书城英文图书美国学生科学读本(英汉双语版)(套装上下册)
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第111章 水之妙手(11)

一些地方流经湖泊的河流,由于它们会在湖中不断积累沉淀物,长此以往 便会将湖泊慢慢填充起来。它们还会不断流经各处的坚硬岩层,并很可能在那 里形成瀑布与激流。但只要时间一长,河流都会将这类障碍渐渐抹平,这样的 河流因此为被称为年轻的幼年河,因为它们的生命才刚刚开始。美国北部河道 曲折且遍布浅窄河谷的红河,以及到处是湖泊和瀑布的尼亚加拉河,都是非常 典型的幼年河。

如果新形成的地表形态坡度够大的话,水流在这里的流速会急剧加快, 并会更加快速地形成河道。渐渐地,这些不太规则的棱角会慢慢消除,河流也 变得越来越直,深度也会逐渐加深。这样,奔流而下的小溪也就逐渐形成了较大的水流。这些水流的源头,就像一些大河的源头一样,会离奔腾的水越来越 远,河流最终会自食其力,逐渐收纳更多的细流,形成一个水流的网络。

由于水流的侵蚀作用不断持续,河床岸谷也会不断加深,而之前那些水 流渠道不畅的平坦河床便被荒弃在那里了。这在那些比较大的河流之间的地带 上就可以看到,尤其是河道尚未完全定型的干流附近。由此整个河床地表都被 雕镂得面目全非,到处是沟沟坎坎,这也让水流更容易找到低洼地带。这个时 候,干流则很可能会让一路上的瀑布与激流慢慢收敛,逐渐形成更长且更加舒 缓的河道。

在这样的状态下,河流不会再像以前那样大力冲刷河床,水流中的杂质会 逐渐沉降在坡岸上,它们之前冲走的泥沙土石也会在河谷中不断堆积,这一个 阶段的河流就叫做均夷河。河流没有被河谷扭曲的平缓流域越长,形成的瀑布 和激流就会越少,其均夷河段也会越多。密苏里州马歇尔附近的密苏里河段, 就是均夷河的最好例子。

有时河流还会由于携带了过多的杂志而显得负荷过重,这些杂质要么是从陡 峭河岸冲积而来,要么是从支流那里吸纳而来,这样就使得河流在沿途不断沉淀 杂质。而这又会导致河道的堵塞,进而让河水流向纷乱的分支网络,形成许多交 错的浅流。横跨内布拉斯加的普拉特河,就是这样一条负载过重的河流。

当河道的弯道很大时,其流速最快的地方便在弯道外围,最慢的地方则在 弯道内侧。这样一来,当河流处于最大流量通过弯道的时候,其外侧流域会比 往常拥有更大的承载力,并会对河岸产生更大的冲击力,而其内侧由于流速减 缓,承载力也就会变小,因此其所携带的杂质便会在这里慢慢沉积。像这样的 河流,在其均夷河段的一边侵蚀河岸,又在另一边沉积泥沙杂质,就使得其河 谷逐渐加宽,让沉淀地区的河岸逐渐形成低缓的平原,由此也常常形成洪水。 这样的河流冲积而成的平原地带便叫做河滩。

如果河流的流水一旦开始在河谷之间荡漾,它便会一直持续荡漾下去。因 为它一向岸边摇摆,河岸的反作用力便会将它推向对岸,这样它便会在往下流 的同时也向对岸流动,这样就会在平坦的河谷地带形成S形的弯曲河道,也叫 做曲径,此称谓来源于小亚细亚地区一条河流的名字②,在远古时代人们就发 现了它独具特色的弯曲河道。当然弯道的大小要和河流本身的大小匹配才行。

像密西西比河这样的大河,一条弯道可能长达数英里,而一条小溪沟的弯 道则可能只有几英尺长,一竿子就能撑过去。由于水流的侵蚀和沉淀效应的持续,这些弯道也在不断地改变着自身形状。由于水流不断用强大的力量冲击弯 道外侧的河岸,它们自己也不断向外侧延拓,这从不同时期密西西比河流域的 地图上就能看出来。

有时候由于弯道太过曲折,使得弯道的顺流区几乎已经靠近逆流区,有时 甚至直接横冲了过去,等于让河流放弃了弯曲的河道而在这里直接拉直了自身 流域。被舍弃的河道看起开就成了个U形弯,当它们再次被水淹没之后就形成 了牛轭湖。有时河流弯道也会被人为地拉直,比如在莱茵河谷的低岸区,这样 可以增加大量的耕地。

当河流发大水的时候,水流的速度会因河道堤岸的阻挡而降下来,河水所 携带的杂质也会在此沉淀。对水流流速最突出的影响其实发生在河水离开河谷 的时候,这也让河水在整个洪水的流经区,将更多的泥沙杂质沉积于此。这样 一来河岸会构筑得更快,而河道附近泛流着洪水的岸滩也会形成坡岸,离河道 越来越远,而不是靠近。

这样的情形在密西西比河下游地区体现得非常明显,在那里干流在天然的堤 岸内流淌,而旁侧支流则是从干流中分流出来,而不是合流进去。有些地方的堤 岸高出河滩15到20英尺,这些天然的大堤,就像它们名字显示的那样,让这些支 流常常在河滩上流淌很长的距离后才汇入干流。比如亚祖河,沿着河滩流淌了差 不多200英里,才汇入密西西比河。人们也常常修筑人工堤岸来防止河流向河滩 漫溢,比如密西西比河以及萨克拉门托河下游沿岸的高大堤岸就是如此。

通常主干河流的河滩比支流的河滩要构筑得快得多,因此它常常会在支流 汇入干流河道,将支流拦蓄在河滩沿岸,并形成一系列星星点点的湖泊。这样 的例子可以在路易斯安那州的红河下游地带清楚地看到。

当一条河流将所有的河谷段渐渐变得面目一致,并能在它的冲积平原上悠 然流淌,且所有的支流都能稳定地流经沿途拥有各类地貌的高地的时候,我们 则可以说这条河流已经成熟了。这时的它们便能将整个流域的水流,以最高效 最便捷的方式运送到水流要去的地方。

当河流经过这一系列的缓慢变化,并已构筑起自己的冲积平原的时候, 它的主要工作就成了转运从各条支流中吸纳而来的水流与其他物质。虽然它们 现在已经不能再去开拓领地,但它们还依然会继续冲刷流经的土地,但还是依 附在分水岭两边按部就班地流淌。只要不发生抬升,在整个流域被削弱成为平 原并且其支流网络彻底固定之前,河流都会一如既往地"逝者如斯夫,不舍昼夜"。到这个阶段,河水转运的大部分物质都溶解在水中,其侵蚀效应就已经 微乎其微了。它也差不多完成了它的使命,将它必须承载的一切都带到了海 洋,它的工作结束了,它,也老了。这时,它的整个流域便已成为一个侵蚀基 准面。当一条河流像这样完成了它力所能及的所有转运工作的时候,我们就说 它已完成一个侵蚀循环。

159.干燥气候下的河流--在气候非常干燥的地区,河流常常断流,往 往只在大雨过后才有短暂的水流。这些河流在到达其他水域之前,一般就已 经彻底干枯了,它们的全部水流或者蒸发掉,或者渗进到了干燥的土壤中。因 此,它们的水文状态常常显得缺乏规律性。

要是它们的坡岸很陡峭,且没有植被覆盖的话,快速流淌的地表径流就得 不到制约,发大水也就是经常的事,进而会严重侵蚀沿途河道,并冲击两边的 河岸。它们流经地势平坦的地带之后,会慢慢将河道淤塞,并重新寻找新的流 淌路径。因此,一年中大部分时间都是涓涓细流的小河,在大雨之后则可能会 形成可怕的洪流,摧毁河岸,并给沿途居住区和农业耕地造成极大破坏,甚至 会彻底改变它的整个下游区域。

160.河流进程中的流变--河流在形成自己的流域系统的过程中,常常 会发生许多地质流变。同一地区的其他河流会与它产生竞争,这对其本身也会 产生不小的影响。那些流程最短或者河床最容易被侵蚀的河流,这时就占据了 优势。它们的河谷降低得更快,由此能让支流尽快地流入,并能促使其吸纳水 流流域尽快地向高地延伸,这样便能更充分地吸纳该地区的水流资源。

一旦这些尚未排泄掉的水源被河流疏浚以后,它们便会让分水岭的走向不 断向外围移动,这样也就会进一步吸纳周围的径流水资源。插图113所显示的 便是这样的一个例子,河流A的入海流程很长,而BCD三条小支流的流程则很 短,它们因此会拥有更陡峭的河道,并且能更快地侵蚀啃噬它们的河谷,这样 一来,它们便会将分水岭EF越来越远地推向河流A。

插图114则显示的是在分水岭被推向河流A的某个阶段,短程河流的吸纳效 应可能会让分水岭极其靠近某高地G。插图115则显示的是,分水岭被推到了横 跨之前主干河流的地域上的情形,河流B盘踞了高地G的,并完全占据吸纳了 它的水源。这种情形叫做夺流或者盗流。

由于河流A失去了部分水流,它对河谷的侵蚀就比以前更缓慢了。不仅如 此,再往后河流D又可能盗走其支流H的水流,支流C则可能完全对河流A进行夺流,只留下河流A的下游部分变成一条孤苦伶仃的水道。诸如这类的河流夺 流现象非常有趣。

河流有时会因为一些突发原因使得自身杂质增多,这便会导致沉积物对河 底的构筑效应显著增强,而侵蚀效应则大为削弱,于是逐渐形成一个被填充起 来的河谷。而当这些杂质彻底沉淀以后,河水又开始冲刷填充起来的河谷,河 岸的层层印记就显示着河流不同时段的河道状况。

河流的阶段印记,在美国北部地区的河流沿岸非常突出。由于冰川时代晚 期的冰川融化,让河水的杂质含量突然增大,河水几乎无法将其全部转运,它 们因此便沉积到了河床上。当这些杂质渐渐减少之后,河水又开始冲刷侵蚀河 谷,在河岸上留下了层层印记。

当一个地区发生地质抬升时,会对此地河流产生明显影响,让它们开始 新的生命循环。抬升的区域可能是整个河流流域,也可能是其流域的某一小部 分。如果是整个流域的抬升,则河流的能量就会增加,这样的河流便可以被称 作再生河。

流域抬升可能发生在河流生命周期的任何一个阶段,如果发生在河流生 命流程的晚期,即河流已经在冲积平原上缓缓流淌的时候,河流则又会重新焕 发活力,开始侵蚀它的河谷。但由于这时河流蜿蜒平缓的自然状态已经形成, 它现在重新开始雕饰的河床已经不再一如从前,只是一些浅浅的沟渠而已,这 也便是嵌入曲流的形成原因。在河流年轻的时候,这里的河谷还是陡峭的V字 形,而现在,它们则会成为蜿蜒拖沓平缓滩涂状,岁月留痕,一致如斯。弗吉 尼亚的帕尔迈拉地区,就显示了这一地貌特征。在那里,河流都在陡峭的河谷 里缓缓流淌,从侧面可以看出这些河谷非常陡峭,几乎呈V字形,在各高地之 间蜿蜒盘旋,水流的通道也极其丰富。

如果这样的抬升一直延伸到河流的入海口,则河流就只能在上翘的陆地区 域拉长流域,以便能到达海洋。这样一来,曾经在其他地方入海的河流,现在 则可能由于流域的变化,汇入其他较大的江河,一起流入大海。

这便是现在密西西比河下游支流上发生的情况,因为那里与墨西哥湾接 壤的海岸平原就发生了抬升现象。由于陆地抬升,使得海水后退,让那些之前 在海湾拥有各自独立入海口的河流的流程加长,最后汇合在一起成为更大的河 流,不但流域整体变大,水流量自然也急剧增加,并通过新的单一入海口流入 海洋。世界上许多大河都是这样形成的,因而它们也被叫做接流河。

在插图116中,不同的河流在GH沿线上本来都有各自独立的入海口,而当 地质抬升发生以后,新的海岸线则成了IK,E,D,B三条河流这时便会在新的 流程中都汇合进河流C中,因为这样可能是它们流向大海最捷近的路径,这样 四条河流便都在L处流入大海。河流F和河流A依然保持着它们独立的流域。

当然这类抬升现象也可能只在河流的某一小段流域上发生,这时河流会被 阻挡回去,朝着反方向形成内陆湖,并被迫寻找新的流通渠道,这样就形成了 逆流河。也有可能由于河流对河谷的冲积力量非常强大,以至于在流域地表抬 升之时,依然能够快速地侵蚀河道,进而保持其原来故有的流经渠道,这样就 形成了先行河,因为它在地表抬升对它的河道改变发生之前就已经先行固化下 来了。哥伦比亚河就在它抬升了差不多数千英尺的河床地表上保持住了它原有 的河道。

河床不仅可能发生抬升,也可能发生沉降。当沉降发生时,河流的侵蚀速 度会减弱下来,在浅表区域则容易形成沼泽地,而靠近海洋的河段则容易淹没 浸入大海之中。

这些淹没的河谷一般都会形成自然地理条件最好的海湾港口,比如旧金山 海湾、纳拉甘西特海湾,以及纽约港,都是由淹没的河谷形成的环抱港口。哈 德逊河的入海口最早就在长岛地区以东差不多70英里的地方,跟圣劳伦斯河与 新斯科舍东部地区的距离差不多。实际上,哈德逊河以北的大西洋海岸上就有 许多被淹没的河谷的实例。

一些汇入河流下游的支流,会在河道被淹没之后,直接流入由于河道沉 降而形成的海湾,这样的河流叫做分离河。因此,曾经被不同河流妆点得错落 有致的海岸地区,在沉降效应发生后,则可能被许多不规则的沟壑与海湾所啃 噬,重新变得凌乱。

在特拉华海湾和切萨皮克海湾,早期的居民们相互串门时,用的是小船代 步,而不是坐马车,因为这里就是典型的淹没河谷流域,形成了错综复杂的水 路河道。这些淹没的河谷让早期的移民能够很方便地进入大陆,造就了当时一 些著名的聚居区,比如费城、纽约以及普罗维登斯。