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湖湘地理丨黄鼠狼睡觉的地下1米世界,是城市地下最热闹的区间

2019-06-26 10:53:35?[来源:潇湘晨报]?[作者:赵颖慧]?[编辑:刘畅畅]字体:【??
当我们站在长沙举目四望,“两千年古城”在哪里?经历了80多年前的那场大火,这座高楼林立的城市似乎处处充满了“新”。我们拥有着十足“掌控感”,开山辟地,造路搭桥,将这个世界塑造成我们期待的模样。
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中风化砾岩。

五一广场,平均海拔45米。图/记者辜鹏博

溁湾镇到桃子湖一带地下有煤,形成于下侏罗世到上三迭世的成煤时代。 图/胡滔滔

公沟排口。

位于人民路附近的防空洞,小贩在里面存放香蕉。

营盘路过江隧道,最低处海拔-5.4米,相对于五一广场而言为地下50.4米。

截污干管,一般在地下5到10米左右的位置,污水经过截污干管流到污水处理厂,再排进湘江。

5月16日,长沙地铁二号线橘子洲站,出站的乘客。

黄兴中路的一个地下商城,屋顶有倒立的城市模型。这个地下商城与五一地铁站相连,人来人往,仿佛将城市折叠到了地下。组图/记者李林冬

马王堆汉墓位于海拔高度为54.68米的湘江第三级阶地之上,墓室深达地下16到21米。图/记者常立军

当我们站在长沙举目四望,“两千年古城”在哪里?经历了80多年前的那场大火,这座高楼林立的城市似乎处处充满了“新”。我们拥有着十足“掌控感”,开山辟地,造路搭桥,将这个世界塑造成我们期待的模样。

可是,只要稍微低下头向下看,脚下的土地是百万年以来古湘江与古浏阳河游弋沉积的成果,五一广场地下16米的石灰岩和溶洞是3.5亿年前温暖的泥盆纪留下的痕迹。历史从未消失,只是深埋在了地下。

今天,我们将进入一趟特别的旅程。这趟旅程从未有人抵达,你是有史以来的第一位旅客,旅途风景亦是独一无二。这趟旅程的名字叫作“钻入长沙地下一万米,穿越星城八亿年”。

这是一趟穿越时间与空间、真实与虚幻的奇幻之旅,请带好羽绒服、防护面具、雨伞和文言文词典,因为我们将穿越汹涌的地下排水管,遇见吃甜瓜子的辛追夫人、凶猛的霸王龙和潮湿的原始森林……

撰文/潇湘晨报记者 赵颖慧

“如果说19世纪是桥的世纪,20世纪是高层建筑的世纪,那么21世纪就是地下空间的世纪”。这句话在土木工程界广为流传。

人类出现300万年以来,最近一百年的发展远超过去所有年代。世界人口从90年前的不过20亿增长到今天的75亿,地球越来越拥挤,空气、水源、森林、土地都面临着越来越大的压力。

于是,有人抬头向天看,计划移民太空;有人向外看,希望海洋能为人类提供生存空间;但前两者似乎都太过抽象和遥远,于是更多的人向下看,“21世纪是地下空间的世纪”似乎成为人类共识。中国工程院院士王梦恕甚至说,“21世纪末,将有三分之一的世界人口工作、生活在地下空间中。”

短短70年,长沙人口从几十万到逼近800万,并从上个世纪六十年代开始了地下空间的开发,从早期的人防工程、地下通道、停车场到今天的集商业、人行过道、停车场、地铁于一体的地下综合工程,今天的地下空间日益丰富,但仍处于发展之中。

今天,我们将地下0到3米,视为浅层;地下3到15米视为中层;地下15米到30米视为深层。而长沙绝大多数地下空间触及的不过是浅层,地铁和个别建筑已深入中层和深层。

曾有人预测,如果开发地下30米空间,可将城市空间扩大一倍。而在《流浪地球》中,更有深入地下5000米建立地下城的科幻想象。听上去几如天方夜谭,但万一哪一天实现了呢?

0米到地下10米左右:黄金地层

如果地下也有“房产交易”的话,地下0到10米是绝对的“黄金地段”。人、动物、昆虫,甚至“鬼”,都在这里“抢地盘”。“建设成本较低,施工便捷,改造及抢险难度小”,是它的“区位优势”。

长沙地下的“动物居民”

5月长沙,地下5厘米,腹部长着一对钩的虎甲幼虫攀附在垂直的圆洞里“守株待兔”,当蚂蚁、蟋蟀经过,虎甲幼虫迅速攻击,拉进洞中,吃完把残渣扔出洞外。

地下40厘米,“常住民”蝉幼虫住在四周光滑的圆柱形洞里,一住就是一年、两年甚至十多年,偶尔爬出来看看天气,大部分时间在地下吸食植物根茎的汁液。而为了挖出这个圆柱形的“房子”,昆虫学家法布尔说,“蝉蛹作业的土方量约200立方厘米”,洞呈圆柱形,基本垂直,蝉也懂得“两点间距离直线最短”这个物理道理。在不久后的夏至,你会看见这些“常住民”开始离开洞穴,羽化成蝉,飞到树上。

还有一类“流动户口”是穿梭在郊区和城市的黄鼠狼。“长沙好多黄鼠狼,经常在绿化带里看到它们。”常年研究长沙动植物的钱烨说,“而它们的家在郊外地下1米多深的地方,挖的洞又深又长,在洞里睡觉生崽,来城里不过是找吃的。”

如果此时,你前往长沙沙河边走走,幸运的话可以看到一只蓝色尾巴的鸟,向另一只鸟不断抛接食物。这是个恋爱的季节,这是雄性蓝喉蜂虎在向雌鸟求爱,如果雌鸟感兴趣,会收下雄鸟送的礼物,这个礼物可能是蜻蜓、蝴蝶或者蜜蜂。恋爱生子当然需要房子,号称“最美打洞者”的蓝喉蜂虎,会在倾斜的岸边斜坡打出一个1米多深的洞穴,入口小,里面却十分宽敞,而且恒温,非常适宜孵卵。

城市的“血管”和“肾”

黄鼠狼睡觉的地下1米世界,也恰恰是城市地下最热闹的区间。

路灯、电脑、手机、做饭、自来水都与地下1米的世界息息相关,因为这里掩埋着“给水、燃气、强电、弱电等管线,它们大部分在地下1米到2米之间”。长沙市规划勘测设计研究院副总工程师成国辉说。它们就像城市的“血管”和“神经”,为这座城市传输水、电、燃气和信号。

在此区间,你还会遇见红砖或麻石条砌筑的老旧防空洞。半个世纪前,在“深挖洞、广积粮”的号召下,长沙男女老少齐上阵,开挖防空洞。“当时的防空洞一般比较浅,地道式的,五一路下的老防空洞大约在地下2到7米深,可以从江边直通长沙火车站,但地铁修建后,这条防空洞被截断填埋,基本废掉了。而湘春路的防空洞,最浅的不过地下1米。”

今天,防空洞与民用建筑、地铁结合,“一般新建小区中都有人防工程,它们位于地下室最底层,如果建筑有两层地下车库,那么人防工程可能会深入到地下六七米左右。人防工程会有厚重钢筋水泥的防护门隔断,平常可能是停车场等公用空间,若需要战时启用,会提前转换为战时状态,提前安装相关的设备和物资”。

地下5到10米的世界依然“热闹”,“主要有人防工程、电力隧道、深层排水和公沟。”成国辉说,它们就像城市的“肾”,“各个小区的废水从下水管进入排水管,再从排水管流入截污干管和公沟,经过污水处理厂处理之后,再排入湘江。”

如果你是“老长沙”,一定听说过“八大公沟”。如今深埋在地下5米多的“八大公沟”在多年前竟是紧邻着麻石路的,公沟底部、边墙均为麻石,麻石盖板与麻石街面连为一体,深宽各1米左右,始建于清雍正年间,因经皇帝御批,故称御沟。“此后,公沟多次疏浚,随着城市建设,公沟渐渐被埋到了地下,今天依然起着很重要的作用。”成国辉说。

地下10米到地下15米左右

生命之源“井水层”

对于长沙老城区而言,地下十余米的地层是“生命之源”。

在老城区打井一般十多米就有水,“贾谊故居的古井深度就是13米。”成国辉说。

这是为什么?因为对于长沙老城区而言,地下十余米触及的就是含水的砂砾层,它们既是为长沙老城区供水的含水层,也是湘江与浏阳河形塑长沙的证据和痕迹。

二十万年前,古湘江和古浏阳河在此交汇,“古湘江由南而北流动在岳麓山东坡天马山和石马铺之间的宽阔地带,古浏阳河从东北方向的石马铺一带进入古湘江,相汇于烂泥冲一带。在两河共同作用下,形成南起暮云市,北至烈士公园,西起猴子石,东至石马铺的南北长、东西窄的条带状不对称槽型河床,砂砾石就是两条古老河流的沉积物。”湖南省地质研究所原总工程师、湖湘地理地质地理顾问童潜明说。

长沙市规划勘测设计研究院高级工程师王会云在对五一广场地铁进行勘探时发现,地下10米至17米左右为砂砾层,这与老城区打井的深度是差不多的。

或许有人会问,“那著名的白沙井一点也不深,几乎就在表面了。”这是一个可以“暴露”长沙地势的“小细节”。沉积在湘浏盆地的含水砂砾层并不是一样高和一样厚的,“因为地壳运动,长沙地势是南高北低,砂砾层的厚度也是南边厚北边薄,比如新开铺厚29.51米,东塘厚9.59米,白沙井厚5米,烈士公园厚3.2米。”童潜明说,“所以砂砾层中的地下水也是由南向北流,当流到地形最低处时,就是现在白沙路一线的南沙井、仰天湖、白沙井,所以白沙井的水源源不断,它的形成跟泉水的道理是一样的,都是从高处往低处的水泉涌而出。”

地下15米到地下150米左右

人类的探索和“延伸”

在没有地铁、高楼、地下隧道之前,地下15米左右几乎是古老长沙能触及的最深地层,这里有长沙一万年松散沙土的沉积,也是长沙5000年历史的堆积层。然而,地铁、隧道、立体停车场、地下综合体的出现大大延伸了人类探索地下的深度。

“15到30米,地铁一般在这一层。”中铁第四勘察设计院、长沙市轨道交通3号线设计总体负责人张波说,“而穿过国内最复杂溶洞的3号线,需要从湘江底穿过,只有海拔几米高,相对于五一广场而言,位于地下40多米的位置。”

而橘子洲站应是目前地铁站中较深的一个,长沙市规划勘测设计研究院地下空间基础信息部主任肖剑说,“2号线橘子洲站海拔7米,相对于五一广场为地下38米,而2号线经过湘江最低点,相对于五一广场来说,更是到了地下42米。”

“橘子洲站中的人防工程成为中国首个通过内江岛屿的一段,橘子洲站到湘江中路站的区间段也兼顾了人防工程。”长沙人防办相关工作人员说。

十多米到二十多米也是长沙大部分地区基岩揭露的埋藏深度,“五一广场地质勘探打到16米时,发现了基岩灰岩。”王会云说。但发现基岩并不代表五一广场地下16米是一片完整的基岩,勘探还发现了许多溶洞,目前发现最高溶洞达10米左右,“有灰岩的地方很容易形成溶洞,溶洞就是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果”。

长沙对地下的探索并没有止步于地铁,如果以五一广场地面平均海拔45米为参照系,九龙仓国金中心已深入地下33米,藩后街长沙市老干活动中心地下立体停车库深入地下85米,而长沙市区最深的人工建筑当属位于坪塘的冰雪世界,这个由废弃水泥矿坑改造的滑雪胜地,比五一广场低了86米。如果算上人类真正触碰到的深度,浦沅立交桥处的勘测钻孔,“可能是长沙勘察钻孔最深处,达到了地下150米左右。”肖剑说。

在五一广场下,穿越8亿年

150米,对于人类来说,似乎很深;但对于地球来说,不过微尘。

如果地球是一个鸡蛋,地核就是蛋黄,地幔好比蛋清,平均30多千米的大陆地壳不过是一层薄薄的“蛋壳”。今天我们站立的湖湘大地,是30亿年天翻地覆、海陆轮返的古老大地。

如果没有任何外力作用和地壳运动,地壳会按照时间顺序沉积排列。然而,这个世界不变的就是“变”,地壳在不断运动,外力在不断剥蚀,于是3.5亿年前的泥盆纪灰岩出现在五一广场地下16米的位置,而8亿年前的板溪期板岩也在岳麓山下露出地表。

在今天的长沙大地上,“从今到古,存在着全新世、更新世、白垩纪、下侏罗世、下三叠世、泥盆纪、板溪期、冷家溪期八个时期的地层。”童潜明说。

它们分布在长沙不同位置,但今天我们将长沙“折叠”,将所有的地质层按照时间顺序折叠在长沙五一广场之下,穿越8亿年。

260万年—1万年前左右

更新世,“遇见”二十万年前的“自己”

当我们的勘探钻井抵达150米时,实际上穿越了全新世抵达了更新世。

“全新世是一个时间概念,指的是一万年前至今,此期间沉积的地层被称作第四纪全新统,包括了松散沙土、墓葬及现代建筑,在湖南的厚度一般为10米左右,而更新世指的是260万年前到1万年前的时期,这一时期形成的地层厚度在湖南大约为200米左右。”童潜明说。

在气候逐渐变冷的更新世,黄土生成,智人出现。20万年前,在长沙浏阳永安镇捞刀河边,或许有一群古人类在此打制石器。20万年后,他们的“作品”被今天的人类发现,那是三件用河床砾石制造的石器,有尖状器和砍砸器。这是长沙人与20万年前的古人类的首次间接接触,浏阳永安镇芦塘村成为长沙地区首次发现的旧石器地点,这一发现将长沙地区人类活动的历史推进到距今20万年。

而在此前提到的白沙井含水层,也形成于这一时期,给百万长沙民众提供清冽地下水的砂砾石,“就形成于距今约100万年到20万年的中更新世,是古湘江和古浏阳河在两河盆地游弋的河流沉积物。”童潜明说。

1.5亿年—6500万年前左右

白垩纪:“湖南”的头号霸主——恐龙

当我们穿越200米厚的更新世地层,我们抵达的是一个让人们兴奋的时代——白垩纪。

这是个兴盛又动荡的时代,恐龙成为霸主,也成为“遗迹”。白垩纪时代在湖南有20处恐龙龙骨、蛋、足印及化石产地,恐龙是6500万年前湖南这片土地的头号霸主。

6500万年前,株洲一带东邻罗霄山,西接雪峰山,有一个山间盆地中洼地积水而成的内陆湖,入湖口土壤肥沃,水草丰沛,有如江南水乡,生活着各种各样的恐龙,有强悍的霸王龙、喜欢偷恐龙蛋的似鸟龙、长有利爪的虚骨龙,还有吃草的鸭嘴龙……6500万年后,它们化成了恐龙化石,掩埋在株洲天元区东湖八千平米的工地里。

在离这片“江南水乡”直线距离不到50公里的星沙柳树坡,人们又发现了恐龙蛋,但却没发现恐龙化石。“在发现恐龙化石的地方常常没有恐龙蛋,有恐龙蛋的地方却没有恐龙化石,有龙无蛋,有蛋无龙这成为一个很有意思的现象。”童潜明说。白垩纪末期,恐龙逐渐绝灭,史称“第5次生命大灭绝”。

白垩纪的地层厚度在湖南达5000米左右,当我们抵达此时,已经钻进这个“折叠长沙”5210米深。我们继续逆着时光“往回走”,回到1.5亿年前的长沙,你到达的是下侏罗世到上三迭世的成煤时代。当你在这时再漫步今天溁湾镇至桃子湖一带,你会看见成片的茂盛森林,森林不远处就是海,海水时进时退,于是聚煤作用在此发生。聚煤一般发生在一次地壳剧烈活动并经过一段时间的侵蚀夷平之后,因此当年的溁湾镇至桃子湖一带必定发生过剧烈的地壳运动,茂密的森林被掩埋。“今天这一带地下都有煤。”童潜明说,“这以后海水退出变为陆地。”

4亿年—3.5亿年前左右

泥盆纪:植物第一次登上陆地

当你来到3.5亿年前的长沙,这是个温暖的时代,“甚至地球两极都是温带气候”。长沙这片区域时海时陆,并有最古老的陆生裸蕨生活在这里。何以见得?

“地球上成煤的植物,一类是水中的藻类,由它形成最早的腐泥类的煤;另一类是陆生植物形成腐植煤,由此地质学界将腐植煤的形成期称为地球上的聚煤期。”童潜明在《地学记述不一样的湖南》中写道,“在3.65亿年左右的泥盆纪,植物登陆后最古老的陆生裸蕨在适宜地区繁茂也可形成煤,这种是最古老的腐植煤,只在世界少数地区有。”

而浏阳就有这种煤,1997年,浏阳市礼花广场被发现有黑色高炭岩石,中国科学院原长沙大地构造研究所煤田地质研究者彭格林研究认定,这是一种劣质腐植煤,“它虽然没有工业意义,但至少可以证明浏阳是地球上植物登陆繁茂生长可成煤的少数地区之一”。

当长沙是海洋的时候,有没有鱼?幸运的是,我们真的发现了它们,而且是中国第一条完整的鱼化石。

1927年,湖南著名地质学家田奇、王晓青等人在跳马涧石燕湖发现了我国第一条较完整的鱼化石,是为沟鳞鱼。“沟鳞鱼是生活在泥盆纪沿海和河道口的有颌鱼类,头部和胸部外面,套着一个和蟹壳有些相像的小壳,小壳由许多块小骨板合成的,上面有弯曲的细沟,所以叫沟鳞鱼。”童潜明说,“沟鳞鱼的发现,表明生物向人类进化迈出了一大步。”

“因为生物进化向前跨进最关键的一步是有脊椎骨的脊椎动物的出现,由脊索动物云南虫进化的鱼类是最先在地球上出现的脊椎动物,随后进化而来的是两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类,包括人类。它们都是脊椎动物,就此而言称‘鱼是人类遥远的祖先’更为贴切。”

这个温暖泥盆纪在湖南形成的地层厚度达600米左右。至此,我们已潜入这个“折叠长沙”的5960米深处,再往下走即将抵达的“时间车站”是8亿年前,那是大洋中单细胞生物向多细胞生物进化的时代,并已经有藻类出现。

8亿年前到17亿年左右的板溪期和冷家溪期,在湖南形成了厚度达2万米的地层,再往下走,几乎就可以看见地幔了,地幔缓慢流动,却影响着地球自转和左右着地壳运动,暗藏着改变世界的力量。

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