奇岩、怪石、流沙
你见过弯曲的石头吗？你听说过能唱歌的沙子吗？《西游记》里的火焰山真的存在吗？奇岩、怪石、流沙，大自然以我们人类完全想象不到的方式展现它的鬼斧神工。让人惊讶，让人向往，前仆后继。可以说，在我们这个星球上，奇迹无处不再。
为什么地球上既有雄伟巍峨的山脉，又有一望无际的平原……是什么力量促使地表形态在不断地变化着？
到野外去观察岩层，有的是平展展地一层叠一层的产出，也有的已经发生了弯曲。岩石这么硬，是什么力量把它弄弯了呢？
大家知道，一块坚硬的钢板，只要施加足够大的外力，也会弯曲甚至断裂。所以，即使由坚硬岩层组成的地壳，在一定条件下，也会发生扭曲褶皱。坚硬的岩层具有弹性，当它受到地壳运动的强烈挤压、拉张和扭曲时，会把内力慢慢地在岩层里聚集起来，就像我们拉张弹弓一样。年长日久，这个力越聚越大，最后终于超过了岩层本身的强度，使得岩层承受不了而发生弯曲甚至断裂。
地质学上，把这种岩层由于受到水平方向力的挤压而发生波状弯曲，但未失去连续性和完整性的现象称为褶皱。褶皱有多种形式，最基本的是向斜和背斜两种。向斜褶皱是指岩层“大波纹”中向下弯曲的部分。向斜中间部分的岩层时代较新，两侧愈变愈老。背斜褶皱是指岩层“大波纹”中向上隆起的部分。背斜中间部分的岩层时代较老，两侧愈变愈新。在一般情况下，背斜形成山峰，向斜形成谷地。但有时往往相反。因为褶皱形成后，如果地壳再次经历强烈的动荡，那么这些褶皱会再次受到挤压甚至倒置，或者向斜被抬升、背斜被降低，因此出现了十分复杂的地质情况。
背斜、向斜成因示意图。岩层原来是上面的样子。受力挤压后，岩层就“弯曲”了，形成了背斜、向斜。
最后，山姆教授向你们提出一个问题，如果一条铁路被一座大山挡住了，要建隧道，那么隧道建在背斜处还是向斜处？如果在一座褶皱山处打个隧道，能不能不管任何条件为缩短距离而随意打？
从受力上来看，背斜的岩层像石拱桥，上拱的岩层符合力学原理，有良好的支撑作用，不易塌陷，可以保证工程的安全稳定。地下水会沿着背斜岩层向两侧流动，流到向斜处。
那么如果在向斜处修隧道，隧道就成“水道”了。