壺口地質博物館

姚云

壺口瀑布是國家級風景名勝區(qū)，國家AAAAA級旅游景區(qū)，東瀕山西省臨汾市吉縣壺口鎮(zhèn)，西臨陜西省延安市宜川縣壺口鎮(zhèn)，為兩省共有旅游景區(qū)。2024年4月10日，我們“百人重走長征路”美友團走進了壺口瀑布景區(qū)。 　　壺口瀑布是中國第二大瀑布，世界上最大的黃色瀑布。黃河奔流至此，兩岸石壁峭立，河口收束狹如壺口，故名壺口瀑布。瀑布上游黃河水面寬300米，在不到500米長距離內，被壓縮到20—30米的寬度。1000立方米/秒的河水，從20多米高的陡崖上傾注而瀉，形成“千里黃河一壺收”的氣概。太震撼了，我不停地拍攝，渴望留住這壯觀的場景，后期制作了影集。<a href="http://www.zit.org.cn/wap/video?um_rtc=eb278b43e9fcf6ad7ba572594277dfd9&utm_source=copy_link&id=c09adzh&share_depth=1&first_share_to=copy_link&first_share_uid=3721412&v=10.4.7&type=6" rel="noopener noreferrer" target="_blank" style="font-size: 22px;">黃河壺口瀑布</a> 　　景區(qū)門邊墻上的四幅巨照展現(xiàn)了春、夏、秋、冬的壺口瀑布，不同的季節(jié)，相似而又不同的美。我在秋景前照了一張，宛如站在了浪尖上。 春 　　夏 　　秋 　　冬 看著景區(qū)的這塊鐫著“黃河壺口瀑布”的巨石，拍了拍腦袋，差點忘了件大事情，“壺口地質博物館”還沒參觀，連忙跟王導打聲招呼，奔向位于服務中心的展館。 一邊奔一邊想，黃河壺口瀑布有八大奇觀：水底冒煙、石窩寶鏡、旱天雷鳴、霓虹戲水、睛空灑雨、山飛海立、十里龍槽、冰峰倒掛，在“壺口地質博物館”，我一定會找到它們形成的答案。 　　壺口地質博物館。 前 ?言 　　黃河是中華民族的母親河，據(jù)科學考證，黃河誕生至今大約有100多萬年的歷史。其干流總長5464km，流經9個?。ㄊ小字螀^(qū)），在山東省墾利縣注入渤海。 壺口瀑布位于黃河干流的中游地區(qū)秦晉峽谷的南部河段。她以排山倒海的獨特雄姿著稱于世，是世界上最大的黃色瀑布，也是偉大中華民族精神的象征。 黃河壺口瀑布國家地質公園（陜西）位于壺口瀑布黃河主干河道的西岸，園區(qū)面積為29千平方米。地質遺跡及人文資源分為飛瀑河段景區(qū)、十里龍槽景區(qū)、孟門山景區(qū)、寨子溝景區(qū)及縣川口地質科普教育基地等?，F(xiàn)今，這里已成為中外游人及地質科學工作者旅游觀光和科學考察、教學實習的理想場所。 壺口一帶地殼發(fā)展史 　　古生代時期，此區(qū)地殼海陸演化頻繁進行。中生代是鄂爾多斯地臺的大發(fā)展時期，此時，這里的內陸淺海相及湖相沉積物質極為發(fā)育，地層堆積厚度大。第四紀時。新構造運動表現(xiàn)明顯，地殼以間歇性上升作用為主。此時，中晚更新世黃土在這一帶分布范圍廣，沉積厚度大。受外力地質作用的改造和建造，地表侵獨和維積作用強烈。塬、梁、峁等黃土地貌景觀廣布。 有關壺口一帶黃河河道的形成與晉峽谷的形成密切相關，其地殼演化的主要模式是地史時期，壺口地處山岳地貌之中。后來，河套盆地與渭河盆地之間的山山嶺嶺水系朔源侵蝕，區(qū)域性的水系網絡相互貫通，使河套盆地與渭河盆地以秦晉峽谷之中的水道相逢。壺口一帶變成了黃河水道的必經之地。 壺口一帶的地層分布 　　壺口地區(qū)的黃河河谷主要出露的是中生界三疊系中上統(tǒng)和第四系中上部地層。 三疊系中統(tǒng)上部銅川組，該組地層由底部的塊狀中、粗砂巖始，至頂部為黑色、深灰綠色砂、泥巖。銅川組和其下部的紙坊組為整合接觸。 三疊系中統(tǒng)下部紙坊組，紙坊組得名于銅川市紙坊鎮(zhèn)，巖性以紫紅、紫灰色為主的砂、泥巖互層為主，含脊椎動物、植物化石等，厚度約數(shù)十米。 更新世離石黃士為淺灰黃、淺黃色黃土，其間夾有厚度不等的紅褐色埋藏古土壤層。底部為亞砂士或砂層。中含豐富的脊椎動物化石。上更新統(tǒng)馬蘭黃土呈淺灰黃色黃土為主的色調。上述黃土的成因主要為風塵堆積物。黃土?地層與下伏基巖地層為不整合接觸。 水平地層素描。 　　水平地層。 地理位置 　　黃河壺口瀑布國家地質公園（陜西）位于秦晉峽谷南部地段，屬于黃河沿岸蝕余黃士丘陵溝壑區(qū)。公園位于陜西省延安市宜川縣壺口鄉(xiāng)境內。范國：北自龍王辿，南達縣川口。東起壺口瀑布黃河主干河道河流中心航線，西到秦晉峽谷河谷以西的可見山頭。地質遺跡保護區(qū)面積為29平方公里。 黃河壺口瀑布國家地質公園（陜西）交通位置圖。 地質成因 　　據(jù)地質科學工作者初步考證研究，現(xiàn)今的壺口瀑布公園，瀑布的形成原因主要有以下四種因素所致： 一、河水動力侵蝕因素。因壺口主瀑區(qū)地處河谷中央，河床坡降大，水力集中，沖蝕力強。 　　二、巖層性質因素，受此區(qū)沉積環(huán)境、水盆地陸源物質、成巖作用等條件影響，此地河床巖層軟硬相間，差異沖蝕作用明顯。 　　三、構造地質條件因素，由于河谷河床的巖層中節(jié)理發(fā)育，這里有近東西向和近南北向兩組節(jié)理。行理交織組成觀模宏大的棋盤格式構造，使基巖河床解體。 　　四、現(xiàn)代冰床的地質作用影響，壺口公園，地處陜北高原，氣候寒冷，冬季冰凍期長。在主瀑區(qū)、十里龍槽景區(qū)及孟門山景區(qū)，冰河中的冰凌成冰峰、冰谷狀擠壓鑲嵌，對谷底及谷坡的機械破壞力極強。此外冰床上冰裂隙中流動的消融水對河谷也有一定的沖蝕作用。 不對稱的峽谷 　　由于受科里奧利力的影響，河流在北半球侵蝕右岸。陜西一側（右岸）不斷受到河流側方侵蝕，流水直逼基巖，岸坡十分狹窄，左岸山西一側則谷地平坦開闊。 地貌遺跡 　　公園內的縣川河口由于地殼抬升速度的不均等，流水切割速率差異，在較開闊的基巖河谷中又發(fā)育新的河溝，形成黃河干流與支流交匯處一種特殊的峽谷地貌和谷中谷地貌。 水蝕渦穴 在主瀑區(qū)兩岸及谷坡地蒂，在階梯狀臺地上分布有許多的直徑約數(shù)十厘米到兩米不等的近園形坑，稱為渦穴（壺穴），這些渦穴或單個，或多個共存。穴內偶有清澈積水，水中山姿倒影，妙不可言，當?shù)厝罕娭^之 “石窩寶鏡〞?？吹秸拱孢@里的介紹，我終于搞清楚黃河壺口瀑布八大奇觀之一的“石窩寶鏡〞的產生原因。 渦穴為一種筒、柱狀水流侵蝕遺跡，穴內常有礫石、沙泥賦存。渦穴的形成與河床床面的原始形態(tài)凹凸不平、構造節(jié)理裂隙面發(fā)育、巖層層面物質軟硬不均等因素有關。它的成因過程是河水作渦流式的運動、水流以側蝕和下蝕作用共同作用的結果。在洪水期間水體攜帶泥沙及巨石常常在基巖河床床面上留下碰撞痕跡，或水體沿節(jié)理面沖刷形成類型多樣的穴渦。 　　砸痕。 　　大型渦穴。 　　渦穴。 　　串珠狀渦穴。 漏斗 　　漏斗為河床水流洞穿節(jié)理面或渦穴進一步發(fā)展，在水力的沖蝕、磨蝕下空洞部分串聯(lián)貫通以后的結果。 底蝕凹痕 　　底蝕凹痕為河水在基巖河床床面上差異侵蝕作用的產物。凹痕在巖層層面上的平面布局常為梭狀排列，其梭體的長軸和水流的遠動方向一致。凹痕的深度不等。在十里龍槽槽谷底部基巖河床的床面上，凹痕個體沿水平方向分布的范圍和沿垂直方向分布的底蝕深度均與河水的沖力大小、水流攜沙數(shù)量、基巖河床巖性軟硬程度及床體自然形成的力學破裂面等因素有關。 位于十里龍槽南段槽谷底部基巖河床床面上的凹痕。 波狀凹槽遺跡 　　瀑布下游地段，扶帶泥沙的流水不斷侵蝕河床基巖底部形成波狀凹槽遺跡，保留完好的有7處。在谷底基巖層面上還有流水波痕遺跡。 河流的侵蝕作用 　　河流在流動過程中，對地表的破壞作用稱為河流的侵蝕作用，侵蝕作用以機械作用為主，化學侵蝕作用為鋪。 　　河流把攜帶的物質由甲地搬至乙地的過程就是河流的搬運作用。 　　當河流的動能減小或化學條件改變降低了河流的搬運力，致使搬運物沉積下來的過程，就稱河流的沉積作用。 地質遺跡及保護 　　地質遺跡是地球發(fā)展演化的過程中，由漫長地質作用形成和遺留的種類繁多，不可再生，并具一定科研價值及觀賞價值的旅游地學資源。 壺口瀑布地質公園河流形成地質遺跡有瀑布、槽谷、節(jié)理渦穴、側蝕凹槽、底蝕凹痕等。 保護好歷史遺跡原始狀態(tài)的面貌和特征，有利于旅游審美和我們試圖對其地質作用過程真實情景的復原和了解。以便把握某些地質事件產生的時間、歷程、程度乃至結果。從而由這些地質歷史信息去把握地球歷史發(fā)展演變的脈搏，利用和調控由自然環(huán)境條件對人類造成的有利和不利因素。 從壺口瀑布水力侵蝕作用模式的研究，我們可以了解現(xiàn)今和地史時期黃河河水對當?shù)睾哟矌r層的破壞，上游水文氣候的條件變異，以及下游河流輸沙輸水的動力條件與河道清淤及水資源的儲積與利用等。從而使河水更加合理的為中、下游區(qū)人民群眾所利用。 黃河蛇曲地貌。 　　河谷的形態(tài)要素。 　　河流蛇曲（河曲）形成演化圖。 河流階地 　　河流階地的形成。地殼發(fā)生區(qū)域性的上升運動，流經此區(qū)的河水表現(xiàn)為強烈下切，當?shù)貧み\動穩(wěn)定時，河水的下切作用停止，河谷沉積作用明顯。而當?shù)貧ぴ俅伟l(fā)生上升運動，河流下切作用又復進行。地殼頻繁的升降運動，導致河流谷坡形成階梯狀臺地，稱為河流階地。 河流階地示意圖：1、堆積階地；2、基座階地；3，侵蝕階地。 孟門山冰河地貌 　　孟門山地處十里龍槽下游地段，冬季河床結冰冰下水位上漲、冰體位置抬高，孟門山成為冰床中的孤島。從畫面上看冰河已經將孟門山以北的小島幾乎吞咽。從現(xiàn)代冰床地質作用角度分析，長此以往，孟門山極有可能在河流水力侵蝕和現(xiàn)代冰床的地質作用影響下從黃河古河道消失。而孟門山上發(fā)育的兩組節(jié)理引起的山體巖石解體，也促使了這一地質過程的形成。 瀑布侵蝕過程 　　壺口瀑布溯源侵蝕作用過程。在河流地質作用中，從谷地之水對河床的侵蝕情況來看，一般為床上水體靠近河岸地帶流速小、河水淺，而靠近河谷中央地帶流速快、河水深。所以大凡規(guī)模較大的河流，其河水對河床的破壞作用以河谷中央地帶沖刷力最為猛烈，下蝕作用也最明顯。 黃河壺口瀑布水力侵蝕作用表現(xiàn)為，現(xiàn)今主瀑區(qū)一帶黃河的寬谷河床為400多米，洪水期間河水淤滿谷道，水量大。而平水期、枯水期水量較小，瀑布侵蝕作用最為強烈之時表現(xiàn)為黃河洪水期。此時，河床中央基巖受到的破壞作用也最大。 　　瀑布下蝕作用時水流沖蝕、濺落、掏蝕狀況示意圖。 棋盤格式構造節(jié)理網 　　野外實地考證得知，壺口瀑布一帶黃河寬谷河床及其兩岸近東西向和近南北向兩組節(jié)理發(fā)育，節(jié)理網分布范圍廣，它可以覆蓋黃河谷地及邊坡乃至兩岸數(shù)十公里的范圍，而順延河谷方向由壺口一帶節(jié)理網向南延伸可達黃河禹門口，向北延伸可至數(shù)十公里的地域。 這樣規(guī)模廣布、網絡密布的力學破裂面導致黃河河谷沉積巖層皆為棋盤格式塊狀特征。這種支離破碎的巖石結構特點為河水的侵蝕搬運提供了有利條件。而且尤顯洪水期河水對河床的侵蝕作用，這種侵蝕和搬運方式，我們形象的稱為 “摧毀積木效應”。 “摧毀積木效應”實際上為塊狀搬運，即水沖石頭跑的效應，它是黃河壺口瀑布后退的主要侵蝕方式，主導著瀑布后退的速度。而平水期和枯水期水流動能小，侵蝕作用表現(xiàn)為“和風細雨”式的沖刷和濺落，此種方式對瀑布后退速度的影響較小。 壺口瀑布龍槽岸邊的棋盤格式構造節(jié)理網。 　　棋盤格式構造圖，其力學成因方向不同。 　　壺口瀑布主瀑區(qū)節(jié)理網絡布局成因解讀： 1、河床上分布著棋盤格式節(jié)理網。 2、黃河水流沿南北走向節(jié)理流動。 　　節(jié)理形成分期示意圖。 　　順河節(jié)理（南北走向）、跨河節(jié)理（東西走向）。 軟硬相間的水平沉積地層 　　壺口瀑布一帶的區(qū)域地質地貌環(huán)境屬于地史時期的內陸湖盆地殼結構模式，這是一個由原始海洋逐漸演變形成的內陸大型湖盆。所以盡管湖盆在由深變淺的過程中曾經發(fā)生過多次地殼的升降運動，但總體上看，當年湖盆底部沉積的泥沙層在地層產狀上十分平緩，沉積地層中構造節(jié)理面密布，但區(qū)域地層之中盆內末曾發(fā)現(xiàn)大型斷裂和褶皺現(xiàn)象。 從沉積物質巖性上看，由于受陸源物質差異性的影響，所以，水下沉積物粗細不均，巖層層位薄厚有別，從沉積巖層序次的巖性特征上表現(xiàn)出軟硬相間的質地，為水動力沖蝕創(chuàng)造了有利的先決條件。 侵蝕梯狀谷坡 　　由于河水側向侵蝕作用，河谷谷坡巖層的軟硬相間，導致谷坡由岸邊向坡麓呈階梯狀降落稱為侵蝕臺地，這種地貌景觀基本與地殼運動無關，與河水的水平擺動差異侵蝕有直接的聯(lián)系。在壺口瀑布黃河谷道，河流階地的劃分是以地殼升降遠動的規(guī)律來劃分的，此地河谷梯狀谷坡與階地在成因上是有明顯區(qū)別的。 東岸侵蝕梯狀谷坡。 　　西岸侵蝕梯狀谷坡。 側蝕凹槽與洞穴 　　河水側向侵蝕作用在谷坡處常常形成凹槽式遺跡。由于受巖性、構造條件及水力侵蝕方式和程度等因素所致，該凹槽一般為水平順層展布，成半洞穴式微地貌景觀。凹槽的突出部分巖石常為堅硬的砂巖，而凹陷部分為松軟的頁巖、泥巖、泥灰?guī)r等。另則由于流水的側向侵蝕作用動力不均，也可導致凹槽部分有凸起凹進的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象可分單體側蝕洞穴和串珠式洞穴。 側蝕凹槽。 　　側蝕洞穴。 冰床地貌 　　壺口瀑布冬季河谷冰床地貌。壺口瀑布冬季河水結冰，冰凌覆蓋寬谷河床形成現(xiàn)代冰床，在壺口主瀑區(qū)一帶，冰床的寬度可達450米以上，昔日瀑水飛流的景觀已不復存在。主瀑區(qū)以下的十里龍槽地貌由于冰床作用成為一條宏偉而又壯觀的魚脊狀冰垅。 主瀑區(qū)冰舌地貌。 　　冰床上十里龍槽槽谷寬度示意圖。 河水侵蝕地貌 　　黃河上游河水侵蝕地貌，上游河谷窄狹，谷地平坦。 河谷地貌。 　　蛇曲及牛軛湖地貌。 　　黃河中游河谷地貌，中游河谷寬緩，谷坡陡峭。 陜西延川乾坤灣黃河蛇曲地貌。 　　河南三門峽大壩和峽谷地貌。 　　黃河流入渤海口的沉積造陸作用。 黃河入海口形成三角洲地貌（航空遙感圖）。 　　三角洲濕地生態(tài)環(huán)境。 　　黃河由青海源頭的約古宗列盆地東流，沿途匯集了40多條大小支流，途徑壺口瀑布，流向華北平原，而后進入渤海。在中游地區(qū)黃河之水穿越黃土高原，深切著這里的基巖山地，留下了可供我們研究的千姿百態(tài)的黃士地貌和河流地質作用的種種河谷地貌遺跡。這些地質遺跡佐證著黃土高原的形成、黃河的誕生與演化及億萬年前鄂爾多斯盆地地殼活動的規(guī)律。公園內考古發(fā)現(xiàn)的舊石器晚期古人類活動遺址使我們了解到川河文化在黃河之畔的繁衍情景。 由于要在約定時間趕到集合地點，我快速瀏覽，拍攝記錄了展館內容。這兩天，通過剪輯，分解組合圖片，歸納整理解說文字，讓自己穿越時空又重游了一次壺口瀑布展覽館。 壺口瀑布展覽館通過大量的圖片和實物解讀了黃河壺口瀑布的古往今來，讓我在體驗到壺口瀑布的壯麗后，對壺口瀑布的地學知識有了深入的了解。 探索知識，分享知識是我的追求，如果本篇文章能為我們這次同走長征路的美友們對壺口瀑布加深了解，我很開心！

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壺口地質博物館

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