并非位于极寒之地 宁武冰洞如何保持万年“高冷”
炎炎盛夏,和烤肉只差一撮孜然的你,是不是恨不得找个冰窟窿钻进去避避暑?
在山西就有这样一个清凉胜地——宁武万年冰洞,进入洞中,仿佛置身于一座晶莹的宫殿,大自然的鬼斧神工,使你仿佛置身于万里冰封的北国冰雪之地,又好似徜徉在石笋林立的南方溶洞。
然而,这个洞的神奇之处还不仅于此。它的所在地既不是异常寒冷的南北极,也不是终年积雪的雪山,而是在四季都很分明的宁武县,以当地的环境而言,根本没有结冰的条件。冰洞到底是怎么形成的,这个谜题吸引着全球的游客、科研人员前来探访。
永久冻土层以外的罕见大冰洞
只有一年365天都结冰的洞穴才能被称之为冰洞,世界上也只有像西伯利亚和南北极等地,少数纬度高异常寒冷的地方才发现过冰洞。
而万年冰洞位于山西省忻州市宁武县城西50公里处东寨春景畦乡境内的芦芽山上,距离太原市区3个半小时车程。
整个冰洞高达100多米,一年四季洞内温度在零下10摄氏度到零下4摄氏度,四壁皆冰,常年不化。洞内有冰柱、冰帘、冰瀑、冰花、冰佛、冰兽、冰床、冰钟乳等,玲珑剔透、晶莹夺目,千奇百怪、不一而足。
该冰洞是我国最大的冰洞,也是中纬度地带最大的冰洞,更是世界上迄今永久冻土层以外发现的罕见的大冰洞。经中科院地质研究所洞穴专家考察认定:此洞形成于新生代第四纪冰川期,距今约300万年,故名万年冰洞。
盛夏,洞外绿树成荫,艳阳灼人,洞内却是坚冰不化;寒冬,洞外温度达零下30多摄氏度,到了洞内,由于没有风,反倒比洞外暖和许多,给人一种冬暖夏凉的感觉。
冰洞形成拜冰川运动所赐?
关于万年冰洞的形成原因,至今都是地质界争论的焦点,科学家们对此提出了各种猜测。
科学研究表明,地球自诞生以来,气候一直在变化当中。早在几亿年前,地球就出现过大规模的冰川运动,而且只有冰川运动才会拥有如此猛烈的能量,形成许多地质奇观,所以有人认为,正是因为冰川运动,使大量的冰涌进了宁武县一个冲刷成形的洞中,形成了今天这个非常神奇的万年冰洞。
但是,如果冰是同时期涌入的,冰的形成年代应该一致,然而经过专门取测后,科学家发现,洞里冰的年龄却各不相同。核心部分的冰,成冰年代比较早;外面的、靠近洞口或靠近主流水道的冰,成冰年代比较晚。
此外,如果是冰川运动时,大量的冰涌进洞中形成冰洞,那么随着时间的推移,在不能一年四季都结冰的气候条件下,洞内的存冰量会越来越少,甚至早已融解殆尽,并不能保存至今。
坚冰万年不化全凭洞形好?
中国科学院专家杨少华和石耀霖曾用数字模型研究万年冰洞形成的原理,发现洞的形状让冬天的冷空气可以进入洞穴,但是夏天的热空气却进不去,所以形成了天然冰库。如果将洞口封闭,这个万年冰洞只需40年就会完全融化。
中科院地质研究所专家陈诗才也认为,整个洞的形状对洞内温度的保持起到了很好的作用。根据测量,万年冰洞呈倾斜向上的口袋状,肚大口小,夏天洞内和洞外的空气难以对流,从而使得洞内的冷气得以保持。
此外,陈诗才指出,尽管宁武县的地理位置和气候条件并不适合冰洞的形成,但还是有一些外部因素能够减少冰的融化。比如,芦芽山的海拔达2300多米,而洞口所处的位置在山的阴面,这也对冰起到了一定的保护作用。
但有人对此提出疑问,宁武地区有的废弃矿井也是肚大口小,空气难以对流,而且地质地貌与万年冰洞非常相似,深度还远远超过冰洞。但为什么这些矿井深处却不结冰呢?
冰火共存引发“地热负异常”?
按照一般规律,越靠近地心温度越高,每深入地层100米,气温将上升0.4摄氏度,而万年冰洞则反其道而行之,越到深处,气温反而越冷,冰层越厚。这被科学界称之为“地热负异常”。
对此,陈诗才认为,这就像空调或冰箱通过电机来制冷一样。目前推测,很可能万年冰洞的岩石下面也存在某种未探明的制冷机制,这种机制不仅能保持洞中的温度,并且仍在日复一日地制冰。
但是,如果冰洞的“地热负异常”是某种制冷机制形成的,冷空气密度较大,它又是如何从地下向上流动的呢?
在与冰洞相距不到200米的地方有一处千年不熄的地火,即埋藏于地下的煤层因多种原因造成的自燃现象。站在山头,即可遥见轻烟缭绕。这一冰一火本是相克,却奇妙地共存于同一山上。
也有专家认为,地火与冰洞的共存,可能是引发“地热负异常”现象的关键所在,但目前其运作机理尚无定论。
诸多说法,不仅难以真正说清万年冰洞的成因,反而使其更加扑朔迷离。不如就让我们在盛夏时节进洞冰爽一下,再慢慢品味它的神奇吧。
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