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科考文献(六)

更新时间:2017-04-12 16:31:01 来源:www.okzjj.com 编辑:okzjj.com 已被浏览 查看评论
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峰林地貌的成因和保护    同济大学许耀明

武陵源自然风景区位于湖南省西北部的武陵山区,地跨大庸市、慈利县桑植县,是一处由新宝5注册下载天子山和索溪峪自然风景区组成的天然风景群。景区总面积3500平方公里。在地貌上,本区系云贵高原东北源端的斜坡梯降带。在地质构造上,本区位于武陵山和雪峰山隆起带,东北段的石门——桑植复向斜中的天子山、三官寺短轴向斜核部边缘。因此,本区是一个地势高、岩层倾角平缓,近代地壳仍在不断稳定上升的高原强烈侵蚀区。    桑植县天子山是整个武陵源风景区沟谷水系发育的主要源头。这里地势最高,平均海拔都在1000米以上,顶部平缓舒展地覆盖着二叠纪部分厚层灰岩。这是本区长期遭受侵蚀作用的高源侵蚀面的证迹。天子山周缘沟谷水系发育,十里画廊、矿溪、畲刀沟、琵琶溪等汇入金鞭溪,进入索溪东流而下。在这些沟谷水系的溯源侵蚀作用下,使倾角平缓,节理裂隙发育的石英砂岩地层裸露地表,且被切割成块块方山(如黄狮寨、腰子寨),条条峻峭岩壁和根根指天峰林。在茂密植被的覆盖下,成为云雾缭绕,珍奇禽兽出没的自然风景区。另外,在索溪下游的喻家咀石灰岩溶蚀盆地边缘,又发育着一片喀斯特地貌。这里的多级溶——黄龙洞长达十余公里。内钟乳石和穴堆积物别具一格,保存十分完好。无论从的规模或内天然景观,黄龙洞均可与桂林的“七星岩”和“芦笛岩”媲美,武陵源真是一处举世罕见的峰林天世界。    一、武陵源自然风景区的岩石地层类型    整个武陵源景区出露的岩石地层有三套:最古老的是早古生代中志留统罗惹坪群和小溪组(距今4.4 -4亿年),这是一套浅海相杂色泥岩地层,其中包括青灰、灰白、紫红色的粉砂质泥岩和泥质粉砂岩、页岩等,因其岩性松软,极易风化,故在本区只能形成缓坡的低丘小岗,如新宝5注册下载管理处以南的低平山丘便是。第二套是中晚泥盆世的云台观组(距今约3.8亿年),这是一套以紫、红色石英岩为主,砂页岩软弱夹层为辅的滨海相地层。由于本套砂岩质地坚硬,层厚大,岩层倾角平缓,放在沟谷水系的强烈切割和重力崩塌作用下,形成簇簇指天穿云的高峻峰林和石笋天桥等奇异景观,这就是武陵源自然风景区的精华所在。第三套是上古生代二叠纪和中生代三叠纪(距今2. 8-1.8亿年)的浅海相石灰岩地层。这套地层分布于天子山和索溪峪一带,是本区喀斯特溶的发育所在,著名的黄龙洞就发育在这套厚达3000余米的三叠纪石灰岩中。    二、石英砂岩峰林地貌的成因    武陵源石英砂岩峰林地貌的成因和地貌形态特征既不同于桂林、云南路南石林的喀斯特地貌及广东南雄和福建武夷山的丹霞地形。又不同于南京六合和四川峨嵋山等由岩浆冷凝收缩而形成的玄武岩多角形石林,更不同于西北黄土高原的黄土林。其特点是沟壑幽深,石壁陡峻,奇峰耸立,万石峥嵘,以其“雄、奇、险、峻、幽、秀、野”的景观,赢得了国内罕见、世界少有的“风景明珠”之美誉。这里的峰林地貌是在下列特定的地质条件下形成的:    1.坚硬、牢固和厚层的石英砂岩是本区峰林地貌形成的物质基础。    景区紫红色厚层石英砂岩是形成于距今3.8亿年的滨海相云台观组地层,总厚达500余米。由于石英砂岩单层厚度大(多数大于1米),质地纯净、结构致密,抗压强度高(16464帕),抗风化力强等特点,保证了高达300余米的峰柱群体矗立不倒,而500余米厚的云台观组砂岩中的砂页岩和钙质砂岩夹层,因其质地相对松软,抗风化力较差,在差异风化作用下,使峰柱表面形成节节凹面造成像“金鞭岩”、“定海神针”、“南天一柱”、“夫妻岩”和“采药老人”等奇特景观。另外,在沟谷地带,由于冲沟流水作用,把下部软性岩层掏空,留下坚固的厚层石英岩横跨沟谷,形成像腰子寨的天生桥和畲刀沟的大跨度(50米)自生桥景观。    2.特殊的地质构造格局是形成本区独特地貌类型的制约条件。    大家知道,我国大地今天的地质构造格局首先受制于中生代的燕山运动,而造成喜玛拉雅山脉和台湾山脉升起的新生代喜玛拉雅山运动,使我国各地普遍产生了断裂活动和地面的大幅度垂直升降,喜玛拉雅山地壳运动是造成祖国今日名山大川的最重要的因素,武陵源自然风景区也毫不例外,这两次构造运动为本区特殊地貌景观造就了如下特殊的地层褶皱形态和断裂体系:    宽舒的褶皱和倾角平缓的岩层:燕山运动使地质历史沉积下来的数千米厚的中、古生代地层产生褶皱,形成武陵山、雪峰山隆起带,本风景区就处在该隆起带东北段的石门~桑植复式向斜中的天子山、三官寺短轴向斜核部边缘。由于这一短轴向斜宽缓舒展,使风景区大部地段的沉积岩层倾角显得特别平缓,据实地测量,这里的岩层倾角仅在10°以下,大部为6°-8°。平缓叠置的岩层使峰林石柱重心降低,层间摩擦系数加大,再加上石英砂岩本身固结力大和抗风化力强的特点,这就是数百米高的针、柱岩峰拔地而起,长期不倒的原因。    棋盘格状的裂隙体系:棋盘格状的裂隙体系是本区地貌发展和峰林形态的控制因素。翻开武陵源风景区全图,你会发现一个有趣而独特的现象,这里的沟谷支流及汇入的溪流之间,几乎都成垂直关系:琵琶溪、畲刀沟、矿溪垂直于金鞭溪,而十里画廊、王家峪、百丈峡、董家峪和施家峪等支流垂直于索溪流向。更有趣的是:那名副其实的“水绕四门”,你看,那矿溪、龙尾溪和金鞭溪、索溪成“十字形”关系。那么,为什么会产生这种现象呢?究其原因,这种特殊的地貌现象是严格受本区地质构造裂隙控制的,据测量,本区岩层中的节理裂隙有三组:一组是北东30°左右,一组是北西310°~330°,另一组是近东西,其中前两组裂隙较发育,由于北东和北西两组裂隙在地图上几近垂直相交,故谓之“棋盘格状”。本区十里画廊谷地,西海谷地、矿溪、龙尾溪、畲刀沟、琵琶溪等就是由北西方向分布的节理裂隙发育而成。金鞭溪、王家峪、百丈峡乃至百溪相汇的索溪,则主要受控于北东方向的一组节理裂隙,虽然索溪在中途受到北西或近东西方向的两组裂隙系统干扰,使索溪水流向局部改变,但索溪仍然向着东北方向流去。此外,这三组裂隙还严格控制着景区拔地而起的柱状群峰的发育,造就了各种几何图形和棱角兀立的石柱,取名“金鞭岩”的石峰拔地而起竟达320米!这就是由沟沿沿北东和北西组节理裂隙的破裂面下切的重力崩塌等作用下形成的。    3.流水、重力等外营力地质作用是本区峰林地貌形成的主导因素。    武陵源风景区素有“峰三千、水八百”之称,这里的年平均温度为16℃~17℃;无霜期240~303天,年降雨量为1200—1600毫米,是一个气候温和,雨量充沛的地方。优越的气候条件不但有利于森林植被生长,也为本区地貌的发育和发展提供了充沛的地表流水。这里的流水对岩石的侵蚀作用,主要表现为深切、侵蚀和溯源侵蚀作用,虽然石英砂岩有很强的抗风化侵蚀力,可地表水可以沿着构造裂隙破碎带向下渗透和顺坡流下。在暴雨季节,山洪暴发,流水带着大量泥砂碎石沿陡坡沟谷冲泻而下,其冲力和磨蚀的力量是非常巨大的,尤其在碰到砂岩中的松软夹层,往往使地层掏空而发生重力崩塌,使整个岩层加速解体。本区是近代地壳上升运动强烈的地区,因此,使侵蚀基准面不断降低,加强加速了流水的深切作用,这里的深涧陡壁,石柱峰林是流水强烈深切作用的产物。    在强烈流水深切作用的同时,往往伴随着沿岩石节理裂隙的重力崩塌作用。岩石崩塌现象在新宝5注册下载、索溪峪一带随处可见。金鞭溪旁的醉罗汉石峰,在1979年的一次暴雨中发生重力崩塌,使巨大石块脱落下来,这些断面新鲜的岩块至今仍停积溪边。    除了流水侵蚀和重力崩塌作用外,第四纪冰期(尤其是大姑冰期)的冰冻冰劈作用也不可忽视。大姑冰期在中国东部持续时间较长,分布较广,冰冻作用使岩石裂隙增大,岩石崩碎,为流水下切侵入提供了先决条件。在大庸东北丘陵区存在的大量冰碛砾泥和冰漂砾就是这里曾出现过冰川的证据。    此外,还有植物根系生长过程中对岩石的根劈和酸蚀作用等。然而,植物根、藤也反过来保护了峰林,使其减少水土流失和崩塌作用。因此,保护和发展森林不但可以改善生态环境,也能延缓峰林地貌的衰老过程。    三、新构造运动和近代地震活动对景区地貌景观的影响    武陵源风景区系云贵高原东北端的地貌斜坡梯降地带。在这里,以垂直升降为主的新构造运动十分明显,其表现特征为:    1.泥盆纪石英岩层顶部的巨厚二叠和三叠纪石灰岩地层大部分已被剥去。    2.以天子山为中心的溯源侵蚀作用强烈。    3.整个风景区显示幼年——壮年期的侵蚀地貌类型。    前面已经提到,燕山运动造就了天子山——三官寺向斜,本区景区正好处在向斜轴部南端。由于这里的地层平展,推想中泥盆世石英砂岩上曾一度覆盖着的近4000米二叠三叠纪灰岩地层在漫长的地质历史时期内大部分被剥去,而今天天子山顶残留的部分二叠纪灰岩是本区地壳长期持续上升的高原剥蚀面的证迹。本区主要以天子山区为中心的溯源侵蚀作用十分强烈。天子山周围的“V”字型深涧幽谷呈放射状分布,景区地形高差大。天子山顶这一残留高原剥蚀表层的海拔高度均在1000米以上,而索溪峪喻家咀地区海拔仅为320米,其间相对高差可达700~1100米。这里谷地坡降大,谷窄壁陡,谷口及河谷两岸堆积着大量积物,其中直径达10米的石块随处可见,这是本区近代地壳运动强烈上升的证据之二。武陵源风景区岭、寨、峰等地貌类型齐全。天子山是本区主要的分水岭,黄狮寨、腰子寨是被流水等作用分割而保留下来的较大方山地块。而畲刀沟、金鞭溪、十里画廊沿线和西海等地的如鞭、如笋、如塔、如烛的柱状群则是典型的峰林地貌。这种地貌的组合显示,本区是一种幼年——壮年期的剥蚀地貌类型,这是新构造上升运动强烈的证据之三。    根据侵蚀地貌的发展规律,这里的峰林地貌会向天子山方向迁移,天予山顶部的石灰岩会全部被剥去而露出根根石柱,而现在的新宝5注册下载、索溪峪一带的峰林将被倾倒夷平,形成个个低矮残丘,从而走向老年期。不过,这一过程是相当缓慢的,如果没有地震等突发性灾难事件的袭击,武陵源风景区将在宏观上是个稳定区。据当地记载,几次主要地震都发生在邻近慈利——大庸断裂带。1786年12月28日,大庸县发生过一次五级地震;1781年11月3日和1842年3月30日,在慈利县发生过3.5级和3级地震,由于风景区离震区较远,故影响不大。    四、结语和建议    1.武陵源风景区是一种发育在近代地壳稳定上升基础上的幼年——壮年期剥蚀地貌类型,由于砂岩岩性坚硬,抗侵蚀力强,岩层倾角平缓,和历史上少震等条件,形成了世界上少见的石英砂岩峰林地貌景观。    2.由于峰柱隙裂发育,其中又夹有些较易风化的含钙和含泥的砂岩夹层,如遇暴雨山洪,峰柱边部的重力崩塌作用随时都可发生,可能危及景区生命财产的安全,建议景区的一些重大建筑设施尽量避开孤立的峰林石柱。    3.关于索溪峪水库问题。索溪水库位于索溪流域的十里画廊和二所之间。关于索溪水库是否建设,争议极大,湖南省水文地质环境地质监测站的报告认为,在水库区域可能存在一条大的走向断裂。根据本区地貌特征和湖南省遥感所提供的“湖南省武陵源区航片镶嵌图”分析,我们同意在这里存在着一条横切水库的走向大断裂的意见,其根据是:(1)本断裂在地貌上表现为一条软连续的线状山谷陡坎;(2)在航卫照片上,可见到在断裂两侧有大量的断层三角面;(3)在断层溪和索溪的交汇处存在一个由错动产生的改流点;(4)整个水库范围的索溪河呈现异常的河曲现象。在地貌上,河曲一般出现在地面宽阔的松散沉积物区,而本段索溪河却出现在较坚硬的基岩区,这种现象可以被视为岩层断裂构造变成的产物。大断裂的存在对水库建成后的稳定性和整个武陵源景区的安全影响极大。当水库建成蓄水后,必然会造成断裂充水,造成断裂的土石产生应力弹性释放而诱发地震。鉴于武陵源砂岩峰林地貌稳定性差,水库诱发地震的问题更应引起足够的重视。据羊城晚报1987年7月报道:水库诱发地震在全国已有70多个例证,而且强度大多在五级以上。较早记录在案的是美国米德湖大型水库,1935年投入使用,1936年9月初次诱发地震,最后在1945年5五月诱发了大地震。在我国这样的例子也有十多个。例如广东省新丰江水库,1959年10月投入使用,同年11月就诱发了一次地震。时隔两年四个月,又诱发了6.1级的大地震。在印度、赞比亚、阿尔及利亚、苏联、法国和希腊等国,也发生了类似的“库震”。    为了保护这一颗举世罕见的风景明珠,请务必重视对索溪水库的地质力学结构和地理环境的分析和研究。

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