大巴山国家地质公园喀斯特地质遗迹特征及成因

尹显娅，罗旭刚，牟成通，陈斌，张焕新

（1.四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队，成都 610059；2. 达州市国土资源局，四川 达州 635000）

四川大巴山国家地质公园位于川、陕、鄂、渝四省（市）结合部的大巴山腹心地带。行政区划隶属于四川省达州市的宣汉县与万源县，包含宣汉百里峡园区和万源八台山园区（图1），总面积218.5km2。

大巴山国家地质公园属于四川省盆周山地质遗迹大区，大巴山中山地质遗迹分区（图2）。公园内喀斯特地貌和峡谷、瀑布、急流、湖泊，泉水等碧水遍布，植被繁茂，气候温润，是个令人神往的地方。喀斯特地貌在公园中占有重要地位。

图1 地质公园交通位置图

图2 大巴山在四川地质遗迹分区图的位置

1 地质公园喀斯特地貌景观类型与特征

公园内广泛发育二叠系和三叠系中下统的碳酸盐岩，因而形成了大片的喀斯特地貌景观，包涵绝壁、孤峰、石芽、峰丛、溶洞、钟乳石以及许许多多的象形石景等。（表1）

1.1 绝壁

公园内的绝壁多样，八台绝壁位于八台山主峰，崖高300m，壁顶出露三叠系嘉陵江组生物灰岩、角砾灰岩及白云岩，岩层产状陡倾，受冲刷和溶蚀，沿岩层面发生溶蚀崩塌现象，形成公园内的大型绝壁景观。仙女崖为直立陡岩景观，由碳酸盐岩构成，从由志留系碎屑岩构成的缓坡上迥然凸起，形成了两个侍女跟随翩翩仙子的形象，成为八台美景之一。

1.2 溶沟、石芽

公园二叠系和三叠系中下统碳酸盐岩地层厚度大，分布较广，节理裂隙规律的发育其中。地表水沿着这些可溶性岩石的节理裂隙向下渗流过程中，对岩石进行化学溶蚀、剥蚀，使节理裂隙面扩大，造就了地面形成凸凹不平的现象。向下凹的沟槽称溶沟，深几厘米到十几米。溶沟之间凸起的石山峰称石芽，高深几厘米到十几米[1]。在这里，溶沟和石芽相间出现。在坡度较大的地面，它们顺地面最大倾斜方向平行排列；在平坦的地面，它们纵横交错。株株石芽千姿百态，成为一道靓丽景观。石芽群是石林的早期阶段，是岩溶地貌发育初期形成的一种特殊地貌形态。公园八台山园区在海拔1300～1600m范围内出露大量石芽，分布范围广，数量多，密度大，排列有序，保存完整，形态不一，远望像排排车轨纵横在山间[2]。

表1 大巴山喀斯特地质遗迹分类表

1.3 孤峰

独秀峰，高25m，海拔1930m，基座长30m，宽95m，是由三叠系嘉陵江组碳酸岩地层在前期褶皱构造的基础上，经溶蚀残留的“岩柱”，形成了石灰岩地区的典型孤峰地貌景观。独秀峰顶部孤松葱郁挺拔，常年青翠，亦奇亦幽，孤身于天地之中，得名“独秀峰”[1]。

1.4 峰丛

峰丛、峰林都是高耸的石灰岩石峰，其中峰基相连的为峰丛[2]。在地表流水侵蚀、地表水及地下水的溶蚀等综合作用下，公园内峰丛顶部呈圆锥状、丘状的山峰，而基部相连成簇状[3]。据前人研究成果，本公园区域处于中国南方锥状岩溶地貌（锥丘）分布的北界地带。锥状喀斯特是湿润热带、亚热带三大喀斯特地貌景观（锥状喀斯特、塔状喀斯特和针状喀斯特）的重要组成部分。锥状喀斯特形态类型由南向北，随着纬度的升高，由典型的锥峰式的复合型峰丛洼地逐渐转变为锥丘式的丘峰型地貌类型[1]。

园内的峰丛较多，以棋盘山为典型。从八台山顶鸟瞰，有40余座孤峰，状若棋子；峰峰之间，沟谷相连，共同展布在长3600m，宽1800m范围内，恰似一块硕大棋盘，镶嵌山间，故名“棋盘山”。这是四川丛聚状锥峰岩溶地貌的典范。（图3）

图3 丛聚状锥峰岩溶—棋盘山

铸剑峰峰丛是公园内的镇园之宝，位于八台山绝壁崖北约500m。呈一巨大三角形岩块，似拔地而起的正在接受铸造的利剑粗坯。其成因为构造运动持续掀斜抬升，使三叠系嘉陵江组地层陡倾或几近直立，裂隙发育，后经流水溶蚀-侵蚀作用，岩石沿直立层面溶蚀垮塌，最终保留了岩层中的单层，形成了巨大的单一层面的三角形“岩墙”，其保存几率极低。

1.5 溶洞

吊洞、红军洞、潭子洞、盘龙洞、雄狮洞、观音洞……公园内的溶洞数不胜数，成层分布。

位于龙潭河跳蹬村以东的吊洞，岩溶洞穴洞口悬嵌于陡壁上，呈椭圆形。有3个大小不等洞穴沿石灰岩层面发育，并由上到下次第排列，其内部相通，似一根绳索自高向低串吊在一起而得名。百里峡大河边东侧的盘龙洞，洞穴亦分上、中、下三层，中层主洞约2×104km2。

公园区发育溶洞100余处，水平岩溶和垂直岩溶交替发育，并大多发育在晚二叠世吴家坪组及早三叠世嘉陵江组地层中。在碳酸盐岩倾角较陡或没有可溶性岩夹层区域，在相对标高1～2m、10～20m、40～70m三个高度分布的水平溶洞河，反映了公园区3次相对稳定停歇期。由于溶蚀作用一般滞后于河流的侵蚀作用，谷底岩溶较地面岩溶发育弱，岩溶多分布于侵蚀基准面以上，发育程度随深度增加而减弱，没有低于当地河床的大型洞穴。

1.6 漏斗群

在八台山洞子沟及周边布满了大大小小的漏斗状竖井，约30余个，深几十米到数百米不等。是石灰岩在地表水与地下水共同作用下溶蚀坍塌而成。

1.7 地下河古河道

飞龙峡谷天井峡地段存在地下暗河，降水汇入竖井后，流水潜入地下河道而去，后期受新构造运动的影响，古河道被快速抬升，河流向下侵蚀与河岸崩坍使其形成了目前悬挂于崖壁中的岩槽。

1.8 天生桥

位于百里峡楠木园。于河谷当中自然生就跨度为15m，宽2m，高3m的拱形桥。登上桥面，仿佛凌空欲飞，桥下雷鸣般的河水也只是隐隐入耳。天生桥是碳酸盐岩经溶蚀冲蚀作用而形成的拱桥形地貌，是先期的地表水流经碳酸盐岩地区时，沿岩石裂隙溶蚀下渗成为地下伏流，久之其通道成为溶洞系统，随着地壳的抬升露出地表，洞体变为桥孔，桥自天然塑造，故称“天生桥”。

2 大巴山国家地质公园喀斯特地貌景观成因分析

二叠纪以及早中三叠世公园范围内沉积了丰富的碳酸盐，为喀斯特地貌的形成打下了良好的基础。喜马拉雅运动特别是晚喜山运动控制着公园区的岩溶地貌，即现今所见到岩溶地貌大多都是晚喜山运动的产物。公园区峡谷、孤峰、绝壁、峰丛、岩溶竖井、溶蚀洼地、漏斗等是在喜马拉雅运动持续掀斜抬升过程中，在地表水和地下水作用下溶蚀、侵蚀形成的。八台山层状地貌（多级剥蚀台地）是喜马拉雅运动多次间歇性快速抬升中，丰沛的地下水和地表水强烈下切快速溶蚀形成的[1]。

2.1 岩石特征

经历了泥盆纪和石炭纪的长期隆起状态后，华力西运动使南秦岭出现以勉略主缝合带为标志的泥盆纪～二叠纪的洋盆打开扩张期，公园区总体是以海侵和扩张为主。二叠纪海侵范围扩大，形成了早、中二叠世稳定型台地碳酸盐沉积建造，二叠系的栖霞组为含燧石条带、结核微晶灰岩、块状灰岩、泥质微晶灰岩。茅口组上部为灰色厚层含燧石结核块状生物灰岩、灰岩。下部白云质灰岩、泥质灰岩与灰岩互层。

早三叠世为潮坪-浅海环境，沉积了的大冶组、嘉陵江组，岩性主要是灰色灰岩、块状盐溶角砾岩、白云岩、泥灰岩夹浅紫色白云质灰岩及泥质白云岩及紫红、灰紫色钙质泥岩、白云质灰岩等，常见石膏、岩盐。岩性比较稳定，沉积厚度大，咸化程度逐渐增大，在整个公园分布比较广，所含化石稀少[1]。

2.2 构造因素

燕山运动是指侏罗纪～白垩纪末时段的构造运动，是公园区强烈褶皱构造形成的重要阶段，形成北西-南东向的复式褶皱和断裂。褶皱的轴部和断裂的两侧因为存在虚脱空间和裂隙，成为了主要的富水部位，而发生褶皱的地层上部多为下三叠统、二叠系厚层—块状灰岩，质纯性脆，有利于岩溶发育。另一个典型的富水部位为可溶岩与非可溶岩界面处，由于非可溶岩层限制了岩溶水的渗流方向，使其沿可溶岩与非可溶岩界面运动，加强了界面附近的溶蚀作用。

2.3 主要的成景作用

公园区域气温较高，降水较多，地下水的补给充足，加快了地下水的循环，增强了地下水的溶蚀能力，岩溶不断发育。公园区岩溶发育也受地质构造的影响也很明显，如背斜轴部、断裂带等构造部位岩石破碎，节理发育，是地下水的良好通道，所以地下河、溶蚀洼地、溶洞和溶斗常沿背斜轴部及断层分布。加之公园区中低山区地形，坡度中等，较有利于汇水，也有利于岩溶的不断发育，形成种类多样的岩溶地貌景观。

2.3.1 流水侵蚀作用

流水侵蚀是物理侵蚀，可分为风化、溶解、磨蚀、浪蚀和搬运作用。公园区属北亚热带秦巴气候区，年降水量约1400㎜，水量丰富。园区内为中低山地形，坡度适中，较利于汇水。通过流水的冲刷作用形成的石芽、溶沟是典型地表的流水物理侵蚀的结果。

地下水的剥蚀作用发生在地面以下，故称潜蚀作用。公园区大部分地下水在孔隙、节理中流动缓慢，动力微弱，仅能带走松散堆积物中颗粒细小的粉沙和粘土物质，使其结构变得更加疏松，空隙扩大。经地下水长期机械潜蚀作用后，岩层中细小颗粒大量流失，形成大大小小、形态各异的地下洞穴，洞穴扩大导致顶部坍塌，出现落水洞和洼地。在宽大的节理和洞隙中，大量的地下水集中，长期进行着各种形式的潜蚀作用，使其节理不断扩大，最终形成地下暗河。

2.3.2 溶蚀作用

喀斯特形态演化的动力是富含 CO2和其他酸性物质的运动水[4]。水的主要溶蚀能力来源于二氧化碳（CO2）与水结合形成的碳酸（H2CO3），二氧化碳是喀斯特地貌形成的功臣，水中的二氧化碳主要来自大气流动、有机物在水中的腐蚀和矿物风化。下面几个化学方程式反映了岩溶作用的进行：

H2O + CO2=H2CO3；（第一步：形成碳酸）

H2CO3=H＋+ HCO；（第二步：碳酸离解生成H＋）

H＋+ CaCO3=HCO+ Ca2＋（第三步：H＋与CaCO3反应生成HCO，从而使CaCO3溶解）

这几步反应在大自然间是十分复杂的过程，因为温度、气压、生物、土壤等许多自然条件制约着反应的进行，并且这些反应都是可逆的，水中的二氧化碳增多，反应向右进行，就有利于CaCO3的分解；岩溶作用进行就比较容易，反之则不利于岩溶作用。水沿着裂隙运动，发生溶蚀作用裂隙逐渐变大，水量增加，流速亦随之加快，带入更多的CO2，亦带走更多的Ca2＋，推动反应向右进行，加快了岩溶作用，促进更多的碳酸钙的溶解，裂隙继续增大，是一个不断促进的过程。

2.3.3 崩塌作用

公园区峡谷、绝壁、孤峰等诸多景观的形成，除了流水侵蚀作用、岩溶作用外，崩塌作用也是关键的作用。崩塌可分为板状崩塌、岩崩、岩石剥落、粒状崩解四种类型[1]。在峡谷、绝壁、孤峰等形成的初期，一般以侵蚀和溶蚀作用占主导地位。随着河谷的被切深，崩塌作用越来越重要，由于岩层卸荷节理的扩大，使崩塌作用趋于加强[1]。在龙潭河峡谷公路对岸时偶尔可见及崩塌下来的石块及岩体。

3 结语

大巴山国家地质公园内的喀斯特地质遗迹景观类型丰富，形态典型，其中又以绝壁、峰丛、溶洞为主。八台山绝壁气势恢宏，鸟瞰棋盘山，40余座孤峰，状若棋子，峰峰之间，沟谷相连展布，也不知道谁人有这以地为盘，以山为棋的魄力。碧野青山之间，飞瀑涌泉，山若熊掌、像骆驼、似利剑、如大刀，“见说好峰三十六，峰峰如立玉”，令人目不暇接。溶洞内更是多姿多彩，钟乳林立，自然天成。在连绵不绝的大巴山中，地质公园取其精华，集中体现了大巴山之美。

大巴山国家地质公园不是一个单一的喀斯特地貌类型的地质公园，还包括有生物礁滩碳酸盐岩沉积相、推覆褶皱构造等典型的地质遗迹。特色鲜明、类型齐全、组合完美，而且自然生态原始性强，环境优美，加之丰富的人文景观（包括巴人文化、土家文化和红色文化）与地质迹遗景观交相辉映，构成了大巴山完美而和谐的整体。作为公园的重要组成部分，喀斯特景观具有不可替代性。但是与流水作用密切相关的喀斯特地貌十分脆弱，一旦水资源遭到破坏，势必会影响景观，破坏其自然生态的状况。借以此文，希望地质公园管理及研究人员能深入公园喀斯特地貌的研究，以 “以保护为主，在保护中求利用，以利用促保护”为原则，从源头做起，让喀斯特地质景观资源成为我们宝贵的财富。

文章在编写过程中得到了赵友年、杨更等老师的指导和帮助，在此深表诚挚的谢意。

[1] 成都理工大学. 四川大巴山国家地质公园综合考察报告[R]. 2009.6.

[2] 杜伊路. 喀斯特风景地貌及其吸引力[J]. 重庆师范学院学报（自然科学版）1991,1(3): 67～70.

[3] 康艳梅, 周申立, 韩敏, 等. 四川宣汉百里峡地质遗迹景观资源特征与评价[J]. 安徽地质, 2006, 4(16)：273～276.

[4] 宋林华. 喀斯特地貌研究进展和趋势[J]. 地理科学进展, 2000, 3(19): 193～201.