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第33章 峡谷大多形成在河流的上游吗?

小说: 十万个为什么:   作者:刀光如梦
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如果你打开一张中国地形图,目光顺着长江、黄河的脉络往上追溯,会发现一个很有意思的现象:那些名声在外的大峡谷,比如长江三峡、黄河晋陕大峡谷、雅鲁藏布大峡谷,几乎都扎堆在河流的上游地带。下游的河道则往往变得宽阔平缓,岸边是一望无际的平原,很难再见到上游那种壁立千仞、水流湍急的峡谷景观。这不禁让人好奇,难道峡谷天生就偏爱河流上游?为什么下游的河流就“造”不出这样的险峻沟壑?要解开这个谜题,我们得跟着河流的脚步,从它的“源头”走到“入海口”,看看水流在不同阶段,到底拥有怎样不同的“雕刻能力”。

首先得弄明白,峡谷到底是怎么形成的。简单说,峡谷就是河流“挖”出来的——水流带着泥沙、石块,像一把巨大的凿子,日复一日地冲刷、侵蚀河道两岸的岩石,把河道越挖越深、越切越窄,最终形成两侧陡峭、中间夹着河流的峡谷地貌。这个过程,在地理学上被称为“流水侵蚀作用”。但同样是流水侵蚀,为什么上游的河流能“凿”出峡谷,下游却不行?关键就在于河流在不同阶段,拥有的“侵蚀能量”天差地别。

河流的“能量”来自哪里?主要看两个因素:一是落差,二是流速。想象一下,你从山坡上往下倒水,水会顺着坡度快速往下流,冲击力很大,能冲散地面的泥土;但如果在平地上倒水,水只会慢慢漫开,几乎没有冲击力。河流的上游就像“山坡上的水”,而下游则是“平地上的水”。

大多数河流的源头都在高山或高原上,比如长江的源头在青藏高原的唐古拉山脉,黄河的源头在巴颜喀拉山脉。这些源头地区海拔高,而下游的平原或海洋海拔低,这就形成了巨大的“落差”——上游的河道每向前流一公里,海拔可能就会下降好几米,有的地方甚至能下降几十米。巨大的落差会让水流获得很强的重力势能,转化成飞快的流速。数据显示,河流上游的流速通常能达到每秒1-3米,在一些落差特别大的地方,比如瀑布附近,流速还会更快。这么快的水流,裹挟着从山上冲下来的石块、砂砾,就像一把装满了“磨料”的钢刷,对河道两岸和底部的岩石进行猛烈的冲刷和摩擦。

这种“冲刷”的力量有多强?举个例子,雅鲁藏布大峡谷所在的河段,平均海拔落差超过3000米,水流流速极快,河里的鹅卵石被水流打磨得光滑圆润,甚至能在岩石上“凿”出深达数米的坑洞——这就是水流携带的砂石对岩石的“磨蚀作用”。同时,水流还会钻进岩石的裂缝里,不断冲击、挤压,让裂缝越来越大,最终把大块的岩石“掰”下来,这叫“下蚀作用”和“侧蚀作用”。下蚀作用让河道不断变深,侧蚀作用让河道不断变宽(但因为上游岩石坚硬,侧蚀速度慢,所以河道往往窄而深),久而久之,就形成了两侧岩石陡峭、河道幽深的峡谷。

再看河流的下游,情况就完全不同了。当河流从上游流到下游时,经过了漫长的旅程,海拔落差越来越小,有的地方甚至接近平坦。没有了大落差,水流的流速就会慢下来,通常只有每秒0.1-0.5米,比上游慢了好几倍。流速变慢后,水流携带泥沙、石块的能力也会大大减弱——就像你跑步时能轻松拿着重物,走路时就觉得重物变沉了一样。于是,河流上游携带的大量泥沙、砾石会在下游慢慢沉积下来,形成宽阔的冲积平原,比如长江下游的长江三角洲、黄河下游的华北平原。

下游的河道因为泥沙沉积,河床会逐渐抬高,河道也会变得越来越宽。比如黄河下游的河道,宽度能达到几公里甚至十几公里,水流在宽阔的河道里分散流动,冲击力被大大削弱,根本没有足够的能量去侵蚀两岸的土壤(更别说坚硬的岩石了)。反而因为泥沙不断沉积,有时候还需要人工修建堤坝来防止河水漫溢,这样的河道,自然不可能形成险峻的峡谷。

除了落差和流速,岩石的硬度也是决定峡谷是否能形成的关键因素,而这个因素,恰好也和“河流上游”高度相关。河流上游大多流经高山、高原地区,这些地方的岩石大多是形成时间久远、结构坚硬的岩石,比如花岗岩、石灰岩、石英岩。这些岩石抗侵蚀能力强,当水流对它们进行侵蚀时,岩石不会轻易被冲垮,而是会被水流“一点点啃掉”,形成陡峭的岩壁。比如长江三峡,两岸的岩石主要是石灰岩和花岗岩,硬度很高,水流经过数千万年的侵蚀,才把河道切深到几百米,形成了如今“两岸连山,略无阙处”的险峻景观。

而河流下游流经的平原地区,土壤大多是松软的泥沙沉积层,硬度远不如上游的岩石。就算有水流冲刷,这些松软的土壤也会很快被冲垮,河道会不断变宽、变浅,而不是像上游那样被“切”得又深又窄。比如华北平原的黄河下游河道,两岸都是松软的黄土,水流稍微大一点,就可能导致河岸坍塌,形成“地上河”,根本无法形成峡谷。

还有一个容易被忽略的因素——河流的“年龄”。就像人有童年、青年、老年一样,河流也有自己的“生命周期”:源头附近是“幼年期”,上游是“青年期”,中游是“壮年期”,下游是“老年期”。处于“青年期”的上游河流,能量最充沛,侵蚀能力最强,就像精力旺盛的年轻人,喜欢“挑战”坚硬的岩石,不断开拓自己的河道;而处于“老年期”的下游河流,能量己经耗尽,主要任务从“开拓”变成了“沉积”,就像年迈的老人,慢慢停下脚步,把携带的“行李”(泥沙)卸下来,自然也就没有力气去“雕刻”峡谷了。

我们可以用一个具体的例子来更首观地理解这个过程——就看黄河的全程。黄河的源头在青藏高原的约古宗列盆地,这里的河道还只是涓涓细流,属于“幼年期”,还没有足够的能量形成峡谷;当黄河流到上游的青海省、甘肃省境内时,进入了“青年期”,流经的地区海拔落差增大,水流开始变得湍急,尤其是在龙羊峡、刘家峡一带,两岸是坚硬的花岗岩和石灰岩,水流经过长期侵蚀,形成了一个个深邃的峡谷,其中龙羊峡的峡谷深度超过200米,两岸岩壁陡峭,是黄河上游著名的峡谷景观;当黄河流到中游的黄土高原时,虽然流速依然不慢,但因为流经的是松软的黄土层,主要以“侧蚀”为主,河道变得宽阔,形成了晋陕大峡谷(但这里的峡谷深度和陡峭程度,己经不如上游的龙羊峡、刘家峡);而当黄河流到下游的华北平原时,进入了“老年期”,流速减慢,泥沙大量沉积,河道变宽变浅,形成了“地上河”,再也看不到峡谷的影子。

再看世界上最深的峡谷——雅鲁藏布大峡谷,它位于雅鲁藏布江的上游河段。雅鲁藏布江发源于青藏高原的杰马央宗冰川,上游流经的地区海拔高、落差大,水流湍急,而且两岸的岩石主要是坚硬的变质岩,抗侵蚀能力极强。再加上板块运动的影响(印度洋板块和欧亚板块的碰撞,让青藏高原不断抬升,进一步加大了河道的落差),水流的侵蚀作用被进一步加强,最终形成了深度超过6000米的大峡谷,成为世界上最险峻、最壮观的峡谷之一。

当然,也有一些特殊情况——少数峡谷可能出现在河流的中游,甚至下游的局部地区,但这些情况往往有特殊的原因。比如美国的科罗拉多大峡谷,它位于科罗拉多河的中游河段,但科罗拉多河中游流经的地区,恰好是海拔落差较大的高原,而且两岸是坚硬的红色砂岩,水流依然拥有较强的侵蚀能力,所以才能形成大峡谷。但这样的例子毕竟是少数,而且从整体上看,科罗拉多河的中游,其实依然具备了“上游式”的落差和岩石条件,本质上还是符合“峡谷多形成于高落差、强侵蚀区域”的规律。

还有人可能会问,那人工修建的水坝形成的“峡谷”算不算?比如三峡大坝建成后,上游形成了宽阔的水库,看起来好像改变了峡谷的形态。但实际上,人工水坝只是改变了水流的流速和水位,并没有改变峡谷本身的形成基础——三峡峡谷依然是长江上游千万年侵蚀形成的地貌,水坝只是在这个基础上形成了人工湖泊,本质上还是上游峡谷的一部分。

了解了这些科学道理之后,再看河流与峡谷的关系,就会发现其中的逻辑其实很简单:峡谷的形成,需要水流拥有足够强的“雕刻能力”(高流速、大落差),也需要有足够“坚硬的材料”(坚硬的岩石),而这两个条件,恰好都集中在河流的上游地区。下游的河流因为落差小、流速慢、岩石(土壤)松软,失去了“雕刻”峡谷的能力,自然也就很难形成峡谷。

这也解释了为什么世界上著名的大峡谷,几乎都分布在河流的上游:长江三峡在长江上游,黄河龙羊峡在黄河上游,雅鲁藏布大峡谷在雅鲁藏布江上游,科罗拉多大峡谷在科罗拉多河中游(但具备上游条件),刚果河大峡谷在刚果河上游……这些峡谷,都是河流在“青年期”最具活力的证明,是水流与岩石千万年博弈的结果。

当你下次走进一条峡谷,站在陡峭的岩壁下,听着湍急的水流声时,不妨试着想象:千万年前,这里可能只是一条狭窄的山沟,是河流带着泥沙和石块,日复一日、年复一年地冲刷、侵蚀,才把山沟“切”成了如今的深谷;而再过千万年,随着河流的不断侵蚀,这条峡谷可能会变得更深、更宽,或者因为上游泥沙的沉积,慢慢失去如今的险峻——这就是自然界的力量,缓慢却坚定,用千万年的时间,“书写”出峡谷与河流的故事。

所以,当有人问“峡谷大多形成在河流的上游吗”,答案是肯定的。这不是偶然,而是落差、流速、岩石硬度和河流生命周期共同作用的必然结果。河流上游,是峡谷最主要的“出生地”,也是自然界最壮观的“雕刻作品”的诞生地。而这些峡谷,不仅是地理奇观,更是地球演化的“活化石”,记录着河流与大地千万年的互动,也让我们看到了自然界最神奇、最强大的力量。

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