山谷和峡谷是怎么形成的？

大陆上的山谷和峡谷大小形状各有不一。有些是V形山谷，有些是U形峡谷。有些山谷不深，有些则如大峡谷一般，高高的崖壁近乎垂直。我们今天很少能观察到山谷和峡谷的形成，如果有，也一定会与洪水相关。因此，关于峡谷和峡谷形成的均变式理论1 不是建立在观测科学（实验科学）的基础上，而是建立在人们对过去的假设之上。

关于山谷起源的争论

1800年前后，山谷的形成引起了激烈的争论。“启蒙运动”的科学家声称，按照时下的地质过程，大多数山谷需要千百万年的时间才能形成。山谷的存在（如图1的犹他州的锡安峡谷）是支持地球古老、证明均变理论假设的一大有力论据。均变理论认为，所有的山谷都是由现今的地质活动侵蚀形成的。2 与此相反，灾变论者认为，山谷是由灾难性洪流冲刷而成。其中一些灾变论者认为这次灾难正是创‹世记大洪水，但大多数科学家认为山谷是由类似巨型海啸的其它现象造成的。3

图1. 犹他州锡安国家公园的锡安峡谷有600多米深。

争论很简单，可以归结为：山谷和河流哪个在先？4 图2说明了这两个概念。均变论科学家声称，小溪和河流会慢慢侵蚀山谷，山谷的形成与全球洪水这样的灾难性事件毫无关系。他们不暇思索地认为，是先有了溪流，溪流用了千百万年的时间慢慢侵蚀出山谷。5 他们占了上风，今天绝大多数地质学家都接受这种解释。

图2. 1800年左右山谷起源的两种互斥假说的比较（由麦雷恩·理查Melanie Richard绘制）。一群人认为，河谷首先受到灾难性侵蚀（左图），而另一群则认为，河谷经过数百万年的缓慢侵蚀（右图）。

18世纪晚期和19世纪早期的这场思想转变让科学家成功地把全球大洪水排除在山谷成因之外。但这并不是基于客观的野外考察工作得出的，这是一个主观，甚至武断的决定；是从世界观层面对圣›经历史记载的否定。6 他们声称山谷的形成是缓慢而渐进的，但没有明确的科学证据支持这一说法。

山谷和峡谷的快速侵蚀过程

圣海伦斯火山的爆发向我们揭示了很多关于灾难和火山泥流的知识。7 科学家还观察到，崖壁垂直或近乎垂直的峡谷在尚未凝固的沉积层和坚硬的岩石中迅速、灾变的形成过程。8 图特尔河（Toutle River）北汊的古老山谷里堆满了深达180米的碎屑。这片碎屑有些地方呈层状，其中有些层很薄。这些现象与他处被认为是经历了漫长岁月沉积下来的沉积岩的情况相似。1982年3月19日，圣海伦斯火山的一次小规模喷发让火山口内的积雪融化了，形成了一股巨大的泥石流。泥石流冲回山体，向下侵蚀，形成了一个35米深的峡谷，岩壁垂直。它的规模大约是大峡谷的四十分之一，却是在一天之内冲蚀出来的！不仅如此，旁边还有汇入主峡谷的分支。现在有一条小溪顺谷底流淌。如果地质学家不知道这个峡谷是怎么形成的，他很可能下结论说：这个峡谷是在几千年的时间里被这条小溪慢慢侵蚀形成的。这样他便是被均变论假设误导了，因为先有的是峡谷!

另一个形成于现代，被水快速侵蚀出崖壁垂直的峡谷是华盛顿东南部的伯林盖姆峡谷（Burlingame Canyon）。它大约有30米深（见图3），1926年3月，灌溉渠的水流冲入侧边的分渠，并在6天内冲蚀形成了这个峡谷。9

图3. 华盛顿东南部瓦拉瓦拉山谷的伯林盖姆峡谷（Burlingame Canyon）。峡谷大约有30米深，6天就形成了。人(箭头)提供参照尺度。

在冰河时代末期的米苏拉湖洪水，数十条崖壁垂直的山谷被坚硬的玄武岩切出，形成于几天之内。12、10 这包括高275米的大古力墙（Grand Coulee）（见图4）。

图4. 米苏拉湖（Lake Missoula）洪水几天之内就在坚硬的玄武岩中冲蚀出高275米岩壁垂直的大古力峡谷上游。

研究地貌形状的地貌学家知道，过一段时间，崖壁垂直的峡谷很快就会形成V形的剖面，因为随着谷壁的侵蚀，坡度会降低。11、12 这是因为，正如帕扎利亚（Pazzaglia）所写：“坡度陡的地方侵蚀速度最快……”13 丁戴尔指出：“在一个新平面上切割的山谷往往是相对较深和陡峭的……然而，可以有把握地预测，随着时间一长，这些山谷将会加宽，最终形成一个狭窄的V形截面……”14

大洪水后期山谷和峡谷的快速侵蚀

洪水径流很容易解释山谷和峡谷的形成。大洪水消退阶段的早期，洪水从大陆上流走，宽阔的成片的水流强有力地侵蚀着陆地表面。15 大片的沉积岩被削平，形成了面积广阔的平面，16 被称为夷平面。那时，大陆上侵蚀下来的碎屑沿着大陆边缘形成了连续的宽阔的沉积层。17

随着洪水继续从大陆流出，越来越多的山脉和高原露出水面，迫使洪水绕过障碍物聚成一股股水流。这些汇聚的水流迅速冲蚀出宽阔的山谷和峡谷。水流逐渐缩小，最终，洪水完全排入我们今天的海洋。我们今天的河流和小溪选择阻力最小的路径，顺着这些洪水遗留的河道流淌（见图5）。

图5. 锡安国家公园的狭窄地带是一个10米宽，高450米的峡谷。

对地质学家来说，很重要的一点就是要弄清楚塑造当下今天的地质特征的地质活动的先后顺序。首先是成片的水流冲蚀出宽阔的平面，接着聚成一股一股的水流在片流削平的地貌上又刻蚀出较窄的地貌特征。世界各地都可以看到由这种两部分侵蚀过程形成的证据。美国亚利桑那州东北部的切利峡谷（见图6）展示了这种模式。大面积的片流侵蚀形成了较为平坦的平面。后来，汇聚的水流迅速侵蚀出一道峡谷。速度之快，以至于留下了一块又高又窄的岛山——蜘蛛岩。18 如果峡谷是经过数百万年的侵蚀才形成的，就不可能会有这种有岛山且崖壁垂直的峡谷了。

图6. 亚利桑那州东北部，狭长的蜘蛛岩耸立在切里峡谷平坦的谷底。

我们在世界各地看到的那些令人惊叹的山谷和峡谷是一批无声而有力的纪念碑，展示着挪›亚洪水第二阶段——洪水从大陆流入海洋盆地时的塑造力。