竺可桢是中国著名的气象学家。他曾担任浙江大学校长十三年,并在1949年之后帮助组建中国科学院的下属各所,担任中国科学院首任副院长,对于中国的教育和科学发展有重要影响。 2024年2月7日是竺可桢逝世50周年纪念日,1921年,竺可桢在《科学》杂志上(1921年第六卷第四期)发表《杭州西湖生成的原因》一文,分享此文以纪念这位“永远的浙大校长”。
湖沼生成的原因,依英国著名地质学家该克衣(Geikie)之说,可分为三种:
(1)因为地面升降变动,造成一盆形的陷穴。譬如亚洲西部的死海(Dead Sea)及意大利各处已熄火山顶上的克莱透湖(Crater Lakers),就是这样形成的。
(2)因为风霜剥蚀的结果,地面上容易消磨及溶化各种岩石,缓缓消尘灭迹,剩下一个千疮百孔的地面,不久就成了许多湖沼。世界各处以这个原因而成的湖沼很多,最有名的就是南斯拉夫国内喀斯特(Karst)地方的湖沼。
(3)因为河流河水所带下泥土,或者山崩时候落下石块,把河道海湾的出口塞住,如美国的五大湖及佛罗里达(Florida)省海滨一带的礁湖(lagoon)就是这样生成的。
西湖生成的原因,不外上述三种。据笔者去岁(1919年)夏间的观察,加以东西书籍的参考,西湖生成的原因,可以断定是属于第三种。换言之,西湖是一个礁湖。
西湖的地形,南西北三面均被山所围绕,惟有东面是一个冲积平原,浙江省城就在这个冲积平原之上,所有泥土,统是钱塘江带下的沉淀积成。大凡河流所带泥沙到了河口,一部分就要沉下来。一则因为河流入海受到了海上的阻力,速率减缩。二则因为海水含盐分,盐分能减少河水分子的凝聚力(cohesion)。
有了上述两层原因,凡是长江大河,如埃及的尼罗河(Nile)、印度的恒河(Ganges),以及我国黄河、长江,到了入海地方,均成有三角形。照这样看来,杭州附近冲积平原,不过是钱塘江所成的一个三角洲。
我们若再进一层来考察西湖近旁的地质,就晓得不但西湖东面有冲积土,就是西面也有冲积土,假使我们能追想钱塘江初成时候情形,一切冲积土尚未沉下来时,现在杭州所在地方还是一片汪洋,西湖也不过是钱塘江口左近的一个小小湾儿。后来钱塘江沉淀慢慢的地把湾口塞住,变成一个礁湖(观图)。初成的时候,里湖的面积比较现在的外湖还大。后来因为南北诸高峰川流汇集,如玉泉两峰涧、龙井等溪水所带下的泥土,流入湖中以后,速率顿减,就淤积起来。里湖因在靠山这一边,所以淤积得快。如耿家步、金沙港、茅家埠等处,就是溪流带下的冲积土所成的,倘使没有宋、元、明、清历代的开浚修葺,不但里湖早已受了淘汰,就是外湖恐怕也要为淤泥所充塞了。换言之,西湖若没有人工的浚掘,一定要受天然的淘汰。现在我们尚能徜徉湖中,领略胜景,亦是人定胜天的一个证据了。
在夏季的时候,外湖的水平均不过4英尺深,里湖因靠近山边,所受的沉淀比外湖较多,所以水亦较外湖浅。惟苏堤六桥、玉带桥、西泠桥之下,水度略深,最深的地方大约在6英尺左右。这是因为湖中水平如镜,流动极缓,水中所含最微渺的泥粒,也都沉下来。独堤上诸桥,为湖水交通咽喉,是里湖流入外湖必经之路,湖水流行较速,水中微细的泥土不能沉降。试观西湖各处,香灰泥堆积很深,独在西泠桥上,注目俯观,水清彻底,能见岩石,即因水流湍急,香灰泥不能留足之故。
现在西湖情形照上面看来,是由于钱塘江带下的泥土淤积,塞住原有的湾口而成。至于西湖生成的年代,离现在有多久,这个问题,却不容易解决,从历史上眼光看起来,西湖生成时代是很久远的。唐代以前,虽则寂然无闻,自从李邺侯、白居易、苏东坡先后服官武林以来,西湖的名就声闻全国。但从地质学眼光看起来,西湖的生成却是很近来的一桩事,是地质学上最近的一个时代。这个时代,就是冲积时代。世界人类的产出,在洪积时代(Pleistocene)的末期,冲积时代的初期,所以西湖的生成,当然在世界有了人类以后。
西湖南西北三面的岩石,统是很老。西北方面如葛岭、宝石山等,系粗面岩(eiparite or rhyolite)所构成的。粗面岩是一种火成岩,它的分布在我国南部滨海非常广大。据德国著名地质学家列雪拖芬(Von Richthofen)之考察,自宁波至香港一带,斑岩(porphyry)(粗面岩与石英斑岩是一类的岩石) 之多,可称世界第一。这种石英斑岩与粗面岩,是火山所喷出而形成的。喷出时期,据美国地质学家威利斯(Bailey Willis)的推测,大概在三叠纪(Triassic)与侏罗纪(Jurassic)之间。
西湖的南部同西部,如九曜山、石屋岭、南高峰以及灵隐等,统是砂岩(Sandstone)及石灰岩(Limestone)所造成的。其中尤以石灰岩分布最广。石灰岩所成的山峰,最足惊心动魄的,要算云林寺面前的飞来峰,苍翠玉立,突兀峥嵘。它上面还刻有许多佛像,宛若天成的一座假山。西湖近旁岩洞很多,如玉乳洞、石屋洞等,也是石灰岩生成的。石灰岩与砂岩生成的年代,比北部的粗面岩还要久远,大约在上古时期(Paleozoic Era)的石炭纪(Carboniferous)(三叠纪与侏罗纪离现时约2亿年,石炭纪则差不多有3亿年)。
西湖南西北三面的岩石虽然很古,但西湖东岸的泥土却是很新,是在冲积时期才成的,我们要晓得西湖生成年代的久远,只要晓得钱塘江排泄的沉淀,把现在杭州淤积为大陆的时候就是了。自从西湖生成以来,钱塘江的三角洲渐渐在海中推广,到现在已达杭州湾口,离杭州省城约有120英里之遥。假使我们去推测钱塘江三角洲每年在海中伸涨的速率,那么西湖生成的时代就不难知道了。
钱塘江河身的长短,河域的大小,同欧洲隆河(Rhone River)与波河(Po River)不相上下,从下面的表面可以看出来:
隆河同坡河流入地中海,河口海底深度同波浪强弱,与钱塘江口情形差不多。独波河与隆河取源均在阿尔卑斯(Alps)山上,比较钱塘江取源安徽黄山的高度,有两倍多,所以钱塘江三角洲生长速率,就该没有隆河同波河的三角洲这样快。隆河的三角洲,在1500年中增长15英里,平均每百年增长1英里。波河的三角洲在1800年中增长20英里,每百年增长也差不多1英里。若使钱塘江的三角洲增长同波河、隆河一样快,每百年增长1 英里,要积120英里长的沉淀,就要12000年,照这样算来,西湖的生成,至少要在12000年以前了。
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