编者按
五台山之美，在于自然与文化的交融，还在于这座千年名山还是一座记录地球亿万年演化历程的“天然地质博物馆”。
近日，记者专访了山西省地质调查院有限公司高级工程师、五台山科考站站长李建荣，原山西地质博物馆高级工程师续世朝以及山西省地质调查院有限公司基础地质调查院院长、高级工程师刘畅三位专家。在他们眼中，五台山藏着一个独特的“地质世界”。其独特性在于完整保留了25亿至18亿年前地球沉积、岩浆活动、变质作用与构造变形的全过程。无论是研究早前寒武纪地质构造，探寻24亿年前最古老真核生物化石，还是追踪全球性大氧化事件的痕迹，五台山都具有不可替代的科学价值。
如今，五台山不仅是地质科研的重要高地，更成为科普与教育的核心基地。请与我们一道走进这里，一睹这座“天然地质博物馆”的神奇和瑰丽。
1爬山就能“穿越”地壳
站在五台山西台的悬崖边，眼前层层叠叠如“千层糕”般的岩石，实则来自地下25千米的地壳深处。在地质专家眼中，整座五台山就是一部被“竖起来”的地球深部档案。今天，就让我们一同翻开这本“档案”，探寻地球过往的奥秘。
无需钻探机 徒步“穿越”地壳
2亿年前，华北板块与扬子板块发生碰撞。如同巨人抬手，将五台山—恒山地下25千米处的岩层整体抬升至地表，形成了全球罕见的垂直地质剖面。这一独特构造，让我们无需借助深井钻探，只需爬山就能“穿越”地壳。
从五台山南坡向上攀登，脚下是来自地下5千米的浅变质板岩，触感相对松软；抵达山顶及北麓，所踩岩石变为地下15千米的中变质花岗绿岩带，硬度显著提升；继续向北前往恒山，映入眼帘的则是地下25千米的深变质麻粒岩，它密度最大，堪称地壳深处的“硬骨头”。
岩石中的矿物还能充当“温度计”与“压力计”，成分相同的矿物在不同深度会呈现不同形态，地质学家依据这一“形态”，便能推算出矿物形成时的温度与压力，如同为地球“测量体温”。
显微镜下 见证岩石“变形”
地壳深处的岩石并非静止不动。在清水河谷的峭壁上，有一道“之”字形岩带，这是位于地下的“韧性剪切带”，其形成过程宛如慢动作下的“拉面条”。在地下500℃的高温高压环境中，岩石会逐渐变软，如同橡皮泥般被板块挤压力“揉来揉去”。经过上百万年的拉伸，岩石形成了波浪状褶皱，其中的白云母晶体甚至被拉长10倍，形似银针，清晰记录着岩石变形的强度。
不同矿物在不同深度的“变身”过程更为奇妙。石英在浅层时呈颗粒状，而到了地下11千米、温度达到300℃以上的环境中，便会转变为丝绸般的条带；长石需深入地下20千米、处于450℃的条件下才开始“变软”；角闪石在南坡山脚时是墨绿色短柱状，抵达北坡后则变成了银灰色长针状；石榴子石更是能从樱桃大小，生长成拳头般的“晶体炸弹”。
破解“黑匣子” 解读地球演化
五台山—恒山的岩石中，还隐藏着地球演化的“密码”。从南到北，岩石呈现出完整的“变质相带”。起始是含绿泥石、绢云母的绿片岩相，形成于300℃、地下5—8千米的环境；接着是角闪石与斜长石共生的角闪岩相，形成条件为600℃、地下15—18千米；最后是含有紫苏辉石、石榴子石的麻粒岩相，形成于800℃、地下20—25千米的深处。
岩石中的特殊结构，更是珍贵的地质“黑匣子”。比如黄铁矿晶体两侧的纤维状矿物，如同日晷般指向应力方向；旋转的石榴子石包裹着早期形成的矿物，将岩石的变形历史完好封存。这些证据表明，这片区域曾经历过三次构造运动，每次运动期间温度升高均超过200℃。
2 藏在石头里的古老密码
五台山深山藏着改写地球历史的宝藏基地。这里的岩石不仅有可炼特种钢的磁铁矿，还记录了25亿年前地球“童年”的海底地质运动。如今，这一古老宝藏借科技之力，为现代工业注入活力，成为解码地球演化与推动区域发展的双重密钥。
“钢铁童年”的诞生密码
专家介绍，27亿年前，五台山是滚烫的古海洋，海水温度达60℃。地球深部地幔柱上涌，使海底开裂，350℃富铁热液从缝隙喷出，将铁、硅等物质带入海水。这些物质经沉积和铁细菌作用，形成“条带状铁建造”（BIF），为地球“钢铁童年”埋下伏笔。
25亿年前，地球冷却、地壳变硬，板块运动活跃。板块碰撞挤压时，花岗岩浆钻入海底沉积层，温度变化让岩石“变形”。600℃—450℃时，铁矿物重结晶成磁铁矿条纹；400℃—300℃时，热液促使金、铜等矿物富集；200℃—150℃时，岩石变为绿片岩。最终形成“花岗—绿岩带”，锁定丰富矿产。这一过程与区域深部地质构造相关，是地壳深部物质与地表环境作用的产物。
现代工业的“动力源泉”
五台山铁矿的开发利用历史悠久，从我国古代十分发达的冶铁业中的记述足以说明五台山古代冶铁业已初具规模。《山海经·五藏山经》记载，春秋战国时期（公元前770年—公元前221年）我国产铁之山有34处，其中就有五台山铁产地；秦、汉时期（公元前221年—公元220年），汉武帝宣布盐铁官营政策，全国49个设置铁官的产铁地区，山西就有5处，包括五台山；隋、唐时代（公元581年—公元907年）《新唐书·地理志》记载，全国有铁矿产地104处，其中山西有15处，主要分布在五台、临汾等地；截至2024年底，五台山已探明铁矿储量42亿吨，其磁铁矿平均含铁量35%，精加工后达68%，杂质少，是冶炼特种钢的理想原料。
此外，五台山还蕴藏金、铜、稀土、钴镍等关键金属。2025年，峨口矿区新发现可用于电子器件的稀有矿产。其“垂直找深度”特性，让不同深度岩层暴露，为矿产勘探和研究地壳深部矿产形成规律提供便利，不同变质相带岩石也为精准找矿提供依据。
古老宝藏焕发新生
过去，地质工作者靠实地敲石头、人工测数据找矿，效率低且难精准定位深部矿体。2024年发射的“太行号”地质卫星，能识别地面0.1%的磁铁矿异常，穿透地表植被与松散土层找矿体。
现代科技还提升了五台山矿产的综合利用水平，每吨铁矿砂除炼铁，还能提取1.2克黄金、38克铜和0.03克稀土。25亿年前的“石头”，在现代工业中焕发新生，续写地质资源与人类发展的新篇章。
3每年“长个”0.39毫米
知道吗？如今海拔3061.1米、被誉为“华北屋脊”的五台山，在数千万年前竟是一片低海拔平原。这场跨越数千万年的“平地起高楼”，背后藏着地球板块运动的精彩故事，你脚下的每一块岩石，都藏着它从平原变身高山的亿万年密码。
从平原到高山的“成长动力”
如今海拔3061.1米的“华北屋脊”五台山，数千万年前曾是低海拔平原，这一巨变源于地球板块运动的“连锁反应”。
5600万年前，印度板块以每年超10厘米的速度北冲，撞上欧亚大陆。它像“推土机”下插欧亚板块，先撑起青藏高原，再带动鄂尔多斯地块旋转、推动太行山脉抬升，最终将平坦的五台地区“挤”起，开启高山形成之路。4000万年到3600万年前，五台山经历“塑形期”：先经持续暴雨冲刷、河流千万年“打磨”，山头被“削平”形成广阔平原；随后板块再次挤压，这片平原被整体抬升，最终成为华北最高峰。
大地留下的“成长密码”
无需穿越时空，大地的“证据”和科学测算，能清晰还原五台山的“成长史”。
夷平面上的砖红色黏土，证明这里曾是高温多雨的“南方景象”，气候类似现在的海南，而非山西如今常见的黄褐色土壤环境。土层中铝土矿残留、稀土元素异常，表明这片土地曾暴露在地表超过3000万年。
岩石上的“伤痕”藏秘密：放射状裂纹记录特定方向的拉伸力；硅质薄膜厚度能反映地表暴露时间；岩石内部封存的热事件遗迹，可证明4100万年前这里曾经历地热烘烤。
最初的2500万年，五台山“生长”缓慢，仅抬升200米，平均每万年高8厘米，相当于人类指甲几百年的生长长度。之后600万年，它突然“加速”，抬升720米，每万年长高1.2米，速度是之前的15倍。
如今，五台山仍在“长高”：北斗卫星监测显示，它每年垂直抬升0.39毫米、水平移动2.1毫米，因速度过慢，人类凭感官难以察觉。
不可替代的“地质宝库”
五台山的地质历史不仅具观赏性，更有三大世界级价值，为地质研究提供关键支撑。
一是“时间胶囊”，完好保存了5600万到3400万年前的古平原景观，其时间跨度是人类历史的百倍以上；二是“构造标尺”，即便距离板块碰撞带2400公里，仍清晰记录着印度板块与欧亚板块碰撞的远程影响，为地质研究提供关键依据；三是“气候档案”，红土风化壳如同“日记本”，见证了华北地区从“热带雨林”到“温带草原”的气候变迁。
这场持续亿万年的“地质成长记”仍在缓慢上演，五台山的每一寸土地，都藏着千万年的地质波澜。
4 地质运动打造的生物方舟
深秋的五台山鸿门岩，气温跌破-4℃，红外相机捕捉到一群褐马鸡踏过初霜草甸。这些“雪山精灵”所在的2800米海拔，只是五台山生态奇观的一角，这里还浓缩了北半球从暖温带到极地的生态景观，堪称“地质运动打造的生物方舟”。
一步跨出“千里气候”
沿着五台山海拔爬升，每向上走一段，就能遇见完全不同的生态世界。海拔600米—1800米的中低山带，暖温气候让油松林和灌丛成片生长，豹猫在这里穿梭觅食；到了1800米—2400米的中山带，寒温气候下，华北落叶松林成了主角，勺鸡是这里的常客；再往上，2400米—3061.1米的亚高山带属极地型气候，嵩草草甸和冻原铺开，褐马鸡就生活在此。
这里还是个“生物宝库”，2025年普查显示，有1852种植物（包括特有种太行花）、297种脊椎动物（国宝褐马鸡在内），还有2100多种昆虫（含新发现的五台山步甲）。更神奇的是，这里海拔每升高100米，温度就降0.61℃，相当于纬度向北移1°，走160米就像从华北“穿越”到更北的地方。
决定生命在哪里安家
五台山的生物分布，早就被地质条件“安排”好了，不同岩石区孕育着专属生态系统。片麻岩区的岩石能让植物根系深入找水，鬼箭锦鸡儿灌丛在这里扎根；石灰岩区的土壤含钙，适合白扦纯林生长；花岗岩区的酸性土壤能培育菌根网络，华北落叶松林因此繁茂。2025年还在金刚库组绿岩带发现嗜铁微生物，它们能加速铁矿风化、释放磷元素，帮特有植物五台金莲花生长。
第四纪冰期也给这里的动物“量身定制”了生存技能。褐马鸡的脚距加宽15%，方便在雪地行走，嗉囊变大能储存能量扛-20℃低温；五台山绢蝶的体液含抗冻蛋白，-15℃也冻不坏；步甲的甲壳有纳米结构，能反射紫外线防辐射。
预警气候记录演化
五台山还是座天然科研站，能帮人类观察气候和生命演化。它像个“湿岛”，东南湿润气流爬升形成地形雨，年平均相对湿度68%，山上山下天气差别大，一天里晴、阴、雨、雾轮番来，“十里不同天”很常见。
北台顶的监测数据藏着气候变化的信号，现在林线在2483米，比10年前的位置上移了38米，说明近10年来的升温速率为0.42℃/10a；今年花期的起始日期为5月7日，也比10年前提前了12天，物候期发生了明显变化；冻土活动层为2.1米，比以前增厚了0.4米，冻融循环加剧，更适合生物的苏醒复活。
而冰期塑造的“生命孤岛”，记录着物种演化史。200万年前冰期来临，原本广泛分布的鸟类祖先被冰川分隔，在不同山脉演化成新物种，比如五台山的褐马鸡、秦岭的血雉、长白山的松鸟。分子钟显示，褐马鸡和近亲在80万年前（中更新世冰期）就分化开，都是环境变化的结果。
如今，人们也在守护这份奇迹。耿庄金矿的采矿迹地通过重塑片麻岩地形、接种微生物、种鬼箭锦鸡儿、放岩鸽传种子，5年就恢复了完整垂直生物带，生物量达原生系统的92%。国家还启动“未来方舟计划”，建生态基因库、存1842种植物种子（含33种濒危种）、冷冻23种动物生殖细胞，并用3D扫描建生态模型。
5 山高百泉涌
深秋凌晨的五台山北台顶，-5℃的云雾裹挟着寒意，地质人循着岩石裂缝中“咕咚”的水声，探寻着五台山的“脉动”。从这里流出的涓涓细流，最终汇成滋养华北大地千年的滹沱河。这座颇有灵性的山，还是一座藏在云端的“天然水塔”。
山高水也高
五台山“水塔”的根基，早在25亿年前便已奠定。历经多次火山喷发，它成为太行山北段的支脉，因五座台状山峰得名“五台山”。其中北台顶海拔3061.1米，素有“华北屋脊”之称。五台山南北绵延180多千米，东西宽约130千米，整体海拔比华北平原高出1500米至2000米，天生就是一座“高地势水仓”。
亿万年的地质运动还为这座“水塔”铺设了完善的“储水层”。长期的风吹日晒、冻胀开裂，让山体表面形成了30米至70米厚的风化壳。风化壳上布满节理裂隙，如同海绵般能承接大气降水，并将其转化为地下水。更巧妙的是，风化壳下方的岩石裂隙稀少，且存在不透水的黏土层充当“隔水板”，稳稳托住高山上的地下水，这才造就了“山高水高”的独特水文景观。
泉水洁净无污染
1990年至1995年，地质专家对五台山殊像寺旁的泉水展开勘查，结果令人惊喜：这是可直接饮用的优质矿泉水。它的钠含量仅为3.92mg/L至4.08mg/L、矿化度低至0.28mg/L，入口无咸涩感；还含0.35mg/L的锶，以及锂、硒、偏硅酸等多种对人体有益的微量元素。同时，泉水中有害成分、微生物含量均未超过国家标准，口感清甜冰凉。
不止这一处泉水，据记载，五台山仅出露的泉水就有上百处。加之这里人口密度小，仅国家级生态保护区面积就达222.37平方千米，各类保护区总面积更是达到657.57平方千米，至今仍保持着原生态环境，泉水自然洁净无污染。
“水塔”千年不断流
这座“天然水塔”能千年运转，核心在于稳定的“补水”与“排水”平衡。它的水源主要来自大气降水。当地年平均降水量为524mm，而五台山及周边区域降水量可达1224mm。雨水渗入岩石裂隙，成为地下水的“源头活水”。
此外，这里温差显著，五台山及周边年平均气温为-4℃，比当地其他区域低12.6℃，年积雪期超过8个月。积雪融化后，也成为地下水的重要补给来源。算一笔账便可知其储水能力：在2万多平方千米的范围内，每年大气降水渗入补给的水量达10.2亿立方米。而滹沱河每年向华北平原排水5亿立方米，河北境内西部山区的五条大河排水2亿立方米，再加上侧向地下水排泄的3亿立方米，补给量与排泄量恰好持平，形成良性循环平衡，让“水塔”常年水流不断。
从25亿年前的火山喷发到如今滋养华北的涓涓水流，五台山这座“天然水塔”，不仅藏着地质演变的神奇奥秘，更承载着华北大地的生命密码。守护好这片原生态区域，便是守护我们身边珍贵的“生命源泉”。
本报记者李全宏
（责任编辑：梁艳）
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