淺析云臺山自然景觀的奧秘

2004年2月，聯(lián)合國教科文組織專家到云臺山考察后，云臺山被戴上了“世界地質(zhì)公園”的桂冠。云臺山奇異的山峰洞穴，成群的潭瀑流水，蒼翠滿目的山林，被聯(lián)合國教科文組織專家稱為“巖石、生態(tài)和文化的美妙結(jié)合”、“獨(dú)一無二”、“山和水美妙的交響樂”，被譽(yù)為“貝多芬樂章”，集科學(xué)價值與美學(xué)價值于一身，是探究科學(xué)奧秘的大課堂。

一、奇特地貌的形成

云臺山屬太行山系，處于東經(jīng)113°20′~113°26′，北緯35°25′~35°29′之間，位于河南焦作市境內(nèi)北部太行山東端，南臨滔滔黃河，因山體高峻，山頂常云霧繚繞，故稱云臺山。

從云臺山的整個地貌來看，它由山地與平原兩部分構(gòu)成。北部屬于太行山地，為東北——西南走向，地貌復(fù)雜，地勢起伏多變，自北向南由高山逐步過渡到低山、丘陵。山岳地區(qū)由于受外力侵蝕，地形破碎，多峽谷深溝、懸崖峭壁、石厚土薄，地質(zhì)學(xué)上稱之為構(gòu)造剝蝕地貌。南部則是沖積平原，既有山前洪積平原，也有河流沖積平原，兩種平原的交接處土地肥沃，是可耕地集中區(qū)。《尚書注》云：“田皆腴美，俗稱小江南。”

對云臺山風(fēng)景格局的形成，神話傳說認(rèn)為是鯤鵬翻身的結(jié)果，而科學(xué)家則認(rèn)為是受燕山期與喜馬拉雅山期兩次造山運(yùn)動的影響。在燕山期，北部上升形成高山，南部下降形成平原。在喜馬拉雅山期，云臺山山區(qū)急劇上升，河谷迅速下沉，形成又深又陡的峽谷。此景觀從子房湖至跌水甕最為典型。這一段河谷山崖幾乎直立，谷深達(dá)70m。云臺山的奇異山峰由石灰?guī)r組成，內(nèi)營力的地質(zhì)作用將石灰?guī)r抬高，形成若干組直立的山峰。同時，地表水、地下水沿裂隙對巖石進(jìn)行溶蝕，再加上外營力的影響，形成了如今雄、奇、險、秀的山峰。

云臺山世界地質(zhì)公園內(nèi)較大的斷層是黑龍廟斷層，呈東西走向，長約10km。以黑龍廟斷層為界，可分南北兩個水文地質(zhì)單元。斷層以北地殼上升，使古老的震旦系砂頁巖抬升到地表，形成一個露出地表的隔水底板。在砂頁巖隔水底板的上部，是石灰?guī)r、白云巖含層，厚度近1 000m。地下水在上部含水層中由高處向低處滲透，遇到隔水層后，由裂隙處以泉的形式流出地表。在斷層以南，地殼相對下降，使隔水層深埋地下，地表為奧陶系透水層，自然降水及上游來的地表水流入，很快滲入地下。

二、瀑布成群的奧秘

云臺山風(fēng)景名勝區(qū)是一處異彩紛呈的動靜水體系景觀，以迷人的瀑布群風(fēng)靡中原。特別是每年的7~9月，高瀑、迭瀑、簾瀑、線瀑、珠瀑、龍瀑、鳳瀑、龜瀑、蛇瀑、丫字瀑、幽瀑、風(fēng)雷瀑、云霧瀑、彩虹瀑等，條條爭異，個個競秀。地表上任何一種地貌單元都是地球內(nèi)營力、外營力相互作用的產(chǎn)物，瀑布也不例外。其中，內(nèi)營力起了重大作用。由水平運(yùn)動或垂直運(yùn)動造成的斷層或裂谷，為瀑布的形成提供了必要的條件，溪水或河水流經(jīng)斷層或裂谷，就可形成瀑布，科學(xué)上稱“斷層瀑布”。云臺山著名的天門瀑布和白龍瀑布，就是這樣形成的。在地質(zhì)歷史上，云臺山地帶曾發(fā)生強(qiáng)烈的地殼運(yùn)動，形成兩條東西走向的大斷層。當(dāng)自北向南流淌的天門河水、子房河水分別流經(jīng)此斷層時，便產(chǎn)生了一東一西兩條瀑布急流，并將下寒武紀(jì)砂巖夾薄層頁巖及其下伏震旦系石英砂巖組成的兩條河床，分別逐漸沖蝕出兩個深槽，兩條河水各自跌入其深槽，從而就形成了聞名遐邇的天門瀑布和白龍瀑布。此外，白龍瀑布的三次垂直運(yùn)動，就造成隱二、外一的三級瀑布。第二種，是由于河水流經(jīng)兩種不同性質(zhì)的巖層，對不同巖層的差異侵蝕所造成的。在軟、硬不同的兩種巖層中，其抗沖擊強(qiáng)度不一致，使河流對其較軟的巖層產(chǎn)生較大的重力沖擊和溶蝕，形成深潭；而較硬的巖層在同樣的水流沖蝕力下，被沖蝕下切較弱，便形成了河道內(nèi)的巖坎和深潭，使河流產(chǎn)生跌水，并且進(jìn)一步使深潭加深。因巖坎一旦產(chǎn)生后，增加了水流的勢能，在跌落過程中勢能又轉(zhuǎn)化為動能，對巖坎下深潭的沖擊力便增大，使深潭逐漸加深，水流的重力沖擊和溶蝕力隨之逐漸加強(qiáng)使跌水變成雄偉壯觀的瀑布，科學(xué)上稱之為“差異侵蝕瀑布”。云臺山老潭溝中落差314m的亞洲第一天瀑、小寨溝里的天緣瀑、紅龍溝中的紅龍瀑和黃龍溝中的黃龍瀑布等，都是以這種方式形成的。第三種，是在可溶性碳酸鹽地區(qū)由于水流的化學(xué)溶蝕作用形成“喀斯特瀑布”。例如，小寨溝盡端的百仙洞里正活躍的龍風(fēng)瀑布，是正在發(fā)育中的喀斯特瀑布，其下方的丫字瀑、金銀龍瀑和情人瀑等，則形成了迭瀑系列。老潭溝的孔雀瀑、疊瀑私語泉也是由水的溶蝕作用形成的。

三、峰石景物、蒼翠山林的由來

云臺山的峰石峰林山區(qū)，是一種雄中有險、奇中有秀的巖溶地貌，是由石灰?guī)r歷經(jīng)億萬年滄桑巨變而形成。大約在兩億多年前的古生代，這里是一片汪洋大海，沉積了厚度達(dá)千米上下的石灰?guī)r。如今在這些石灰?guī)r中，不難找到古生代的頭足類、腕足類、珊瑚和孔蟲類等海洋生物化石。隨著地殼的運(yùn)動，這里逐漸隆起為陸地。由于地殼的隆起，巖石受到地應(yīng)力的作用而產(chǎn)生了縱橫交錯的裂隙。石灰?guī)r易被水溶蝕，在漫長的地質(zhì)作用條件下，雨水無孔不入地沿著裂隙不斷地溶蝕，對巖石進(jìn)行切割和雕琢，從而形成現(xiàn)在的峭壁聳峙、奇峰林立、怪石嶙峋、千姿百態(tài)、神奇莫測的景象。產(chǎn)生了張良峰、老石人、王烈石人、美人山、三秀峰、茅筍峰、鵪鶉斗、龜象峰、夢筆生花、天狗峰、豬首峰、獅頭峰、虻牛背、閻王鼻、雙駝峰等意象性景觀。尤其是這片巖溶地貌著上綠裝，便形成了美麗的峰林景觀，更加顯得生機(jī)盎然。

而今，云臺山巔，特別是茱萸峰上下，有一種奇怪的自然現(xiàn)象，即使連年大旱，滴雨不下，漫山遍野的原始次生林依舊堆蒼積翠，花草山林清新嫩綠。相傳云臺山是一座不同于“凡山”的神山，有神仙呵護(hù)。這個古老的傳十分有趣，但卻無稽，科學(xué)做出了令人心悅誠服的解釋：第一，從宏觀上講，我國東臨世界最大的海洋——太平洋，西部又接壤世界最大的大陸——?dú)W亞大陸的中心地帶，氣候受到海陸位置分布和海陸熱力性質(zhì)差異的深刻影響，降水量在季風(fēng)氣候的控制下，由南向北、由東向西漸漸減少。云臺山坐落在太行山脈的南段，而這段山脈系“西南—東北”走向，構(gòu)成一道季風(fēng)屏障，加之地處山西高原與黃河平川的結(jié)合部，這種特殊的地理環(huán)境，形成山脈迎風(fēng)坡大氣降水相對較多的“小氣候”，所以森林繁茂、花草嫩綠。又由于云臺山被懸崖峭壁封閉著，因此使其植被未遭到人為破壞，故此山巔以及茱萸峰上下，至今得以保持原始的“山林王國”風(fēng)貌，被列為國家森林公園。第二，從微觀上講，“高處不勝寒”，當(dāng)山下平川上的熱空氣上升到山頂時，因氣溫降低，神奇地出現(xiàn)甘霖玉露。這種極為細(xì)小的露珠被土壤、巖石顆粒表面的靜電引力、分子引力所吸附，成為名曰“吸附水”和“薄膜水”的結(jié)合水，或者進(jìn)入土石毛細(xì)孔隙，受張力和附著力的雙重作用，滯留為“毛細(xì)管水”。這幾種“潛夜?jié)櫉o聲”的水，一般是不下滲、不蒸發(fā)的，恰好可供干涸的樹木花草和微生物享用。云臺山頂?shù)纳种苑Q“神”，也就神在其中了。

云臺紅葉亦堪稱一奇，森林中的鹽膚水、地錦、黃楝木，特別是黃櫨木和五角楓，每至深秋季節(jié)，當(dāng)受到冷空氣的激惹，其葉片中的葉綠素就會逐漸解體，產(chǎn)生類胡蘿卜素，使綠葉變成紅葉，呈現(xiàn)“霜葉紅于二月花”的勝景，主峰茱萸峰上下，成為欣賞云臺紅葉的佳處。

云臺山世界地質(zhì)公園，既有北國山勢之雄偉，又有南國山水之秀麗，是得黃河之水魂、太行之山魄的山水旅游精品，是人類地質(zhì)圖書館中的一套“萬卷書”，是科普教育的大課堂。