梵净山“蘑菇石”地质成因探究

何林 张太乐 鲁冲 李庭 陈脉壮 康斯晗

摘 要：梵净山蘑菇石，是屹立在“世界生态保护区”梵净山主峰上一道独有的天然奇观。因此开展梵净山蘑菇石的研究，不仅对剖析蘑菇石的成因具有重要意义，而且对梵净山旅游开发将产生深远影响。结合该区域地质环境和地质作用等特征，实地踏勘分析得出：构造作用使原石广泛发育节理，节理在水和冰交替风化作用、冰川作用等综合形成的天然景观。

关键词：梵净山；蘑菇石；风化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.117

梵净山蘑菇石位于海拔2494米老金顶之上，是由许多层状岩体堆叠而成，上粗下细的岩石犹如屹立在悬崖边的大蘑菇。下部岩石高约6米，呈柱状形态；上部高约4米，呈立方体形态，二者皆由层状岩体堆叠形成。蘑菇石作为一种典型的地貌，分布较广，也受到较为广泛的关注，如：内蒙古“巴彦淖尔”、美国“大阶梯”地质公园中蘑菇石景观等[1-2]。此外，前人也对研究区梵净山蘑菇石做了相应的研究，主要针对蘑菇石的稳定性[3]。本文通过对“蘑菇石”的地质环境及经历的地质作用的分析，探讨蘑菇石的地质成因。

1 概述

蘑菇石在世界各地均有分布，主要是在干旱地区，多发育在花岗岩沙岩中，为风成地貌[1]。对比上述蘑菇石地貌，发育在梵净山地区的蘑菇石表现出特殊的特征：发育在潮湿的亚热带地区，风的地质作用相对较弱，岩性上为变质岩。因此，对于梵净山蘑菇石的成因不能用传统的风蚀作用解释。

“蘑菇石”是一种特殊的地貌，对于其成因，目前的研究主要認为，上大下小的蘑菇石是一种风蚀地貌，称作风蚀蘑菇[1]。在干燥地区，由于近地面的风含沙粒较多，磨蚀力较强，使岩石形成顶部大，底部小的蘑菇状外形，称为"风蚀蘑菇"，特别是水平成层，软硬相间的岩石更易发育成风蚀蘑菇。王璐琳等[2]研究表明，蘑菇石形成物质基础是岩性特征，节理和裂隙是主要的形成条件，同时受地质构造、气候条件、外动力地质作用等共同影响。在漫长的地质演化过程中，沿着节理或裂隙，上部坚硬部分不易风化，从而形成顶部大底部小的形态，即为上大下小的蘑菇石。

2 地质概况

2.1 地层

位于“江南造山带”西南段西北侧的梵净山地区，出露地层为青白口系梵净山群，上被青白口系下江群芙蓉坝组角度不整合覆盖，下未露底，（1）梵净山群位于不整合面之下，主要由变质砾岩、砂岩、粉砂岩及泥质岩、大量火山岩组成；（2）下江群位于不整合面之上，主要是碎屑岩夹火山岩组合[4]。

2.2 构造

梵净山地区的构造特征是，发育有两个走向北东、略呈弧形向南东凸出的背斜构造及其间的一个向斜构造。与褶皱同期还发育三条逆断层，逆冲断距不大[5]。

2.3 第四纪冰川活动

梵净山地区第四纪冰川遗迹，包括冰碛泥砾、冰碛台地、冰蚀地貌及冰缘沉积四个部分。主要位于梵净山西坡，呈自上而下分布，既有中国东部山岳冰川侵蚀、堆积地貌的显著特征，又有中国西部高原山地冰川地貌的典型元素。在风化程度，沉积物类型等表现出由高至低、由老变新的相对时间顺序[6].

3 成因讨论

3.1 早期的风化作用——块状分裂

野外工作发现，蘑菇石处在甲路组地层中，岩性为灰-深灰色钙质砂质板岩-片岩，见水平方向的片理和水平方向劈理。岩石在垂直方向发育共轭节理，节理缝比较宽。蘑菇石形成早期，因研究区属于潮湿的高山气候，冰雪作用明显。主要表现为冻融风化，又被称为冻裂作用，这种风化作用在温度接近冰点的山区十分常见。在岩石的节理细缝中，会因为吸收邻近的液态水，冰晶的增长引致岩石弱化，最后分裂。当水进入岩石裂缝冻结后，冰块向裂缝两边的墙施力，令裂缝加深及加阔。当冰块融化后，水会再流入裂缝加深的地方，当温度降低至冰点以下时再冻结，便会令裂缝更为增大。不断重复的冻融作用弱化岩石，在裂缝被破开，形成有角的石块。岩石被沿着裂缝被破开成为石块被称为块状分裂。分裂的石块会因应岩石结构而出现不同的形状。

3.2 冰川的作用

李兴中等研究表明，梵净山地区第四纪历史上曾发生过多次冰川运动[6]。冰川携带的碎屑物质，在冰川的运动过程中，可能对先期形成的块状岩体下部的刻划刨蚀作用，使得这些岩块更加独立，并且呈现出上粗下细的“蘑菇”形态。甚至有的地方岩块变细、垮塌，变成棱角状的石块堆。因此，形成我们今日看到的独立在山巅的蘑菇石。

3.3 差异风化

由于组成岩石的矿物成分、结构构造的差异，不同岩石的风化速度和风化程度不同。在相同的风化条件下，常常在地表形成凹凸不平的地貌现象，称为差异风化。如果抗风化能力不一的岩石共生在一起，则抗风化能力强的岩石突出，抗风化能力弱的凹入。因蘑菇石岩性在垂向上存在差异，岩石的强度不同，软硬相间的岩石为蘑菇石的形成提供了有利的条件。

4 结论

综上所述，蘑菇石是大自然的杰作。在漫长地质史上，经过沉积作用和变质作用形成了蘑菇石的原石，在构造作用下发育节理，并且自水和冰的风化作用，冰川的作用下形成现在蘑菇石。它已经成为铜仁景点的标志，是梵净山的“山徽”和“名片”，吸引众多的摄影家、画家，将它动人身姿纳入镜头，融入笔端。

参考文献：

[1]杨青.雪中赏“蘑菇”——记美国“大阶梯国家纪念区”的风蚀蘑菇[J].大自然，2011（02）：42-44.

[2]王璐琳，武法东.内蒙古巴彦淖尔花岗岩石林的特征及成因[J].干旱区研究，2014（03）：578-584.

[3]杜方哥，陆安良.铜仁市梵净山蘑菇石稳定性数值模拟[J].企业技术开发，2016（19）：85-87.

[4]王敏.黔东北梵净山地区晚元古代岩浆活动及其大地构造意义[D].中国地质大学（北京），2012.

[5]王敏，戴传固，王雪华，陈建书，马会珍.贵州梵净山白云母花岗岩锆石年代、铪同位素及对华南地壳生长的制约[J].地学前缘，2011（05）：213-223.

[6]李兴中，王立亭，刘家仁，陈跃康.梵净山第四纪冰川地质研究[J].贵州地质，2013（03）：203-212+202.

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作者简介：何林（1995-），男，贵州石阡人，本科，研究方向：地质工程。