科學之眼看“五岳”

尹家衡

我們中華民族自古熱愛養育自己的大地，崇敬大自然(特別是喜愛大川名山)，早就創立了善待自然、“天人合一”的正確哲學觀，也早就把融雄偉壯麗的自然風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年的某社區論壇，曾有人大膽地對這個在漢代就初步確定的“五岳”說“不”，稱現在的“五岳”已經不合時宜，呼吁應該選出新的“五岳”。

“漢代視野”的五岳名山真的已經過時了嗎?未必如此。隨著社會進步和科學發展，特別是經過地質學家多年的辛勤探索與研究，現已進一步認識到，除了雄偉壯麗的自然風光和歷史悠久的人文景觀之外，“五岳”也擁有豐富的科學內涵，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、奇石應有盡有，構成了群峰共峙、山水相連、氣勢恢宏、總面積達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”的科學內涵呢?

直到2006年，當泰山在第二屆世界地質公園大會上被評為“世界地質公園”時，這座經過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確定了它在地學界應有的高度，當之無愧地榮獲“三重世界遺產”(世界自然遺產、世界文化遺產和世界地質公園)的桂冠。

地質學家考察后發現。構成泰山主體的巖石是泰山群變質巖，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物。

除了古老以外，泰山在地質學上還有兩大特色：一是我國目前唯一發現有超基性噴出巖(科馬提巖)的地區；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系(地下巖漿上升至距地表一定深度但未達地表，便叫“侵入”，由其冷凝后形成的巖石叫“侵入巖”。花崗巖就是典型的侵入巖)，這實屬舉世罕見。它的重要科學意義在于給研究地球早期歷史提供了重要信息與物質基礎。

科馬提巖是地幔高度部分熔融的產物，它于1969年首次被發現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，其化學成分的一大特點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。可以說是各類地質作用造就了泰山的峻奇雄偉。

古老至尊的極頂巖，是泰山群變質巖的老大哥一太古代泰山期花崗閃長巖，根據同位素年齡測定結果，年齡已有26億～27億歲，它在地質科學上具有重要研究價值。

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，攔腰斷裂相當容易。

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

此外，泰山還有其他地質景觀，如桶狀構造的“醉心石”、典型的冰川地貌、壯觀的“石海”、神奇美妙的各種泰山石，等等，真是數不勝數。

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，筆者從北京地質學院畢業，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，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，秀麗奇偉，帶來無比的視覺震撼，至今記憶猶新。

華山之秀麗險峻，當屬“五岳”之首。正可謂：“卓杰三峰出，高奇四岳無。”包括華山在內的國內諸多名山，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地堅硬，善抗風化侵蝕，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，環峙如盆，恰似蓮花之五瓣，而五峰外側，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。對此奇特之地形，一般游客雖稱奇而不得其解；但在地質學家眼中，則“一目了然”：這是由不同構造時期的不同地質作用造成的結果。

我們的地球母親，從誕生至今已有46億年歷史。其最新的一個地質時代，從距今約300萬年前開始，稱“第四紀”。從第四紀開始至今，地球由于氣候的變化，至少已經歷過3次寒冷的冰期。李四光等地學老前輩的研究結果表明，我國在第四紀后期，至少有3次冰川時期，最后一期距今不過1萬余年。在此期間，就和今日之南、北極地區一樣，冰雪覆蓋了我國華北和長江流域的大部分地區。而包括華山在內的秦嶺地區，至少經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。五峰環峙，狀若蓮瓣之奇觀，正說明這里原來是一個大規模的冰圍地，即冰川源區。冰雪在此聚積、壓實，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，其勢能和流動時的動能更是不可估量。任何堅硬的巖石，也經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理，在造山運動過程中、在冰川剝擊和風化作用下，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，而且因為主冰川能量大，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。在華山景區內，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山美地國家公園和新西蘭南島的米爾佛海峽地區。不僅如此，若論文化積淀、人文景觀，上述兩個國外景區更無法與華山相比。

“南岳”礦產冠“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，海拔1300米，雖為五岳之最低者，但因屬冷空氣下降區，一年之中，云封霧鎖達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。”衡山雨水充沛的特點，既造就了水簾洞等著名景觀，又成就了其獨特的小氣候環境，夏季不熱，冬天不冷。

“南岳”的礦產資源之豐富在“五岳”中是首屈一指的。衡山的主體由耐風化的花崗巖組成。花崗巖本身是堅固的建筑材料，湖南的優質花崗巖遠銷港、澳等地。伴隨花崗巖侵入活動所衍生的多種礦產也相當有名。衡山周邊有鎢礦、鉛鋅礦、金礦、鈮鉭鈹礦等貴金屬、黑色金屬、有色金屬及稀有金屬礦產。在衡山西側，還有長達26千米的優質鈉長石礦化帶，質量好，分布連續，是上等的玻璃原料，儲量超過千萬噸，數全國第一。由地表淺部鈉長石風化而形成的高嶺土，是優質的瓷土，它是極受國內外高檔瓷器生產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，與呂梁山北段相連，東西長達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，無數悲壯的戰爭故事在此發生，其中也包括抗日戰爭初期的平型關戰役。

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，聞說應龍頻灑澤，為霖濟旱不知年。”井有兩口，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。當地道人編了神話，說恒山下有深海，海內有一龍一蟒，甜苦井水是分別從龍、蟒口中吐出來的，云云。后經地質學家實地調查，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熱液多金屬硫化物礦化帶相通，水質遭到了一定程度污染。如今，為防止地下水污染擴大，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。“九省通衢”的河南省是我國中原大省，地處河南的嵩山自然也非“中岳”莫屬。嵩山主體在登封市境內，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個時期一樣，地質學家也將地球的演化歷史劃分為5個時代，即太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。這些時代不是隨便劃分出來的，而是要運用大地構造學、地層學、古生物學、同位素年代學等多學科的科學手段來綜合確定。

嵩山在科學上最重要的價值，就在于它不僅是由地球誕生早期形成的巖石所構成，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展的歷史，準確劃分地質時代提供了可靠證據。

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

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

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

責任編輯趙菲