第一章瀑布趣味知識（1 / 3）

第一章瀑布趣味知識

1.追本溯源——瀑布是怎樣形成的

1.什麼是瀑布

瀑布（waterfall），又稱跌水，是指河流或溪水經過河床縱斷麵的顯著陡坡或懸崖處時，成垂直或近乎垂直地傾瀉下來形成的水體景觀，在地質學上，是由斷層或凹陷等地質構造運動和火山噴發等地表變化造成河流的突然中斷，另外流水對岩石的侵蝕和溶蝕也可以造成很大的地勢差，從而形成瀑布。瀑布景觀具有獨特的美學價值，給人以充滿活力的動態美感，因而是一種重要的水景旅遊資源。

2.瀑布的形成

瀑布也稱河落，有時也稱大瀑布，當談及很大的水量時，後者尤為常見。比較低、陡峭度較小的瀑布稱小瀑布，這名稱常用以指沿河一係列小的跌落。有的河段坡度更平緩，然而在河流坡降局部增加處相應出現湍流和河水，這些河段稱為急流。瀑布表示河水流動中的主要阻斷。通常情況下，河流總是通過侵蝕和淤積過程來平整流動途中出現的障礙物。一段時間過後，河流長長的縱斷麵就會形成一條平滑的弧線，其特點為：河源處最陡，河口處較和緩。這條弧線被瀑布中斷了，因此它們的存在就是為了證明侵蝕過程中的進展。

瀑布在地質學上被稱為跌水，表現為河水流經斷層、凹陷等地域時垂直地跌落。在河流的時段內，瀑布隻是暫時性的，終有一天會消失。侵蝕作用的強度取決於特定瀑布的高度、流量，以及有關岩石的類型與構造，或是其他一些因素。在一定的情況下，瀑布的位置會因懸崖或陡坎被水流衝刷而向上遊方向逐漸消退；而在其他情況下，這種侵蝕作用又傾向於向下深切，並斜切包括瀑布在內的整個河段。時間久了，這些因素的其中一個或兩個都會起作用，河流的趨勢是消滅任何可能形成的瀑布。

在河流的作用下，必然會形成一個相對平滑、凹麵向上的縱剖麵。以至於當這些河流侵蝕工具的碎石不存在的時候，可用於瀑布基底侵蝕的能量也是很大的。跌水潭存在於跌水的下方，是在河槽中掘蝕出的盆地。它與瀑布的大小相關，也與流量和高度相關，這是其特征之一。在特定的情況下，跌水潭的深度與造成瀑布的陡崖高度極為相似。跌水潭必然會造成陡崖坡麵的坍塌和瀑布後退的現象。造成跌水的懸崖在水流的強大衝擊力下不斷地坍塌，使得瀑布向上遊方向後退並降低高度，因此瀑布終有一天會消失。

對於瀑布的成因，大多數人認為一條河流翻過一個懸崖峭壁，就形成了瀑布。事實上瀑布的形成有三種方式：第一種就像尼亞加拉瀑布，它的形成是由於尼亞加拉河水飄過白雲石的岩壁，直落入下麵的一個大水池裏，翻滾飛流的水流長時間地侵蝕頁岩，淘空了白雲岩的岩洞，一塊塊的白雲岩崩落而下，使得懸崖變得更加陡峭。

瀑布的第二種成因：在古代有一塊被熔化的岩石從下麵擠上來。時間久了，岩石也就慢慢地變硬了，隨後在河道中就形成了一堵牆。我國的廬山瀑布就是在這種方式形成的典型瀑布。

其三，是由於古代的冰川切入山穀之中，使得兩側形成懸崖峭壁，也就因此形成了瀑布。另外，地球表麵的運動使得高原的高度增加，河流就位於其邊緣地帶，這就是高原瀑布形成的原因。

3.瀑布形成的條件

形成瀑布必須有以下幾個條件。其中最為常見的原因是岩石類型的差異。當河流跨越許多岩石邊界的時候，如果從堅硬的岩石河床流向比較柔軟的岩石河床，相對而言較軟的岩石河床的侵蝕會更快一些，並且在這兩種類型岩石相接處的坡度會更加陡峭。當河流改變方向並露出不同的岩石河床間的相接處時，就會出現這種情況。尼加拉瀑布就是這種情況下形成的，它是美國與加拿大之間的一部分疆界，在其河床上有一塊斑駁的白雲石頂板岩石，壓在一連串較軟的頁岩和砂岩之上。

瀑布形成第二個條件是在河床上有許多條狀的堅硬岩石。以尼羅河最為典型，在那裏形成了許多大瀑布，由於尼羅河水已經對河床進行了充分地侵蝕，致使堅硬的結晶質基底岩露了出來。

在數量眾多的瀑布之中隻有很少一部分是由岩層的特性形成的，最為常見的是由陸地的結構和形狀形成的。例如，隆起的高地玄武岩能夠形成堅硬的台地，河水就有可能在它的邊緣產生瀑布，北愛爾蘭的玄武岩就是這樣的情況。

然而，河水侵蝕和地質特征並不是形成瀑布的單一因素。沿著斷層進行的構造運動會將堅硬和軟性岩石聚集在一起，共同形成瀑布。河床海平麵的急劇下降會加強下蝕作用，並使河床上的裂點向上遊方向後撤（也可以說成，坡度的急劇變化標誌著河床基準水麵的變化）。依據海平麵、河水流動和地質特征（以及其他因素），河落或急流極有可能在河床上出現裂點的地方得到進一步發展。冰川作用現已形成很多瀑布，由於冰蝕作用，那裏的河穀深度在不斷增加，而支流河穀被留在較陡的河穀兩側較高處。在美國加利福尼亞州有一座由冰川作用形成的約塞米蒂瀑布，從高為436米的一個懸穀跌落下來。

從河流的時間角度來看，瀑布隻是一種短暫的現象，終有一天會消失。其侵蝕速度是由已知瀑布的落差、水量、岩石的種類、結構以及其他一些因素決定的。在某些情況下，由於懸崖或陡坡的溯源侵蝕而使瀑布向上遊退縮：然而有時侵蝕也會產生下切作用而將瀑布所在的整個河段夷為平地。

瀑布的形成即使沒有作為河流侵蝕工具的碎石出現，其基部也能夠獲得極大的侵蝕能量。這是因為對於一些水量和落差大的瀑布來說，其特征之一就是由瀑布跌落底部侵蝕成的深潭。有時此潭的深度與產生瀑布峭壁的高度所差無幾。深潭最終造成峭壁露出表麵坍塌和瀑布的後退。在一些地方，瀑布的後退也是一個明顯的特點。

4.瀑布群的形成

瀑布群是如此的讓人為之驚歎，那麼瀑布群到底是如何形成的呢？

瀑布的成因，尤以大峽穀河床瀑布的形成最為典型，是在內外營力相互作用下導致地形差異，由此表現出河流水作用的一種階段性河床地貌的表現。其形成因子的作用應該是綜合性的、複雜的。當然在分析其形成因子中，會有主要的或次要的之分，也可說是在一係列特定條件下受到共同的作用，在某一時間階段上的一種必然表現。大峽穀河床瀑布，就是在這樣短距離、高坡降、大水量的情況下，流水水動力作用選擇一定的地質構造部位能量釋放的一種必然表現形式，也是河流發育溯源侵蝕在現階段時段內、在特定的地形部位表現出的一種必然結果。

當然，瀑布群的形成是有差異的，需要很詳細的考察，具體地分析每個瀑布的形成原因。以西興拉到帕隆藏布彙入口20餘千米的河段為例：

首先，短距離內河道做S形或直角形的急拐彎轉折，大的主體瀑布和相對集中的瀑布群首先最容易出現在河床S形拐彎的彎部和直角形轉折的彎部這種地形突然轉折變化、應力相對容易集中作用的部位，像落差最大的藏布巴東Ⅰ號、Ⅱ號瀑布就出現在河床S形拐彎部位。

其次，短距離內峽穀基岩河床深槽形態發生束放變化的轉折部位，容易出現大的瀑布。如絨紮瀑布就是從相對寬的河床到突然收窄的河床跌落下去進入更深更狹的基岩河槽的。同時，任何巨瀑下麵必有深潭，它必然會改變河床穀地的形態和水流作用的性質，這也是相輔相成的一種差異，應該說也是參與了瀑布地形的形成過程的。

其三，從藏布巴東Ⅱ號瀑布出現部位的衛星影像圖分析，這裏的變質岩係近東西走向，兩岸產狀是連續的，瀑布的出現主要應考慮是由於河床的急拐彎和束放導致應力相對集中作用所出現的差異。在絨紮瀑布，據張文敬教授介紹，瀑布的出現與其坐落在橫向岩層中石英岩脈這樣堅硬岩性地層的出現有關係。

其四，藏布巴東Ⅱ號瀑布，也就是大峽穀中最大瀑布以下一係列小規模的瀑布和跌水的出現，又與河床有許多大塊崩塌堆積的堵塞有關。整個大峽穀中一些河床小瀑布與跌水險灘，許多都與強大的支溝泥石流堆積於幹流主河床上，局部改變了河床坡降造成的差異也是有關係的。

綜合來看，大峽穀河床瀑布的形成首先是在內外營力作用的綜合基礎上，然後對具體瀑布作具體的分析，在這樣世界最大峽穀中這樣巨大的水力作用和強烈構造運動作用地區，瀑布的變化性也就決定了大峽穀瀑布必然的青年性、群體性和複雜性征的特點。

2.物以類聚——瀑布的分類

1.瀑布的種類

瀑布按照不同的外觀和地形的構造，可以分為多種類型：

（1）據瀑布水流的高寬比例劃分：

垂簾型瀑布

細長型瀑布

（2）據瀑布岩壁的傾斜角度劃分：

懸空型瀑布

垂直型瀑布

傾斜型瀑布

（3）據瀑布有無跌水潭劃分：

有瀑潭型瀑布

無瀑潭型瀑布

（4）據瀑布的水流與地層傾斜方向劃分：

逆斜型瀑布

水平型瀑布

順斜型瀑布

無理型瀑布

（5）據瀑布所在地形劃分：

名山瀑布

岩溶瀑布

火山瀑布

高原瀑布

2.我國瀑布的分布

我國瀑布眾多，著名的瀑布有上百處之多。主要分布在由山嶽、高原、盆地構成的海拔1000—3000米的第二級階梯地區，以及東部的丘陵山地地區。我國最大的瀑布──黃果樹瀑布，落差66米，寬30—40米，洪水期流量可達2000立方米\/秒，是岩溶型瀑布的代表。黃河壺口瀑布，高34米，瀑前河槽深30多米，是斷裂差異侵蝕型瀑布的代表。長白山天池瀑布和鏡泊湖吊水樓瀑布則是熔岩瀑布的代表。我國落差最大的瀑布為河南省修武縣北部的雲台山瀑布，總落差為320米。

3.揭開麵紗——透過現象看本質

1.瀑布上為什麼會出現字

在我國有一座“神龍門”，處於雲南鶴慶縣，事實上是懸崖上的一個石洞。在石洞的四周，野藤蔓布，遮掩洞口，有如門簾。有兩股激流從洞口左右流出，一清一濁。濁水瀑布好像一條黃色彩帶，搖曳空中；清水瀑布像銀河傾瀉，在陽光照射下閃閃發光。更令人拍案叫絕的是，晴天的早晨，每當太陽從東方升起時瀑布上會顯現出“一品當朝”四個大字，“神龍門”也因此而遠近聞名。

為什麼瀑布上會出現“一品當朝”這四個大字呢？原來在“神龍門”洞口的對麵山峰上，有一塊透明的大白石，石質秀麗，表麵光潔。古人在這塊大白石上雕刻了“一品當朝”4個大字。一旦太陽東升時，陽光照射大白石，4個大字便折射在瀑布上，就形成了遠近聞名的“縞裙顯字”的奇觀。

2.瀑布上的彩虹彎曲之謎

彩虹，又稱天虹，簡稱虹，在氣象學上，被稱為光學現象。當陽光照射到空氣中的水滴，光線被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩光譜，雨後最為常見。形狀彎曲，色彩豔麗。東亞、中國對於七色光的最普遍說法是（從外至內）：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。

彩虹彎曲的原因，通常有兩種。

原因一：光的波長決定光的彎曲程度。其實如果條件合適的話，可以看到整圈圓形的彩虹。彩虹的形成是太陽光射向空中的水珠經過折射→反射→折射後射向我們的眼睛所形成。不同顏色的太陽光束經過上述過程形成彩虹的光束與原來光束的偏折角約138度。也就是說，若太陽光與地麵水平，則觀看彩虹的仰角約為42度。

想象你看著東邊的彩虹，太陽在從背後的西邊落下。白色的陽光（彩虹中所有顏色的組合）穿越了大氣，向東通過了你的頭頂，碰到了從暴風雨落下的水滴。當一道光束碰到了水滴，會有兩種可能：一是光可能直接穿透過去，或者更有趣的是，它可能碰到水滴的前緣，在進入時水滴內部產生彎曲，接著從水滴後端反射回來，再從水滴前端離開，往我們這裏折射出來。這就是形成彩虹的光。

光穿越水滴時彎曲的程度，端視光的波長（即顏色）而定——紅色光的彎曲度最大，橙色光與黃色光次之，依此類推，彎曲最少的是紫色光。

每種顏色各有特定的彎曲角度，陽光中的紅色光，折射的角度是42度，藍色光的折射角度隻有40度，所以每種顏色在天空中出現的位置都不同。

若你用一條假想線，連接你的後腦勺和太陽，那麼與這條線呈42度夾角的地方，就是紅色所在的位置。這些不同的位置勾勒出一個弧。既然藍色與假想線隻呈40度夾角，所以彩虹上的藍弧總是在紅色的下麵。

彩虹之所以為弧形這當然與其形成有著不可分割的關係，同樣這也與地球的形狀有很大的關係，由於地球表麵為一曲麵而且還被厚厚的大氣所覆蓋，在雨後空氣中的水含量比平時高，當陽光照射入空氣中的小水滴形成了折射，同時由於地球表麵的大氣層為一弧麵從而導致了陽光在表麵折射形成了我們所見到的弧形彩虹！

原因二：與地球的形狀有很大的關係。由於地球表麵是一個曲麵並且被厚厚的大氣所覆蓋，雨後空氣中的水含量比平時高，當陽光照射入空氣中的小水滴時就形成了折射。同時由於地球表麵的大氣層為一弧麵從而導致了陽光在表麵折射形成了我們所見到的弧形彩虹！

3.大瀑布的葬禮

1986年9月，在拉丁美洲的巴拉那河上，舉行了一次特殊的葬禮。巴西總統菲格雷特穿著黑色的葬禮服，親自主持了這個特殊的葬禮。這個葬禮是為一條瀑布——塞特凱達斯大瀑布舉行的。

這到底是怎麼回事呢？

事情的原委是這樣的。在拉丁美洲的巴西與阿根廷兩國國境線的交界處，有一條巴拉那河，河上有一條世界著名的大瀑布——塞特凱達斯大瀑布。