自然地理野外科研实践纪实(七) 探溶洞奇观,访人类先祖

  • 尧祥临、金映谷、曲尼措姆、吾金曲措
  • Published: 2023-08-02
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       7月25日早上8点,离开夜宿的客栈,同学们在老师的带领下来到附近的拒马河畔进行考察。拒马河发源于河北省涞源县的西北太行山麓,流经野三坡、十渡等地最终汇入大清河。在野三坡和十渡风景区,岩石以碳酸盐岩为主,形成了优美、独特的岩溶地貌。从河畔向周围望去,能看到一些峰丛的发育,这些锥状山体的基部尚连接一起,有一些甚至仅仅在山顶部分表现出一些丛状的特征,基本没有见到发育成熟的基部分离的峰林。这是由于华北地区的气候相比江南地区要更干更冷,水的溶蚀作用相对较弱,所以这里的岩溶地貌与广袤的南方喀斯特相比,发育程度更低,大体上处于幼年期或青年期阶段。图 1拒马河附近的峰丛

       在河边的一处滩地上,同学们熟练的将土层挖开,观察底层土壤的盐酸反应,土层非常的薄,一锹下去即碰到了石砾。在碳酸盐岩较多的地区,土层往往较薄。原因是岩石的主要成分是碳酸钙,经水解作用被径流带走,导致残积物少,成土作用缓慢。吕老师并引导同学们联系课堂曾讲到的云贵地区的石漠化问题,思考本地水土流失和水土保持问题。在盐酸反应中,无论是表层土还是底层土,反应都不是很明显,基本上看不到多少气泡,和在黄土高原地区与温带草原所见到的剧烈的盐酸反应无法相比,进一步说明这里降水量较大,淋溶作用较强,从而土壤中的钙含量较低。

       在部分同学测量水质的同时,老师和我们一起回顾了课堂讲授的知识,提出了测量河流流量该如何选址、为什么拒马河在这一段的水非常的清等问题。经过讨论后,同学们认识到河流流量最好选择在河道较窄、河床较平直的位置进行测量,否则测量的误差和工作量都更大。经过测量,发现这里的水的含氧量非常高,比延庆野鸭湖湿地水体所测得的更高,说明这里污染较小,同时发现在岸边河水的pH值约为6.8,而在河道中间的为7.06,都呈中性,但是测量值略显不同。目测来看,拒马河的水非常清澈,说明水中的泥沙含量非常低。我们在观察周围山体之后发现,无植被覆盖的山坡基本上都是裸露的岩石,而有土壤覆盖的地方都有较为茂密的灌丛与林地分布,基本没有水土流失情况,所以河流的水非常的清澈。

       上午近11点来到仙栖洞附近。在仙栖洞外的一处岩石边上,老师问同学们岩石表面的纵横交错、凹凸不平的细小沟纹是如何形成的?有的同学认为是水侵蚀形成的,有的认为是表面的植物进行生物风化形成的,还有点认为这是大块的岩石在受到侵蚀之后外部剥离露出的原来岩石的内部结构,各种观点都有。老师解释说这种现象是含有二氧化碳的流水溶蚀岩石表面形成的。除此之外,也可能存在一些其他的要素的影响,因为单纯的流水的作用仍然较难解释局部出现的凹凸不平的小坑状的表面。图 2 拒马河畔土壤盐酸反应

         纵横交错、凹凸不平的细小沟纹是如何形成的?有的同学认为是水侵蚀形成的,有的认为是表面的植物进行生物风化形成的,还有点认为这是大块的岩石在受到侵蚀之后外部剥离露出的原来岩石的内部结构,各种观点都有。老师解释说这种现象是含有二氧化碳的流水溶蚀岩石表面形成的。除此之外,也可能存在一些其他的要素的影响,因为单纯的流水的作用仍然较难解释局部出现的凹凸不平的小坑状的表面。图3 岩石表面纵横交错的细沟

        进入仙栖洞首先需要坐船穿过500米长的水道,在洞中同学们欣赏到了多种多样的溶洞的景观,包括石笋、石钟乳以及两者不断生长随后相连形成的通天柱,此外还有大量的石幔分布其中。这些天然形成的奇观在多彩的灯光的照射下,壮丽多姿,令人目不暇接。在洞里,有些断裂的钟乳石露出了其宛如树木年轮般的断面,记录了钟乳石形成过程的环境变化。在不同时期,上部岩体渗漏下来的水中含有不同的杂质,与碳酸钙一起随水温发生变化在石钟乳的外表面沉淀结晶,最后形成了一层一层的纹理结构。洞里温度常年为里温度常年为18-19℃,如果穿短袖入洞甚至会觉得有些冷。据介绍,仙栖洞发现于1998年,在1999年的8月正式向游客开放。受旅游开发的影响,溶洞内逐渐变干,同学们发现很多岩壁已没有渗水,表面基本处于干燥的状态,洞内石笋、石钟乳等岩溶地貌基本上已停止了发育。从溶洞中出来,温度骤升,戴眼镜的同学都发现自己的眼睛上起了雾,可见洞中多么凉爽。图 4 年轮状的石钟乳截面图 5 通天柱图 6 石幔

       午饭后来到周口店参观遗址博物馆。在进入展厅之前,戴老师简单向同学们介绍了周口店地区保存有37亿年前的地层,记录了地球绝大多数时间的历史;同时在这里也发现了北京人、新洞人以及山顶洞人的遗址,对人类学来说具有重要的意义。之后同学们首先参观了展厅内的地形沙盘,讨论了在几十万年前这里为什么能有人类活动,认为这里一方面背靠着山地,居住在高处更加安全;另一方面是离洞不远处有河流经过,水源有保障;第三是,东部为平原,在几十万年前分布着大片的草地和大量生活在此的食草动物,山上分布着林地,保证了食物来源。不过,吕老师提醒除自然环境的变化外,沙盘所展示的现在的地形也许和几十万年前有所不同,将今论古,只做初步分析。博物馆展示了周口店北京人考古发掘过程、人类以及其他动物化石的模型。还在墙壁上用模型展示了在周口店遗址内辨识出的13个地层。这些地层最早能追溯到近70万年前,最晚约20万年前。从地层颗粒物的粗细以及是否埋藏有适应于某种气候的生物化石头可以一窥数十万年前周口店地区的气候特征。从地层颗粒物大小、是否埋藏有适应于某种气候的生物化石等,也可一窥过去50万年间这个地区气候等自然环境的变迁。图 7 周口店遗址附近地形沙盘图 8 地层中部分指示古环境的哺乳动物

       参观完博物馆,来到遗址公园,当年的考古工作者就是这这里发现了古人类化石。古人类曾经居住在这里的一处溶洞里,溶洞冬暖夏凉,为古人类提供了安全、舒适的住所。但溶洞的顶部在30万年前塌陷消失,现在由人工建造的顶棚代替,所以看起来更像一个巨大的深坑。同时,与仙栖洞相比发育程度较低,基本没有发现石笋等典型的溶洞景观。溶洞地层和博物馆里所展示的相呼应,也让同学们感受到周围环境沧海桑田的深刻变化,也体会到了背后所隐藏的厚重历史。图 9 周口店遗址中的标出的地层

       结束了一天的野外实践,全体同学于下午6点左右返回玉泉路校区。自然地理野外科研实践进入尾声,明天将考察奥森公园,在地理资源所进行实践总结。同学们也在这8天的野外实践中将理论与实践相结合,用课本和课堂学到的诸多理论生动解释了自然界的具体现象。我们感觉这次自然地理野外实践活动大家都收获颇丰