多孔结构|敦煌鸣沙山哑沙复鸣的背后

鸣沙山作为敦煌胜景之一，每年吸引了全国乃至世界各地的游客远道而来，一睹其神秘风采。然而长期以来，鸣沙山有鸣沙而无“沙鸣” ，难以回应游客期待。据了解，包括鸣沙山在内，我国有记载的鸣沙地大都先后丧失发声功能。
如果掌握了鸣沙的发声机制，摸清了鸣沙失声的原因，那么让失声的鸣沙地再现“声振数十里”的雄壮景象，将不再遥远。
中国科学院西北生态环境资源研究院敦煌戈壁荒漠研究站屈建军研究员长期关注鸣沙研究，并揭示了鸣沙发声机理。在他的建议下，鸣沙山经过封禁保育实现鸣声再起。近日，他在敦煌鸣沙山调研时发现鸣沙山区域内有多处鸣沙点分布，并建议对鸣沙资源进行科学考察。
封禁保育使哑沙复鸣
据不完全统计，我国记载有鸣沙地8处。然而，甘肃敦煌市的鸣沙山、宁夏中卫市的沙坡头、内蒙古达拉特旗的银肯响沙湾、新疆巴里坤哈萨克自治县的鸣沙山都先后丧失发声功能。新疆木垒哈萨克自治县的五峰鸣沙山群和内蒙古巴丹吉林鸣沙群因人类活动少而保有发声功能。
屈建军回忆，大约1994年前后，鸣沙山就不再鸣叫了。 “鸣沙山失声的主要原因是过度滑沙，成千上万的游客只滑那一个沙丘，滑沙过程中产生大量粉尘，破坏了鸣沙的发声机制。 ”
“当时我建议敦煌市把这片沙丘封禁起来。大约在2011年的时候，我发现这片沙坡复鸣了。人上去滑沙声音很大，脚下有震动感。 ”屈建军说，多年封禁保育，鸣沙山已实现自然恢复，能够再现“初闻殷殷继咚咚”的神奇景象。
鸣沙表面的多孔结构是发声关键
鸣沙山究竟为何会发声？早在20世纪90年代，这一自然之谜就引起了屈建军的关注。他阅读了大量国内外文献，在反复实验后得出结论，鸣沙表面的多孔结构是其发声的关键。
屈建军取来鸣沙山的哑沙和巴丹吉林沙漠的鸣沙，对二者进行观察对比。 “我发现鸣沙粒度组成均一，也就是说这些沙子的颗粒大小基本一致；而哑沙粒度组成不均一，大大小小的都有，并且黏土含量较高。 ”
接下来，屈建军把哑沙放入振荡器中淘洗，洗净烘干后，哑沙表面的多孔结构重新显露。神奇的事情发生了，哑沙可以鸣叫了！经过反复实验，当100克鸣沙中含有3克以上黏土时，鸣沙就不能鸣叫。 “粉尘把沙子表面的孔洞堵住了，鸣沙就不响了。这证明，鸣沙发声是因为表面有多孔结构。 ”屈建军说。
【多孔结构|敦煌鸣沙山哑沙复鸣的背后】至此，鸣沙发声的奥秘揭开了——当人为踩踏、滑沙或者沙丘发生崩塌造成整体位移时，大量沙粒相互摩擦碰撞振动发声，经表面空腔共振放大，从而产生类似飞机轰鸣或犬吠的声音。
鸣沙群分布还受环境因素影响
风蚀、水蚀或化学溶蚀都可能使沙子表面形成多孔结构，表面有多孔结构的沙子并不罕见，但是为什么鸣沙现象如此罕见呢？实际上，地形、气候等环境因素也会影响鸣沙发声。
屈建军解释道，沙漠地区气候干燥，巴丹吉林沙漠、敦煌鸣沙山等地的沙丘体量高大，沙子在风的反复淘洗下能够保持洁净，其表面的多孔结构不被破坏，因此能够发声。
“敦煌鸣沙山呈金字塔形沙丘，这是在西北风、东北风和西南风的常年作用下形成的，风力作用使得鸣沙山沙面很干净。塔克拉玛干沙漠那么大却没有鸣沙，这是因为粉尘在塔里木盆地扩散不出去，沙子中粉尘含量高，多孔结构被破坏，所以没有形成鸣沙现象。 ”屈建军说。