历史中的地学故事—
“三英战吕布”与虎牢关古战场的地学探奇
威震天下的虎牢关，名冠半部中国史，闪亮古今战争史册。作为古都洛阳东出门户和现今郑州市一处重要历史文化古迹，为了从地质与黄河演化等多维视角对这处古关进行解读和还原，我在查阅大量历史资料的前提下，再次深入古关腹地，试图用地学的视角解开千年古关那神秘的面纱……
三英战吕布”与虎牢关古战场
人类的历史只有短短的260余万年，有历史记载的更是只有区区的数千年，人类的历史相对于地球46亿年的历史来说，可谓弹指一挥间。因此，研究许多地质现象与地质历史变化时，人类的历史往往是可以忽略不计的。然而当我们把这种思想用到黄河中下游的演化史、用到黄河岸边黄土形成的邙山上时，这个忽略会出现巨大的差错。沙尘暴堆积而成的邙山，形成得很快，只有短短的260万年的形成历史，然而它消亡的速度也很快，有人类历史记载的几千年间，邙山的许多部位被黄河吞噬了大半，研究发生在这些区域的历史故事，离开地学的视角，这真的无法解释。
虎牢关-“三英战吕布”的真假历史
关，既是通道，又是隘口，往往是不同地域之间极其重要的连节点。
虎牢关剧照
虎牢关，又称汜水关、武牢关、成皋关、古崤关、旋门关，历史上的虎牢关北临黄河，绝岸峻崖，地势险要，具有一人荷戈而立，百人自废之险，曾经是古京都洛阳的东边门户和重要关隘。初提虎牢关这个地方大家可能会有点不太熟悉，了解三国演义故事的你，一定会对“三英战吕布”的故事有所记忆。
虎牢关与古都洛阳位置示意图
虎牢关前“三英战吕布”是《三国演义》中最精彩的一个故事情节，“三英”指刘备、关羽、张飞，该故事生动地刻画了刘备、关羽、张飞兄弟三人与猛将吕布的殊死战斗，描绘了一场酣畅淋漓的沙场血拼。故事背景为曹操联合十八路诸侯讨伐董卓，上将吕布一连打败众将之后，刘备、关羽、张飞三兄弟在虎牢关与吕布大战的故事。
三英战吕布剧照
温酒斩华雄剧照
虎牢关围绕着三国时期“三英战吕布”、“关公温酒斩华雄”等历史故事的传播，后世的戏剧家根据这一故事情节，将其改编成《战虎牢》、《虎牢关》等剧目，广为宣传，更赋予虎牢关一带三国古战场的历史氛围。受数百年传说的影响，至今虎牢关及周边地区还保留了大量与三国故事相关的历史古迹，代表性的有座落于虎牢关村的“三义庙”、位于虎牢关东南象鼻山上的张飞寨、矗立于大丕山九曲峰的吕布城及吕布“点将台”、位于北屯村后的吕布饮马沟、位于睡虎山顶的张飞拴马桩、位于大伾山之半腰处的张飞绊马索、位于虎牢关东南卧龙山上的华雄岭等古迹。传说张飞曾把吕布的紫锦冠打落在汜水河，连河水都吓得倒流45里。
尽管虎牢关“三英战吕布”的决斗场面非常精彩，不仅展现了“刘、关、张”三兄弟的高强武艺，同时也确定了吕布在小说中第一高手的地位。虎牢关之地围绕着三国时期历史人物的名胜古迹星罗棋布，不过据历史学家们考证，“三英战吕布”、“关公温酒斩华雄”这两场精彩对决在历史上可能是子虚乌有之事，是作者虚构的故事情节。这里我们姑且不谈故事的真假，单从作者安排虎牢关前“三英战吕布”，这处虎牢关一定有其非同一般的独特之处。历史上“虎牢”之地为险要之地，中国历史早期的历朝历代都曾经在此设立关口，也正因为其险要，历代还在此设立城池，据城防御。《三国演义》的作者罗贯中更是不惜重彩浓墨地把三国时期精彩的故事也放在了这里，使这处古关隘平添几多神秘。
虎牢关的地质与古地貌环境
虎牢关作为古都洛阳的东边门户和重要关隘，位于现今河南省郑州所属荥阳市西北部16公里处的黄河南岸，行政区划隶属荥阳市汜水镇虎牢关村。虎牢之名源自西周时期，可谓历史悠久，据《水经注·河水》记载，因周穆王曾在此圈养过老虎，大家便把这个地方称为虎牢，有虎的牢笼在此之意。自秦代起，开始在“虎牢”设立关口，名称即为虎牢关。此后的一千多年里，这个地方之所以能够成为著名的关隘，与其独特的地形地貌和地理位置密不可分。
照片中河湾的位置可能就是古虎牢城的位置
虎牢关所处的大伾山属于邙山山系的中段，地质上，邙山是由黄土形成的一座山，这些黄土是由距今大约260万年以来在地球的第四纪时期，寒冷的冰河期，在强大的西部季风的吹扬下，持续的沙尘暴吹来的粉尘堆积而成，期间由于大的气候存在着冷热的波动，因此，这些黄土层中，特别是下部的黄土层中，有着许多条红色的古土壤层，这是当时气候炎热时期生长着植被的古土壤留下的遗迹。
这些红色的古土壤层黏土化比较强，相对于黄土而言要坚硬了许多，而且由于当时气候炎热，雨水量很大，地下水的潜水位面也就比较高，富含钙质的地下水在这个潜水面附近又形成了一层不规则的钙质结核层（当地一般称为姜结石），这些古土壤层与钙质结核层，成为古人在黄土中挖掘窑洞理想而且结实的顶板，因此，虎牢关一带的沟谷中存在着大量的窑洞民居，这在生产力不发达的古代，是最主要的居住方式。
虎牢关前的现在窑洞
邙山黄土的上部为巨厚的沙状黄土，地学上称之为“马兰黄土”，这里的马兰黄土是世界上最厚的沉积地区，为什么这里马兰黄土的沉积厚达会超过黄土高原腹地而成为世界上沉积厚度最大的地区呢？这主要还是要归功于黄河的恩赐。距今大约15万年前后地球的气候曾经经历了短暂的炎热，雨水量持续增大，河流里的水持续暴涨，河流处于强烈的下切期。
对于这个时期的古黄河而言，黄河尚属于内陆河，当时的黄河还被三门峡西部的崤山与中条山阻挡在三门峡-西安-宝鸡之间的渭河断陷古湖（地学上称为三门古湖）里，这个时期黄河中上游地区来水量也是暴涨，强大的洪水裹挟着泥沙最终淤积填满了古三门湖，湖水开始大量外泄，最后外泄的洪水在三门峡北部的大山中冲刷出了三道沟槽，这就是早期的三门峡，这些沟槽峡谷破坏了古三门湖原有的平衡，湖水下泄带着泥沙东流进入早期的地势还不太平整的“华北大平原”，填湖淤沟，把大量的泥沙播撒在这里。
邙山的北部为黄河冲破三门峡东部大山阻挡后外泄进入黄淮海（华北）地区的起点，河道的陡然变宽，地势的平坦，黄河水的流速锐减，黄河在这里沉积了大量颗粒粗大的泥沙，结构也非常疏松，特别容易被流水侵蚀或被大火吹扬起来形成沙尘暴。
黄河进入华北大平原后不久，地球历史进入到了距离人类最近的一次大冰期（末次冰期），寒冷的天气，强烈的西北季风跨过北部的太行山吹扬起黄河滩中的泥沙形成新的沙尘暴，这些沙尘暴带着沙土在黄河南岸及其附近再次沉降，才有了邙山顶部巨厚的马兰黄土沉积。这一层巨厚的马兰黄土位于邙山的顶部，由于它的结构粗大，胶结疏松，极易被后期的雨水等冲刷形成沟槽。因此，邙山形成的地质历史谈不上悠久，但地貌上则是沟壑纵横。这就是关于邙山上巨厚的马兰黄土来历的科学故事。受邙山北部断层的影响，邙山抬升形成黄土山，北部的盆地继续沉降接受黄河泥沙的沉积。
当黄河河道中的泥沙沉积多时，河道便发生改道迁徙，后来黄河河道来到了古邙山的脚下开始冲刷侵蚀邙山的山体，尽管邙山的底部比较坚硬的古土壤层比较发育，仍然抵挡不了黄河的侧向掏蚀，造成邙山上部结构疏松的马兰黄土不断地垮塌，山体逐步地后退。邙山南北向的宽度逐渐在缩小，被黄河吞噬掉的古虎牢关就是最好的例证。
古关岸边的山体崩塌正在进行时
邙山黄土的上部为巨厚的沙状黄土，地学上称之为“马兰黄土”，这里的马兰黄土是世界上最厚的沉积地区，这是由于虎牢关的北部恰巧是黄河冲出黄土高原和河南西部崤山阻挡进入华北大平原的出口附近，大量的泥沙沉积在古老的华北古湖盆地的西部顶端附近，第四纪末次冰期强大的西北季风跨越太行山之后进入华北平原，二次吹扬起沉积的泥沙，
地貌上虎牢关及其关道位于黄河中下游过渡地带黄河南岸的邙山之中，广义上的邙山西起洛阳东到郑州，绵延与黄河南岸，受区域性河流的切割，整个邙山被伊洛河和汜水河切割为3段，伊洛河以西部分习惯上又被称之为北邙山或者邙岭，伊洛河与汜水之间的部分为大伾山，汜水河以东的部分被称为广武山或者狭义的邙山。
伊洛河发源于秦岭山区，经伊洛盆地在嵩山与邙岭之间呈北东走向汇入黄河。伊洛河形成的河谷与河道成为古都洛阳与我国东部地区最主要的陆路与水路交往通道；汜水河发源于嵩山北麓，呈近南北走向，横切嵩山北部整个的黄土台地，主河道及其支流河道将整个黄土台地切割得支离破碎，在交通严重不发达的中国古代，成为古都洛阳东部地区除去嵩山与黄河之外的又一道天然屏障；汜水河以东的邙山因邙山南麓东西向的枯河谷地的形成，为汜水河向东进入华北大平原提供了相对便利的通道。
残存成皋古城中的黄土沟谷
从上述地貌特征分析可以看出，伊洛河与汜水河两条河谷之间的大伾山黄土塬地貌成为沟通两个河谷的天然屏障，由于黄土地貌区水土流失严重，沟谷特别发育，横穿大伾山基本上是无路可走，沟通汜水河谷流域与伊洛河谷流域两大流域之间的通道成为古都洛阳东出的咽喉要道。这个要道就是历史上赫赫有名的“虎牢关”。伊洛河与汜水虽属两大不同的流域，但古伊洛河口与汜水河口之间的距离大概只有6-7千米的直线距离，据历史记载位于这两条河谷谷口附近的虎牢关便成了当时古都洛阳东出华北的唯一陆上通道。那么当时这么重要的关隘在现今的什么地方呢？
成皋古城及周边主要资源点相对位置关系
用地球科学的视角探寻虎牢关残存古城的原貌
根据大量的考古资料证实，历史上在黄河南岸伊洛河口到郑州的邙山头（京广铁路西侧的黄土崖）之间，不足50公里的山体上，曾经建设过多座古城，从距今5300年前后的双槐树河洛古国的都城和西山古城开始，为大家所熟知的有虎牢城、成皋古城、汜水古城、汉王城、霸王城、敖仓城、子房城等等。这些古城的命运都曾经遭受到黄河向南侧向侵蚀的危害，或荡然无存，或者仅残留局部的残垣断壁。最具代表性的除去“汉霸二王城”之外，就是位于虎牢关的成皋古城（又名吕布城）了。
霸王城残存的南城墙
虎牢关城与成皋古城之间的关系，有两种主要观点，虎牢关城与成皋古城为不同的两座古城，早期的虎牢关城在成皋古城的西北部不远，黄河岸边的一个黄土梁的末端，城池较小，只有区区的3里（1500米）周长，当时其北面就是毗邻黄河的悬崖峭壁（东西两侧可能都是黄土峡谷，老虎圈养在这里可能也比较安全）。
成皋古城是作为关城而建，“成皋”一名来源于这里的地形地貌，皋的本意就是是指水边的高地，或者岸边，古城所建的山体为黄土塬上，北邻黄河，东依汜水，西南两侧为黄土塬上冲刷形成的崖壁陡峻的黄土峡谷。因此，完整的古城池其地貌的特点是位于黄河与汜水河边，黄河是它的北护城河，汜水是它的东护城河。
古城池的四周为天然的黄土崖壁，形成典型的方山地貌或者近似于一个方山地貌，远远看去整座山犹如一座天然的城池或者说是古城堡，古代城又作成，因此得名“成皋”。成皋古城除作为关城使用外，还曾经做过这一带的行政县城等。
古城西侧崖壁今貌
成皋古城的城池内部也非平摊的黄土塬面，因这里临近黄河，黄土冲沟应当比较发育，其中应该包含有一条比较大的黄土峡谷，峡谷呈之字形弯曲延伸，这条黄土峡谷的名字叫作“大涧九曲”，因此，当时的大伾山还有一个名字就是“九曲山”（注：古代的大伾山, 因有大涧九曲，又名“九曲山”），虎牢关古关道可能就是这条九曲的黄土峡谷，只有这种峡谷才具有“一夫当道，万夫莫开”之势。
这一点我们可以从金代赵秉文的《虎牢关》诗中得到印证，赵秉文《虎牢关》诗文中描述到“两崖峡束枕洪涛，自古英雄争虎牢。苍天胡为设此险，长使战骨如山高”。诗文开篇第一句，用一个“束”字，写出虎牢关两岸峭壁的险峻气势，另一个“枕”字，道出了古虎牢关与黄河之间的关系，说明古关道的一头是开口向着黄河的，而且黄河水就在峡谷的出口处。宋•司马光的《虎牢关》诗文中也有“天险限西东，难知造化功。”之句；宋•王安石的诗文《汜水寄和甫》有：虎牢关下水逶迤，想汝飘然过此时。洒血只添波浪起，脱身难借羽翰追。等描述。《汜水县志》这样记载虎牢关：“两崖壁立，一线羊肠，有一夫当关，万夫莫开之势，为自古有天下者所必争。”
虎牢关因战乱和洪水多次被毁，多次重建，最后一次修复是在清咸丰十一年，关墙基为石头砌成，墙体为黄土所筑，当时墙高20多米，宽10.5米，但是由于雨水和山洪冲刷，城墙现已不在。据记载虎牢关曾七易其址，但具体位置都在大伾山附近，都是“路穷一线，控百叠之雄关；山抱连城，郁千年之霸气”（禹殿鳖《汜水县志序》）。
《水经注》卷五所记虎牢城北有一门名玉门，对临黄河，说明郦道元到此地考察之时，这个位于黄河岸边的玉门犹存，郦道元所说的虎牢城指的就是成皋古城。成皋古城的北门很可能既是一个通往黄河北的渡口，这里往西的岸坡下，就是通往古都洛阳的关道。汜水河与伊洛河两大流域水系的分水岭在现今汜水河口西2.7千米的饮马沟景区内的宇明大道一线。
到古洛口村附近，古关道就开始沿着伊洛河岸前行。由于邙山巨厚的黄土在其下部也就是黄河河床侵蚀的高度内，以午城黄土和离石黄土的下部层位为主，古土壤层与钙质结核层密集发育，相对于上部来说要坚硬许多，沿着这些近于水平的古土壤层位，极易修筑其许多牢固的道路，这一段消失的古关道很可能就位于黄河南岸，否则虎牢关之险单靠一段黄土峡谷恐难以体现。
成皋古城北侧今貌
汜水口附近的黄土沟谷以北东向为主，局部为北西向的弯曲，呈之字形延伸。从现在的汜水口，到位于黄河北岸的汜水滩村的直线距离为8.5千米，说明早期的汜水入黄河口，应该在现在河口的北数千米处。现今汜水河口与古伊洛河口处的洛口村南北之间的纬度差距为2.5千米，位置靠南的伊洛河与黄河的共同作用加速了虎牢关所在大伾山的西部与北部的垮塌，造成大伾山与古虎牢城的快速消亡。在其北坡形成陡立的黄土悬崖，奇险无比。
成皋古城中现代沟谷的走向
后来的虎牢关关道向南移动了1000米左右，局部从黄土的沟谷中翻越而过到达伊洛河口附近，已经远远没有原来的险要了。历史记载也印证了上述地学推断，据《元和郡县图志》及《汜水县志》中的记载，虎牢关古城位于如今的河南省郑州市荥阳市境内的大伾山上，但由于隋唐时期黄河水道的冲刷与侵蚀，虎牢关古城已经残损不全。至唐开元二十九年（公元741年），虎牢关城址被迫移至如今的河南省郑州市荥阳市汜水镇，这里又被称为新虎牢关。到了元代之后，因元朝、明朝与清朝的首都均建立在北京，由于首都的地理位置变更，虎牢关的历史地位下降，城池历经风吹雨淋变得破败不堪，如今城址遗迹已经荡然无存，只剩下一块刻有“虎牢关”字样的石碑留存。
雍正年间（1731年）石碑
不难看出，旧虎牢关变动在于黄河的侵蚀，新虎牢关的衰落以至于废弃，是政治中心的北移造成的。
邙山自古多战事，虎牢关前战更事
有道是：洛阳北邙多古墓，郑州邙山多战事，虎牢关前战更多。
从春秋时算起，3000多年来，虎牢关历经战事，正如前面赵秉文的《战虎牢》的诗文所言“两崖峡束枕洪涛，自古英雄争虎牢。苍天胡为设此险，长使战骨如山高”。诗中“自古英雄争虎牢与长使战骨如山高”两句道出了虎牢关战事的频繁与残酷。
现今的“虎牢关因《三国演义》而出名，三英战吕布、温酒斩华雄早已搬上戏曲舞台，成为古今中外脍炙人口的故事，历史上许多军事活动均发生于此。有历史记载的并非大家所熟知的《三国演义》中的“三英战吕布”与“关公温酒斩华雄”，真正的历史故事有春秋鲁隐公五年（前718年）击败燕师于此。战国时期齐、楚、燕、韩、赵、魏六国驻兵虎牢关和秦国对抗。楚汉争霸时（前203年），刘邦、项羽在此争城夺关上演了著名的成皋之战。唐代李世民大战窦建德上演了著名的武牢之战。宋建炎二年（1128年）岳飞大破金兵于竹芦渡。一直到元、明、清，虎牢关仍是鏖战纷繁，时闻杀声。
成皋之战
秦汉时期成皋、荥阳，以其险要地形，成了刘邦抵抗项羽大军的重要屏障、堡垒。成皋之战，开始于公元前205年5月，结束于公元前203年8月，前后历时两年三个月左右，成皋拉锯战，是楚汉强弱之势转化的关键之战。成皋故城记录了楚汉战争的具体地形地貌，是刘邦、项羽对峙的核心地带。事实上，在《史记·刘敬叔孙通列传》中，有“（刘邦）与项羽战荥阳、争成皋之口，大战七十，小战四十”的记载。
这也从侧面说明了成皋故城对双方的重要性。刘邦的胜利就在于认识到夺下并守着成皋的意义：最初，刘邦、项羽在荥阳形成对峙，刘邦处于弱势地位，被困于荥阳城中，粮道被项羽主力切断，无奈只得让大将纪信扮作自己诈降，而他则逃进成皋城，又从成皋渡河北上修武。夺韩信兵权后，再渡河夺取成皋，通过激将法激出项羽大将曹咎出城大战，从而夺得成皋城，从此一直占领成皋城与项羽周旋。成皋得失，成为楚汉战争的转折点，刘邦最终逼得项羽乌江自杀。
成皋之战剧照
武牢之战
发生在虎牢关的另一场对历史具有重要影响的战争则是武牢之战（武牢即武牢关，李世民祖父名虎，唐代为了避讳，改虎牢关为武牢关）。
虎牢之战剧照
公元620年7月，李世民率军攻打洛阳郑帝王世充，王世充向占据河北的夏帝窦建德求助，窦带领30万大军一路攻陷管城（今郑州），推进到牛口（今荥阳牛口峪）。李世民深知武牢关的重要，带领3500人迅速占据武牢关，以阻窦建德西进，切断了窦与王世充的联系。李世民据武牢关之险，闭门不出，与窦建德打起消耗战；又悄悄派一支部队截断窦军粮草；随后牧马黄河北岸，装出已无粮草的迹象，引诱窦军发动最后的进攻。窦建德果然上当，在汜水东岸摆开二十余里阵势，欲与唐军决战。谁知李世民让军队闭门不出，等到窦军疲惫不堪正泄气的时候，猝不及防地杀出，最终生擒窦建德，为唐王朝的建立赢下了关键的一仗。
地质是讲好黄河历史故事的基础
古往今来黄河岸边发生了许多可歌可泣的历史故事，为后人所津津乐道，随着历史的沧桑巨变，那些曾经位于黄河岸边的许多古迹，都遭受到了黄河的南向侵蚀的影响，或者荡然无存、或者残缺不全，历史记载的片言片语，给考古学家和历史学家着实出了一道道难以完全破解的题。借助古环境与地质地貌的特征与演化规律，对科学合理地破解一些古文化遗址具有重要的现实意义。
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作者：章秉辰 中国旅游协会地学旅游分会副秘书长、河南省地质调查院副总工程师、教授级高级工程师，九三社员，地学科普旅游之窗自媒体创办人，河南沁阳市人。先后主持或参与主持完成了数十家不同级别的地质公园与矿山公园申报与建设工作；主持完成了60余项中央与省级财政地质遗迹保护项目，主编出版《邙山黄土特征及区域对比研究》、《东亚裂谷对云台地貌形成的控制作用研究》、《郑州黄河科学导游指南》、《王屋山科学导游指南》、《云台山科学导游指南》，参与出版《河南省地质遗迹资源》、《中国王屋山及临区元古宙地质研究》等各类专著10余部，发表各种论文40余篇及大量的自媒体科普文章。
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