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淡淡云天

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日志

 
 

自然奇观 -- 万年冰洞  

2016-07-22 11:21:05|  分类: 走近自然 |  标签: |举报 |字号 订阅

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正值炎热的7月中旬,开车到大同云冈避暑旅游。在宾馆跟游客聊天时,知道在山西有个更凉快的地方,叫“万年冰洞”,是一个奇妙的自然景观。为了初步了解万年冰洞的行车路线和景区概况,我赶紧上网查看。有关网上对万年冰洞的基本介绍是:宁武万年冰洞在山西宁武县涔山乡麻地沟村东,它的奇特在于以本地的气候条件,根本构不成常年结冰的环境,而洞内一年四季冰柱不化,愈往深处冰愈厚。它是全国迄今发现的最大的冰洞,也是世界上迄今永久冻土层以外发现的罕见的大冰洞。该冰洞位列全国一万多个洞穴中仅有的九个冰洞之首。洞内制冷机制最强、冰储量最多,现开发近百米。已开发部分分三层,有冰帘、冰钟、冰花、冰人、冰菩萨等,不一而足。洞内壁上皆冰,堪称一个冰的世界,在五彩灯光的照射下,呈现出梦幻般的景象。从网上的简介以及图片,足以引起我们的旅游兴趣。

根据网上介绍的行车路线,我们先开车到宁武县城,再继续向南到东寨镇。在宁武吃中饭时,听当地老乡讲,如果开吉普车,从宁武有条近道可以直达万年冰洞景区。不过对我们在人生地不熟的山区,即使是开四轮驱动的小车也是不敢单车乱闯,万一碰到什么状况,寻找救援都很困难。从宁武县城到东寨镇有近30公里,一到东寨镇就可以在道路两旁看到很多的旅游广告。顺着旅游指示牌,我们来到了芦芽山风景区的旅游服务中心,在这里可以购买芦芽山景区的各类门票。万年冰洞只是芦芽山景区的一个景点,也是门票最贵的一个景点,门票120元每人。购买门票后,就可以开车进山了。景区的道路是新修的水泥或柏油路面,车不是很多。进山后气温凉爽,景色秀丽,长途行车的疲惫顿时消失。顺着山沟向前行驶约20公里,就到了万年冰洞景区的停车场。虽然现在是旅游旺季,但停车场上也就10多辆小车,一辆旅游大巴。

 

自然奇观--万年冰洞 - 淡淡云天 - 淡淡云天

冰洞的入口

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冰洞入口处的天坑

从停车场到冰洞口有1.5公里,可以步行,也可以坐景区的电瓶车到达。可以看出,洞口是一个人工用灰岩做成的。由于夏天出门,没有带厚衣服,因此在入洞前就做好了按冻的准备。不过奇怪的是,在景区没有租御寒衣服的。进入洞口后,可以看到一个直径约20米,深约10米的垂直大坑,这个大坑应该是原始的天坑地貌。从这个天坑的底部,有一个小的倾斜向下的洞口。进入这个洞口,一股寒气袭来,就算真正进入“万年冰洞了。冰洞的周围全是冰,脚下的阶梯上也结着冰,走着比较滑。小心往下走,可以看到里面是一个巨大的冰洞,很多小的洞穴向不同方向延伸。在冰洞中,挂满了各种形态的冰凌,漫步在这奇特的晶莹剔透的冰的世界,让人为大自然的神奇感到惊叹。人们对这些冰凌根据其形态,取了各种名称,如:冰柱、冰帘、冰瀑、冰花、冰佛、冰床、冰钟、冰人、冰菩萨等,这些全凭个人的想象了。一条人工开凿的行走阶梯基本是从这个大型冰洞的内壁往下旋转的。到达约20米左右的深度后,开始往上旋转,这样进出刚好旋转360度。刚进入冰洞时,由于担心洞中寒冷,在里面待时间久了怕被冻僵,所以也没敢在里面认真拍照,将相机调到自动挡,打开闪光灯,对着景物一按快门就走。但实际上,越往下走,温度似乎在上升,一点没有寒冷的感觉。从底部往上走时,身体反而感觉有点暖和。直到洞口,才感到一股凉气。

自然奇观--万年冰洞 - 淡淡云天 - 淡淡云天 

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冰洞奇观

 由于职业的关系,在观赏大自然奇观的同时,不免会对形成这种自然奇观的地质成因进行思考。自从冰洞发现以来,就有很多旅游爱好者甚至专家学者对冰洞进行考察和研究。现在虽然还没有可信服的研究结果,但大致可以分为以下2种说法:

1.  第四纪冰川:这是一种比较专业的说法,其证据是有学者对冰层的年龄进行了测定,认为该冰洞形成于300万年左右,正好对应于第四纪冰川期。我相信他们的测定结果,但无法解释为什么几百万年来这里的冰层没有被融化。

2.  负地温梯度异常:假定这地方存在地温梯度的负异常。地壳正常的地温梯度是从地表恒温层往下,平均垂直地温梯度是每百米3摄氏度左右,而这地方的地温梯度出现负值,越往下温度越低。如果是这样,越往下冰层会越坚硬,下部的洞口就会被冰冻堵住,冰洞也不可能一直往下延伸,更不可能让人感受到越往下越暖和。

其实在我看来,尽管万年冰洞的形成是神奇的,但并不神秘,没有必要去发挥各种不可证实的魔幻般的想象。形成冰洞只需3个条件---合适的溶洞、零摄氏度以下的温度和充足的水源。

首先看第一个条件,我没有仔细看当地的岩石露头,但从洞口的几块巨大的灰岩可以看出,这里的地下是灰岩地层,从洞口处的天坑形态,也可以判断这里是灰岩的喀斯特地貌。推测这里具有系列的灰岩溶洞分布,顶部的灰岩溶洞坍塌后形成了天坑。而下部的溶洞依然保存完好,这些溶洞规模大,洞口小。洞口向上,有利于冬季洞内暖空气的对流散发,洞口小,又有利于夏季洞内低温的保存。

第二个条件是温度,要常年结冰,就要求这里的年平均温度在零摄氏度以下。这里地处海拔2300多米的山谷中,夏季凉爽,我们来的时候是7月中旬的下午3点左右,正值一年中的最高温天气,感觉温度应该在24摄氏度以下,晚上温度肯定更低。有网上说,这里夏天最高温度在40摄氏度,我估计是观测的问题,可能是把温度计直接在阳光下暴晒或放在岩石上观测的,这种观测数据不能作为大气的温度。冬天的气温可能达到零下10摄氏度或更低,应该能符合年平均温度零摄氏度以下的条件,从山上广泛分布的高寒树种也说明这里处于高寒的气候环境,这就给地表下恒温层的常年结冰创造了必要的条件。在冬季,洞外的大气温度低,洞内的温度高,根据空气的热对流原理,洞内的暖空气就向上运移,与洞外的冷空气进行热交换,使洞内的温度降低到零摄氏度以下。为冰洞的形成创造了必要的温度条件。到了夏季,大气温度升高,高于洞内的温度,由于洞外的热空气很难向下运移,又由于洞口比较小,洞内外的热交换基本停止或非常微弱。这样,洞内的冷空气就得以保持,为洞内的常年结冰创造了必要条件。

第三个条件是水源,这个溶洞正好位于山谷的中间,是地表水最集中的地方。事实上,灰岩溶洞的形成本身就是水对碳酸钙溶解的结果。

合适的溶洞、零摄氏度以下的平均气温和充足的水源就构成了万年冰洞的充分必要条件。

但也有人会提出质疑,用这种常规的理论如何解释“万年冰洞中冬季冰层减少,夏季反而冰层加厚的现象呢?其实这也很容易解释。首先我质疑整个夏季洞中的冰层一直在加厚,冰层加厚应该发生在天气刚刚转暖但至少晚上气温依然在零摄氏度以下的春季。在冬季,首先是水量可能减少,尤其是大雪天气,当冰雪封堵了所有洞口后,洞内外的热交换就停止了,洞内由于来自地层深部的暖气流就不能散发,从而将洞内的冰层逐渐融化,使冰层减少。当雪天过后,洞口处由于洞内的暖气流的作用,将洞口的冰雪融化后,洞内外的热交换重新开始,洞内的温度开始降低。可以推测到,洞口附近积雪的融化比其它地方要早很多。而此时,气温也逐渐上升,水源也开始增加,但大气的温度依然很低,尤其是晚上气温依然在零摄氏度以下。因此,此时虽然天气开始转暖,但洞内的冰层开始加厚,从而使冰洞的冰层达到动态的平衡。这样,就用最基本的物理学和地学原理,解释了万年冰洞的成因。

按照以上分析,对万年冰洞形成于第四纪冰川期的说法,即使测定结果是准确的,也仅仅是时间上的巧合。而“负地温梯度异常的提出既违背了基本的地学原理,更与现场的观测结果不符,冬季冰洞中的冰层减少就是对“负地温梯度”的最直接的反证,因此“负地温梯度”仅仅是无知者的臆想,纯属无稽之谈。

 

 

 

 

周鼎潮

2016720 于北京

 

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