邯郸石龙群的成因与年代研究

蔡 湛，徐 宁，邸明慧，张丽云，李庆辰，白 洁

（1.河北省科学院地理科学研究所，河北石家庄 050011；2.河北政法职业学院，河北石家庄 050061）

邯郸石龙群的成因与年代研究

蔡 湛1，徐 宁1，邸明慧1，张丽云1，李庆辰1，白 洁2

（1.河北省科学院地理科学研究所，河北石家庄 050011；2.河北政法职业学院，河北石家庄 050061）

在野外调查的基础上，从地质学的角度对河北省南部邯郸县姜窑村出土的石龙群的成因及其形成年代进行了分析。结果表明，由1条大龙和9条小龙组成的石龙群是钙质胶结的洺河古河道沙体，形成于距今4万年前的晚更新世晚期，对应于玉木早冰期华北平原第Ⅲ古河道发育期。石龙沙体上的横切V形裂口是古河道沙体在干缩过程中形成的横切裂隙，沿古河道沙体下泄的富含碳酸钙的地下水在此渗出是形成裂隙两侧脊状突起和“龙爪”的直接原因，新构造运动可能是造成紫山断块隆升并迫使洺河改道和石龙群整体向北东方向翘首的直接原因。

邯郸；石龙群；成因；古河道沙体；晚更新世；水系演化

1988年河北省邯郸市西北10km的邯郸县三陵乡姜窑村村民在村西砖厂取土时，发现一条石质长龙，长28.7m，宽2.5m，高4.3m，其左右两侧分别又挖出4条和5条小龙，在各条龙体上每间隔0.5～1m即发育一条横切裂隙，裂隙两侧有类似于骨关节两侧的脊状突起。整体观察，条条石龙如同一排长长的脊椎动物的脊椎骨，甚至在大石龙龙体的左侧偏后部位还有一个“龙爪”生出，更使其形态逼真。2002年国家文化研究院专家到此连续进行专题考察后发现古石龙非同一般。20年来，围绕这片石龙，专家、学者对其成因、形成年代等进行了各种推测［1，2］，产生了“化石说”、“镇陵信物说”、“天然形成说”等多种观点。2008年4月8－14日，中央电视台10频道“走进科学”栏目，连续播出《探秘中国巨龙阵》7集专题片后，更是在海内外引起轰动。本文拟探讨石龙群的成因、形成年代及其发育过程。

1 石龙群形体特征描述

组成石龙群的10条石龙在平面上大体平行排列，最大的石龙呈扁平的棒状卧于石龙群的中央，其左右两侧的小龙龙体形状与大龙相同或类似，只是体量较小（单体长约15m，宽1.9～2m，高1m）。10条石龙均呈棕黄色，质地坚硬，龙体上横切裂隙深1～1.2m，在横断面上呈楔形，顶部开口宽1～3cm；“龙爪”自一条较大的横切裂隙处生出，呈放射状向末端分出4支，并在距龙体0.5～0.7m的范围内逐渐尖灭。在大石龙龙体的两侧，垂向上可见4组清晰的水流波痕交错层理，单个层组中的层理在沿龙体延伸方向呈现单向斜层理，顶截下切特征明显；这些水流波痕层理构成了龙体两侧的规则花纹，与龙体两侧杠状突起和扁平状凹坑相互衬托，更使石龙栩栩如生。10条石龙的龙体均向N53E方向微微翘起（仰角为3°～5°），呈昂首腾飞状。石龙被发现后，当地村民根据想象，为其分别雕筑了神采各异的龙头。

2 石龙群的成因分析

2.1 化石说

尽管组成石龙群的条条石龙形状各异，但均显现出较为一致的脊椎动物脊柱形态，除具有长0.5～1m的类似于椎骨的分段结构外，各段椎骨间的骨节处还形成高1～3cm不等的脊状突起，与目前常见的脊椎动物的椎骨结构相似；加之“龙体”两侧的杠状突起和扁平状凹坑，使其具备了脊椎动物脊柱的外观；尤其是在大石龙左侧后部沿横切裂隙“生”出的“龙爪”，如同自“骨缝”中长出，其形状类似现代大型蜥蜴的后腿骨；而且，“龙体”上的骨节长度、“龙爪”的尺度与“龙体”的尺度比例基本协调，与现代脊椎动物的相应比例十分相近。因此，曾引起人们关于其为传说中的“龙”化石或恐龙化石的讨论。

但仔细观察却发现，各条石龙在形态和结构上，均存在明显的不均匀和不协调，与严格意义上的脊椎骨结构相去甚远。首先，精确的量度表明，组成“脊椎”的椎骨在长度上有40cm、50cm、70cm、100 cm多个尺寸，而且长度变化无规律可循；其次，椎骨间骨节处的脊状突起的组成颗粒较椎骨明显更细，二者分别为细沙和粗沙，椎骨间的“骨节”也不平整光滑，甚至出现分叉现象；第三，龙体两侧的杠状突起和扁平状凹坑分别由发育平行层理和斜层理的黄沙组成，因沙粒的直径不同，差别风化现象明显；第四，位于大石龙左侧后部的“龙爪”在断面上出现分层现象，即“龙爪”由钙板层夹粉砂亚粘土组成，而不具有整体性；第五，石龙在断面上亦不具备生物骨骼中的骨质结构，而是具有单向水流形成的槽状交错层理。因此，石龙群为“化石”的说法不成立。

2.2 镇陵信物说

赵王陵位于邯郸县与永年县西北交界，距邯郸市区20km，是战国时期七雄之一赵国的帝王陵寝。尽管10条石龙体量大小不一，神态各异，但其长轴均沿N53E方向延伸，在平面上大体平行排列，昂首朝向赵王陵方向，难免使人联想到其与1.5km之外的赵王陵的关系；而大龙居中，9条小龙左4右5展布两侧的空间布局，也正应民间广为流传的龙生9子之说；龙体上分节断开的构造亦引起人们分段建造的假想。故有石龙群为赵王陵的镇陵信物之说，认为是战国时期人工修建。

但对石龙群的进一步考察发现，其并无明显人工修建的痕迹。一是10条石龙的底床不在同一高度，大石龙的底床明显高于其两侧的小石龙，左侧4条小石龙的底床明显高于右侧5条小石龙；二是左右两侧小石龙距大石龙的距离明显不对称，且小石龙之间的距离亦从不足0.5m到2m不等，平面分布无规律；三是横切龙体的裂隙并未完全切穿龙体，即裂隙在龙体的下半部分消失，由人工一节节做成再拼接的推论不能成立；四是组成龙体的黄沙沙粒间未见战国长城修建过程中使用的人工粘合剂，在无粘合剂的条件下人工修建杠状石龙几乎不可能；五是石龙的形体呈横卧的杠状，而不是人工堆积的圆锥状（断面呈三角）；六是石龙体上的斜层理与相邻层组具有上截下切沉积构造，人工无法实现。因此，“镇陵信物说”也不能成立。

2.3 天然形成说

石龙群10条石龙的外形、内部结构和组成物质均呈现自然形成的重要特征，即其可能为被钙质胶结的古河道沙体。1）首先，组成石龙群的10条石龙在外形上完全可以与位于其西北侧26km的北洺河现代河床形态类比，包括河床的形状、尺度、组成物质等均十分类似，而大石龙右侧的4条小石龙若连若分的形体更是直接勾画出了网状河床的形态。2）组成石龙龙体的粗砂，其分选、磨圆均较差，表明物源较近。这里地处太行山东麓山前地带，无大河通过，山前溪流多以水位或流量变幅较大的短小溪流为主；而石龙的成群分布，则与地处山前洪积扇前缘地区、河流表现为网状河、具有多条河床并行且河床侧向迁移迅速的地貌过程相一致。3）10条石龙在平行其龙体的剖面上显示出向北东方向倾斜的单向斜层理，单一层组内的纹层亦具有上截下切的沉积构造，具有单向水流波痕迁移时所形成的层理特征［3］。4）石龙体上普遍发育的横切裂隙呈窄深的“V”形，显示出类似泥裂的特征构造，即古河道沙体在被钙质胶结以前，曾长期（至少在干季）暴露于空气中，因失水收缩而形成干裂，这种现象在现代山前季节性河流河床上经常见到，甚至在新修的山前低等级柏油路上也可时常见到。而裂隙两侧的脊状突起，包括大石龙左侧后部的“龙爪”，则与后期沿古河道沙体形成的潜流有关：由于周边出露的基岩为古生代灰岩和中生代富含钙质的红色砂岩、泥岩和页岩，为地下潜流提供了丰富的碳酸钙，在干旱气候条件下，流经古河道沙体的富含钙质的地下水便在裂隙两侧和前缘形成钙质沉积物，从而形成裂纹两侧的脊状突起和“龙爪”。所以，“龙体”得以保存是地下水中的碳酸钙对古河道沙体进行后期胶结的结果。5）在个体形态上，10条石龙体形细长，沿北东方向自然延伸，其长轴走向与出土地点卫星影像图上由地面流水形成的纹理走向一致，说明其成因与洺河有关，很有可能是洺河的古河道沙体；而石龙群整体向北东方向昂首则与邯郸断裂的后期活动有关。

3 石龙群的形成年代与发育过程

3.1 石龙群的形成年代

石龙群上覆12m厚的晚更新世黄土状土，其原生沉积层理清晰完整，表明在石龙群沙体沉积形成后，有一个黄土状土沉积期。参照华北平原南部山前洪积扇前缘柱状岩芯沉积物年代资料［4］，本区域在100～10KaB.P.的晚更新世后期沉积速率为：

据此，推算石龙群上覆的黄土状土沉积期为：

忽略石龙群上覆的黄土状土表面在10KaB.P.以来的全新世期间的剥蚀量，石龙群沙体形成时代为：即邯郸石龙群沙体沉积于40KaB.P.。

3.2 石龙群的发育过程

前人研究表明［5］，在40KaB.P.，华北平原处于玉木早冰期，此时气候寒冷干燥，区域植被主要是少量针叶林草原，降水量少，但降水集中且变率较大，多暴雨，河道水流暴涨暴落且含沙量大，侵蚀强烈，堆积旺盛，河流变迁改道频繁，形成广泛发育的古河道沉积体，组成石龙群的古河道沙体此时也得以形成；因地处太行山东麓山前洪积扇前缘，地表河流多呈网状河性质，多条水道并存，因而形成并排的多条古河道沙体。由于河水含沙量大且改道频繁，当河流迁移离开发育古石龙沙体的河道后，这里便成为干涸的条状古河道沙带，常年（至少在干旱季节）无地表水流通过，由于气候干燥，蒸发强烈，得不到地表水覆盖的河道沙体脱水收缩而形成横切沙体的V形裂口。在古河道沙体表面V形裂隙形成的同时或稍后，因其组成颗粒较粗，孔隙率较高，联通性好，故仍然作为区域性地下水排泄的通道；而来自邯郸西部山区的地下水流经富含碳酸钙的古生代灰岩和中生代红层分布区时，沿途溶解了大量的碳酸钙，富含钙离子的地下水在流经古河道沙体的过程中，在将河道沙体胶结固化的同时，还持续或间歇性地在横切石龙的裂隙处（压力降低）渗出，使地下水中溶解的CO2逸出，因而析出碳酸钙并沉淀在裂隙两侧或前缘，形成沿裂隙两侧的脊状突起和“龙爪”。

在此后的4万年中，这里未再次受到河流的影响而是沉积了12m厚的黄土状土，其可能是地质构造运动影响的结果［6］，即南北向的紫山断块隆起阻断了洺河向东的流路，迫使其改道，在清化向北流，使洺河在清化和大油村形成两个90°拐弯，而未再次影响到本区（图1）；而邯郸断裂的后期活动亦使包括古石龙群在内的局部地层发生旋转，使原本向东倾斜的石龙群向东翘起，呈现出目前的产状景观（图2）。

4 结语

邯郸石龙群为天然形成，是钙质胶结的古河道沙体，沉积于约40KaB.P.，对应于玉木早冰期华北平原的第Ⅲ古河道发育期。石龙沙体上的横切V形裂口是古河道沙体在干缩过程中形成的横切裂隙，沿古河道沙体下泄的富含碳酸钙的地下水在此渗（溢）出是形成裂隙两侧脊状突起和“龙爪”的直接原因；距今4万年以来的新构造运动可能是造成紫山断块隆升并迫使洺河改道和石龙群整体向北东方向翘首的直接原因。今后研究方向：包括邯郸断裂活动在内的区域新构造运动需深入研究；邯郸石龙群上覆的12m厚黄土状土是晚更新世沉积的原生黄土状土，可通过古地磁测量进一步研究其时代；古石龙体上的裂隙表明，其曾暴露于空气中，接受过太阳直接照射，也可借助热释光法测得古石龙的沉积年代。

［1］ 杨文.古石龙从何而来，又因何而来［N］.科技日报，2008－05－13（6）.

［2］ 姚世春.三百米石龙现身邯郸之谜破解［N］.北京青年报，2007－11－05.

［3］ 《沉积构造与环境解释》编著组.沉积构造与环境解释［M］.北京：科学出版社，1984.

［4］ 张宗祜，邵时雄，陈云，等.中国北方晚更新世以来地质环境演化与未来生存环境变化趋势预测［M］.北京：地质出版社，1999.

［5］ 吴忱，陈萱，许清海，等.华北平原四万年来自然环境演变［M］.北京：中国科学技术出版社，1992.

［6］ 扬承先.邯郸、汤阴断陷地质结构及其活动性质［J］.地震地质，1984，6（3）：59－65.

Formation and Age of the Handan Grand Stone Dragons

CAI Zhan1，XU Ning1，DI Ming－hui1，ZHANG Li－yun1，LI Qing－chen1，BAI Jie2
（1.Institute of Geographical Sciences，Hebei Academy of Sciences，Shijiazhuang 050011；
2.Hebei Polytechnic College of Political Science and Law，Shijiazhuang 050061，China）

Based on the field spot investigation，the cause of formation of the Handan grand stone dragons is discussed in this paper.The results of comprehensive analysis according to geological fundamentals indicate that the Handan grand stone dragons consisting of a large stone dragon and nine small stone dragons are calcium carbonate cemented paleochannel sand body which deposited during the Late Pleistocene about 40KaB.P.corresponding to theⅢPaleochannel Development Stage in North China Plain during the Early Wurm Glacial Epoch.

Handan；grand stone dragons；formation；paleochannel sand body；Late Pleistocene；river system change

P531

A

1672－0504（2012）03－0106－03

2012－02－10；

2012－04－15

河北省科学院计划项目（101113－2）；河北省科技支撑项目（09277122）

蔡湛（1969－），女，副研究员，从事旅游开发及自然地理等方面的研究。E－mail：cz900＠sohu.com