阿拉善盟巴丹吉林沙漠惊现地下湖泊谜底揭开

　　巴丹吉林沙漠位于阿拉善境内，总面积4.92万平方公里，是我国第三、世界第四大沙漠。这里地处西风环流带，北风劲吹，最大风速高达9米／秒，降雨量每年不足40毫米，而蒸发量大于4000毫米，是我国极为干旱的地区之一。然而，在巴丹吉林沙漠深处，湖泊却星罗棋布，有113个之多。在极度干旱的沙漠里，为何会有如此之多的湖泊?这个谜团长期困扰着科学家。11月25日，英国《自然》杂志发表的一篇由中国科学家主笔名为《地下水维系高大沙山景观》的论文最终揭开了谜底。

　　这篇论文由河海大学、中国科学院地质与地球物理所、澳大利亚昆士兰大学等机构的研究人员共同合作完成。该论文指出，巴丹吉林沙漠中的沙山为什么始终不移动?这里为什么分布着如此之多的湖泊?原因在于这里的沙漠下面隐藏着一个大型的地下水库。这个大型地下水库与500公里以外的祁连山冰川积雪之间存在一条巨大的调水通道——祁连山深大断裂带。近日，记者采访了该论文的第一作者、河海大学同位素水文学研究所所长陈建生教授。

　　沙漠深处的追踪

　　陈教授告诉记者，巴丹吉林沙漠风大雨少，极其干旱，但是却有着中国乃至世界上最大的沙山。从2001年起，在首席科学家、中国科学院汪集院士的指导下，陈教授及其合作者便开始了对巴丹吉林沙漠地下水补给来源的苦苦追踪。他们多次深入沙漠腹地，一次，在一个湖泊旁的沙山边上挖到了一株4000多年前的植物化石。这一植物化石的发现让他们兴奋不已，这说明沙山至少在4000年内纹丝未动，否则植物化石早就随风倒下了。松软的沙山不仅未被当地强劲的狂风吹散，而且还能够长达几千年岿然屹立，原因何在?“可能是沙山有稳定的水源补给。”陈教授初步推断。

　　经过进一步深入研究后，他们惊讶地发现，高大沙山的内部确实是潮湿的，体积含水率为2%—20%。他们在对沙漠中的一个大沙丘进行考察时，在其表面下仅20厘米的地方发现了大量的潮气，而且还在一个沙山边坡挖了1米深的井，观察到了水的渗出，这个并要比邻近湖泊水面高出17米之多!由此推论，是沙山里面含有的水分起到了类似粘合剂的作用，从而使沙山得以抵抗住强大的西北风。那么，沙山中的水分来自何方?

　　令人兴奋的发现

　　在降雨量每年不足40毫米而蒸发量大于4000毫米的情况下，巴丹吉林沙漠中沙山和湖泊里的水究竟来自哪里呢?陈教授发现，仅1.5平方公里的诺尔图湖，每天的蒸发量就足以满足西北地区10万人的生活用水。如此巨大的蒸发量必定要有相当的水源补给，水源来自何方?这是研究者们不可回避的一个问题。

　　既然当地降雨量每年不足40毫米而蒸发量大于4000毫米，那么这些水绝不是来自于降水。他们在当地的沙山和湖泊中分别发现了钙质胶结和钙华，他们，由此认定，沙山和湖泊里的水来自深层地下水。深层地下水又来自哪里呢?他们采用同位素水文学的研究手段，一路追踪到了500公里以外的祁连山。他们发现，沙丘和湖泊水中各种氧同位素的比例与祁连山雪的氧同位素比例吻合。然而，祁连山位于巴丹吉林沙漠西南500公里的地方，那里的水又是如何到达沙漠的呢?

　　他们通过溶解在水中的锶判断，祁连山的雪融化后，通过地下深处的断层(即地质上著名的阿尔金断裂带)源源不断地进入沙漠。也就是说，500公里外的祁连山冰川积雪融水正是巴丹吉林沙漠之水的发源地，在地下1万米深处，两者靠一条隐蔽的地下河一脉相承，河床则是因地球板块运动生成的深大断裂带。

　　据推算，地下河每年对巴丹吉林沙漠的补给量在5亿立方米以上(比黑河流量的1／3还多)，补给周期为30年左右。正是这条地下河对巴丹吉林沙漠源源不断的水欠分补给维系了当地沙山群集、湖泊密布的奇特景观。

　　质疑与反驳

　　陈教授他们发现了巴丹吉林沙漠深处的地下补给体系后，先后在《水利经济》及其他专业杂志上陆续发表了论文。论文的发表，震惊了学术界，同时也引起了一些学者的反驳。一些学者认为，沙丘中存在的水主要来自日常降水；另一部分学者认为，湖泊中的水是在最近一次的冰川活动中积蓄下来的。

　　陈教授在接受记者采访时对以上观点进行了质疑，他说，最近一次的冰川活动距今至少也有一两万年了，而巴丹吉林沙漠每年的蒸发量超过4000毫米，即使按照湖泊水面蒸发量来计算，1年的蒸发量按2000毫米，1万年的时间2万米高的水柱也会全部被蒸发掉，所以根本不可能是冰川活动留下来的水。另外，湖泊中和附近往往有几十甚至上百眼泉，仅诺尔图湖平均每天的泉水补给量就超过1万立方米，对不断涌进的水怎么解释呢?

　　一些学者采用氢、氧稳定同位素及含水量在包气带垂向的变化，研究地下水的多年平均补给率及水文气候变化。陈教授对此也进行了反驳，他指出，包气带中的水分子是极不稳定的，随着温度与湿度的微小变化吸附在沙粒表面的水分子始终在运动着(蒸发、凝结、交换)，几百年来包气带中的水分子不知道交换了多少次，怎么可能利用它来研究几百年前的补给率甚至水文气候变化呢?

　　陈教授告诉记者，地下河的发现有重大意义，西北地区长期存在的缺水难题说不定能够就地解决。这一发现为我国的调水方式也提供了新思路，目前，国家调水都是先将已知的地表水用水库存起来，但是蒸发损耗无法避免，浪费巨大。(文／武建英)