黄石的间歇泉
平日里,泉干水涸,滴水不见,静似穹空;一旦喷泉涌波,爆发出隆隆声响;大约一个段时间后,又销声匿迹,山空欲睡,万籁俱寂。或一日多次,或多日一次,多在清晨、午间、暮昏出水。每次喷发,总是母泉首先盈盈出水,叮叮咚咚,含情脉脉,称“秋波送情”。而后,子泉隆隆作响,如山洪奔泻,与母泉遥相呼应。想大家已经猜到了,这就是间歇泉。
河流湖泊里看得见的水,只不过是陆地上水源的一小部分,其余的大部分都隐藏在地下的天然水库中。事实上,河流湖泊如果单靠雨水,恐怕都会逐渐干涸。湖水保持水位,河水长流,全赖地下水供应,甚至在干旱时也照样源源不竭。雨水和融雪渗过泥土、岩孔、岩隙,不断注入地下水库补充水源。水或在地下流到远方,或成泉源,流出地面,变为溪涧、江河、湖泊,最后注入大海。
井水是一般人最常见的地下水。但是,地下水有时用不着掘井也看得到。其中最引人注目的就是从地下涌出大量沸水的间歇泉。世界上最壮观的间歇泉散见于冰岛、新西兰和美国怀俄明州珞矶山脉高原上的黄石公园。黄石公园里至少有一万个间歇泉、热地、沸腾的泥喷泉和喷气孔。
谜题之一:黄石间歇泉之谜
间歇泉的形成须有几个特别条件。首先,地表岩层下要有沸腾的熔岩(火山岩浆),把岩层底部烧热。其次,岩层中要有狭窄的通道,从烧热了的底部直通地面。通道四壁又要坚实,抵受得住喷泉的喷发力。最后,还要有地下水源,遇到熔岩烧沸后,被迫向上喷出。温泉和间歇泉的主要分别,在于溶岩把水烧热的程度。如果热度和压力足以产生水蒸气,喷发出来就是间歇泉。
黄石公园占地三千四百七十二平方英里,间歇泉和温泉四处散布,看来好像杂乱无章,事实上却是分布在界限分明的地带上。这些地带位于岩块可以上下左右移动的断层或裂缝上。困在地下的水蒸气和沸水,可以沿着断层喷出地面。黄石公园里间歇泉发出的热量,把冬天的环境也变得很适宜动植物生长,因此间歇泉附近,都成为动物聚居、植物丛生的地方。
黄石公园间歇泉附近有许多熊穴,无数雀鸟也飞到这个温暖地区来过冬。池水因为有喷泉涌出的温水,冬天不会结冰,所以常可看到鸭子在池中游来游去。黄石河流经间歇泉地带的一段,河水温度比平均数高出六度,所以鳟鱼在整个冬天里还是很活跃。
老信徒间歇泉是黄石公园里最有名的喷泉,但并不是威力最大的一个,还有比它喷得更厉害的,例如稳定间歇泉便整天喷个不停。老信徒间歇泉也不是最美丽的天然喷泉,只胜在喷发有定时,始终那么好看。喷得和它一般高的喷泉,都没法和它相比。它位于一个圆丘的中央。这个圆丘由间歇泉本身喷出的矿物堆积而成,高约十二英尺,最宽处达五十五英尺。泉水中含有大量溶解了的矿物质,俗称“硬水”。对硬水有认识的人都知道,烧过这种水后的水壶,内壁会留下一层矿物质。这些物质是水分蒸发后留下来的。
喷泉口底部四周的情形也正是这样。黄石公园里有些间歇泉存积的矿物质,结成奇岩异石,形状或似椰菜、或似海绵、或似椅子、或似花朵,有的还像项链,比老信徒间歇泉的圆丘更引人入胜。有时泉水流下山去,沿着山坡积成一级级的台阶,例如黄石公园的大温泉就是这样。堆积物上可以看到各种艳丽色彩的线条,主要是因为泉水含有不同的矿物质,不过也有些是那些能在髙温下生长的水藻所染成的。
谜题之二:老信徒喷发之谜
许多人以为老信徒间歇泉定时喷发,有如时钟那样准确,事实并非如此。从前是每六十至六十五分钟喷发一次,现在的规律已大不如前,有时隔三十分钟喷发一次,有时则隔九十分钟。每次喷水通常都有预兆,先来一阵短促的喷发,然后慢慢升起一根美丽的水柱。起初水柱似乎升得很费力,过一会儿才向上猛喷,在一百一十五至一百五十英尺之间上下跳动。水柱顶端被微风吹开,散出一阵明亮的水花,在阳光下闪出虹霓的色彩。这个奇景每次只维持二至五分钟,而喷水量却多达一万二千加仑。
上面所描述的,不过是老信徒间歇泉的外表景象而已。深入地层下面,还隐藏着一套通连溶岩或热岩石的复杂水流通道系统。渗到这个系统之内的地下水就如水壶中的水被火烧一样。壶中水被烧会对流传热,热水上升冷水下降。但地下间歇泉的水因通道狭窄而没法子上下对流,底部的水很快便烧沸,而上面的水还是很冷。下面的水受上面水柱压力,因而沸点提高,和高压锅的作用一样。
通道末端的地下水越来越热,水温终于远远高出正常的沸点。蒸发出来的水汽也被通道上层的冷水压着排不出来,结果冷水因而间接得到加热,膨胀起来,涌出泉口。泉水排出后,底部水所受的压力陡然下降,使过热的沸水化为蒸汽。沸水突然从**变成气体产生了威力巨大的爆发力,把水和水汽一起喷出泉外。
老信徒间歇泉的喷发虽然不像钟表般准确,但已属极为难得,因为只要渗入地下的水量或地下岩层温度略有变动,都会大大改变喷泉喷水的规律,甚至可能使它完全不再喷水。比较起来,其他间歇泉喷水,多半都不算有规律,有时几分钟喷一次,有时几年才喷一次。现在许多地质学家认为,大西洋海盆的洋底正在山岭左右两面向外扩展。由于洋底不断从中线裂开,裂口越来越阔,新的火山物质就沿着山岭的断层向上涌。这个现象还把海洋两岸的大陆推开,彼此相隔越来越远。沿着山岭这种继续不停的地质活动,可能是熔岩从地面下数百英里的地幔向上升的大规模对流的一部分。冰岛上有巨大“张裂缝”形成的裂谷,把岛割成两半。
黄石公园还有无数不能喷发的间歇泉。有些是冒蒸汽的水池,无声但有小波动;有些是经常冒泡的温泉,像个大汽锅。这些都是因缺少一个或几个条件而不能喷发的间歇泉。其成因通常在于地下通道的形状,过热的沸水在累积到足以爆发的膨胀力之前,便能排到别处去了。不能喷发的温泉之中,最引人注意的是硫磺泉。硫磺泉大多数只排出少量泉水,但泉口的边缘,却厚厚的积满一层鲜黄色的硫磺。
一项有趣的新研究发现,控制间歇泉喷发的“地时器”,可由月球引力及地震影响而重加调整。美国地质学家莱因哈特指出,每逢朔望,月亮与太阳排成一直线时,地球地壳上所受特别强烈的引力,会把间歇泉喷发的时间改变超过一小时。此外,老信徒间歇泉也曾证明地震前后地壳所受压力的变动,足以影响喷发的规律。1959年8月美国蒙大拿州地震前数月,老信徒间歇泉喷发的相隔时间,比正常六十五分钟喷一次的规律缩短数分钟。地震后不久,又突然延长到六十八分钟喷一次。据地质学家推测,地壳的压力把间歇泉的断层弄歪,有碍地下通道中蒸汽及沸水的正常流通。
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