的地方就是洞，以前是洞，但后来坍了。于是他又问，那猿人呢？我说猿人已经被挖走，放到博物馆了。这时，他们中的一位游客，身轻如燕，快速攀上一块坡地企图去坡上找洞，但走了几步，不得不回来告诉他同伴，已经到头了。他们显得有些失望，口口声声说被忽悠了。周口店是世界文化遗产，而不是自然遗产，因此到这里参观是为了学习科学知识，探索人类起源的科学问题，自然没有多少天然风光。

小孩子的疑问：一位年青的爸爸抱着他四五岁大的孩子看博物馆馆，爸爸告诉孩子，说猿人洞后来塌掉了，于是猿人的骨头变成了化石，而眼前的这些化石就是从洞里挖出来的。小孩子很好奇，用嫩嫩的声音问道：“那为什么会塌掉呢？”顿时我对小孩子的好奇心深表赞许，作为大人，还有几人能保持这种打破沙锅问到底的习惯呢？

八、从北京如何去周口店遗址

1.在北京西站南广场乘坐616到良乡西门，转38路直达周口店遗址广场。

2.在天桥坐917到良乡西门（或一直坐到周口村路口站），转38路。