京西古道上的科学擂台:是蹄窝,还是壶穴?

作者: 苏德辰

来源: 知识分子

发布日期: 2018-03-11

京西古道基岩路面上的“坑”引起了地质学家们关于蹄窝还是壶穴的争论。中国地质科学院研究员苏德辰认为是蹄窝,而加拿大蒙特利尔工学院教授嵇少丞认为是壶穴。双方各自发表了学术论文,争论焦点在于蹄窝的形成原因。苏德辰从北京西山的地质特点、中外古道的修建史、壶穴的形成条件等多方面进行论述,认为蹄窝是人工开凿修建的结果,而非自然冲刷形成。嵇少丞则强调暴雨流冲刷的作用,但缺乏具体证据支持。这场争论不仅涉及地质学原理,也反映了科学态度和方法的重要性。

科学家爱较真。最近京西古道基岩路面上或零星分布或成群成串的“坑”引起了地质学家们不小的争论,最具代表性的双方——中国地质科学院研究员苏德辰认为是“蹄窝”,加拿大蒙特利尔工学院教授嵇少丞认为是“壶穴”,各说各的理,还各自发表了学术论文。

学术争鸣本是科学常态,切磋交流才能明辨是非。嵇少丞教授去年4月曾投书《知识分子》,推荐自己写作的论文《为什么暴雨流冲刷形成的基岩山坡壶穴在中国被误认为古道蹄窝?

》,介绍自己的观点,遗憾的是,嵇少丞教授当时不愿与不同意见的文章争鸣。近日,苏德辰研究员寄来文章,再次提及这起学术争鸣。为便于读者了解双方观点,此处附上嵇少丞教授的博文(与投稿文章内容基本一致,http://jishaochengvip.blog.sohu.com/324246857.html)供参阅。

京西古道的人文历史固然可观,然而其间的科学内涵却由一场辩论,于细微之处见真章,地质学家们较真是读者之福。

蹄窝是岁月在古道留下的痕迹,是历史的见证。京西古道上的蹄窝已经存在数百年,几十年前赶着牲口在古道上驮运货物的脚夫在京西地区尚有健在者,中国西南地区的马帮还没有完全消失,他们都是生活和历史的见证人。

地质学家与蹄窝的亲密接触始于1863年,当时美国地质学家庞派来(K.Pumpelly)对北京西山的煤矿进行了调查,这是北京西山地区最早的地质考察,至今已有150年的历史。此后,亲身骑着毛驴和马匹走过京西古道、亲眼目睹蹄窝形成的中外知名和不知名的地质学家数以千计,没有任何一位地质学家把古道上的蹄窝当作河水或雨水冲蚀形成的壶穴,因为他们是蹄窝的见证者。

20世纪70年代开始,古道上的驮队逐渐销声匿迹,年轻的地质学家已很难见到驮队或马帮的踪影,因此,对原本没有任何争议的蹄窝成因出现了完全不同的解读:先是有人认为京西古道上的蹄窝是冰臼,这个说法很快被否定,因为数百年来每天人来人往的古道不存在冰臼形成的条件。最近几年,有人又提出了新的说法,认为古道上的蹄窝是暴雨冲刷形成的壶穴。

为正本清源,笔者从北京西山的地质特点、中外古道的修建史、壶穴的形成条件以及蹄窝争论的缘由等多方面进行论述,文章稍微有点长,但读者可以从中了解一些中外古道的历史、北京西山的地质研究简史以及很多关于科学争论的相关知识。

北京境内的西部山区统称北京西山,是北京西部的天然屏障,也是连接北京与河北、山西和内蒙古等地的重要通道。北京西山拥有异常丰富的地质现象,华北地区代表性的地层绝大部分在北京西山都有出露。

北京西山的许多地质遗迹被写入经典的地学文献或教科书。现今流行的许多地质名词是在北京西山首先研究并根据西山的地名命名的,例如,门头沟区的青白口(地层)、下马岭(页岩)、马兰(黄土)、窑坡组(含煤地层)、龙门组砾岩、髫髻山(火山岩)、芹峪(运动)等等。房山区周口店的北京人遗址更是享誉世界的文化遗产,此外,十渡、圣莲山、石花洞等等都是十分珍贵的地质遗迹。

遍布西山全境的地质遗迹对于地学研究、地质科普和地质旅游都具有重要意义。北京西山还拥有丰富优质的煤炭资源和建筑材料,是元代以来京城最重要的能源和建材基地。

从19世纪中期开始,外国地质学家就开始了对北京西山的地质考察。

继1867年美国地质学家庞派来(K.Pumpelly)对北京西山进行煤矿调查之后,德国科学家李希霍芬(F.V.Richthofen)于1869年考察了京西玉泉山和昌平的南口,1871年又考察了从北京至门头沟斋堂和怀来矾山堡的沿途地质。1910至1912年,在北大任教的德国教授索尔格博士(F. Solger)在教学之余对北京西山进行了考察,并草绘了1:20万西山地质图一份。

1916年8月,在章鸿钊、丁文江、翁文灏以及瑞典人安特生的指导下,13名中国培养的第一批地质专业学生对北京西山进行了较系统的地质调查,绘制了第一幅1:5万北京西山地质图(出版时缩小为1:10万),编写了第一本主要由中国地质工作者完成的中英文版《北京西山地质志》,并于1920年正式出版。直到二十世纪50年代,“这部书和附图一直是多所大学地学专业教学的范本”(中国地质调查百年画卷,2016)。

此后,北京西山成为中国地质学家最多关注和考察的地方,也是中国最早培养地质人才和开展地质研究的基地,被称为中国地质学的摇篮。

北京西山景色优美、地势险要,是京城重要的宗教圣地和军事屏障。数百年间,在京西重要军事设施、寺庙、煤矿和数百个自然村落之间形成了一个由不同级别和形式的道路构成的纵横交错的交通网络,现在统称为京西古道。仅在门头沟区境内的古道累计长度就有680余公里。

这些道路纵横交错,四通八达,在军事、商贸、文化交流等诸多领域为古代中国的发展与进步、为中华文明的传播与延续起到了极其重要的作用。道路周边的古建遗迹、历朝历代的碑刻典籍、大量的文学作品等等记录了数百年来古道的发展与兴衰。

京西古道是京城连接河北、山西和内蒙的重要通道。

数百年间,运货拉煤的驴马骡等成群结队,年复一年、日夜不断地穿行往来,把古道上铺就的坚硬的石块踩磨得锃光瓦亮,在基岩路面或者较大的石块上留下了永久的痕迹,那就是因长时间持续不断的踩踏形成的串串蹄窝。

这些蹄窝有时零星散布在较大的石块表面,有时三三两两出现在小面积裸露的基岩路面,更多的蹄窝成群、成串出现在玉河古道(西山大路中道)的峰口鞍以及西山大路北道的牛角岭、石佛岭这3个完全由人工开凿的面积较大的基岩路段。

京西古道上规则排列的蹄窝是完全由驮畜自然踩踏形成的么?显然不是。京西古道是人工开凿修建的,所有蹄窝均位于古道上,其中大部分位于人工开出的垭口路段,且都没有贴着边坡。少部分蹄窝分布在零散的路石上面,基岩垭口路段和路石的始作俑者绝大多数都是修路人!这也是为什么笔者在相关的博文或文章中总是强调“人工修建”的原因。

类似京西的山区古道上出现蹄窝非常正常,但是供车辆行驶的古道上是否也有蹄窝呢?一般来讲,能行车的古道都比较平坦,但是修建这类道路时依然要考虑防滑问题。通常把道路表面的岩石凿出一些防滑的纹理即可。但是遇到坡度较大的路段,依然需要类似蹄窝的构造,崤函古道上就有明显的蹄窝。

北京存在嵇少丞教授所谓的基岩山坡上的暴雨流冲刷坑么?

为强调暴洪对山坡的冲刷与携带岩块对基岩的磨蚀作用,嵇少丞教授在2017年3月“从美国羚羊谷看基岩河道的底侵深掘机制”一文中指出:2012年7月21日至22日8时左右,北京市的房山区,平均降雨量高达460mm,其中房山区河北镇,降雨量更高达519mm,山洪暴发,冲垮公路、铁路、桥梁、房屋,山坡上出现许多大大小小、深浅不一的冲刷坑。

请问嵇少丞教授,这些山坡上的“许多大大小小、深浅不一的冲刷坑”到底有多大?有多深?分布在什么地方?证据在哪里?这么重要的证据为什么不在文章中详细展示?如果拿不出证据,这属于什么行为?北京西山地区的地貌至少存在百万年以上的时间了,如果一场洪水即可在基岩山坡上形成许多冲刷坑的话,北京西山的山坡表面将遍布冲刷坑!

嵇少丞教授所有关于京西古道蹄窝的描述都是以偏盖全甚至是颠倒黑白。

例如,在描述峰口鞍的蹄窝时,嵇的原文称:“侏罗系粉砂岩山坡路面上有暴雨壶穴120多个,最大直径达30 cm,深度达33 cm,壶穴之间的距离无规律性”。请读者对照本文的图5和图6,看看这些蹄窝之间的距离是否是真如嵇少丞教授所言没有规律?

古道蹄窝中散落的一些轻飘飘、没有任何磨圆的风化颗粒被嵇少丞教授当做形成壶穴的宝贝;大量形态完好、与蹄铁形态极为相似的蹄窝被选择性忽视,嵇少丞的作品中声称,没有任何凹坑具有马蹄形状;蹄窝中积水蒸发后形成的水平痕迹被当做横向圆圈刻痕,大量纵向的由踩踏形成的规则凹槽又被嵇少丞教授选择性忽视。

为了让别人相信“暴雨冲刷坑”和“壶穴”成因说,嵇在他的博文和论文中均声称“有的壶穴具有明显涡旋形状。受地势影响,流水从一侧进入冲刷坑,涡流裹挟着沙砾研磨坑壁,逐渐形成涡旋形状的壶穴,这样的坑是骡马驴踩不出来的”,但又拿不出证据,在他的一篇博文中只能用其他地方的壶穴照片。

在“关于基岩山坡上的暴雨流冲刷坑被误认为驮兽蹄窝的讨论”一文中,嵇少丞教授指出:“许多凹坑出现在陡坡上(图6e)或紧贴山岩陡壁的地方,那些地方明显是骡马驴不可能常去的地方”,并且给出了如下照片(图32),很明显,嵇少丞的原文中所称的图6e是标注错了,应该是图6f。

关于图6e和图6f的问题本来我在2016年的科学网的博客中已经回答过了,但是嵇少丞教授仍然在2017年的文章中当作问题提出来,我就借助本文再回答一遍。这是嵇少丞教授以偏盖全或故意隐瞒真相的又一例证。单凭他的图6f,任何人都无法判断所谓的“那些地方明显是骡马驴不可能常去的地方”的真假,不妨放大一下图6f,加上两个红色动画箭头(图32)。

几年前嵇少丞教授开始质疑蹄窝的成因时,就把许多与壶穴无关的洞穴照片当作壶穴,最近嵇少丞教授的一系列文章中依然如此。嵇少丞教授“关于基岩山坡上的暴雨流冲刷坑被误认为驮兽蹄窝的讨论”一文图1中引用的美国加州华斯克巨岩州立公园内山坡上的坑根本不是暴雨冲刷所形成,而是典型的差异风化穴。

同篇文章图3中的大部分凹坑也是差异风化的产物,并不是暴雨冲刷所形成,与真正的壶穴或蹄窝完全没有可比性,只能蒙骗不懂地质的外行。

如果认为京西古道上的蹄窝不是踩踏形成,而是所谓山坡暴雨流冲刷成因,就应该在京西古道附近的岩石中、至少是在北京西山附近的山坡上寻找壶穴。将只有数百年最多千年的古道与数百万年甚至上千万年之久的澳大利亚的大红山上的地质现象进行对比,这种思维方式完全是错误的。

古道上的小小蹄窝,已经不仅仅是岁月的见证,对其成因的科学解读涉及到最基本的地质学原理,反映了最基本的科学态度和科学方法,是真假学问的试金石。

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