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?中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所研究員，一九七零年畢業(yè)于蘭州大學(xué)，冰川專(zhuān)業(yè)，多來(lái)與冰川結(jié)伴，曾多次去南北極進(jìn)行科學(xué)考察，與冰川結(jié)下了不解的情緣。
風(fēng)光別致的元謀土林
張文敬
2019年03月29日
在《徐霞客游記》中有這樣的描述：“……涉枯澗，乃躡坡上，其坡突石，皆金沙燁燁，如云母堆疊，而黃映有光。時(shí)日漸開(kāi)，躡其上，如身在祥云金粟中也?！毙煜伎驮谶@里所說(shuō)的就是云南元謀土林景觀，如今已成為我國(guó)著名旅游景觀之一。 2010年1月中旬，我因到云南省元謀縣參加一個(gè)學(xué)術(shù)會(huì)議，有幸去了距縣城約30千米的物茂土林考察。雖然以前我也到過(guò)元謀，但只是路過(guò)，匆匆而來(lái)又匆匆而去，只知道這里屬于金沙江南岸一個(gè)比較干燥的盆地，而這次考察使我對(duì)元謀特別是元謀土林有了更多的認(rèn)識(shí)和了解。 土林：特殊地質(zhì)構(gòu)造和氣候環(huán)境綜合作用的產(chǎn)物 元謀土林主要分布在金沙江南岸的元謀盆地，總面積大約為50平方千米，平均海拔1000米左右，包括新華土林、班果土林、虎跳灘土林、物茂土林等13座土林，其中景觀品位最佳的當(dāng)數(shù)物茂土林，目前這里已成為外地游客來(lái)元謀參觀的主要景點(diǎn)。 在我國(guó)的土林景觀中，以云南的元謀盆地和西藏的阿里扎達(dá)盆地最為發(fā)育，此外，在云南的江川、南澗，四川的西昌、甘肅的天水和新疆的葉城等地也有土林分布，但就面積、觀賞性、典型性和密集程度看，它們都不能與元謀土林相比。土林作為一種獨(dú)特的流水侵蝕地貌，其形成是特殊的巖性組合、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、風(fēng)雨動(dòng)力和生態(tài)環(huán)境等條件綜合作用的結(jié)果。元謀土林之所以能形成今天的規(guī)模和形態(tài)，與其特殊的地質(zhì)和氣候環(huán)境背景有關(guān)。 元謀盆地的降雨量不足200毫米，而且雨、旱季分明，降水量集中在夏天的6、7、8三個(gè)月，降水次數(shù)少，但每次降水量集中、強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間短。這種干燥少雨的氣候環(huán)境為元謀土林的形成和發(fā)育提供了有利條件，再加上第四紀(jì)以來(lái)元謀盆地多次間歇式的抬升、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使盆地中的沙土沉積在隆升停歇時(shí)期處于迭加富集狀態(tài)，同時(shí)形成一層密度較大，膠結(jié)尚好的“硬夾層”。正是這些硬夾層在后來(lái)的雨水侵蝕過(guò)程中對(duì)下層土柱或土塔起到了很好的保護(hù)功能，這也正是元謀土林得以形成今天這種規(guī)模和形態(tài)的主要原因之一。 任何一處土林景觀的形成和發(fā)育均離不開(kāi)干燥少雨且雨量集中的氣候環(huán)境，土林中的土柱和土塔個(gè)體要想保護(hù)得更長(zhǎng)久，那就必須要有石磧、石礫或膠結(jié)較好的硬夾層覆蓋在土柱和土塔的頂端，否則土柱和土塔便會(huì)在風(fēng)吹雨打中逐漸變矮變小，直至倒塌折斷甚至被夷為平地。所以，無(wú)論是西藏的扎達(dá)、四川的西昌，還是云南的元謀，大凡形態(tài)完整、個(gè)體碩大的土柱和土塔，其頂蓋處必然托附著一塊石磧或保存有厚厚的硬質(zhì)沙磧殼，它們是土林個(gè)體的天然的保護(hù)神。 土林：此消彼長(zhǎng)、今非昔比的變化美 與另一種著名地質(zhì)景觀——石林相比，土林的演替歷史周期要短暫得多。無(wú)論云南的路南石林、四川的興文石林，還是廣西的石灰?guī)r峰叢峰林，除了某些構(gòu)造作用之外，其外貌形態(tài)主要依靠在一定溫度條件下碳酸鈣和水彼此之間的化學(xué)反應(yīng)而完成。對(duì)于大如房屋高似山的石林、石峰而言，這種化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程是十分緩慢的。據(jù)研究，在水解化學(xué)作用下，碳酸鈣質(zhì)石林、峰林以及石鐘乳的消長(zhǎng)速度大約為每年0.06毫米。這種變化速度是我們?nèi)祟?lèi)難以直接觀測(cè)到的，甚至在一個(gè)人的一生中也無(wú)法明顯感覺(jué)到。云南石林附近的居民大約生來(lái)就以為他們那些熟視無(wú)睹的石林精怪們就是那般模樣哩！ 土林則不然，只要你留意觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)，每座土柱或土塔的個(gè)頭、粗細(xì)、模樣，以及它們的形態(tài)都經(jīng)常處于變化之中的。不說(shuō)今非昨比，起碼幾場(chǎng)暴雨或大雨過(guò)后，土林們就會(huì)發(fā)生某些變化：個(gè)頭高了一些？身材瘦了一些？早春時(shí)還像一把直刺云天的寶劍，怎么秋后就變成了一位守城把關(guān)的武士？去年還是一只獨(dú)立雞群的鶴，今年如何變成了一只又小又瘦而且脫了毛的雞？自然，還有一些“體質(zhì)”本來(lái)就過(guò)于“羸弱”的土林，幾場(chǎng)大雨過(guò)后便會(huì)頹然倒下……不過(guò)，你也不必去擔(dān)心土林們會(huì)在一夜之間消失，甚至也不用擔(dān)心它們會(huì)在幾年幾十年之后消失！就好比目前有人擔(dān)心喜馬拉雅山的冰川會(huì)在10年、20年后消失，南極冰蓋、格陵蘭冰蓋會(huì)在我們看得見(jiàn)的時(shí)間內(nèi)消失一樣。這些都是杞人憂天！ 尤其是土林。形成土林有一個(gè)不可忽視的基本常識(shí)：高差！從土林的頂部到土林區(qū)域的谷地出口處必須存在一定的地勢(shì)高差，通常把這個(gè)區(qū)域的谷地出口稱(chēng)為“侵蝕基準(zhǔn)面”。在這個(gè)基準(zhǔn)面上，侵蝕、切割的作用是不會(huì)停止的。換句話說(shuō)，即便某一個(gè)土柱倒下了，只要它沒(méi)有倒出溝谷之外，那么它倒塌之地將會(huì)變成新的切蝕地的起始點(diǎn)。如果這座土柱頂部也有一塊石礫，那么，若干年后，這塊石礫也許就會(huì)成為新生土柱的“保護(hù)帽”。 石林很美，尤其是它們那幾乎不變的優(yōu)美姿態(tài)。土林也有土林的美，那就是隨時(shí)處在變動(dòng)中的美，而且土林的此消彼長(zhǎng)、今非昔比的更直觀的變化，更會(huì)讓人們?nèi)ンw會(huì)蘊(yùn)含在土林中的大自然賦予的神奇和鬼斧神工的具象美。 土林：曾經(jīng)郁郁蔥蔥的原始森林 這次考察還讓我對(duì)土林的河谷溯源侵蝕機(jī)理有了深刻的認(rèn)識(shí)。 土林的河谷溯源侵蝕表現(xiàn)為：在同一流域中，在溝谷的中上游，土林的分布密集，而且不少土柱土塔的基底多是互為毗連的；在溝谷中下游，土林的數(shù)量逐漸稀少，但一些土柱土塔的發(fā)育程度比較完善；到溝谷下游，土柱、土塔不僅數(shù)量稀少，連個(gè)體也變小了。土林的這種特性自然是與它們經(jīng)過(guò)的侵蝕時(shí)間、侵蝕強(qiáng)度密不可分的。在上游地區(qū)，土林的形成時(shí)代必然要新得多，也許它們剛剛才被雨水沖開(kāi)，也許它們不久前才與源頭的土層彼此隔斷，也許它們的上部剛被隔斷，而下部還與母體保持著割舍不開(kāi)的聯(lián)系；到中下游地區(qū)，土林已然經(jīng)過(guò)了更多的歲月滄桑，經(jīng)歷了一次又一次大雨或暴雨的滌蕩和磨練！須知，這浩瀚的宇宙中，只有時(shí)間才是永恒的主人，別的通通是匆匆過(guò)客而已，包括這土林！ 除了雨水淋蝕的物理過(guò)程，應(yīng)該還有化學(xué)作用。盡管化學(xué)過(guò)程在土林的形成中不起決定作用，但我相信某些現(xiàn)象是存在的，尤其當(dāng)土壤中含有易水解的穩(wěn)定性偏低的物質(zhì)，比如碳酸鈣、碳酸鎂等。元謀氣溫高，地溫也不低，溫暖的雨水滲入土壤后一定會(huì)產(chǎn)生某些氧化、還原或置換反應(yīng)的。 漫步在物茂土林中，不時(shí)還能發(fā)現(xiàn)粗大的硅化樹(shù)化石遺存。從其直徑不小于30厘米的規(guī)模來(lái)看，曾幾何時(shí)，元謀地區(qū)還是郁郁蔥蔥的原始森林呢！從石化程度來(lái)看，在這些壯碩的大樹(shù)生活的年代，元謀四周還沒(méi)有那么多的山，至少元謀還沒(méi)有被山脈所環(huán)繞。要知道，元謀干熱盆地和河谷氣候的形成正是與相對(duì)封閉的環(huán)山地形有關(guān)——當(dāng)氣流經(jīng)過(guò)元謀上空時(shí)，由于山體的阻擋而難以下沉，于是產(chǎn)生了導(dǎo)致盆地內(nèi)少雨干旱的“焚風(fēng)效應(yīng)”。 我們的老祖宗——生活在170萬(wàn)年以前的“元謀人”也許正是在這似錦繁華、水流潺潺、物賜天予的環(huán)境中生存繁衍。 各具特色的西藏阿里的扎達(dá)土林和四川西昌的黃聯(lián)關(guān)土林 除了元謀土林，我還考察過(guò)西藏阿里地區(qū)的扎達(dá)土林和四川西昌的黃聯(lián)關(guān)土林。 扎達(dá)土林分布在扎達(dá)縣象泉河（即朗欽藏布）流域。在扎達(dá)地區(qū)大大小小的支流谷地中都能見(jiàn)到地造天成的土林，總面積達(dá)到5600多平方千米，數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的土柱、土塔和土筍無(wú)時(shí)無(wú)刻不處在此消彼長(zhǎng)的變幻過(guò)程中。數(shù)百萬(wàn)年以前，扎達(dá)地區(qū)曾經(jīng)是一片汪洋大海，隨著第三紀(jì)末第四紀(jì)初青藏高原的快速隆起，滄海桑田，海水退去，這里變成了世界屋脊的一部分。由于受喜馬拉雅山脈、岡底斯山脈等極高山脈的圍屏，這里的年降水量不足200毫米，而且降水分布極不均勻，一年的降水量幾乎全部集中在夏季僅有的幾次暴雨天氣中。 如果我們把規(guī)模龐大的扎達(dá)土林比作“大家閨秀”，那么黃聯(lián)關(guān)土林就只能算作“小家碧玉”了，不過(guò)它的美麗瑰秀并不讓扎達(dá)土林。黃聯(lián)關(guān)土林分布面積僅4平方千米左右，直接呈現(xiàn)土林地貌景觀的區(qū)域更小，僅0.53平方千米。黃聯(lián)關(guān)土林土柱的母質(zhì)可能來(lái)源于附近東北方向的螺髻山第四紀(jì)古冰川融退后的冰川沉積。一些發(fā)育完好的土柱土塔頂部多有石礫覆蓋其上，可能為當(dāng)年的冰磧漂礫。 土林土柱與石磧、礫石的關(guān)系密切。如果在雨水對(duì)最初的地面沖蝕時(shí)正好遇到一塊石磧、礫石或膠結(jié)尚好的沙磧層，雨水自然便會(huì)“欺軟怕硬”，只對(duì)其四周的土層產(chǎn)生強(qiáng)烈的下蝕作用，而在石礫和堅(jiān)硬的沙磧層保護(hù)下的土柱便會(huì)在四周不斷的雨蝕中越來(lái)越高。就地貌形態(tài)而言，“高度產(chǎn)生美”，無(wú)論是山脈，河谷還是溶洞、峰林、石林等地面景觀，一定是高差賦予了它們更多的奇麗異美。就一座山脈而言，高度越大，無(wú)論垂直自然帶還是氣候帶就會(huì)更豐富、更內(nèi)斂、更多樣，其風(fēng)光更令人目不暇接。土林中的土柱、土塔當(dāng)然也概莫能外。文學(xué)家在形容山高景美時(shí)常用“高山仰止”、“景行行止”就是這個(gè)道理。 于是，我更加體會(huì)到了元謀土林的嬌麗風(fēng)采了。 小鏈接？ 土林形成的必備的氣候條件 氣候干燥，雨量集中，降水強(qiáng)度較大，降水時(shí)間短暫，這些都是形成土林的必備條件。試想，如果降水量大而且每次降水時(shí)間持續(xù)較長(zhǎng)，那么雨水就不僅僅只對(duì)半膠結(jié)的土層有向下的沖、切蝕作用，而且還將對(duì)土層內(nèi)部進(jìn)行全方位的浸潤(rùn)、淹泡，其結(jié)果必然是土體的整層流失；如果降水量不大，分布均勻，每次降水強(qiáng)度很小，那么其結(jié)果便是孱弱的雨水既無(wú)能力對(duì)土體進(jìn)行沖、切蝕作用，也無(wú)法將數(shù)量極小的雨水浸入到土體內(nèi)部產(chǎn)生浸潤(rùn)、淹泡作用，也許雨水還來(lái)不及浸入土層或只有少許浸入地表，就被雨停之后干燥的空氣蒸發(fā)掉了。由此可知，只有一年中少數(shù)幾次來(lái)得快、去得也快，而且極具沖、切蝕能量的急暴雨過(guò)程才能夠深深地切開(kāi)厚厚的土層而又不傷及遺留土體的“肌膚”。如此日復(fù)一日，年復(fù)一年，高低錯(cuò)落的土林便形成了。 相關(guān)鏈接？ “元謀人” 除了土林，元謀還以發(fā)現(xiàn)“元謀人”聞名世界。 1965年5月1日，為配合四川攀枝花地區(qū)的建設(shè)和成昆鐵路的勘察設(shè)計(jì)，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所26歲的青年學(xué)者錢(qián)方來(lái)到了元謀。錢(qián)方等人在元謀縣上那蟬村采集化石時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)了兩顆石化程度很深的淺灰白色的門(mén)齒化石。憑借在大學(xué)里學(xué)到的一些基礎(chǔ)知識(shí)，他們現(xiàn)場(chǎng)初步認(rèn)定，這是一對(duì)原始人類(lèi)的門(mén)齒化石。為了進(jìn)一步求證，他們將化石帶回北京，求教于中國(guó)地質(zhì)博物館專(zhuān)家胡承志先生。胡錄志先生對(duì)北京猿人頭蓋骨化石極有研究，而且是北京猿人頭蓋骨化石失蹤前的最后見(jiàn)證者。胡教授在對(duì)化石進(jìn)行分析研究后，將其確定為“中國(guó)境內(nèi)早期直立人的上門(mén)齒”，并將此人種定為“直立元謀種”。 由于當(dāng)時(shí)正值“文革”動(dòng)亂年代，這一重大發(fā)現(xiàn)并未公開(kāi)發(fā)表。直到1973年，這一成果才以《云南元謀發(fā)現(xiàn)的猿人牙齒化石》為題發(fā)表在《地質(zhì)學(xué)報(bào)》上。1976年，經(jīng)過(guò)對(duì)化石出土地進(jìn)行地磁學(xué)年代測(cè)定，首次將元謀猿人的存在年代定為170 10萬(wàn)年前，和50萬(wàn)年以前的北京猿人以及100萬(wàn)年前的陜西藍(lán)田猿人相比，整整將中國(guó)境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的古人類(lèi)存在年代提前了將近100萬(wàn)年！ 為了使元謀人的年代更趨準(zhǔn)確，錢(qián)方和他的同行們又用其他方法進(jìn)行對(duì)比分析，其結(jié)果均在距今150萬(wàn)年到170萬(wàn)年之間，更有力地證明了在第四紀(jì)早期的早更新世時(shí)代，比北京人、藍(lán)田人更早的元謀人的的確確在環(huán)境更優(yōu)越的元謀盆地生活、生存過(guò)！ 元謀人一度還被冠以世界東方人類(lèi)的祖先?？墒请S著考古科學(xué)的不斷深入，有大量證據(jù)更有利于人類(lèi)的共同祖先起源于非洲地區(qū)！