由寒武紀(CambrianPeriod)到現在,長達5.75億年,叫做“顯生宙”(PhanerozoicEon),與上文所說的隱生宙對立,其中有生物化石。在顯生宙內所建立的地層叫做“顯生宇”(PhanerozoicEonothem)。
假定把地質時間縮為45億分之一,即將45億年當作一年來計算,以這個辦法來看地殼與生物演變時間的長短:
由元旦上午零時零分1秒有地殼,尚無沉積岩地層;
3月10日地殼已有岩石地層;
3月29日(35億年前)地麵出現生物;
11月25日(4.6億年前)地麵出現脊椎動物;
12月16日(2億年前)出現恐龍、鳥類;
12月26日(6500萬年前)恐龍絕滅;
12月31日人猿出現。
接著冰川出現;人類出現。又接著文明開始。這一年結束前千分之一秒內出現太空人。美國人登月。
化石可顯示時間的早晚沉積岩內含有化石(fossil)。這是地質時期內生物遺體、遺跡、遺物,保存在岩層以內形成的。生物由開始直到現在隻有一個係統,由簡單進化而成為複雜,絕對沒有兩個係統。例如寒武紀有三葉蟲,到二迭紀末完全消滅,中生代不再開始有三葉蟲,第三紀或第四紀內,也不再開始有。因此,化石可以確定年代先後。例如山東大汶口有豐富的三葉蟲化蟲,俗名燕子石。四川自貢市有多樣的恐龍化石。北京周口店有北京猿人化石及多樣石器,也有灰燼層。
地質史上三大冰期與大環境地球星上為什麼會出現冰期?某科學家認為與大環境有關係。地球星跟隨太陽恒星永無止境的前進,這是事實。宇宙空間內既有暖空,也有冷空,順理成章。當銀河星係進行自轉之時,地球星極有可能在前進中通過一段冷空,因而出現冰期時代。地質時代由現代上溯到晚震旦紀,出現三次大冰期。即震旦紀冰期、石炭-二迭紀冰期及第四紀冰期。由晚震旦紀到現在,有6億多年時間,平均每2億多年可出現一次冰期。銀河星係有自轉,地球星跟隨太陽恒星在銀河星係自轉中前進。自轉一周大約需時2.2億年;自轉三次約需時6.6億年。兩種現象在時間方麵大致符合。如果這個想法無誤,在早震旦紀(或下震旦係岩層)內,可能找到更早的一次冰期。如果時間的間隔為2.5~3億年,這個理論就可以成立。
依據地質史,大冰期出現的間隔,需時2億多年。第四紀冰期,在距今7000年前結束。下一次來臨,應該在2億年以後。讀者對於冰期的出現,不必擔心。2億年絕不是一個短時間。例如人類遠祖是巨猿一類的動物,距今不過500萬年。巨猿的祖先來自哺乳類,距今已遠達1億年。更早是海水中的生物,近似魚類,距今已2億多年。下一次冰期在2億年以後才出現,那時人類進化到什麼樣子,很難預測。
地心引力與山地泥石流、坡麵後退和土被滑跌
泥石流的成因和預兆泥石流(mudflow或mud-rockflow)是爛泥漿混合大小石塊受地心引力作用由上坡突然滾向下坡的一種急劇流動。如沿途沒有居民,問題不大;如有居民,或爬山滑雪的人,可就危險萬分。
泥石流爆發以前的預兆並不明顯,但在山坡積雪很厚的地區,如突然出現連續數日的晴天,或突然出現高溫,積雪迅速融化,就會導致泥石流的發生。在黃土高原地區,如果忽然連綿降雨;在有地下水的地方如突然泉水大量湧出,這些現象都可以導致泥石流,必須提防。
穀底鬆散堆積物和兩側山坡上堆積物,年深日久,蓄勢待發,人並不知。一旦積雪化為水,暗中潤濕堆積物,增加它們自身的重量,加強“位能”,而且又能潤滑穀坡與堆積物之間的坡麵。一旦為地心引力所牽動,如有一石塊跌落,疏鬆堆積物具有極大的“位能”,再有融雪的水或雨水作為潤滑劑,最後隻要地心引力先牽動一些石塊滾落,它上方的堆積物失去原有石塊的支持,也跟著跌落。高坡上物質滾落,撞擊低坡上鬆散物,後方的堆積物碰撞前方的堆積物,出現連鎖性反應,不能中止,導致一係列的堆積物滾落,釀成災禍。泥石流是在地心引力的作用下,突然釀成的災害。水流流速較慢,泥石流流速很快。因為泥漿和石塊在上坡,“位能”很大,一旦泥石受地心引力掀動,立即向下坡滾動。其滾動的形象好似向前方跌落,無法阻止。一般來說,河床的坡度很和緩,泥石流的穀坡卻很陡,一旦開始滾動,比萬馬奔騰的景象驚險萬倍。不僅震撼,而且擋之者立即披靡,無一幸免。
可立即改變環境的泥石流泥石流與河流完全不同,它可以釀成災難,震驚社會。通常所見的河流作用,有侵蝕、搬運、沉積三大作用。由於河道很長,上遊侵蝕作用最明顯;中遊搬運作用最明顯;下遊沉積作用很明顯。泥石流的流程很短,沒有上、中、下三遊的區別。一旦發動,來勢凶猛。
泥石流與江河發生洪水完全不同:(A)河水中洪流主要來自大雨;泥石流中的洪水首先是高山上坡融化的積雪,人目不易察覺;其次才是突然間發生的暴風雨,有時也有可能因水壩崩潰或火山噴發,融化山坡上的積雪,使雪水成為洪流,在短時間內釀成大災難。(B)河水一旦出現洪流,河水的侵蝕與搬運能力立即加強,可以泛濫成災,使人恐懼。泥石流爆發之前,泥砂和石塊是幹燥而且鬆散的堆積物。在穀底或兩側山坡下部處於靜止不動狀態時,無人對它恐懼;隻有當雪水或雨水把這些堆積物浸濕以後,才使人害怕。簡單來說,河流中洪水與搬運物的比,最高為20比1。泥石流中的洪水與搬運物的比,最高為1比4,泥砂和石塊比流水多四倍。這不是流水搬運泥砂,而是泥砂搬運流水,真是奇觀。(C)河流先有侵蝕作用,後有搬運作用。泥石流先有搬運作用,後有侵蝕作用。泥石流在滾動中,利用石塊刻蝕穀底及穀底兩側坡麵。(D)河流沉積作用有明顯的選擇性,重的先沉,輕的後沉。不僅出現顆粒粗細的層次,且有前後的排列。粗重的先沉下,細而輕的要運到較遠的地方沉下來。泥石流無選擇性。它所搬運的物質,不論輕重、粗細、大小,同時運走,也同時放下。亂七八糟的堆在一起。(E)河水如出現“洪峰”,必然會流到很遠的地方才消失,兩岸居民望見洪峰過去,即有安全感。泥石流很短,從開始到結束不過幾秒鍾或幾十秒鍾。它的前方是“泥流頭”,俗名“龍頭”。向穀口外直撞出去,山搖地動,無物可以阻止。
據估計,泥漿中所含有的大小石塊,可占總流量中的10%,最高時可達80%。泥石流前進的景象不似流動,而象倒垃圾桶,桶內所有的物體一齊向前方滾落。“泥流頭”象一垛高牆,高數米到10多米,橫著向前奔。最使人震驚的,泥石流內連續翻騰滾轉的隻是一堆一堆的泥漿拌上粗砂和岩屑,那些重量極大的,一噸或數噸重的大石塊反而漂在泥石流表麵上,順流而下,好象木塊似的。這說明泥石流的內部壓力異常強大。因此,凡泥石流經過的地方,不論橋梁房屋,一律被毀。
1986年2月23日,意大利北部阿爾卑斯山脈南側坡出現泥石流,活埋10多人,其中半數是學童。這說明橫過一個穀底時,必須先注意穀底的上方堆積物有無異常現象。
中國西部山地區的泥石流中國西部包括青藏高原、新疆兩大盆地及盆地邊緣山脈,四川西部和祁連山地也有同樣的泥石流發生。這些地區冬季高山山峰上都有積雪,而且氣候幹旱。春末夏初,高山有融雪,雪水由高坡流下來,浸潤山坡下部鬆散的堆積物。條件成熟,就可能出現泥石流。祁連山脈北坡、天山山脈南北兩坡和昆侖山脈北坡,由泥石流造成的岩屑堆很多。1985年6月西藏東部林芝縣曾連續三次出現泥石流。
關於林芝縣泥石流的發生,我們的解釋如下:西藏東部全是高原,冬季內山峰積雪很厚。每年6月前後,融雪的水由山坡上部流下來,到山坡下部瀦存在低窪區內,久而成湖。湖水滿麵向外溢出。因為溢出很慢,不會釀成災害。如果連日多雨,或者天氣連續變暖,山坡上部積雪加速融化,大量雪水注入湖內。湖水外溢侵蝕湖壁,壁潰以後,湖水形成洪流,帶走山坡下部鬆散堆積物。停留在山坡上的大石塊,下方已無支持物,受地心引力也滾落到泥石流的表麵上而被運走。
林芝是西藏東部大縣,且是川藏公路上一個大站。橋梁被泥石流破壞,確是一件大事。如果泥石流發生在荒無人煙之處,再凶猛也關係不大。
陸地坡麵千奇百怪陸地表麵不是一個麵,而是由許多坡麵組成的。坡麵可分為兩大類:一為侵蝕坡,由流水或冰川侵蝕而成的坡麵,另外還有風力吹蝕的地麵成為風蝕坡麵。另一類是沉積坡,大多是平坦的,例如衝積坡、湖積坡及風積坡等。沉積坡最平坦的坡麵尚無實例,通常認為衝積平原比較平坦。山東省平原縣可為普通平坦坡麵實例之一。縣名都被叫做平原,顯示這一縣區確無起伏。如果在這縣裏建立高爾夫球場,施工極易。如果想要登高遠望,隻有登樹或者上屋頂,平原坡麵的角度小於1°。
侵蝕坡的坡麵較陡。最陡的坡麵是懸崖。通常所說的懸崖絕壁,並非垂直的90°。文學上常有“壁立千仞”,純係誇張,並無實例。通常由崖底到崖頂的傾斜度,大多不過45°。因為超過45°以後,石塊不能留在坡麵上,必然滾下來。除非坡麵上橫溝,才可以阻擋它不滑落下來。坡麵上岩屑受地心引力而滾落坡下,形成錐狀堆積,叫做“岩屑堆”。許多岩屑堆互相連接成帶,叫做岩屑坡或堆積扇。
中國東部多緩坡,由0.5°到5°。如超過5°,上坡時,已覺得行走吃力。超過45°,就列入斷崖範圍。一座大山可分為山峰、山腰(或山腹)、山麓三個部分。峰部大多是凸坡。腰部大多是直坡。山麓大多是凹坡。
所謂凸坡,指坡麵縱斷曲線向外突出,例如桂林市區內小山頭。所謂凹坡,指坡麵縱斷曲線向內注入,例如山的下部。如果坡麵縱斷曲線既不向內窪入,也不向外突出,叫做直坡。例如桂林市內小山的山腰。山麓有凹坡,可以建屋。如凹坡外伸而成山嘴(spur),山嘴似鳥嘴,向外伸也是凸坡,有人稱此為坡腳,俗話所說的“山環水繞”全是坡腳地貌。如果加上板塊活動,有斷層和褶皺,坡麵複雜,叫做多樣坡。泰山頂部是多樣性的凸坡。美國大峽穀內陡坡全是階梯狀陡坡,因為沉積岩為水平狀排列,無褶皺。中國長江三峽受褶皺作用,沉積岩垂直排列,形似懸崖式陡坡。又如廣東省北部紅色砂礫岩受侵蝕而形成砂岩石柱;廣西有灰岩石柱,受溶蝕及風化作用而成;陝西省北部有黃土柱,受流水侵蝕而成,風蝕作用也很重要。