我国五大岩石造型地貌景观特征及对比

2013-08-02 01:02山东省聊城大学环境与规划学院252059路洪海
地理教学 2013年10期
关键词:石岩喀斯特地貌丹霞地貌

山东省聊城大学环境与规划学院(252059) 路洪海

岩石地貌是由特定地貌形体与特定岩性相结合而构成的地貌类型。我国岩石地貌类型众多,从岩浆岩形成的花岗岩地貌、玄武岩地貌到沉积岩形成的石灰岩地貌、砂岩地貌、页岩地貌等;从变质岩体形成的诸如泰山变质杂岩地貌,再到第四纪黄土堆积形成的黄土地貌等,在我国均有典型发育,特别是由沉积岩体形成的造型地貌已成为目前学术界研究的热点[1]。我国幅员辽阔,地质发育历史悠久,在长期的构造运动和造岩作用下,岩性区域差异明显;多期造山活动的叠加,特别是喜马拉雅差异性升降运动的影响,不仅使我国岩石地貌景观类型齐全,而且往往同一岩石地貌景观类型在较小的区域内从幼年期、青年期、中年期、老年期到消亡期的不同地貌发育阶段都能见到,成为研究岩石地貌景观发育的最佳场所。尤其是作为沉积岩体形成的造型地貌,不仅蕴藏着丰富的地质、地貌、古地理、古生物等研究信息,而且由于其造型独特,景观迷人,随着人们经济生活水平的提高,已成为一种开发价值巨大的旅游资源。

一、五大岩石造型地貌及分布

依据地貌形体和组成它的岩石的产出时代,目前我国已确定并命名了五大岩石造型地貌:喀斯特地貌、丹霞地貌、张家界地貌、嶂石岩地貌、岱崮地貌。“喀斯特(karst)”源于伊斯特拉半岛上的喀斯特高原(今属斯洛文尼亚),19世纪末原南斯拉夫学者习威杰(J.Cvijic)对该地的石灰岩地貌进行研究并命名为喀斯特地貌[2]。1966年我国第二次喀斯特学术会议将“喀斯特”改为“岩溶”,近些年的学术著作中更多用喀斯特一词。在我国,喀斯特地貌分布广泛,又以贵州为核心的川、渝、湘、桂、滇等地区分布最为集中,景观特征发育也最为典型。

丹霞地貌是我国发育较广泛而国外分布相对较少的一种地貌类型。20世纪20年代,冯景兰教授将构成丹霞山的红层命名为“丹霞层”;30年代,陈国达教授在研究我国南部中、新生代红色岩层时,最早将其称为“丹霞山地形”;60年代以来,在曾昭璇教授、特别是黄进教授的带动下,我国已发现丹霞地貌780多处,集中分布于我国东南、中部及西北地区,以SE—NW向形成一条“丹霞走廊”[3],又以福建武夷山和泰宁金湖、广东丹霞山、湖南莨山—万佛山、贵州赤水、江西龙虎山—鬼峰、浙江江郎山—方岩和甘肃张掖等地的丹霞地貌景观最为壮观。

张家界地貌主要分布于张家界市的大庸、桑植与慈利三县境内,地貌景观独特绮丽,但直到20世纪70年代末才被人们发现并予以关注。1988年翟福东等人将其称为“张家界地貌”[4]。2010年11月,在张家界举行的砂岩地貌国际学术研讨会上,正式将这种地貌类型确定为“张家界地貌”。

嶂石岩地貌是郭康先生于1992年发现并命名的一种新的岩石地貌景观[5],主要发育于太行山主脊部位上,在太行山中、南段,自北而南断续分布长达300多千米,总面积约3200km2。其中以河北赞皇县嶂石岩地区发育最为典型。

岱崮地貌是2007年被重新命名的一种岩石地貌类型[6],主要分布于鲁中南山区,当地把这种地貌景观称之为“崮”,又以蒙阴县岱崮镇分布最为集中,景观特征发育也最为典型。

二、五大岩石造型地貌景观特征

地貌景观特征是定义五大岩石地貌类型的重要依据。地貌景观特征的发育与组成地貌体的岩石的岩性密切相关,而构造运动、气候、水文、生物等条件则在一定程度上加速地貌景观的形成与演化。

1. 喀斯特地貌

喀斯特地貌是可溶性岩石(主要是碳酸盐岩)在水的溶蚀与沉淀、侵蚀与沉积以及重力崩塌、坍陷、堆积等作用下形成的一种岩石地貌类型。在我国,喀斯特地貌不仅地域分布广泛,景观特征发育也最为复杂多样,同时受岩性条件、水热条件以及区域构造运动差异等的控制,喀斯特景观发育的区域差异性显著,南方湿热地区不仅景观类型多样,发育程度也深,而北方及高寒区无论地表还是地下喀斯特地貌都远不及南方典型。

在典型地表喀斯特地貌中,基座联在一起而峰顶分离的碳酸盐岩山峰称为峰丛。峰丛常和洼地组合成峰丛—洼地地貌,洼地底部常有漏斗或落水洞与地下水系统相连,地貌景观以云贵高原和广西盆地交接处的峰丛地貌最为壮观。峰丛进一步发展成为基座分离的分散的碳酸盐岩山峰,称为峰林,多分布在喀斯特盆地或喀斯特平原的边缘(图1)。峰林因构造影响而形态多变,水平岩层上多呈圆柱形或锥形,在大倾角岩层上多呈单斜式。峰林发育晚期残存的孤立山峰称为孤峰,散落在喀斯特盆地底部或喀斯特平原上。峰林与孤峰往往都有脚洞发育,像桂林每座孤峰都发育有脚洞,脚洞又多与地下水系统相通。石林是发育在厚层质纯灰岩上的形体高大的石芽,由岩体被溶沟分割后进一步溶蚀、侵蚀形成。水热条件优越的南方地区质纯灰岩多发育成剑齿状石林,又以云南石林最为雄伟壮观(图2)。除原生地表喀斯特地貌景观外,由饱和或过饱和的喀斯特水发生次生沉淀或沉积而形成的钙华等景观也颇为壮观,如云南中甸、四川黄龙的钙华景观即蜚声中外。

图1 喀斯特地貌中的峰丛、峰林景观

图2 喀斯特地貌中的石林景观

与地表喀斯特地貌相比,地下喀斯特地貌景观往往更引人入胜。典型地下喀斯特地貌当数溶洞及溶洞内的次生化学沉积物。碳酸盐岩体中的溶蚀裂隙、管道等被地下水进一步溶蚀、侵蚀、冲蚀,逐步扩大,伴随崩塌和溶解、塌落物质的运移,各种形态的管道和洞穴相互沟通或合并,发育成为较大的洞穴系统和地下河系统,并有统一的地下水位。当地壳上升,地下水位下降后,洞穴转变为干溶洞,洞顶滴水中的CaCO3因环境条件改变发生次生化学沉积,在洞顶形成向下增长的石钟乳,洞底则形成自下而上增长的石笋,石钟乳与石笋相接则形成石柱(图3)。石钟乳、石笋等多类人类物,惟妙惟肖,当地人们往往赋以各种神话传说、历史典故,更增添了洞穴景观的神秘色彩。此外洞穴中其他的次生化学沉积形态如石帘、石幔、石瀑布、石葡萄、石花等景观也堪称是大自然鬼斧神工之杰作。有的洞穴以规模宏大见长,如桂林的冠岩;有的以洞内次生化学沉积物见奇,如重庆的芙蓉洞。

图3 喀斯特地貌中的溶洞景观

2. 丹霞地貌

丹霞地貌是由红色砂砾岩在流水作用、风化作用、重力作用以及其他外动力作用下形成的一种岩石地貌类型。在我国,典型丹霞地貌景观发育的砂砾岩层形成年代一般不早于中生代,其中又以白垩纪红层最多,岩层产状一般较平缓,遭受侵蚀后多呈顶平、坡陡、麓缓等形状奇特而多样化的地貌景观。

丹霞地貌最突出的景观特征是“赤壁丹崖”广泛发育,陡峭的山崖宛如红色的石墙,在霞光照射下更是“色如渥丹,灿若明霞”,有的崖壁上还伴有巨大的崖廊洞穴。丹霞地貌山体多被切割成条块状,有的甚至被分割成很多块体,较少存在长长的连续岩岭,独立山块多呈台桌状“方山”,山顶上的方山因体积缩小往往发育成孤立的台柱,山坡的基座部位则易形成孤立的石峰等造型地貌(图4)。深切山体的细长峡谷,短则数十米,长则达数百米,但宽度仅一到数米,深邃而幽美,有的“一线天”从山顶切到半山腰,有的甚至深切到基准面。南方的丹霞峡谷更多有瀑布和山溪相伴,使丹霞景观更添唯美与灵气。

图4 广东韶关丹霞地貌

3. 张家界地貌

张家界地貌是张家界地区的厚层石英砂岩与薄层砂页岩地层在新构造运动强烈抬升的背景下,受流水侵蚀、重力崩塌、风化等外力作用,岩体纷纷产生崩塌而形成的一种岩石地貌类型。主要的造景岩层为古生代中、上泥盆世硅质胶结的石英砂岩,岩层产状近水平,网状垂直节理极为发育。

台柱与塔峰是张家界地貌的主要景观类型,仅在张家界地质公园核心景区范围内就发育了3100多座峰柱,分布密度为37.5座/km2,峰顶与地面高差从数10m到400m不等,群峰如林,峭壁直立(图5)。张家界地区的方山分布也较多,四周被陡崖围限,顶部为平台,呈方形或长方形或圆形,面积大小不一;方山两侧被陡崖限定,呈窄条状分布的称为断墙;两侧的陡峭长崖当地称之为“铜墙铁壁”。方山、断墙进一步被破坏,四周被陡崖围限,似柱状高高耸立,但顶部仍有较小的平台残留并有植被生长的称之为台柱;台柱进一步被破坏,顶部失去平台,似塔状的称之为塔峰。此外景区内自陡崖经河谷的源头至谷口,裂隙谷、隘谷、嶂谷或“Ω”形谷、“∪”形谷、“∨”形谷依次分布,形成沟壑幽深、溪流环绕的景观格局。

图5 张家界地貌中的塔柱景观

4. 嶂石岩地貌

嶂石岩地貌是一种滨海—浅海相石英砂岩地貌,主要发育地层为中元古界,岩层产状平缓,成景岩层在新构造运动上升的背景下,水流沿崖边节理、层理进行侵蚀,主要以楔状侧蚀和蚀空崩塌形式为主形成的一种岩石地貌类型。

嶂石岩地貌最突出的景观特征就是在垂直剖面上往往呈阶梯状陡崖,如嶂石岩国家地质公园就有三级大断崖(图6),每层均在100m以上,各层之间的平台时宽时窄(当地把宽者称“台”,窄者称“栈”);由大陡崖形成的丹崖长墙横向展开,绵延数千米,甚至更远,呈现“丹崖长墙,横贯天际;万丈红崚,绿栈镶嵌”的地貌景观。丹崖长墙上发育的“Ω”形嶂谷(平面图上呈现沟头为半圆形围谷)往往成群出现,相连成套,像嶂石岩就以“三栈牵九套,四屏藏八景”而著称。由于岩性坚硬和节理高度发育,嶂石岩地貌无论是整体结构还是具体的造型地貌结构,不论大小都呈现棱角鲜明的块状结构特征;沟谷或沟缝无论其长短,在沟垴都呈垂直状,即嶂石岩地貌的坡面发育是从垂直的沟缝开始,到垂直的沟谷终止,没有呈坡状的沟垴发育。

图6 嶂石岩地貌中的阶梯状丹崖长墙

5.岱崮地貌

岱崮地貌多发育于鲁中南山区的寒武系地层中,地层产状平缓,岩层节理发育,组成地貌体的岩石岩性上硬下软,在水的侵蚀、溶蚀、崩塌以及风化等外力作用下形成的一种岩石地貌类型。

岱崮地貌的崮顶平展开阔,峰巅周围峭壁如削,峭壁下面崮体坡度由陡到缓,从远处观望,像是戴着平顶帽子的山头(图7)。大多数崮的崮顶以下山体,在长期的风化剥蚀作用下,坡度渐趋均匀,愈往山麓坡度愈和缓,类似展开的裙裾,外形酷似日本的富士山;而峭立的崮顶部分则多呈圆形,当地形象地称之为“柱子山”。也有的崮外形奇特,类人类物,具有生动逼真的象形石地貌特征,如狮子崮、龙须崮、靴子崮等。大多数崮的崮顶部分由坚硬的石灰岩组成,高度多在10~100m之间,溶蚀裂隙较为发育,而且在崮顶基部部位大多发育有大小不一的溶洞,有的溶洞贯穿崮顶,形成“透明山”(喀斯特地貌中的“穿洞”)。如果崮顶植被条件较好、崮顶本身规模较大,崮基部位常有泉水出露,形成洞泉相依的地貌景观。

图7 岱崮镇岱崮地貌景观

三、五大岩石造型地貌对比

我国的五大岩石造型地貌不仅景观特征各具特色,岩石岩性也明显不同。岩性的差异也是岩石地貌景观差异的根本原因。喀斯特地貌主要由碳酸盐岩岩体发育形成,景观发育主要受水热条件的控制,南北差异较大;丹霞地貌、张家界地貌、嶂石岩地貌都属于砂岩地貌,但岩性却有明显差异,其中张家界地貌和嶂石岩地貌的造景岩层均为滨海相的厚层石英砂岩夹浅海相的薄层黏土岩(或页岩),质地坚硬,抗风化能力强,因而造貌景观往往棱角分明;丹霞地貌岩层属于典型的陆相沉积,所含可溶盐较多,岩性较软,造景地貌往往平滑圆润;岱崮地貌则属于不同岩性岩体发育形成的一种“组合地貌”,崮顶实质就是一喀斯特地貌的特殊形态。

岩层产状平缓是五种岩石地貌典型景观特征形成的共同的控制因素,节理或断层发育则是不同景观特征形成的控制或加速发育的重要条件。正是由于岩层产状平缓和垂直节理的发育,五种岩石地貌在流水侵蚀和崩塌作用下都有呈台桌状的方山地貌景观形成,但由于岩性的差异又各具特点:丹霞地貌、岱崮地貌呈现顶平、身陡、麓缓之形态,而张家界地貌、嶂石岩地貌则呈现顶平、身陡、麓陡之特征。由方山进一步切割或削貌而成的台柱、塔峰也各具特色,张家界地貌中的柱、峰如削,挺拔多姿;嶂石岩地貌中柱、峰则崖茬满壁,块棱明显;丹霞地貌中的柱、峰则平滑圆润,顶部甚至呈浑圆状态;喀斯特地貌中的柱、峰则随岩性而多变,又以亚高山区(如金佛山的石柱)最为壮观。垂直节理(或断层)的发育也是岩石地貌中“一线天”景观形成的重要控制因素。

嶂石岩地貌中的“阶梯状丹崖长墙”往往横向绵延数十千米,蔚为壮观,丹霞地貌中的“赤壁丹崖”因山体多被切割成块状而独立成景,张家界地区的长崖石墙多处于地貌发育初期的河溪上游,喀斯特地貌中的石墙则多沿节理或断层面崩塌而成,有时整座山峰形成断面山,如桂林漓江的“九马画山”,而狭长的石墙则多分布在亚高山区,如金佛山、华蓥山等,岱崮地貌没有典型石墙发育,但在崮地貌发育初期未被切割的崮顶景观就呈现断崖石墙形态。

从成因上看,五种岩石地貌景观的发育除受控于岩性、岩层产状、岩体节理或断层等因素外,新构造运动的差异性也是不同岩石地貌景观形成的重要因素。在外动力因素中,流水侵蚀、重力崩塌是五种岩石地貌景观形成的主要动力,但造貌过程中,喀斯特地貌以水的溶蚀作用为主,丹霞地貌、张家界地貌则以流水侵蚀作用为主,而嶂石岩地貌的造景过程重力崩塌作用明显,岱崮地貌形成过程中风化剥蚀更是起了重要作用。

四、结语

五大类岩石地貌的命名和研究,不仅丰富了地貌学的分类内容,完善了地貌学的理论体系,也进一步开拓了应用地貌学的研究领域。别具特色的岩石地貌景观是地质历史发展的产物,是大自然留给人类的瑰宝。部分地区的地貌景观发育已经到了中晚期阶段,人们不当的开发利用势必会加快削貌的过程,因此对地质景观的开发利用和保护必须同时进行。目前,我国的丹霞地貌、张家界地貌、中国南方喀斯特已成为世界自然遗产,核心景区和典型景观已重点保护,嶂石岩地貌的核心景区也已成为国家地质公园,岱崮地貌的保护也正在论证和规划中。加大对岩石地貌景观类型和成因的研究,具有重大的理论和实践意义。

[1] 朱诚, 彭华, 李中轩等. 浙江江郎山丹霞地貌发育的年代与成因[J]. 地理学报, 2009, 64(1): 21-32.

[2] 任美锷, 刘振中, 王飞燕等编著. 岩溶学概论[M].商务印书馆, 1983.4.

[3] 彭华. 中国丹霞地貌研究进展[J]. 地理科学,2000, 20(3):203-212.

[4] 翟辅东, 熊少华. 一种新型的风景地貌类型—张家界地貌[J]. 旅游学刊(增刊), 1988, 83-86.

[5] 郭康. 嶂石岩地貌之发现及其旅游开发价值[J].地理学报, 1992, 47(5): 461-471.

[6] 路洪海. 鲁中南山区岱崮地貌景观形成及演化[J].中学地理教学参考, 2012, 5: 23-24.

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