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冰臼是指第四紀冰川後期,冰川融水攜帶冰碎屑、岩屑物質,沿冰川裂隙自上向下以滴水穿石的方式,對下覆基岩進行強烈衝擊和研磨,形成看似我國古代用於舂米的石臼。它是古冰川遺蹟之一。世界上最大的冰臼是在2010年在北京發現的白龍潭冰臼。冰臼的三大特徵是「口小、肚大、底平」。冰臼是冰川的直接產物。兩三百萬年前在巨厚冰層覆蓋處於「封閉」和「半封閉」狀態下,冰川融水沿着冰川裂隙向下流動時,由於冰層內有巨大壓力,呈「圓柱體水鑽」方式向下覆基岩及冰川漂礫進行強烈衝擊、遊動和研磨,最終形成深坑,這些坑極像南方舂米的石臼,因此稱為冰臼。
目錄
發現歷史
在我國,冰臼的首次發現是在20世紀70年代,當時也僅僅是在黃山、廬山和西藏等地有過零星的記錄,世界上也僅有北歐、北美、南極等地,2010年延慶巨大石坑被稱為我國地質學界石破天驚的重大發現。我國最初對冰臼的研究是源自於西方,而最初翻譯的名稱就是冰臼。
形成過程
古代冰川融化後,大量冰川融水(包括0℃以下壓融水和0℃以上的冰川融水)沿着冰川裂縫向下流,強烈衝擊、研磨冰川下的岩石而形成一個個孔穴。 由於冰川作用,在巨厚冰層覆蓋的「封閉」和「半封閉」狀態下,冰川溶化沿着冰川縫隙向下流動,在冰層的巨大壓力下,呈「圓柱體水鑽」方式,向下進行強烈衝擊、遊動和研磨而形成深坑,於是形成冰臼。
滴水穿石「鑽」成奇觀,如此奇特的「冰臼」是如何形成的?年逾七旬的中國地質科學院地質研究所研究員韓同林專程趕赴白龍潭,親自下到坑底進行拍照、勘測。 「當時延慶地區曾經覆蓋着厚達千米以上的冰川,冰川融化過程中,水垂直落下來衝擊巨石形成巨坑。」韓同林告訴記者,冰臼的形成,即古冰川融水沿冰層的表層裂縫,自上而下,以滴水穿石的方式形成滾流「水鑽」,對下面堅硬的花崗岩石進行強烈衝擊而成。 「之所以叫做冰臼,是因為其具有口小、肚大的特點,酷似我國古代用於舂米的石臼。」「經過冰川融水攜帶巨大滾圓礫石的沖刷、研磨,小山的表面打磨得十分精密,摸起來光滑極了!」[1]
冰臼群分布
大青山冰臼
世界上最大的冰臼群——內蒙古大青山冰臼群:大青山冰臼群位於內蒙古克什克騰旗新井鄉關東車村北,距赤峰中心城區220公里,距經繃鎮30公里左右,在大青山海拔1500多米的山頂上方圓約2平方公里的範圍內,有大小冰臼1000餘個,數量之多,規模之大實屬世界罕見,稱世界上最大的冰臼群。其平面上多數呈圓形、近圓形、橢圓形和不規則的形狀。有的象葫蘆,有的象梅花,有的象瓜子。一般冰臼口稍小,中下部較大,底多較平或呈鍋底微凹。形體「似臼」、「似盤」、「似盆」、「似匙」等,可以說應有盡有。
有的冰臼光潔如洗,無任何殘留物和充填物,但很多冰臼中,都填滿風塵黃土物質,已長滿花、草或喬木、灌木,形成大小不同的「天然盆景」,置于堅硬平坦的花崗岩山脊上,十分壯觀,給人極大的神奇感和奧秘感。當地人很早就給這裡起了"九缸十八鍋"的名稱,地質界權威人士說:"大青山第四紀冰川遺蹟是我國發現的數量最多、分布最廣、海拔最高、形態各異、保存完好、特徵十分明顯的古冰川遺蹟"。其中有一處非常奇特的「姊妹臼」。冰臼直徑多為I~3米,大者可達10多米,深度大多在0.5~l.5米。周圍山上還有石冰川、石林、角峰、石河、刃脊等冰川地貌伴生。1998年這裡被開發成冰臼公園。拾階而上有如登泰山之情趣,達峰巔更似駕雲到仙境。
學術界對這種天然鍋穴的成因還在進一步探討中,有以中國地質科學院韓同林教授為代表的「冰川成因」說,有以北大一些學者為代表的「風化成因」說,還有冰川、風化雙成因說等。探討其成因,目的是為探討地球氣候、環境的演化,有利於預測和應對未來的氣候變化。因此,大青山冰臼群具有較高的觀賞和科研、科普價值。這裡現已成為克什克騰世界地質公園的組成部分。[2]
九龍洞冰臼
冰臼,以往在我國的黃山、廬山和西藏等地有過零星的記錄,北歐、北美、南極等地也有一些報道。冰臼在中華大地上的大量發現是自1997年開始的,自高緯度區的北國到低緯度、低海拔的海南島、廣東等地,也有廣泛分布。
中國地質科學家在福安市白雲山省級風景名勝區發現史上罕見的千古冰臼奇觀,具體在福建福安穆雲鄉與曉陽鎮交接處。 這些石臼分布在白雲山占溪下游長達數千米的河床上,酷似「漏斗」、「交椅」、「板壁」、「龍爪印」是古冰川運動存在的有力證據,由此可推斷在距今大約二百萬至三百萬年前的第四紀早期,福安曾為冰川所覆蓋。在福安市白雲山占溪下游長達數千米的河床和峽谷間,分布着上千個奇形怪狀的石臼,它們或缸狀、或碗狀、或盆狀、或壺形、或柱狀,猶如一個現代派雕塑的藝術大觀園。日前,一則關於這些石臼的報道在國內引起轟動。中國地質科學家判斷石臼應為冰臼奇觀。 中國地質科學院研究員韓同林教授和陳尚平教授考察了冰臼,他們認為,白雲山古冰川遺蹟資源集中、規模巨大,是冰川、冰臼考察發現史上絕無僅有的,完全具備申報國家級,乃至世界級冰川遺蹟地質公園的條件。冰臼,以往在中國的黃山、廬山和西藏等地有過零星的記錄,北歐、北美、南極等地也有一些報道。
這些冰臼群主要分布於白雲山九龍洞景區及金鐘山龍亭溪峽谷景區,大多位於溪段河谷。由于山勢險峻、懸崖峭壁眾多,呈原生態狀態,可進入性差。在當地村民的引領下,搬來六七米長的梯子,循着當年樵夫進山砍柴的崎嶇小道,專家們摸爬滾打,踏上了從蟾溪到九龍洞、長達6公里的冰川遺蹟考察之旅。
中源冰臼
中源冰臼位於江西省靖安縣中源鄉境內,一條延綿5公里長的古河道上分布500多個「冰臼」。如此數量之多、規模之大的「冰臼群」實屬罕見。當地有關部門通過比對相關資料後認為,該「冰臼」符合資料記載的冰臼特徵,推測是兩三百萬年前冰川運動遺蹟。
「冰臼群」在中源鄉港口村一個重山環繞的小河谷。據考察人員介紹,從現場看,「冰臼」大多呈口小底大特徵,臼體的平面一般為圓形、橢圓形、匙形和不規則半圓形。最大冰臼直徑近3米,最小冰臼直徑也有十多厘米,平緩寬敞的基岩冰床磨蝕現象。
當地村民把這些分布在河床上的石臼叫做「石窩」。這裡一貫有石窩瀑布群的說法,據稱,以前只有枯水期才能發現,因上游建了電站,河裡大塊的花崗岩裸露出來,人們才能看見這麼奇特壯美、更多更集中的「石窩」群。
遂川高山冰臼
2010年6月6日,江西省遂川縣戴家埔鄉阡陌村高山「冰臼」景觀,景色獨特,蔚為壯觀。 遂川縣「冰臼」景觀位於阡陌村海拔1200多米的兩山峽谷間,長約300米,寬約20米,上平下陡,有大小「冰臼」上百個,形態各異,自然圓弧,中間有大小2個「冰臼」,大的稱「仙女玉池」,小的叫「宮女浴盆」。據悉,每逢雨季時,山溪直下,「冰臼」景觀,又形成大大小小的瀑布群,景象萬千。
北京冰臼
發現 2010年10月,北京延慶縣大莊科鄉,昌(平)赤(城)公路邊的白龍潭,發現一處冰臼,位於北緯40度24分51.42秒,東經116度14分38.22秒,海拔477米,最大寬口竟有20米,最深處也有18米,全部由堅硬的花崗岩組成。 隨着現場勘測的進行,專家得出了一個驚人的結論:原來這個巨型的深潭是距今二三百萬年前冰川時期的「冰臼」,而且是我國已發現的數以萬計的冰臼中,保存最完好、規模最大、最為壯觀和完美的冰臼。經過鑑定證實,這還是世界上發現的最大冰臼之一,堪稱冰臼王國中的極品。
形成
當時延慶地區曾經覆蓋着厚達千米以上的冰川,冰川融化過程中,水垂直落下來衝擊巨石形成巨坑。在北京地區長陵鎮望寶川村、懷柔琉璃廟地區都曾發現過由數十厘米至兩三米深的冰臼,但延慶這麼深的冰臼還是首次發現。值得一提的是,在這個巨型冰臼的底端,還聳立着一座6米多高十分奇特的「小山」。經過冰川融水攜帶巨大滾圓礫石的沖刷、研磨,小山的表面打磨得十分精密,摸起來光滑極了。
意義
這個巨型冰臼足以證明,古時候的延慶和北京地區,就像南極和格陵蘭冰蓋一樣,白茫茫連成一片被冰雪覆蓋,冰層厚度最少在千米以上,溫度大約在-15℃以下。韓同林分析說,從冰川氣候全球性變化的特徵,以及低緯度、低海拔地區的冰川發育情況來看,只有全球最大冰川發育時期才有可能到達延慶和北京地區,因此白龍潭巨型冰臼大約形成於距今二三百萬年前的第四紀早期。
白龍潭冰臼的發現,具有極高的科學價值和學術意義,不但有利於研究古氣候、古環境,更對現代氣候和環境的分析、預測提供了重要依據。從大規模的冰川消融到全球變暖,其間經歷的變化幅度相當大。由此可見,當前全球頻頻出現的極端天氣也不足為奇了。我們要有思想準備,未來還可能會面臨千年不遇的極端氣候。
九佛山冰臼
內蒙古赤峰市林西縣九佛山風景區毗鄰克什克騰旗大青山風景區,同為第四紀冰川活動遺蹟,2005 年8 月22 日, 中國石油大學地球科學系呂洪波教授一行對林西縣九佛山第四紀冰川地貌進行了實地考察, 確認了冰臼、古冰斗、刃脊、角峰、剝離面理等冰川遺蹟。
九佛山位於內蒙古自治區赤峰市林西縣新城子鎮西南四公里處, 這裡奇峰林立、怪石遍布, 形成多座天然石佛像景觀,,被世人稱做----九佛山。
由於九佛山所處的地理緯度、海撥高度、岩性及相對高差等地貌特徵, 使得大量的第四紀冰川遺蹟保留下來. 像冰臼、古冰斗、冰斗群、刃脊、角峰、剝離面理等, 在林西九佛山廣泛分布, 其中冰臼多分布在海拔1300 多米至1400 多米的刃脊上, 不可能是構造、河流流水或風化作用形成, 冰川作用無疑. 通過對九佛山的實地考察, 結合赤峰地區其他已經發現的冰川地貌區的分布, 可以得出的結論是: 赤峰地區第四紀冰川廣泛發育,為中國北方第四紀大陸冰川的重要組成部分。
中國石油大學地球科學系呂洪波教授等相繼在山東境內的花崗岩山脊上發現冰臼與剝離面理的組合, 並認為: 中國境內所報道的絕大部分冰臼確實是冰川作用的結果, 其中, 發育在中國北方花崗岩山脊上的冰臼是典型的大陸冰川作用的結果, 而發育于山谷中的冰臼則是山嶽冰川的記錄 。結合赤峰地區第四紀冰川遺蹟的存在, 中國境內第四紀大冰蓋的範圍至少可以達到山東蒙山以南的範圍, 而全球更新世大冰蓋的範圍值得重新厘定。 這一結論必將對研究中國甚至世界第四紀以來氣候和環境的演變具有重要的科學價值和學術意義。
箭板古鎮冰臼
箭板古鎮位於四川省樂山市沐川縣縣城縣城以東42公里,龍溪河河畔,宜賓、沐川、犍為三縣交界處。箭板冰臼分布於龍溪口火尾子和上游黃沙溪共10多公里的龍溪河河灘一帶。 其中,特別集中在箭板鎮中段王爺廟大石板灘上。每至冬季枯水時節,都能清楚地看到這片大石板灘上分布的數千個形狀各異的冰臼石坑,有圓形、半圓形、橢圓形、彎月形、葫蘆形、馬蹄形等等,而且冰臼大的超過1米,小的只有雞蛋大小。其範圍之大、數量之多、形狀之美,在全川乃至全國也都是極其少見的。[3]