芦芽山“冰火”共存之音

2022-01-25 11:22齐忻敏
科学之友 2022年1期
关键词:冰洞煤层

齐忻敏

在山西省忻州市宁武县境内有一座大山,因形似芦芽而得名芦芽山。山上峰峦重叠,沟壑纵横,崖沟跌宕,溪水淙淙。山中云雾萦绕,雄峰突兀,如同青翠的芦芽破土而出,鲜嫩欲滴,引人入胜。在众多奇观中,“万年冰洞”尤为独特,洞中的层层冰雪沉积着几百万年来大气、气候、物种的变迁等大量信息。与冰洞相距200米远的地方,出现了千年不熄的地火,当地人称之为“千年火山”。这一冰一火,本是相克的“冤家”,却奇妙地共存于同一座山上,让人惊叹不已。

脱离了第四季冰川,

穿越了百万年的星光隧道,

一块巨石横亘在我的面前,它就是芦芽山。

在石头与石头之间,

我从容地冷却,我是冰。

冰是俗称,我真正的名字叫“万年冰洞”。我不知道我的生日,据专家考证,我形成于新生代第四纪冰川期,距今已有300万年的历史了。我的诞生很奇特,世界上只有西伯利亚和南北极等地,少数纬度高且异常寒冷的地方才发现过冰洞,而我所处的位置既不是异常寒冷的南北极,也不是终年积雪的雪山,反而是在四季都很分明的芦芽山。专家们称,我的体内制冷机制很强、冰储量最多,位列全国仅有的九个冰洞之首,也是世界上迄今为止人们在永久冻土层以外发现的罕见的大冰洞。

历史上,当地人把我叫作“万年冰窖”。附近的老百姓碰到缺水的时候,就会从我的体内砍冰溶水来解决饮水问题。中华人民共和国成立前,由于医学不发达,逢着感冒发烧、需要降温时,他们也会从我体内背些冰回去。不难想象,在漫长的年代中,我所积蓄的丰富的冰层,为人类记述着地球、大气、气温、物种,乃至人类的诞生和进化的信息。我是一个蕴藏着无数珍宝的地下科学宝库。

自1995年起,人们开始“装备”我。2005年,我成为“国家地质公园”。现在,我体长有100多米,体内分上下5层,第一层的冰形如雪挂银花,正中顶部中央有一方口,里面渗流着一股山水,向下滴坠,遇冷成冰,形成一根硕大的冰上柱,晶莹剔透,厚实光滑。第二层冰挂成串,闪闪发光。顶部坚冰覆盖,冰乳密挂。正中有一水池,上结薄冰,下为水坑。水坑四周,挺立如笋的冰锥、冰乳、冰尖,光洁动人,美轮美奂。第三层可谓“玉瀑凝流”,高30米、宽15米、厚3米的巨大冰瀑,自顶直泻而下,冰瀑表面及其周围壁上形成的冰柱、冰帘、冰挂、冰笋、冰花、冰钟、冰佛、冰床、冰兽、冰人……千姿百态,形状各异,令人目不暇接。第四层和第五层是我的“全家福”,既有形成于百万年前的“老冰”,几十万年前的“子冰”,又有几万、几千年前的“孙冰”。

经过剧痛,我得到了重生。

我是冰美人。

我风华绝代,倾国倾城,

我在自己的宫殿里,

卧冰玉床,练玉冰拳,逍遥自在。

我位于北纬39°附近,属中纬度地区,是受季风影响强烈的区域,因而气候类型为温带季风气候。我处在海拔2 300米的芦芽山上,气温随着海拔的增高而逐渐降低,海拔高度每上升100米,气温大约下降0.6 ℃。所以,尽管我生存在中温带区域,但实际气温却接近或等同于寒温带区域。

从植被上看,我周边700多平方千米的森林,主要树种为华北落叶松、云杉、圆柏、杜松、白桦等,均是典型的寒温带树种,其间生长的松鼠亦为典型的寒温带物种,当地的农作物均为高寒作物。再环视四周,我被浓密的天然次生林覆盖,太阳光线与地面基本被森林所隔离,与裸露的地面相比,即使是在盛夏,其地表温度也要低很多。

雨季来临时,森林内厚厚的、松软的松针土像海绵一样把大部分降水吸纳涵养起来,只有少数的水分进入我体内,使体内的冰层受到最低的侵蚀和冲刷。周围茂密的植被像净化器一般把流入我体内的水进行了充分过滤,使我的冰体非常洁白润泽。

我的口部位于距地面约15米的深凹中的东南方向,终年不受阳光照射,温度较低,加上口高约3米、宽约2米,口小肚大,像一个缩口坛子,不利于体内和体外的空气流通,所以外界的气流对体内的温度影响较小。一般的洞穴深度越深,温度越高,而我在盛夏时是越往深处气温越低,冬季则相反。

在上述气候和环境的影响下,我体内常年保持恒温-4 ℃。周围背阴面河床上的冰,最早也要在5月中旬才能完全融化。在冰雪消融的过程中,流入我体内的融水本身温度就很低,而我又经过漫长的严冬,集聚了大量的冷气,使得这部分水被冷却起来。

进入盛夏,我体内的冰本应迅速融化,但冰洞周边的植被像棉被一样起到隔热的效果,把热能与冰体进行了有效的隔绝。加之我的口小肚大,外界热能影响较小,只有洞口边有少量的滴水。

进入10月,冰洞周边已开始行霜,又迎来一个漫长的冬季。说白了就是,夏天的气温刚开始将冰体融化,而我本身又迎来了一个冻结的过程。所以,我奉劝人们,只要不破坏我周边的环境,我體内的冰是可以永存的,它冷却的时间和强度要远超于融化的时间和强度。

我要感谢气象条件、自然环境和我本身结构的共同作用。

芦芽山在海里,我在海底。

大海离去,我和群山一起隆起。

森林腐朽化为神奇,

云卷云舒我的身躯。

山在长高,我在山的怀抱里,我是火。

火是统称,我真正的名字叫“千年火山”。与万年冰洞相比,我是他的老弟。他可以吸引成千上万人进入他的体内欣赏他的“家底”,而我却只能与大家隔地相望,不过他有他的“清凉”风采,我有我的“炎热”容貌。

据《宁武府志》载,我在宋代就有记载,距今已千岁有余了。我并非科学意义上的“火山”,而是由地下煤炭燃烧形成的。

煤层自燃的原因很多。比如一些煤本身的自燃点就很低,甚至低到40 ℃,在有氧的情况下,只要温度达到了,煤层就会自己燃烧。一些野火也会导致浅表的煤层自燃。自燃持续的时间可以很长,澳大利亚新南威尔士有一处自燃的煤矿,燃烧时间可能已经持续了6 000年之久,应该是已知的自燃时间最久且仍在燃烧的煤层火。这个地方的火焰在地下大约30米深的地方以每年1米的速度向南移动。

煤层自燃最关键的问题是空气流通。如地下废矿区,那里的空气不流通,以前剩下的煤逐渐氧化,产生的热量无法散发,最后只能导致煤炭自燃。我国天山南北坡的煤层自燃大都是这种情况。一般的地下煤层自燃面积比较大,很难控制。煤层自燃可能有的人听起来新鲜,实际上是一个非常普遍的现象。目前全世界的二氧化碳排放总量里面,大约就有3%来自煤层自燃,可以想见这个比例之高。

那么,我在芦芽山燃烧的原因是由雷击引起,还是地壳运动,抑或和地下炙热的岩浆相通后自燃,起因还是个谜,连我也不得而知。

我是千钧重压下的释放,

我是喷薄而出的炽热岩浆,

冰霜风雪都不能将我熄灭。

雾气升腾时,

我幻化出五彩斑斓的芦芽圣光。

人们来芦芽山观景的同时,首先选择的是“冰洞老哥”和我这个“火山小弟”。观察探寻我的最佳地点是宁武上鸾桥村,此地已开辟为我的观景处。从我脚下沿林中小径而上400多米后,便进入寸草不生的山坡,再爬50多米,就可直接到达我的头顶。站在我的区域边缘,你就会看到烟雾腾空、热浪滚滚,表面的石头通红,呈即将融化状。遇到下雨,火势和烟雾更加厉害。

我所燃烧过的地方,人难近前,鸟儿也不敢轻易飞过。我所烧过的赤土,寸草难生,逐渐形成一座座荒山秃岭。唯有喜欢高温的蛇类动物在这里栖息,繁殖和生长的速度加快,如碗口粗的大蟒蛇也能见到,给来观望我的人又平添了几分惊险和恐怖,但探险之旅总能让人大开眼界。此刻,你移目远眺,可见东方天池如镜,身后林涛起伏,不远处还有一四方崖,是原始人居住过的洞穴,今人亦曾有住,同眼前我这个“火焰山”形成巨大的反差。

芦芽山之阳为火山,之阴为冰洞。一冰一火,我们哥俩极限的温度聚集一处,互不妨碍,有缘巧遇并共同生存在同一座山上,可谓华夏一绝,世界奇观。人们不禁要问:火烧水,火旺冰融,这冰火两重天是如何共存的?大自然给人类出了一个难题,至今还没有科学家能给出令人信服的解释。只听到“冰与火的共存之音”在芦芽山上昼夜不断地回蕩:芦芽神奇呀,冰与火相生相依。芦芽壮哉,冰火相望,我们要把冰锻出星火,重铸我们的灵魂。让灵魂站在你我的苍穹之上,守护冰与火,咫尺间释放出无尽的辉煌!

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