僅以此文祝蘇德辰教授在西山發現“沙火山”十週年。
西山是中國開展地質工作最早的地方,素有地質工作者搖籃之稱。自1860年起,先後有德國的龐派來、李希霍芬、美國的葛利普等,數位在國際地質界享有盛名的專家走進北京西山,踏足京西古道。國內著名地質界專家葉良輔、王竹泉、謝家榮、李捷、趙亞曾、翁文灝、丁文江、李四光等諸多地質前輩,都曾在西山留下他們的足跡並獲得豐碩成果。
時光進入到二十一世紀後,現代地質科學家於2011年,在西山永定河邊發現了古代地震遺蹟“沙火山”和“液化丘”,受到世界地質界重視。
永定河從官廳進入西山峽谷,經珠窩水庫一路下行。在九河山莊,與來自筆架山南石羊的支流湫河匯合。湫河口因建有一處名為九河的山莊,所以此處又稱九河口。
湫河口是我經常光顧的地方,我瞭解的只是那裡岩石上的巖畫。
也見過類似於卵的化石,在我這樣的凡夫俗子眼裡,最多看作奇石。它屬於什麼性質,怎樣形成的則一概不知。
在湫河口九河口山莊斜向向上的路邊,發現了世界少見的,地質數語稱之為“液化脈”的遠古遺蹟。這一震動世界地質界的遺蹟,是中科院地質研究所研究員蘇德辰教授的重大發現成果。
液化脈原呈一個圓形出露在地表,為探究內部奧秘,蘇教授特意從河北易縣請來石匠做剖面。在剖面內部取出一個如同雞蛋大小的卵石,這個卵石便是最終的考證依據。這塊直徑2.8米的岩石像個倒扣的盤子,石面上佈滿環狀與放射狀裂隙。這便是研究遠古地震的罕見標本“液化溢位丘”。
由“液化丘”所在地向西的路邊還有一座“沙火山”,“沙火山”是在地震的作用下從地面噴出沙石。這兩塊岩石靜靜地睡在永定河邊15億年,於2011年被蘇德辰教授發現。
我們一般不接觸地質科學的人,很難看明白“液化丘”和“沙火山”有什麼特點,怎樣去辨別。上圖是紐西蘭發現的液化丘,互相對比著看便明白了。
這是汶川地震後呈現出的地表現象,與永定河邊的“液化丘”更接近。
2013年2月,蘇德辰教授發給愛爾蘭《地質學雜誌》的報告得到回覆:“很高興地通知您在北京發現地震觸發的碳酸鹽液化丘和沙火山論文已被正式接收”。這標誌著蘇德辰先生在北京西山發現的地震成因“液化溢位丘”和“沙火山”,得到了國際地質界的承認。論文線上正式發表,之後引起各國地質學家的重視。先後有俄羅斯、美國、印度、愛爾蘭、荷蘭等世界各地50餘名的地質學家,專程來到永定河檢視這15億年前的罕見遺蹟。
被稱作我國地震學先驅的大師級人物、已故沉積學研究員、喬秀夫先生及時趕到現場,並稱:“太精彩了!幾十年來我一直在地層中苦尋的沙火山和溢位丘終於被中國科學家發現了”。這些現象是地下沙層液化造成的,因為強地震發生時造成的地殼震動可使地下深處含水的沙層強烈液化,在擠壓應力作用下,強液化的沙層沿一定的通道向地表垂直流動或噴發,在地表堆積成錐狀沙體,一般稱為“沙火山”。在相當多的情況下,地下深處沙層液化噴射至地表面後呈圓丘狀,稱之為“液化溢位丘”或“液化溢位沙丘”,液化溢位丘大部分呈線狀排列。
比喬秀夫先生年紀還大的石油大學教授、中國礦物地球化學學會常務理事、定量巖相古地理學的開拓者,馮增昭先生,也專程趕往現場考察。
2015年11月,我國地質大學教授,IUGS侏羅系分會選舉委員、GSGP國家委員會委員、國務院學位委員會地球物理、地質學評審成員、地礦部“地史學”課程教學指導委員會主任,時年83歲的劉本陪老先生也專程到西山來見證這一發現。非常榮幸,受蘇德辰教授邀請,陪同劉老到湫河口考察學到很多知識。
成批的地質科學家趕往西山腹地,爭相目睹這15億年前的遠古遺蹟。“沙火山”與“液化溢位丘”是地震遺留的痕跡,類似這樣的遺蹟在世界上很少見。地震中出現的“沙火山”屬於泥沙性質,在災後很難留存。在此之前世界上發現的“沙火山”只有印度與愛爾蘭兩處,印度“沙火山”發現於早二疊系地層,距今約2.7億至3億年間。愛爾蘭“沙火山”發現於西部晚石炭地層,距今約3億至3.2億年。而北京永定河邊的“沙火山”,相當於14.5億至15.5億年間的霧迷山組地層,較印度與愛爾蘭早出10幾億年。
“沙火山”與“液化溢位丘”的發現,證實遠古時代西山曾經發生7.8級以上的大地震。科學家可以根據這一遺蹟的發現研究地震規律,有助於科學界瞭解未來的地震規律。湫河口集中有很多典型的地質現象,如單項波痕、干擾波痕、同類聚集的藻類化石等。蘇德辰教授曾建議在湫河口建立一處科普基地,但願蘇教授這個建議能早日實現。