从太平洋底到科罗拉多高原

文图/华华

2017年元旦刚过,我和先生踏上了旅途,去美国西部参加地质旅游。我先生是学地质的,搞了一辈子野外地质考察,我竟然没跟他到野外去过一次。这次是考察美国地质,我要开开眼。我先生告诉我,我们要从当年的太平洋底出发,登上美国西部的科罗拉多高原。听起来,这是一次奇特的旅游。

大自然的力量

我们从洛杉矶出发,沿美国西海岸北上,边走边看:公路左手边是蔚蓝色的大海,那是太平洋;公路右手边全是岩石,那是海岸山脉;坐在越野车中,只见椰子树、棕榈树从窗边掠过,一排排海浪向岸边涌来,景象十分壮观。

我真想等车停下来,好好拍张照片。一会儿,车停下来了。我们下了车,却没被带往海边,而是径直向岩石壁走去,我问:“不会去攀岩吧?”我先生说:“不是。你看对面的岩层,都拧成麻花了。”

我抬头望去,真的看到崖壁上坚硬的石头像面团一样被揉得褶来褶去。这里位于加州的蒙特利县,这些岩层就叫“蒙特利岩组(Monterey Formation)”,据说是一千五百万年以前在海底堆积的。岩层微微泛着黑色,说是含有大量有机质,能形成石油。洛杉矶能发展到今天这么繁荣,全靠了这些黑黑的石头生成的石油。真是“石不可貌相”呀!

泥灰岩的褶皱
Monterey Formation泥灰岩的褶皱

我们在另一处海边见了不同的石头。这里的石头看上去很破碎,成了大大小小的石块,而且这些石块有不同的颜色、不同的成分,当然也有不同的名字。红色的是硅质岩,绿色的是蛇纹岩,灰紫色的是蓝片岩,黄褐色的是砂岩。这么多不同的石头块是怎么混在一起的?

我先生说,这些石头本来长在不同的地方,是在大约8千万年至4千万年前被板块俯冲挤到一起的。那时有个古老的大洋板块向西俯冲到美洲大陆板块下面,两个板块的挤压就像破碎机和搅拌机一样,把不同的石头压碎搅拌到一起,形成一种“混杂岩”。

看着这些褶来褶去和挤压成碎块的石头,我不禁感慨,大自然竟有这么大的力量!

Francisican混杂岩-1
Francisican混杂岩-2
祖玛(Zuma)海滩上见到的Francisican混杂岩
圣安德列斯断裂

加州是美国地震频发的地区,2014年,著名的葡萄酒产区加州纳帕谷发生6.1级地震。1994年洛杉矶发生了6.6级大地震,死伤9000多人。1989年旧金山发生过6.9级地震。更早时,1906年发生的8.6级旧金山大地震不但把房屋震塌,还切断了煤气管道和电缆,大火造成3000多人死亡,旧金山变成一片废墟。地质学家说,加州的地震都是圣安德列斯断裂(San Andreas Fault)引起的;在今后20多年中,加州发生6.7级以上地震的可能性是99.7%,而在洛杉矶和旧金山发生6.7级以上地震的可能性是63%。

这么可怕的圣安德列斯断裂,它究竟长的什么样?我们在洛杉矶北面看到了美国的横断山。横断山东西长200多公里,跨越了圣安德列斯断裂,最高峰的高度超过3500米。据说在2千万年前横断山是南北走向的,但是之后圣安德列斯断裂的不断搓动逐渐把它顺时针扭动了90度,成了今天的东西走向。2千万年?不断搓动?这可真是个厉害的大断裂!

圣安德列斯断裂
(1)2千万年前;(2)1千万年前;(3)今天

图中的TR 就是横断山,2千万年以来,圣安德列斯断裂搓动TR转了90度!

我们终于在瓦雷斯河见到了这条厉害的大断裂!不过,看上去倒是其貌不扬,只是一条延伸很长的陡坎,高不过10米的样子。仔细一看,一条冲沟竟然被它错断了130多米。真应该表扬一下美国的科普工作,做得真不错:在这条冲沟边上就立了个指示牌,给美国老百姓讲冲沟被圣安德列斯断裂所错断的原因和历史。这条冲沟名叫瓦雷斯河,指示牌写着,瓦雷斯河在3800年前是直的,后来被圣安德列斯断裂的持续活动错断,成了今天这样的“之”字形。当然,“之”字形是我叫的,英文里只有“Z”没有“之”字,英文原文是“dogleg(狗腿)形”。

圣安德列斯断裂
陡坎坡脚就是圣安德列斯断裂,压根儿就没见到裂缝!
瓦雷斯河的之字形河道
瓦雷斯河的之字形河道
瓦雷斯河科普指示牌
科普指示牌的介绍内容
死谷

越过圣安德列斯断裂,我们进入了大盆地(Great Basin),据说太平洋板块就俯冲到大盆地之下。这里的地形非常有趣,一条条山谷和一排排山脊相间排列,在卫星照片上都看得很清楚。地质学家把这片地方叫“盆岭省”(Basin and Range Province)。

跟着看了几天,我好像看出点门道:这些搞地质的美国人起名特随意:山沟和山脊排列在一起就叫“盆岭省”,地面露出来一大片石头就叫“露头”;有个名叫瓦雷斯的人最先注意到断裂能把河道错开,就把那条河叫“瓦雷斯河”;又热又粘的火山岩从火山口流出,表层凝结成一卷一卷的条条,像粗麻绳一样,就叫“绳状构造”;如果火山岩流动的时候形成薄薄的纹层,就叫“流纹构造”;乱七八糟的岩石混在一起,就叫“混杂岩”;看了半天啥也看不懂的岩石就叫“杂岩”。

不知道中国搞地质的是不是也都这样,我估计差不多也是,也跟着那么叫。“板块”也是这么叫出来的。美国小学生都知道,地球就像个煮得半生不熟的鸡蛋,外面的硬壳叫地壳,中间的软层叫地幔,里面还没凝结的溏心叫地核。地球表层裂成一块一块的,就叫板块。这让我想起相声大师高英培的一句台词,“你们那玩意儿有嘛啦?不就是……!”

盆岭省
美国西部的卫星照片。红圈里就是“盆岭省”,又叫“大盆地”
有流纹的流纹岩
有流纹的流纹岩

盆岭省平行分布着30多条山谷,两侧都是高山,谷底一片荒凉干旱的景象。据说,好多美国西部大片都是在这里拍摄的。这里的植被稀疏,荒石滩上长着丛丛不知名的灌木、仙人球,还有一种没见过的树,个头不大,浑身是刺儿。后来才知道,那是约书亚树,是美国西南部特有的一种沙漠植物。

盆岭荒谷
盆岭荒谷
盆岭荒谷
约书亚树
约书亚树

死谷在盆岭省的西南部,长200多公里,窄的地方只有4~6公里宽,而宽的地方超过20公里。和其他山谷相比,死谷的谷底高度极低,在海平面以下85米。200万年以前,这里有一个大湖,后来由于气候干旱,逐渐干涸形成沙漠,只在中心留下一个浅盐湖。1849年曾有一队在美国西部淘金的人进入这里迷路,由于湖里的水不能饮用,这队人几乎丧生。因此,湖得名“坏水湖(Badwater Pool)”,谷得名“死谷(Death Valley)”。

死谷和“坏水湖”
死谷和“坏水湖”。红色箭头处有一标记,指示着现代海平面的高度
坏水湖
“坏水湖”的水并没有毒,只是含盐量很高,结晶的盐片卷起来,组成多边形

盆岭省的谷地发育了好多火山岩,说是地壳裂开时喷出来的。最为奇特的是一处被称为“优比喜比”的热水喷发口,是在2000多年前形成的,当时的岩浆没有喷出地表,但带来的高温把地下水烤热,形成压力很大的水蒸汽。当这些水蒸汽的压力大到一定程度,就冲破岩层,喷出地面,上面的岩石被炸飞,留下一个直径800多米、深150多米的大坑。

“优比喜比(Ubehebe)”热水喷发坑
“优比喜比(Ubehebe)”热水喷发坑
科罗拉多高原

大盆地的东南侧就是科罗拉多高原(Colorado Plateau)。汽车在海拔1900多米的高原上奔驰,只见四周一马平川;偶尔见一两个山头高耸,那是以前的火山,现在显然早不活动了,但仍见水汽从山头上升起,像一坨圆饼,我真怀疑是不是火山要睡醒了。

一马平川的科罗拉多高原
一马平川的科罗拉多高原

在高原上跑了近两个小时,到了科罗拉多河畔。沿河向下一看,一条深谷跃入眼帘。这就是著名的科罗拉多大峡谷(Grand Canyon)。大峡谷长400多公里,宽16公里,平均深度1500米,被列为地球上自然界七大奇景之一,1919年被开辟为美国的国家公园,让游人尽情享受美丽壮观的景色。国家公园有一个小型地质博物馆,用图片和岩石标本给游人们介绍大峡谷的地质知识。

在这个博物馆里我了解到,谷底最古老岩石的年龄有18亿多年。最令人惊讶是,前两天在海边见到的年龄只有1千多万年的石头已经被拧成麻花,而眼前这些十几亿年以来形成的石头却平平地躺在那里,5百万年以来,更是任由科罗拉多河深深切入,仍岿然不动。难道是大自然欺软怕硬?

科罗拉多大峡谷
科罗拉多大峡谷
科罗拉多大峡谷的晚霞
科罗拉多大峡谷的晚霞
莫娜湖的警示

我们在大盆地的西缘游览了莫娜湖(Mono Lake)。这个湖是标准的内陆湖,湖泊只有进水口没有出水口,河水入湖后,唯一的出路是蒸发。莫娜湖被称为沙漠绿洲,已经存在了至少76万年,成为3百多种鸟类的生息乐园。

莫娜湖远眺
莫娜湖远眺
莫娜湖的钙华-1
莫娜湖的钙华-2
莫娜湖的钙华

莫娜湖的中心有一个火山口,可能是受火山活动的影响,水中的矿物质比较多,湖底泉水上冒时,水中的钙质会在泉眼附近聚合起来形成钙华,日久天长堆积成柱状,有点像石笋和石林。1984年,这里成为自然保护区,供老百姓游览。

在游览之余,人们自然要问,为什么以前在湖底形成的钙华今天会在湖边见到呢?原来,这正是在这儿设立自然保护区的用意。湖边的一块科普指示牌标记着1951年时湖面的高度,并且注明1982年的湖水水位比1941年下降了45英尺(约合14米),而水位大幅度下降的原因竟是洛杉矶城市的过度用水,莫娜湖是洛杉矶城市用水的主要水源!莫娜湖的警示牌上写着,“莫娜湖的命运在我们手中”。其实,何止是莫娜湖,我们人类的命运也在我们自己手中,一定要和大自然和谐相处,毁了大自然就是毁了人类自己!

莫娜湖1951年的湖面高度
莫娜湖1951年的湖面高度

相信那些参加地质考察的专家们会有他们的收获。作为一个非地质人士,能看懂这么多就算不错了。不再多说,就用莫娜湖的警示作为结语吧。

莫娜湖的警示
莫娜湖的警示

当然,不能忘记感谢这次地质旅行的UCLA组织者们呦!

(编辑/苹果大圆子,排版/空错)

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