栏头点睛:独山 砂岩奇观
栏目主持:牛崇荣(《世界旅游之最》丛书主编)
栏头署书:乔惠民(中国国土经济学会研究室主任)
黔南独山砂岩地貌特征及形成演化
刘凌云,唐佐其,田文明,唐婷婷,龙建喜
(贵州省地质调查院,贵州 贵阳 550081)
贵州独山地区泥盆系地层发育完整,下泥盆统砂岩广泛分布于北东—东部区域,受内外力地质作用影响,形成了类型丰富的砂岩地貌景观。除马义波等(2017)在独山县幅区调报告中对维寨一带的砂岩峰林地貌进行了概略性阐述外,其他针对本区砂岩地貌类型及形成演化机制研究内容较少。本文以野外调查实际为基础,首次发现并报道省内除岩溶地貌景观、丹霞地貌景观外,独具成景规模的砂岩地貌景观分布区;以区内典型砂岩地貌景观为研究对象,分析总结景观类型特征,重点分析其成因演化过程,增加其地质科学内涵,助推“地质公园省”建设。
1 地质构造背景
区内出露地层主要为志留系、泥盆系,加里东期运动造就了泥盆系与下伏志留系间不整合接触,燕山运动、喜马拉雅运动定性了区内主要构造行迹,新构造运动为现今地貌塑造奠定了基础。前人对该区域下泥盆统碎屑岩物质特征及沉积环境进行了讨论(唐佐其等,2015;张嘉伟等,2016;谯常等,2017),该套砂岩岩组为区内地貌形成演化奠定了物质基础。
2 砂岩地貌景观类型及特征
2.1 研究区砂岩地貌类型
图1 独山砂岩地貌景观分布示意图
Fig.1 Distribution of sandstone geomorphologic landscape in Dushan
1—砂岩峰丛;2—孤峰(石);3—砂岩陡壁;4—平台方山;5—峡谷、崖槽;6—观音岩瀑布;7—(都柳江)水系;8—下泥盆统分布区域
表1 黔南独山砂岩地貌景观类型及主要特征
2.1.1 平台方山
2.1.2 峡谷、崖槽
2.1.3 峰柱、独石
受陡坡强切割影响,崖壁边缘长见有独峰、孤峰、独石等;大小、高矮不等,形态多样,有将军、印章、猴子、蛇头等形态,似人似物,一步一景,如情侣石、火车石、翻天印等。
2.1.4 崖壁、瀑布
崖壁是研究区规模最大、最壮观的景观,具有与丹霞地貌相似的“赤壁丹霞”特征,按发育的位置分为边缘崖壁和内部崖壁,前者断续延长几百至千余米,高数十米至两百余米,壁面陡立,似铜墙铁壁,主要发育于不整合面分布一带,如维寨河、都江河上游及三利一带,景观点如九层崖、纳界绝壁、龙头山等;内部崖壁受节理控制,一般长数十至百余米,高数十米至百余米,大部分为坡角大于70°的垂直崖壁,壁面上各种沉积现象清晰可见,是研究区内下泥盆统地层沉积环境的理想场所。与崖壁、崖槽、峡谷同时发育的瀑布,高几米至几十米,最为壮观的为观音山瀑布。
2.2 与邻区砂岩地貌特征的对比
相邻省份砂岩地貌景观主要有湖南张家界、广西大瑶山等,前人对其自然属性、地质美学价值、成因及演化、开发及保护进行了重点研究(陈国达,1993;周中民,1994、1995;唐云松等,2005;陈平等,2006;何勇等,2014);平亚敏等(2011)通过阶地及溶洞佐证对张家界砂岩地貌形成时代进行了讨论。前人对地貌类型的讨论亦较多,一般多结合实际问题具体分析,有形态特征分类、发育过程分类、主导动力分类等;贵州省砂岩地貌虽远不如岩溶地貌发育,但具有其特殊的地质美学价值和科普意义。独山地区砂岩景观地貌的发现,有别于赤水丹霞地貌,将有助于丰富省内地貌景观资源类型,点缀在岩溶地貌区或与荔波典型岩溶景观遥相呼应具有重要意义。邻近相类似的区域主要见于东部湖南张家界砂岩峰林、南部广西大瑶山砂岩峰林地貌,三者的特征及成因既有相似之处,也存在许多明显区别(表2)。
2.2.1 张家界砂岩峰林比较
表2 不同地区砂岩峰林地貌特征比较表
2.2.2 大瑶山砂岩峰林比较
广西大瑶山砂岩峰林地貌分布于大瑶山西部的莲花山和圣堂山一带,面积180 km2,成景母岩为下泥盆统莲花山组紫红色砂岩,属于河流三角洲沉积,其基底为寒武系砂岩,地质构造属于宽缓背斜构造,产状近水平。砂岩峰林位于海拔千米山体上部,边缘为高耸的崖壁;景观地貌主要有石峰、石柱、崖壁、崖槽等,形态主要为柱状和锥柱状,现处于地貌演化的幼年至壮年期,具有重要的科研、科普和旅游开发价值。与大瑶山峰林地貌比较,独山峰林与大瑶山峰林成景母岩均为下泥盆统石英砂岩,均位于背斜核部位置,其形成条件与发育演化过程大体一致。不同点是大瑶山成景母岩与下伏基座为角度不整合,下伏为寒武系砂岩,其演化阶段处于幼年—壮年期;独山峰林成景母岩与下伏基座为平行不整合,下伏为志留系钙质粘土岩,其演化阶段尚属于幼年期。
3 地貌形成演化
3.1 地层岩性
3.2 构造条件
加里东期运动造就了研究区泥盆系与下伏志留系间不整合接触,形成了上下两个截然不同的岩性构造层,塑性较强的下伏地层形成复式褶皱基底构造层,上构造层砂岩则易发生脆性变形,使岩石破裂、破碎,形成节理裂隙。后经燕山运动、喜马拉雅运动进一步改造并定性了区内主要构造行迹,使砂岩地貌景观最终定位于独山箱状背斜近核部。独山地区断裂发育,对砂岩峰林地貌的形成和发展有重要控制作用,近南北向烂土断层、白鸡坡断层和近东西向的坝弄山断层等断层控制了峰林的边界;北西、北东向次级断层及北西向、北东向两组节理则控制了崖壁、崖槽、峰体的方向、形态和密度。新构造运动产生地壳间歇性抬升给后期的构造侵蚀和河流深切作用提供了条件。
3.3 气象水文
独山县属中亚热带湿润季风气候,雨量丰富;都柳江水系地表水文网沿大型裂隙呈树枝状分布。下泥盆统砂岩裂隙和孔隙发育,受大气降水补给,基岩富含裂隙水,形成富水岩组;丰富的地表水、地下水和大量植物根系的物理化学作用,加速了对砂岩的侵蚀剥蚀,促进了峰林地貌的形成。
图2 独山地区典型砂岩地貌景观
Fig.2 Typical sandstone geomorphologic landscape in Dushan area
A—维寨峰林;B—纳界崖壁;C—夹缝岩峰林;D—维寨崖壁;E—观音岩瀑布;F—甲定平台山;G—紫林幽谷一线天;H—翻天印
3.4 演化过程
加里东运动后,距今约416 Ma时,海水自南向北入侵使研究区接受沉积,形成泥盆纪地台盖层,其中下泥盆统砂岩岩组厚度达数百米。经燕山运动,在区内形成宽缓的背斜构造及强烈切割的断裂构造,伴随背斜的形成,在背斜核部地层产状平缓的转折端发育大量的张性节理,切割了砂岩块体。古近纪初期,在喜马拉雅运动影响下,差异升降活动强烈,在新老断裂作用和沟谷切割下,差异应力使节理进一步切割砂岩块体,且这些节理往往为流水的运移提供了通道。随着流水的作用,顺节理深切砂岩,带走沿途松动的岩石,形成陡壁。两侧切割较弱山头构成峰丛,而沟谷则形成了峰丛峡谷。第四纪以来,受新构造运动影响地壳持续间歇性上升,都江河、江寨河等快速下切,导致侵蚀基准面下降,形成嶂谷、隘谷、V型峡谷和1 500 m以上的山峰,在流水侵蚀、重力作用影响下,山体边缘和内部岩石不断崩塌,逐渐形成边缘崖壁和砂岩峰林地貌。
独山地区砂岩峰林的形成经历了台地形成、台地解体和峰林形成3个阶段,目前尚处于幼年期,还将继续发展演化,形成完美的峰林地貌。
4 结论
独山砂岩地貌位于独山县北东侧,面积约150 km2,由下泥盆统砂岩岩组为成景母岩,形成以平台方山、峡谷、崖槽、峰柱、独石、崖壁等为主要类型的砂岩地貌景观,是一处有别于省内岩溶地貌景观、丹霞地貌景观,独具成景规模的砂岩地貌景观分布区。砂岩地貌在独山地区形成并成景,由泥盆纪台地演化而来,经历了台地形成、台地解体、峰林形成等阶段发展演化,与湖南张家界、广西大瑶山砂岩峰林地貌相比,具有相似的地质构造背景、形态类型、形成条件和发育演化过程,但较张家界峰林地貌具有成景岩石更老,演化阶段尚属幼年期的特征。