西湖溯源（上）
科学家研究了西湖是如何形成的。西湖是个潟湖，但又不是一次形成的简单潟湖。从湖滨钻孔岩样微体古生物分析得知，西湖的形成过程可划分为早期潟湖、中期海湾、晚期潟湖三个阶段。“潟”，读xì是一个地质学和地理学的名词，指海边咸水浸渍的咸卤地带的湖泊。因为“潟”这个字少见于现代汉语，较常见于日语（如日本地名新澙），且与写法和读作xiè的“泻”字的繁体“瀉”的字形和读音接近，不少人以为“潟”就是“泻”字的繁体，现在常有人把潟湖误写作泻湖。根据全国自然科学名词审定委员会审定，汉语推荐使用规范名词为潟湖。不过，习惯上对潟湖称谓的混淆由来已久，甚至有些专业背景的人也弄混了。历史上，“潟湖”一词曾一度被写为“泻湖”（如1983年版《现代汉语词典》1276页），现在重新规范为“潟湖”（见1996年版《现代汉语词典》1354页），在该版本《现代汉语词典》1395页仍收有“泻湖”词条，写道：“泻湖，潟湖的旧称。”
潟湖作为一个地理学名词，是指由离岸沙洲与海岸间部分被沙洲拦阻的海水水域。潟湖内之水最初为纯海水，而内外海水可藉离岸沙州间的潮口互相流通，由于离岸沙洲屏障了波浪涌动，因此潮流所挟带泥沙逐渐沉积于潟湖内。久而久之，潟湖海湾与大海隔开，甚至可能继续演化成淡水湖。
距今一亿五千万年的晚侏罗纪时，以今湖滨公园一带为中心，曾发生过一次强烈的火山爆发，宝石山和西湖湖底的大部分区域堆积下大量火山岩块，由此，曾出现火山口陷落，造成马蹄形核心低洼积水，这就是早期潟湖阶段的西湖雏型。现在西湖南侧的南屏山，北侧的宝石山，西湖中的孤山就是由火山岩块构成，是早期潟湖的孑遗。亿万年的地质变迁，西湖又变成海湾的一部分。钱塘江形成以后，使得西湖再一次由海湾逐渐演变为一个潟湖。
1921年，著名科学家竺可桢从地形、地质、沉积及水动力学等方面对西湖进行考证后，发表了《杭州西湖生成的原因》（《科学》6卷，4期，1921年4月）称：“西湖原是钱塘江左边的一个小小湾儿，后来由于钱塘江泥沙沉淀下来，慢慢地把湾口塞住，变成一个潟湖（晚期潟湖）。”竺可桢还从沉积率推断，西湖开始形成年代距今12000年前。竺氏认为西湖形成之初，面积要比现在大，后由于三面山区中的溪流注入，所挟泥沙逐渐填充西湖，湖面随之逐渐缩小，倘若没有历代的不断疏浚，西湖恐怕早已湮废。后来章鸿钊发表《杭州西湖成因一解》（《科学》9卷，11期，1924年11月），对竺氏的观点进行了补充：西湖形成，开始时是因为潮汐的力量积成湖堤，接着由于海滩变迁而维持湖面，二者为形成西湖之重要条件。陈吉余《杭州湾地形述要》（《浙江学报》1卷，2期，1947年）也论述了西湖的成因。
写到这里，想到前面说过的白沙堤，白居易说过他那个时候已经不知道是何人何时修造的。虽然隋唐以前杭州还未建城，南朝萧齐时的苏小小却已可以用车马到西陵，即后来的孤山，可见白沙堤那时应该已经存在。写《钱唐记》的刘道真是更早南朝刘宋时做过钱唐县令，尽管他说那时钱唐县治已搬到宝石山东北山脚下，但毕竟还只是一个山间小县，人口不会太多，充其量不过一、二万人而已，当时一个小县人口普遍只有这麽多。即便到了萧梁后期人口继续增加，在这一片地方设郡，附近几个县规模都比较小，以致郡治设在哪里定不下来，前面说过就在这几个县中变来变去。这条白沙堤既和农田水利无关，西泠桥修建之前又是条断头路也和便利交通无关，县太爷决不会征集百姓修这样一条堤坝或道路，那麽白沙堤从何而来？
我从竺可桢讲的“西湖原是钱塘江左边的一个小小湾儿”这句话得到启发。因为北、西、南三面群山环绕，都有溪流流入西湖。尽管那时山上森林茂密，水土保持很好，漫长岁月里毕竟会在这个小海湾里积聚了不少从山上流入的泥沙。对着孤山是最大的一股溪流金沙涧，既带来最多的泥沙，又靠近北山流速较慢，容易沉积。而孤山由坚硬的侏罗纪凝灰岩构成，经得起水流冲击。这个特殊地理环境，可以把那时绕孤山而流的溪水，用数学模型简化为一个二维圆柱绕流问题。水流速度很小时，标志水流轨迹的流线可以完全贴着圆柱表面；水流速度稍大一点，流线就会在圆柱后面脱离圆柱体而形成两列漩涡。流体力学上称之卡门涡街，以纪念二十世纪杰出流体力学家、钱学森的老师冯•卡门。
圆柱绕流是流体力学的一个基础实验，一般高校的实验室都能显示这个实验。涡街中水流速度显著降低，水流所挟带的泥沙就在圆柱后面沉降下来。长江将水流经崇明岛，也可以简化成是一个圆柱绕流问题，所以处在下游的崇明岛东端，泥沙不断沉积，形成了今天的崇明东滩湿地，它还在继续向东发展。绕流孤山的水流在浙江潮非涨潮时，其情况相似，带来的泥沙日积月累就形成白沙堤。不同的只是崇明岛西端是泥岸，不断受水流冲击坍陷，使崇明建县以来，县治由西向东搬了好几次，直至后来在西端造了石堤为止，而孤山是坚固的火成岩，不怕水流冲击。总之，从水动力学角度看，白沙堤并非人工所造，而是自然力形成，因之其堤面也会高低不平，在断桥这个位置还留有一个水不深的天然小豁口。为了方便行走，有人在不宽的豁口上铺设了青石板，就是唐代张祜所见到的长满苔藓的断桥。
1983年浙江省交通厅设计院地质在锦带桥钻孔资料表明，钻孔剖面上亚黏土层顶部还有一层厚约四十厘米的褐灰色泥炭层。因为泥炭层只有在沼泽里才能产生，这充分说明，西湖曾经有过沼泽化现象。据推算，这一时期距今约2500年至1400年，相当于历史上的春秋战国到隋朝。泥炭层之上便是人工填土，厚三、四米。既然人工填土是直接覆盖在泥炭层之上，白堤的形成似应当在西湖形成之后。《浙江学刊》1985年第一期周黔生的《西湖白堤成因辨析》一文，就据此推测白沙堤是人工堆积物，其形成是在唐朝之前，南北朝前后这段时间，很可能是在隋朝。我不敢苟同这种说法，“白堤踏春”故事里说过，北宋陈尧佐重建涵碧桥颓圮后，在南宋时所绘的两幅《西湖图》断桥到孤山已经填土成道路。南宋末年几部写杭州盛况的著作，吴自牧在《梦粱录》卷十二中竟把苏堤北山第一桥叫做涵碧桥（应该是跨虹桥），周密的《武林旧事》卷三“西湖游幸都人游赏”一节中讲到西泠桥、断桥，唯独没有提及这座桥，《武林旧事》仅在卷五湖山胜概的孤山路一节写有涵碧桥三个字。这些情况说明吴自牧、周密他们知道此处附近曾有过一座涵碧桥，但具体位置在哪里并不了然，因此证明了此时白堤上已经没有涵碧桥。所以从南宋到明万历二十八年（1600）孙隆重新建桥前，这一段时间锦带桥附近曾经人工填平过，以便人们通行， 于是1983年钻孔资料中出现了一层厚三、四米的人工填土。在南宋的两幅《西湖图》上也可以看到，过了断桥的路并不低平，而是有一个坡度通向孤山，因此当时填土应该是相当厚的。
据白堤附近地质钻孔取样的化石分析，孔深8至23米的青灰色粘土层，形成于距今2500至7000年，此时西湖基本上还是一个小海湾；孔深4至8米的青灰色细粉砂和粘土层，富含有机物质和碳化的植物枝干、孢粉，分析结果有黑三棱、眼子菜等陆生浅水植物。这一层形成于距今1500至2500年，当是晚期潟湖已经形成才会有这样的结果。现代科学家经过系统的考察，得出晚期潟湖阶段的西湖，是由宝石山和万松岭之间的海湾，随着钱塘江沙坎的发育，形成为潟湖。开始时并未和杭州湾隔绝，潮水可以涌入西湖。刘道真《钱唐记》所载华信筑塘封闭豁口，正是北侧宝石山沙嘴和南侧万松岭沙嘴已经十分接近，现在杭州市上城区和下城区是一片水漫滩的时候，华信所筑的塘，最终隔开了西湖和杭州湾。再经过武林水这种入湖溪流的水质交换，水体逐渐淡化，终于形成现在的西湖。由于武林水的水量很大，潮水不再进入西湖，西湖本身很快淡化，但塘的东面水漫滩成陆后，还是受到潮水影响，是所谓斥卤地，大部分地方的地下水直到元代开始才可以掘井饮用。
