壶口地质博物馆

姚云

　　壶口瀑布是国家级风景名胜区，国家AAAAA级旅游景区，东濒山西省临汾市吉县壶口镇，西临陕西省延安市宜川县壶口镇，为两省共有旅游景区。2024年4月10日，我们“百人重走长征路”美友团走进了壶口瀑布景区。

　　壶口瀑布是中国第二大瀑布，世界上最大的黄色瀑布。黄河奔流至此，两岸石壁峭立，河口收束狭如壶口，故名壶口瀑布。瀑布上游黄河水面宽300米，在不到500米长距离内，被压缩到20—30米的宽度。1000立方米/秒的河水，从20多米高的陡崖上倾注而泻，形成“千里黄河一壶收”的气概。太震撼了，我不停地拍摄，渴望留住这壮观的场景，后期制作了影集。

黄河壶口瀑布

　　景区门边墙上的四幅巨照展现了春、夏、秋、冬的壶口瀑布，不同的季节，相似而又不同的美。我在秋景前照了一张，宛如站在了浪尖上。

春

　　夏

　　秋

　　冬

看着景区的这块镌着“黄河壶口瀑布”的巨石，拍了拍脑袋，差点忘了件大事情，“壶口地质博物馆”还没参观，连忙跟王导打声招呼，奔向位于服务中心的展馆。

一边奔一边想，黄河壶口瀑布有八大奇观：水底冒烟、石窝宝镜、旱天雷鸣、霓虹戏水、睛空洒雨、山飞海立、十里龙槽、冰峰倒挂，在“壶口地质博物馆”，我一定会找到它们形成的答案。

　　壶口地质博物馆。

前  言

　　黄河是中华民族的母亲河，据科学考证，黄河诞生至今大约有100多万年的历史。其干流总长5464km，流经9个省（市、白治区），在山东省垦利县注入渤海。

壶口瀑布位于黄河干流的中游地区秦晋峡谷的南部河段。她以排山倒海的独特雄姿著称于世，是世界上最大的黄色瀑布，也是伟大中华民族精神的象征。

黄河壶口瀑布国家地质公园（陕西）位于壶口瀑布黄河主干河道的西岸，园区面积为29千平方米。地质遗迹及人文资源分为飞瀑河段景区、十里龙槽景区、孟门山景区、寨子沟景区及县川口地质科普教育基地等。现今，这里已成为中外游人及地质科学工作者旅游观光和科学考察、教学实习的理想场所。

壶口一带地壳发展史

　　古生代时期，此区地壳海陆演化频繁进行。 中生代是鄂尔多斯地台的大发展时期，此时，这里的内陆浅海相及湖相沉积物质极为发育，地层堆积厚度大。第四纪时。新构造运动表现明显，地壳以间歇性上升作用为主。此时，中晚更新世黄土在这一带分布范围广，沉积厚度大。受外力地质作用的改造和建造，地表侵独和维积作用强烈。塬、梁、峁等黄土地貌景观广布。

有关壶口一带黄河河道的形成与晋峡谷的形成密切相关，其地壳演化的主要模式是地史时期，壶口地处山岳地貌之中。后来，河套盆地与渭河盆地之间的山山岭岭水系朔源侵蚀，区域性的水系网络相互贯通，使河套盆地与渭河盆地以秦晋峡谷之中的水道相逢。壶口一带变成了黄河水道的必经之地。

壶口一带的地层分布

　　壶口地区的黄河河谷主要出露的是中生界三叠系中上统和第四系中上部地层。

三叠系中统上部铜川组，该组地层由底部的块状中、粗砂岩始，至顶部为黑色、深灰绿色砂、泥岩。铜川组和其下部的纸坊组为整合接触。

三叠系中统下部纸坊组，纸坊组得名于铜川市纸坊镇，岩性以紫红、紫灰色为主的砂、泥岩互层为主，含脊椎动物、植物化石等，厚度约数十米。

更新世离石黄士为浅灰黄、浅黄色黄土，其间夹有厚度不等的红褐色埋藏古土壤层。底部为亚砂士或砂层。 中含丰富的脊椎动物化石。上更新统马兰黄土呈浅灰黄色黄土为主的色调。上述黄土的成因主要为风尘堆积物。黄土地层与下伏基岩地层为不整合接触。

水平地层素描。

　　水平地层。

地理位置

　　黄河壶口瀑布国家地质公园（陕西）位于秦晋峡谷南部地段，属于黄河沿岸蚀余黄士丘陵沟壑区。公园位于陕西省延安市宜川县壶口乡境内。范国：北自龙王辿，南达县川口。东起壶口瀑布黄河主干河道河流中心航线，西到秦晋峡谷河谷以西的可见山头。地质遗迹保护区面积为29平方公里。

黄河壶口瀑布国家地质公园（陕西）交通位置图。

地质成因

　　据地质科学工作者初步考证研究，现今的壶口瀑布公园，瀑布的形成原因主要有以下四种因素所致：

一、河水动力侵蚀因素。因壶口主瀑区地处河谷中央，河床坡降大，水力集中，冲蚀力强。

　　二、岩层性质因素，受此区沉积环境、水盆地陆源物质、成岩作用等条件影响，此地河床岩层软硬相间，差异冲蚀作用明显。

　　三、构造地质条件因素，由于河谷河床的岩层中节理发育，这里有近东西向和近南北向两组节理。行理交织组成观模宏大的棋盘格式构造，使基岩河床解体。

　　四、现代冰床的地质作用影响，壶口公园，地处陕北高原，气候寒冷，冬季冰冻期长。在主瀑区、十里龙槽景区及孟门山景区，冰河中的冰凌成冰峰、冰谷状挤压镶嵌，对谷底及谷坡的机械破坏力极强。此外冰床上冰裂隙中流动的消融水对河谷也有一定的冲蚀作用。

不对称的峡谷

　　由于受科里奥利力的影响，河流在北半球侵蚀右岸。陕西一侧（右岸）不断受到河流侧方侵蚀，流水直逼基岩，岸坡十分狭窄，左岸山西一侧则谷地平坦开阔。

地貌遗迹

　　公园内的县川河口由于地壳抬升速度的不均等，流水切割速率差异，在较开阔的基岩河谷中又发育新的河沟，形成黄河干流与支流交汇处一种特殊的峡谷地貌和谷中谷地貌。

水蚀涡穴

在主瀑区两岸及谷坡地蒂，在阶梯状台地上分布有许多的直径约数十厘米到两米不等的近园形坑，称为涡穴（壶穴），这些涡穴或单个，或多个共存。穴内偶有清澈积水，水中山姿倒影，妙不可言，当地群众谓之 “石窝宝镜〞。看到展版这里的介绍，我终于搞清楚黄河壶口瀑布八大奇观之一的“石窝宝镜〞的产生原因。

涡穴为一种筒、柱状水流侵蚀遗迹，穴内常有砾石、沙泥赋存。涡穴的形成与河床床面的原始形态凹凸不平、构造节理裂隙面发育、岩层层面物质软硬不均等因素有关。它的成因过程是河水作涡流式的运动、水流以侧蚀和下蚀作用共同作用的结果。在洪水期间水体携带泥沙及巨石常常在基岩河床床面上留下碰撞痕迹，或水体沿节理面冲刷形成类型多样的穴涡。

　　砸痕。

　　大型涡穴。

　　涡穴。

　　串珠状涡穴。

漏斗

　　漏斗为河床水流洞穿节理面或涡穴进一步发展，在水力的冲蚀、磨蚀下空洞部分串联贯通以后的结果。

底蚀凹痕

　　底蚀凹痕为河水在基岩河床床面上差异侵蚀作用的产物。凹痕在岩层层面上的平面布局常为梭状排列，其梭体的长轴和水流的远动方向一致。凹痕的深度不等。在十里龙槽槽谷底部基岩河床的床面上，凹痕个体沿水平方向分布的范围和沿垂直方向分布的底蚀深度均与河水的冲力大小、水流携沙数量、基岩河床岩性软硬程度及床体自然形成的力学破裂面等因素有关。

位于十里龙槽南段槽谷底部基岩河床床面上的凹痕。

波状凹槽遗迹

　　瀑布下游地段，扶带泥沙的流水不断侵蚀河床基岩底部形成波状凹槽遗迹，保留完好的有7处。在谷底基岩层面上还有流水波痕遗迹。

河流的侵蚀作用

　　河流在流动过程中，对地表的破坏作用称为河流的侵蚀作用，侵蚀作用以机械作用为主，化学侵蚀作用为铺。

　　河流把携带的物质由甲地搬至乙地的过程就是河流的搬运作用。

　　当河流的动能减小或化学条件改变降低了河流的搬运力，致使搬运物沉积下来的过程，就称河流的沉积作用。

地质遗迹及保护

　　地质遗迹是地球发展演化的过程中，由漫长地质作用形成和遗留的种类繁多，不可再生，并具一定科研价值及观赏价值的旅游地学资源。

壶口瀑布地质公园河流形成地质遗迹有瀑布、槽谷、节理涡穴、侧蚀凹槽、底蚀凹痕等。

保护好历史遗迹原始状态的面貌和特征，有利于旅游审美和我们试图对其地质作用过程真实情景的复原和了解。以便把握某些地质事件产生的时间、历程、程度乃至结果。从而由这些地质历史信息去把握地球历史发展演变的脉搏，利用和调控由自然环境条件对人类造成的有利和不利因素。

从壶口瀑布水力侵蚀作用模式的研究，我们可以了解现今和地史时期黄河河水对当地河床岩层的破坏，上游水文气候的条件变异，以及下游河流输沙输水的动力条件与河道清淤及水资源的储积与利用等。从而使河水更加合理的为中、下游区人民群众所利用。

黄河蛇曲地貌。

　　河谷的形态要素。

　　河流蛇曲（河曲）形成演化图。

河流阶地

　　河流阶地的形成。地壳发生区域性的上升运动，流经此区的河水表现为强烈下切，当地壳运动稳定时，河水的下切作用停止，河谷沉积作用明显。而当地壳再次发生上升运动，河流下切作用又复进行。地壳频繁的升降运动，导致河流谷坡形成阶梯状台地，称为河流阶地。

河流阶地示意图：1、堆积阶地；2、基座阶地；3，侵蚀阶地。

孟门山冰河地貌

　　孟门山地处十里龙槽下游地段，冬季河床结冰冰下水位上涨、冰体位置抬高，孟门山成为冰床中的孤岛。从画面上看冰河已经将孟门山以北的小岛几乎吞咽。从现代冰床地质作用角度分析，长此以往，孟门山极有可能在河流水力侵蚀和现代冰床的地质作用影响下从黄河古河道消失。而孟门山上发育的两组节理引起的山体岩石解体，也促使了这一地质过程的形成。

瀑布侵蚀过程

　　壶口瀑布溯源侵蚀作用过程。在河流地质作用中，从谷地之水对河床的侵蚀情况来看，一般为床上水体靠近河岸地带流速小、河水浅，而靠近河谷中央地带流速快、河水深。所以大凡规模较大的河流，其河水对河床的破坏作用以河谷中央地带冲刷力最为猛烈，下蚀作用也最明显。

黄河壶口瀑布水力侵蚀作用表现为，现今主瀑区一带黄河的宽谷河床为400多米，洪水期间河水淤满谷道，水量大。而平水期、枯水期水量较小，瀑布侵蚀作用最为强烈之时表现为黄河洪水期。此时，河床中央基岩受到的破坏作用也最大。

　　瀑布下蚀作用时水流冲蚀、溅落、掏蚀状况示意图。

棋盘格式构造节理网

　　野外实地考证得知，壶口瀑布一带黄河宽谷河床及其两岸近东西向和近南北向两组节理发育，节理网分布范围广，它可以覆盖黄河谷地及边坡乃至两岸数十公里的范围，而顺延河谷方向由壶口一带节理网向南延伸可达黄河禹门口，向北延伸可至数十公里的地域。

这样规模广布、网络密布的力学破裂面导致黄河河谷沉积岩层皆为棋盘格式块状特征。这种支离破碎的岩石结构特点为河水的侵蚀搬运提供了有利条件。而且尤显洪水期河水对河床的侵蚀作用，这种侵蚀和搬运方式，我们形象的称为 “摧毁积木效应”。

“摧毁积木效应”实际上为块状搬运，即水冲石头跑的效应，它是黄河壶口瀑布后退的主要侵蚀方式，主导着瀑布后退的速度。而平水期和枯水期水流动能小，侵蚀作用表现为“和风细雨”式的冲刷和溅落，此种方式对瀑布后退速度的影响较小。

壶口瀑布龙槽岸边的棋盘格式构造节理网。

　　棋盘格式构造图，其力学成因方向不同。

　　壶口瀑布主瀑区节理网络布局成因解读：

1、河床上分布着棋盘格式节理网。

2、黄河水流沿南北走向节理流动。

　　节理形成分期示意图。

　　顺河节理（南北走向）、跨河节理（东西走向）。

软硬相间的水平沉积地层

　　壶口瀑布一带的区域地质地貌环境属于地史时期的内陆湖盆地壳结构模式，这是一个由原始海洋逐渐演变形成的内陆大型湖盆。所以尽管湖盆在由深变浅的过程中曾经发生过多次地壳的升降运动，但总体上看，当年湖盆底部沉积的泥沙层在地层产状上十分平缓，沉积地层中构造节理面密布，但区域地层之中盆内末曾发现大型断裂和褶皱现象。

从沉积物质岩性上看，由于受陆源物质差异性的影响，所以，水下沉积物粗细不均，岩层层位薄厚有别，从沉积岩层序次的岩性特征上表现出软硬相间的质地，为水动力冲蚀创造了有利的先决条件。

侵蚀梯状谷坡

　　由于河水侧向侵蚀作用，河谷谷坡岩层的软硬相间，导致谷坡由岸边向坡麓呈阶梯状降落称为侵蚀台地，这种地貌景观基本与地壳运动无关，与河水的水平摆动差异侵蚀有直接的联系。在壶口瀑布黄河谷道，河流阶地的划分是以地壳升降远动的规律来划分的，此地河谷梯状谷坡与阶地在成因上是有明显区别的。

东岸侵蚀梯状谷坡。

　　西岸侵蚀梯状谷坡。

侧蚀凹槽与洞穴

　　河水侧向侵蚀作用在谷坡处常常形成凹槽式遗迹。由于受岩性、构造条件及水力侵蚀方式和程度等因素所致，该凹槽一般为水平顺层展布，成半洞穴式微地貌景观。凹槽的突出部分岩石常为坚硬的砂岩，而凹陷部分为松软的页岩、泥岩、泥灰岩等。另则由于流水的侧向侵蚀作用动力不均，也可导致凹槽部分有凸起凹进的现象，这种现象可分单体侧蚀洞穴和串珠式洞穴。

侧蚀凹槽。

　　侧蚀洞穴。

冰床地貌

　　壶口瀑布冬季河谷冰床地貌。壶口瀑布冬季河水结冰，冰凌覆盖宽谷河床形成现代冰床，在壶口主瀑区一带，冰床的宽度可达450米以上，昔日瀑水飞流的景观已不复存在。主瀑区以下的十里龙槽地貌由于冰床作用成为一条宏伟而又壮观的鱼脊状冰垅。

主瀑区冰舌地貌。

　　冰床上十里龙槽槽谷宽度示意图。

河水侵蚀地貌

　　黄河上游河水侵蚀地貌，上游河谷窄狭，谷地平坦。

河谷地貌。

　　蛇曲及牛轭湖地貌。

　　黄河中游河谷地貌，中游河谷宽缓，谷坡陡峭。

陕西延川乾坤湾黄河蛇曲地貌。

　　河南三门峡大坝和峡谷地貌。

　　黄河流入渤海口的沉积造陆作用。

黄河入海口形成三角洲地貌（航空遥感图）。

　　三角洲湿地生态环境。

　　黄河由青海源头的约古宗列盆地东流，沿途汇集了40多条大小支流，途径壶口瀑布，流向华北平原，而后进入渤海。在中游地区黄河之水穿越黄土高原，深切着这里的基岩山地，留下了可供我们研究的千姿百态的黄士地貌和河流地质作用的种种河谷地貌遗迹。这些地质遗迹佐证着黄土高原的形成、黄河的诞生与演化及亿万年前鄂尔多斯盆地地壳活动的规律。公园内考古发现的旧石器晚期古人类活动遗址使我们了解到川河文化在黄河之畔的繁衍情景。

由于要在约定时间赶到集合地点，我快速浏览，拍摄记录了展馆内容。这两天，通过剪辑，分解组合图片，归纳整理解说文字，让自己穿越时空又重游了一次壶口瀑布展览馆。

壶口瀑布展览馆通过大量的图片和实物解读了黄河壶口瀑布的古往今来，让我在体验到壶口瀑布的壮丽后，对壶口瀑布的地学知识有了深入的了解。

探索知识，分享知识是我的追求，如果本篇文章能为我们这次同走长征路的美友们对壶口瀑布加深了解，我很开心！