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当人们提起喜马拉雅这个神秘的词眼时，除了她的壮丽与神圣之外，还会想到什么？深埋在雪域高原中的传说？这并不假。绵延万里的雪山，的确刻印着浩瀚的地球演化叙事。这场大地史诗的壮阔程度，足以超越世界上绝大多数区域，无愧其世界屋脊的称号。当每日的朝阳在圣山的雪线之上投出它的第一束光辉时，你是否能想象得到，这片静谧而平和的光影所照射的，却是地球上板块运动最为活跃的地带呢？深切地壳的峡谷和隆向天际的雪山，代表着我们这颗星球上最大两股力量交手的正前方。
近日，加州理工学院与中国地震局的联合研究组在喜马拉雅山东缘的南迦巴瓦峰附近发现了一个深埋在沉积物之下的古峡谷，揭开了长久以来关于喜马拉雅山演化问题的种种谜团。
造山带——地壳运动的高潮在宇宙的尺度下，地球——这个浸漫在冰冷真空中的炽热火球，将随着时间的流逝一点点地“凉”下来，把内部的热源源不断地耗散到外界（尽管这个冷却史对人类来说太过于漫长）。热量从地核溢出，最先接触到紧紧裹在其外的地幔。塑性的地幔受到加热，产生复杂的环流运动，进而将动能转移到固态地球的表层——地壳上。由于地壳并不是整体一块，而是由多个类似于七巧板似的独立单元——板块（plate）所构成的，因此，地幔的环流运动实质上便起到了“传送带”的作用；而板块则是铺在传送带上一块块“木板”，当传送带转起来，板块也就随之漂移。这幅图景，便是当下主流的地球动力学理论，所谓的板块构造（plate tectonics）了。
板块共分为两种：大洋板块和大陆板块。它们处在无时不刻的漂动中，难免要撞车。一旦两个板块碰撞，又沉又薄的大洋板块往往一头插回地幔重熔了完事儿；而大陆板块就不一样了，它们又轻又厚，无法沉入密度比它更大的地幔里，因此往往势均力敌，在地表互不相让地挤压，将两者相撞的部分挤成强烈扭曲变形的褶皱，再一股脑地翻上地面，便形成今日地球上大多数的崇山峻岭，如果放到动态的视角，还得加一个构造的造字，把这些山脉所代表的构造区域称做——造山带（orogeny）。


从国际空间站上拍摄的喜马拉雅山脉照片，它的形成正是造山运动的结果。图片：Wiki Commons/NASA
有些造山带是过去式，活动早已经停息，但山还留着；有些则是进行时，不但在活动，还要活动得更厉害。青藏高原便是后一种例子。它是印度板块向欧亚大陆实时碰撞的live show，是现场直播。两个大陆板块之间的角力有多可怕呢？创造了地球的第三雪极？诱发了让人终日不得安宁的龙门山断裂带？抑或是彻底改变了北半球新生代以来的气候格局？还是先想想特提斯（Tethys ocean）吧，一个延续不知千百万年的古代大洋，愣是在这两个板块的挤压中被从地球的版图上给抹去了，只剩下当年洋底岩石的残片，零星地散落在两个大陆之间狭长的缝合带里，诉说着那些断续不清的远古史歌。
“大陆战争”固然波澜壮阔，但它却不是演化史的全部。在地壳相撞的激突之上，还有着更高一层的抑止力，在同时压制着对垒的双方。
而它的代表，则是河流。
山与川的较量河流与山脉的关系，本质其实是地球上最大两股伟力之间交锋的缩影。一如前面所说，从地核的热、到地幔的对流、再到声势浩大的地壳运动，内动力地质作用从30多亿年来一直持续不断地在把地球内部的物质与能量朝地表输出，但它之所以没能将地球上到处搞成“世界屋脊”，正是因为遭遇了外动力地质作用这股强大的抑止力。后者的趋势，是将高山夷为低地，沟壑填为平川，力图抹消地球表面的一切差异。
外动力地质作用的核心是剥蚀与沉积，而主要执行者，是漫布在地表的水圈、大气圈、生物圈。它们与软流圈和岩石圈之间相互影响，相互渗透，无时不刻地处在内在的紧张之中。大陆水系可谓是外动力的突出代表。俗话说得好，“水往低处流”。地心引力把高处的水挪往更低的地方，是不会白白让它们从山上经过一趟的。由重力势能转化出的巨大动能，以及溶解于水中的离子的化学作用，无时不刻地侵蚀着山脉的基本架构，它固然可以是水滴石穿的柔和，但更多的，却往往是泥沙俱下的决绝。
在雅鲁藏布江的侵蚀下，群山间被冲刷出了宽阔的山谷。图片：wiki commons/Carlos Delgado
这个过程是这样的：当降雨平铺于山体表面时，会先汇集到山间比较凹陷的地势中去，进入凹处后，凹壁的约束会使水的流速骤然加大，从而进一步冲刷这些凹陷，将其刮蚀得越来越深。它们不仅朝沟底进行强烈下蚀作用（incision），如果沿着冲沟往上游追溯，会在“到头的地方”遇到叫做裂点（knickpoint）的陡坎。重力势在裂点的上下发生急剧的落差，水流倾泻而下，爆发出巨大的冲击力，将陡壁一步步朝山的更深处削去，形成所谓的溯源侵蚀（headward erosion）。下蚀作用和溯源侵蚀联合起来的效果便是：沟壑朝着沟底越挖越深，朝着上游则越长越长，最终，小小的冲沟，发展为了绵延在山脉之间的壮丽峡谷。
古峡谷与被深埋的往事但是这些，却不过是山水之间那些事儿的最基础的表述罢了，喜马拉雅这座“天然实验室”分分钟告诉人类，这个星球上的事情究竟能多复杂。经典地质学明义昭彰：山要隆，就会被水切；可现代的人们研究喜马拉雅时所获得的结论则是：水切过，山会隆得更厉害。在喜马拉雅，峡谷对它的下蚀作用实在太快了，削向了造山带深处，从而使深部物质在热力学上不稳定，得以以更快的速度向地表回返。造成的结果便是，剥蚀最甚之处，反而是应力最薄弱之处，山体反而得以克服最小的阻碍应力，达到最快的隆升速率。大有一副“你敢侵蚀我，我分分钟给你隆升更多，谁怕谁？”的气势。河流明明作为抑制者，却成为了它抑制对象的推手。这便是统治着近十五年以来大陆动力学领域的“构造动脉瘤”（tectonic aneurysm）理论。在这样的图景下，峡谷中的水，永远也切不过那座它曾经想翻越的山，只能无尽地侵蚀，然后“绝望地看着”这山越侵蚀反而越高。


构造动脉瘤的示意图。图片：lyellcollection.org
站在河流的立场上，听起来挺Bad Ending的，不是么？然而，近日加州理工-中国地震局联合研究组发现的一个古峡谷，却把整个演化史都切换到了另一条剧情线上——另一条，更加吻合最新证据的剧情线。
来到喜马拉雅东构造结处一探究竟。如下图中所示，蓝色的部分是雅鲁藏布江，上端黄色为尼洋河，在两江交汇处，发育着较为开阔的冲积平原。联合研究组就在这里，向超过500米的巨厚沉积物中进行科学钻探，发现这个冲积扇下面埋着一套明显具有古峡谷特征的地貌和指示峡谷充填痕迹的沉积物组合。
图中圆圈代表研究组发现的古峡谷位置。
为什么好端端的峡谷会被沉积物掩埋呢？很简单，峡谷里的水流，被障碍物给阻碍了。当流水中的沉积物无法通畅地抵达山下的盆地时，自然便会在阻碍处淤塞，使局部的侵蚀作用转换成沉积作用，越积越多，从而一步步掩埋峡谷。这个过程不难理解，人类兴建的大坝，地震诱发的堰塞湖，不都是极好的例子吗？研究组认为，把古峡谷给阻碍了的那个障碍物——可能正是朝东边一路隆起来的喜马拉雅山。
究竟是不是这样呢？比比年龄就知道了。如果山开始隆升的年龄与被埋藏的古峡谷中第一套沉积作用时间一致，那这些淤积物肯定是受到山的阻碍没跑了。毕竟，还有上面说的那一堆地质证据摆在那儿呢。于是，联合研究组利用第一套沉积物中的铍-10和铝-26同位素，成功测算出了沉积物形成的时间。与岩石结晶过程中的U-Pb、Ar-Ar不同，这两个同位素体系是“地表特产”，只有当沉积物暴露在宇宙射线之下才能产生。所以，第一期沉积物中10Be和26Al同位素所指示的年龄，自然便是首期淤积作用的“进行时”了。
结果显示，沉积物的同位素年龄为250万年，新近纪和第四纪之交，与前人所揭示的山脉隆升时间高度吻合，再结合确凿的地质证据，人们发现，山水之间的关系又颠倒了过来。一切看来还是老样子。河谷原来早就存在，它早已经深切入了青藏高原内部，只不过被随后绵延过来的喜马拉雅东缘给阻塞了而已，实际的证据，并不像当下热门的构造动脉瘤理论描述的那样——悲催的河流永远也切不到快速隆升的山的那头，自己成为了自己障碍物的主要推手。


正是对南迦巴瓦峰下这个狭窄山谷的研究，让科学家们推翻了统治学界的15年的假说。图片：caltech.edu/Ping Wang
更有意思的是，在九十年代前撰写论文论证构造动脉瘤理论的作者，恰恰就是这次研究的作者之一，让-菲利普·阿武阿克（Jean-Philippe Avouac）自己。在科学面前，证据永远是第一位的。没有什么巅攻不破的唯一真理，只有能解释更多证据的模型。只有在更新的证据与更新的模型此消彼长的进步中，人类认识自然的步伐才能一步步地朝前推进，这便是科学家，这，便是科学。
是的，这是一篇字面意义上的《科学》（Science）。发表于不到一个月之前，11月21日，346卷，总第6212期。
尾声. Good Ending好在河流在自己的峡谷被截流了之后并没有“气馁”，它顺着山势改道，依靠新隆起的南迦巴瓦峰所带来的骤然加剧的陡度，顽强地用更强的侵蚀作用证明着自己的活力。于是，今日的河流，沿着南迦巴瓦峰转了一个近乎180度的弯，这一改就是两百多万年。今天，我们能够沿着它的急剧改道之处，清晰地发现那个在短短50 km距离内把海拔生生削低两千多米的巨大天堑，人们为它起一个动听的名字——雅鲁藏布大峡谷。
如果没有喜马拉雅东缘的快速隆升与阻碍，还会有今天的雅鲁藏布大峡谷吗？说实话没有人知道。历史并不存在如果，地球的演化史也一样。我们唯一知道的是，在山前，大峡谷里孕育出了丰富的自然物种，带来了宝贵的生物多样性储库以及丰富的自然资源；我们也知道，当雅鲁藏布江绕过大峡谷之后，还繁孕出了南亚的第二大河——布拉马普特拉河，和恒河一道哺育了南亚次大陆上的人类文明。从这层意义讲，这个故事，难道不是我们的Good Ending吗？

[ 本帖最后由 beifenga 于 2014-12-24 13:39 编辑 ]

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