书城科普时间的脚印(中小学科普经典阅读书系)
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第11章 洞穴谈奇

我国多奇洞,云水洞、石花洞、黄龙洞、石龙洞、金牛洞、芦笛岩、七星岩……从北到南,不胜枚举。进入这些洞穴,宛如到了童话世界。形象奇特、色彩多样的怪石,或依附洞壁垂悬而下,或突起如笋矗立于地上。它们是像美丽的仙女,嬉戏的猿猴,还是可怕的恶鬼?尽可由你去冥思遐想。自古以来,这些洞穴就常被认为是神仙或鬼怪的居所。《聊斋志异》中“查牙山洞”的故事说,有两个人下到这个山洞,看到许多鬼怪,一人吓得当场死去,一人昏厥后又醒了过来,逃出后把所见到的告诉了外面的人,蒲松龄得以记下这件事。这应当就是那些怪石的形象,加上社会上宣扬的迷信思想,使他们产生了恐怖的幻觉。

山中为什么会有洞穴?洞穴中又为什么会有形状奇特的怪石?对不懂得地质学的古人来说,是会感到不可思议的,所以常常会联想到仙人的洞府、妖魔鬼怪的巢穴,或是那传说中的龙的隐藏之所。

地质学的发展,揭开了这些神仙鬼怪之谜。原来这些被看作鬼斧神工的洞穴奇景,全都是大自然的杰作。

这些洞穴一般都出现在石灰岩层很厚的地区。因为石灰岩的成分主要是碳酸钙,碳酸钙能被水溶解,虽然水中能溶进的碳酸钙不多,但细水长流,日积月累,只要岩层中存在裂缝,能让水渗入,最终就能将裂缝扩大成为内壁曲折复杂的空洞。如果这些裂缝是垂直地面的,空洞没顶,它们就能把岩层分割成为突起如林的石峰、石柱;如果这些裂缝是水平或近于水平的,裂缝发展形成的空洞,也会是水平分布的,隐藏在地下。那么为什么今天我们在地面上也看见了这种洞穴,并且许多是出现在山上呢?这是因为地壳运动导致了这里地势的升高,使本来处于地下的洞穴也随着升到了高处。如北京的景点周口店,俗称猿人洞,即原始的北京人的住所,就是这样一个本来暗藏在石灰岩层中的洞穴,后来这里隆起成山,本来处于地下的溶洞暴露出来,原始的北京人住了进去。北京西山一带,近几十万年来一直在抬升,至今也未停止,所以西山中有不少洞穴。

存在于岩石孔隙或裂缝中的地下水,因处在封闭的条件下,受到的压力大,因此能比地面水溶解更多的二氧化碳,从而增强了溶解碳酸钙的能力,使溶洞加速扩展,溶洞之间逐渐被打通,彼此连接,形成复杂的洞穴系统,地上或地下的水,如果遇到这种洞穴,进入其中,就可以在里面贮存和流动,像真正的河、湖一样,只是这是在地下。

这种地下河、湖的“胃口”很大,当地面的河流遇到这种互相连通的洞穴时,就会被它“吞没”,在地面上看起来,河流像是突然消失了,其实不过是转入到地下去了。有时它们在地下流动一段距离后,遇到较低的位于地面的出口,便又会流出,人们甚至能乘坐小船在地下河中游览。

我们在开矿、打井、挖掘隧道以及其他需要在地下挖掘土石的工程中,如果遇到这种洞穴而事先又未能预知和预防,就会有危险。《聊斋志异》中还有这样一个故事,说是有人打井触犯了“龙飞相公”,这“龙飞相公”便引来“地海”的水,将打井的人淹死。撇去那些迷信的说法不谈,单讲这种在地下施工时地下水突然涌来的事,并不少见。这是间隔地下河、湖的岩层被人为地打通带来的后果。

地下水溶解石灰岩较多,因此它所含的碳酸钙也较多,当它从岩石的孔隙或裂缝中流出时,受到的压力减轻,就有点像装汽水的瓶子刚打开了盖,原来溶解在水中的二氧化碳大量、迅速地跑了出来,而二氧化碳减少了,水中也就不能容纳那么多的碳酸钙,当地下水从洞壁上滴落下来时,多余的碳酸钙就会沉淀在岩壁上和地上,无须多久,洞壁上滴水处就会有石灰质聚集起来,日久天长,便会形成弧形下垂的石钟乳;滴在地上聚集的,则形成了下粗上尖的石笋;有时还会上下连接成为石柱。溶洞中的所谓仙女、魔鬼都是这样造成的。

地下水从岩壁上滴落时要放出二氧化碳,这样,洞穴里空气中二氧化碳的含量就多了起来。如果通风良好,还不会增加得太多,但如果比较闭塞,二氧化碳的浓度就有可能增加到能使人窒息的程度,特别是在洞穴中的低凹处,由于二氧化碳比空气重,它们更可以在那里聚集得很浓。人如果误入这种危险的场所,很可能进去后就出不来了。因此在你第一次进入一个情况不明的洞穴时,有经验的人会告诉你,打着火把进去,如果火焰跳动、颤抖欲灭,就表示空气中的氧气不足,你应该赶快止步并退出。前面提到的“查牙山洞”,可能也是洞中的二氧化碳太浓,所以进去的人受不了,以致产生幻觉,还死了一个人。

由于在洞穴中会出现上面说的这些奇异现象,因而人们容易产生迷信思想。如果能借人们去洞穴旅游的机会,向他们多介绍些有关的科学知识,应该比听虚无缥缈的神话更有意思哩。

附:洞中有“石龙”的闹剧

1918年8月,袁世凯的顾问美国人古德诺在《亚细亚日报》发表“共和与君主论”,鼓吹中国应实行帝制,袁世凯想当皇帝的企图公开化了。同年10月,三个英国人宣称,在宜昌神龛洞里发现了“石龙”,并说:“中国古以龙为‘王者之瑞’,现在正在酝酿变更政体,一定会有人以此作为祥瑞。”果然,宜昌的“商会学堂员董地方绅耆”向袁世凯上书了,要求将这二发现宣付史馆记录。然而此时,地质科学已经在中国立足,当时在实业部担任地质科长的章鸿钊,在看了有关材料后,不禁哑然失笑,向报馆记者宣布:这不是什么“龙”,而是溶洞里的石钟乳。于是一幕丑剧只得悄悄收场。事后章鸿钊大为感慨,说:“科学之力之所左右者大矣!”