站在美国科罗拉多州莱夫小镇上方的高地上，安德烈斯·阿斯兰（Andres Aslan）的心情久久不能平静。这位来自附近科罗拉多州梅萨大学的又高又瘦的地质学家，平常说话总是像教授一样低调。然而站在这里，注视着蜿蜒的河谷在秋天杨木的映衬下熠熠生辉，他的激情也被点燃起来：“就是这里了！”他热烈地挥舞着双手，抬高了音调：“这可能是全世界最重要的地点！”

阿斯兰所称的重要的东西，被称之为“唐根巴甫”（Taughenbaugh），是他脚下的一些砾石。175万年前它们曾位于科罗拉多河河畔。如今的科罗拉多大峡谷沿着曾经的河谷发育而成。经过数百万年的风风雨雨，滔滔河水将曾经的台地和河谷间的岩石层剥蚀殆尽。

阿斯兰已经在“唐根巴甫”和周围的台地考察了很多年，收集了一些线索，探究这条著名的河流如何缔造出这片宏伟壮丽的景象。他希望解开一项悬而未决的美国西部地区地质之谜：汹涌澎湃的科罗拉多河是何时形成的，是怎样形成的？

从源头开始，科罗拉多河便开始了它漫长的西南方向之旅。它穿过犹他州的红岩区，雕刻出了举世无双的拱门国家公园与峡谷地国家公园景观。一路上它历经水坝的阻挡，也历经人类为饮水和灌溉而进行的无尽索取，最终它穿过墨西哥，以涓涓细流汇入加利福尼亚湾，结束了它2300公里的旅程。

科罗拉多河是全世界最有故事的一条河流。它高深的峡谷为美国西部第一批地质勘探队提供了道路；它潺潺的流水滋养了从凤凰城到洛杉矶再到墨西卡利沿路数百万种沙漠生物。然而，科学家们却对科罗拉多河的历史了解甚少。

如今，科学家们已经知道在大约1100万年前，雨水汇入落基山西部的一条所谓的“古科罗拉多河”。大约500万年前，河水冲出了加利福尼亚湾，使得整条河流系统的河水都被排干。不过除此之外，还有许多未解之谜。

一个最大的谜团就在于，科罗拉多河的“举世壮举”——科罗拉多大峡谷，是何时形成，以及怎样形成的？最近几年，地质学家们针对这个问题分成了两大派系。一部分人认为，大峡谷的凿刻，并不是形成于600万年左右，而是可以追溯到7000万年之前。如果这个论断成立，那么自从恐龙时代起，科罗拉多河就已经在如今这么深的河谷上流淌了。但是另一部分人对此不敢苟同。两个阵营团队针对大峡谷的岩石研究问题，仍在持续争论。

如今，最新的一项研究为科罗拉多河和大峡谷的神秘故事点亮了一盏明灯。古砂岩中的矿物晶体可以作为河流演化历史中关键阶段的时间标签。块状的磷灰石矿物可以帮助我们判断一些特定的岩石何时出露于地表，进而揭示大峡谷何时形成。而一些老式的地质地图，比如阿斯兰所作的地图，一般是将很多小型河流的地图拼接成一幅完整地图，以此展示科罗拉多大峡谷的演化历史。

“这是全世界最迷人的河流，”美国阿尔伯克基新墨西哥州州立大学的地质学家卡尔·卡尔斯特罗姆（Karl Karlstrom）感叹：“它雕刻出了地球上最惊艳的景观，它是大自然的天然实验室。”

向着历史打钻

在美国内战之后的几年里，探险家约翰·卫斯理鲍威尔（John Wesley Powell）测量了大峡谷的长度，并试图搞懂大峡谷的来历。鲍威尔当时已经知道，水是缔造这个地貌景观的最重要因素。“大峡谷的形成归功于降雨和河流，”他在笔记中写道：“尽管这里离暴风雨区很远，而且一年中的大部分时间里天空中都万里无云，但是即使是断断续续的阵雨也可以在历史的日月积累中完成一项卓越的成就。”

毕竟，即使是万里长江也是从涓涓细流逐渐形成的。一开始，雨水在地表冲刷形成冲沟，时间长了，越来越多的冲沟连接在一起，形成了树枝状的庞大河流系统。

鲍威尔认为，科罗拉多河是一个古老的疏水系统，已经沿着今天从落基山脉到太平洋的河道流淌了几千万年。不过，在这之后，地质学家们发现这个说法存在很多问题，因为科罗拉多河的演化并没有这么简单。除此之外，并没有证据表明科罗拉多河在600万年之前冲出了科罗拉多高原的西部边缘。科罗拉多高原是指包括犹他州、科罗拉多州、新墨西哥州和亚利桑那州的四角区域。如果鲍威尔的说法成立，一条奔腾的江河冲出高原一定会留下大量的河流砾石沉积，但是至今还没有人发现任何一颗沉积砾石。

事实上，随着更多的地质学家开始研究科罗拉多河的历史，故事也开始变得愈加扑朔迷离。这一定程度上是由于，研究一个由河水“撕裂”出来的景观实在太难了。“基本没有什么数据能支撑我们继续开展，”美国亚利桑那州州立大学的地貌学家科琳·惠普尔（Kelin Whipple）表示：“这完全是一个侵蚀系统，这段历史甚至快得没有给我们留下什么线索。”

在研究科罗拉多的众多科学家中，阿斯兰可以说是很幸运的。因为就在莱夫小镇旁边一座被称为“大台地”的山上，他和同事们发现了古河道遗留下来的一层厚厚的砾石沉积。历史上附近的一座火山曾经喷发过，熔融的岩浆将这些沉积物掩埋，使得它们坚如磐石。研究人员测量了岩浆岩中放射性元素的含量，表明岩浆在1070万年前流淌在“大台地”上。这就意味着河流沉积物的历史一定比它更久远，或许科罗拉多河在这个区域的历史可以追溯到1100万年之前。研究团队将这项成果发表在2010年的《美国地质学会野外指南》中。

科罗拉多河流域 发源于落基山脉西部的科罗拉多河，流经了美国西部的大部分地区。它为沿岸的数百万居民支撑起了当地的农业和发展，因此当它汇入墨西哥本岛和巴哈半岛之间的加利福尼亚湾时，仅仅剩下涓涓细流，而不见曾经的波涛汹涌。

现在，阿斯兰打算把历史追溯到更远。他将希望寄托在莱夫小镇周围蓬勃发展的钻井业中，希望从天然气开采领域获得一臂之力。如今的莱夫小镇放眼望去已经满是钻井，卡车一辆接一辆地在乡间小路上呼啸而过。阿斯兰招呼旁边参观的地质学家们聚拢过来，一位身穿亮粉色科罗拉多平顶山纪念衫的学生也加入了进来。她名叫芭芭拉·艾伦（Barbara Allen），正在攻读地质学学位，同时也在WPS能源公司工作，这家公司平时在附近一座被称为“熨斗”（Flatiron）的台地上钻井。

阿斯兰带领团队开始攀登，向着露头的科罗拉多河沉积物大步向前，它就藏在下一座山头的后边。在阿斯兰和艾伦搜寻地质线索的同时，艾伦则提醒团队成员注意脚下的麋鹿粪便。

如同“大台地”一样，还有很多地方的科罗拉多河沉积物也被岩浆掩埋而得以保存下来。WPS公司在这些台地上钻井探寻天然气，这些井深达数千英尺。艾伦的工作便是与工程师们抢时间，当他们开始钻井时，艾伦就迅速跑过来，收集河流沉积物样品。这些样品对于钻井工人来说是无用的，被丢弃一旁。艾伦表示：“现在他们只要一看到我跑过来就知道我要干什么了。”

阿斯兰希望能找到一些钻井岩屑，它们包裹着数百万年前的科罗拉多河砾石沉积。然而他最终认识到，WPS钻井的这些地层中并没有河流砾石沉积。不过即使如此，他仍然在莱夫小镇附近的台地上继续寻找更多线索，探寻数百万年前科罗拉多河流经这个村庄的痕迹。

古河流的遗迹

如果想要获得科罗拉多河更多的信息，就必须沿着河流一路走到位于亚利桑那-加利福尼亚-墨西哥交界附近的河流汇流点。地质学家们已经收集了这个地区500多万年来的洪水记录。他们表示，这里一定汇集了科罗拉多河最猛烈的洪水。

在更远的加利福尼亚南部和墨西哥北部，圣安德烈亚斯断层的运动使得一大块陆地，也就是我们熟知的索尔顿海槽沉到海平面以下。美国尤金俄勒冈大学的地质学家丽贝卡·多西（Rebecca Dorsey）就在这片区域寻找古河流的线索。由于海拔较低，这里的地形就像一个水槽，可以积攒很多沉积物。多西已经在这里发现了大量530万年前的河流沉积地层。对矿物颗粒的研究结果表明，这些沉积物来自于整个现代科罗拉多河流域。

在过去的1000万年里，大约有1000万立方千米的岩石被科罗拉多河裹挟，跨越整个美国西部地区，并在西南地区沉积下来。这些岩石足够填满1亿个美国宇航局位于卡纳维拉尔角的飞行器装配车间。“这些岩石被生生地从科罗拉多高原剥离下来，而这都是水的功劳。”多西表示。她与科罗拉多西德尔治大章克申地质学会的格雷格·拉齐尔（Greg Lazear）一道，在2013年8月份的《岩石圈》上介绍了他们的计算过程。

因此，河水从至少1100万年前，就从科罗拉多的西部发源了；600万年前，就已经流淌到加利福尼亚了。在这之间，河水可能向北冲出了科罗拉多高原，穿过了爱达荷州，到达更远的地方。或者也有可能形成了一个大湖泊，就像今天4400平方公里的大盐湖一样。按照这个说法，直到有另一条河流将湖泊的湖水袭夺，湖泊才逐渐消失。之后河流冲出高原，形成科罗拉多大峡谷。

根据这个经典理论，接下来就到了形成大峡谷的时间了。大部分地质学家认为，科罗拉多河从600万年前开始凿刻大峡谷。（峡谷峭壁上的出露岩石历史更久远，可以追溯到18亿年前。）

数据的决战

但是另一些地质学家认为，峡谷在这之前就已经开始形成了。证据就是磷灰石晶体的形态。这种矿物的岩石在峡谷沿线433公里范围内都很常见。从2008年起，美国科罗拉多州州立大学博尔德分校的丽贝卡·弗劳尔斯（Rebecca Flowers）和同事们就开始研究磷灰石中的氦元素。它在铀衰变的时候形成，因此可以用来回溯岩石冷却的历史。

研究的关键就在于一则原理：当温度高于50摄氏度时，磷灰石晶体中的氦会逃逸并永久性散失。所以如果你在磷灰石晶体中发现了氦，就可以断定岩石的所处环境一定低于50摄氏度。氦含量越多，就意味着它处在较冷环境中的时间越长。此外，当岩石从深埋的地下被移动到地表时，岩石就会变冷。所以，如果河流将岩石上方的岩层剥蚀掉，这个过程就可以实现。弗劳尔斯和同事们利用大峡谷出露岩石中的氦元素计算岩石开始变冷的时间，当然，这就是大峡谷开始形成的时间。

“这些岩石的变冷已经有很长很长时间了，”弗劳尔斯表示，这大概有7000万年了。她和美国加利福尼亚州理工学院的肯尼斯·法利（Kenneth Farley）将他们的成果发表在2012年的《科学》杂志上（详见Science News2013年1月12日第15页）。

弗劳尔斯是一家声誉很高的地质年代学实验室的负责人。但是长期在大峡谷中徒步和漂流的卡尔斯特罗姆的一些观点却让她的研究过程并不顺利。“她的研究与几十年来的地质学认知背道而驰。”卡尔斯特罗姆表示。他向《科学》杂志提出了他在科技学术上的质疑，并在弗劳尔斯的文章发表数周之后的一场会议上，以及2013年10月美国丹佛国家地质学会会议的四场后续会议上，频频向她本人发问。

丹佛的这些会议让地质学家们近距离地向对方发射友谊的炮火。弗劳尔斯、卡尔斯特罗姆和其他参与这场大峡谷测龄游戏的“玩家”们靠着会议室的墙排成一列，来回地传递着麦克风话筒，针对磷灰石颗粒的研究问题不断抛出他们的论点。

弗劳尔斯坚定地站在她的立场上，即使卡尔斯特罗姆又突然拿出另一组数据。

2013年4月，在美国地质调查局约翰·李（John Lee）的带领下，卡尔斯特罗姆和同事们在《岩石圈》上发表了一篇文章。他们对大峡谷的几十个岩石样本进行实验，得到了另一组利用氦测年的数据。他们采用的是与弗劳尔斯相同的氦测年方法，此外，他们还采用了另一项技术：观测放射性原子天然裂变并且在磷灰石晶体中移动留下的痕迹。

如果温度高于110摄氏度，晶体会自发地恢复原状，但很少会有“裂变径迹”保留下来。随着温度降至110摄氏度以下，越来越多的“裂变径迹”会保留在晶体之中。这就意味着，残留在晶体中的“裂变径迹”某种意义上是一种“计时器”，通过它可以计算出磷灰石从何时开始冷却，以及冷却的速度。约翰·李的研究团队指出，至少对于大峡谷东部地区来说，在2500万年之前，或者比这更晚的时间里，都还没有形成今天这样深的峡谷。

让人搞不懂的是，为什么“年轻峡谷”和“年老峡谷”两个阵营团队会如此对立。其实，在某种程度上，他们的分歧就集中于如何解释磷灰石晶体中的年代记录。而在很多地方，弗劳尔斯团队使用的数据和约翰·李团队使用的数据本质上是完全一样的，区别就在于研究人员如何根据这些数据推断岩石的历史温度。例如，在研究地表冷却的过程中，设置的极其细微的温度差异，也会在结果中体现出巨大的不同，看上去好像是磷灰石晶体已经埋藏了很长时间。

卡尔斯特罗姆认为，也许有一种可以兼顾所有数据的方法。因为存在一种可能性：不同区域的小峡谷可能形成于不同的时期。卡尔斯特罗姆表示：“整个河道的冷却历史可能并不一致，有的地方冷却得快，有的地方冷却得慢，这体现在沿岸并不规则的悬崖上。”但是这些小尺度的“气候碎片”可能会混淆整个河流的气候历史研究。

这道“剪不断，理还乱”的科研难题，最终的答案可能需要将高质量的地质地图与岩石冷却数据结合起来。如今，一些研究人员已经开始使用第三种测年方法，也就是测量磷灰石中氦同位素的比例。它可以回溯岩石最近的一段冷却历史，也就是从60摄氏度降至30摄氏度的变化历史。目前这三种方法已经形成“三足鼎立”之势，只有用所有的方法对大量岩石进行测年实验，才能让地质学家们最终达成一致。

不管这场辩论战未来结果如何，科罗拉多河仍然会像之前一样欢快地流淌，尽它所能地向人们提供它的一切。它仍然会在落基山的西部滴滴汇流，穿过广袤的科罗拉多高原台地，沿着科罗拉多大峡谷奔腾而过，最终注入大海。 h0MScFChofEmhcwMYdOiCXII/8Yircp1+0GCPR95SiWeZs7mMAsNzPQDt/qTp+gY