鳳陽韭山國家地質(zhì)公園巖溶景觀特征及成因

張立明，郭 慶，黃丞相，魏士書

（1.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局312地質(zhì)隊(duì)， 安徽 蚌埠市 233040；2.中國地質(zhì)大學(xué)， 湖北 武漢430074；3.鳳陽縣國土局， 安徽 鳳陽縣 233100）

鳳陽韭山國家地質(zhì)公園巖溶景觀特征及成因

張立明1，2，郭 慶3，黃丞相1，魏士書1

（1.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局312地質(zhì)隊(duì)， 安徽 蚌埠市 233040；2.中國地質(zhì)大學(xué)， 湖北 武漢430074；3.鳳陽縣國土局， 安徽 鳳陽縣 233100）

通過實(shí)地考察和比較研究，以安徽鳳陽韭山國家地質(zhì)公園1∶25000地形地質(zhì)填圖工作為基礎(chǔ)，著重對園內(nèi)巖溶景觀進(jìn)行詳細(xì)介紹，聯(lián)系區(qū)域地質(zhì)特征，分析狼巷迷谷巖溶景觀特征和韭山洞巖溶景觀特征，并對其成因作了初步分析。

鳳陽韭山；地質(zhì)公園；巖溶地貌；韭山洞；狼巷迷谷

0 引 言

安徽鳳陽韭山國家地質(zhì)公園是由國土資源部于2009年批準(zhǔn)建立的第五批國家地質(zhì)公園之一。該公園地處安徽省東北，鳳陽縣南部與定遠(yuǎn)縣交界處，區(qū)內(nèi)交通便捷，十分利于地質(zhì)旅游的開展與地質(zhì)景觀遺跡的保護(hù)、研究。韭山國家地質(zhì)公園內(nèi)部地貌類型以丘陵地貌為主，依其地形將整個(gè)園區(qū)劃分為南北兩部分，地勢南高北低。南部巖性多為灰?guī)r，發(fā)育有喀斯特巖溶地貌，著名的韭山洞與狼巷迷谷即分布于此。韭山洞景觀秀麗，其特點(diǎn)是深、大、險(xiǎn)、奇、古，被專家譽(yù)為江北第一洞，狼巷迷谷被譽(yù)為世界第一巖溶溶溝迷宮。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

大地構(gòu)造位置上，韭山國家地質(zhì)公園位于華北陸塊徐淮地塊淮南褶斷帶東段北部邊緣，北與蚌埠隆起區(qū)銜接，東臨郯廬斷裂帶，南接合肥盆地，外圍與大別造山帶相毗鄰，總體呈東西向帶狀展布。區(qū)域地質(zhì)活動(dòng)具有多階段、多成因的特點(diǎn)，構(gòu)造－巖漿－褶皺活動(dòng)發(fā)育完全，為巖溶作用的發(fā)育、巖溶景觀的形成提供了良好的地質(zhì)條件。

園區(qū)保存了從新古界到新生界相對完整的地質(zhì)歷史記錄，較清楚地記錄了中國華北克拉通（東南部）的發(fā)展演化史。從新太古代到新生代，園區(qū)大體經(jīng)歷了新太古代－古元古代的結(jié)晶基底形成階段，中、新元古代的陸緣海沉積－陸表海沉積及早古生代的陸表海沉積，海－陸相交互相沉積－陸相沉積期，早中生代板塊構(gòu)造、蓋層變形期等地質(zhì)構(gòu)造演化階段。

韭山地質(zhì)公園發(fā)育地層包括：新元古界青白口系八公山群老碑組，震旦系四十里長山組、九里橋組、四頂山組、寒武系饅頭組，見圖1。地層產(chǎn)狀較為平緩，傾角一般為15°～30°。

圖1 鳳陽韭山國家地質(zhì)公園園區(qū)地質(zhì)簡圖

韭山洞與狼巷迷谷發(fā)育于寒武系饅頭組地層中，該層巖性以紫（磚）紅色頁巖為主，夾白云質(zhì)泥巖、泥質(zhì)白云巖、白云巖、灰?guī)r和砂巖；底以灰?guī)r或白云巖組合結(jié)束，雜色頁巖或泥質(zhì)白云巖出現(xiàn)劃界；頂以頁巖或砂巖結(jié)束，大套灰?guī)r出現(xiàn)劃界?？偤?28 m。本層巖性為化學(xué)活動(dòng)性較強(qiáng)的碳酸鹽巖組合，非常有利于巖溶地質(zhì)作用的發(fā)生。

2 韭山洞巖溶景觀特征及成因

平面上，韭山洞總體走向?yàn)闁|西，主洞長約1472m，最寬處30m，高20m（見圖2）。從巖溶地質(zhì)學(xué)上，韭山洞為一發(fā)育在碳酸鹽巖地層中的典型溶洞，其本身就是一個(gè)以溶洞為特征的巖溶地貌，內(nèi)部還發(fā)育有地下河、鐘乳石、石幔、石筍、鈣華等巖溶堆積地貌。下文將對這些巖溶地貌的特征及成因進(jìn)行分析。

圖2 韭山洞主洞平面簡圖

2.1 巖溶堆積地貌景觀特征

（1）鐘乳石和石筍。在韭山洞中，廣泛發(fā)育鐘乳石和石筍。洞中“一夫當(dāng)關(guān)”景點(diǎn)中的一人多高的石柱就是洞中石筍的代表，見圖3（a），而“鳳陽鳳畫”中的荷花瓣就是象形的鐘乳石，見圖3（b）。鐘乳石和石筍的形成源自CaCO3的飽和沉淀，溶洞內(nèi)的溫度與巖石內(nèi)部、水所承受的壓力的變化均可能成為CaCO3的飽和沉淀的誘因。

（2）石幔和壁流石。在韭山溶洞的洞側(cè)壁發(fā)育很多如帳幔一樣綻開或如凝固的流水一般的巖石，即是石幔和壁流石，見圖3（c）和圖3（d）。溶洞中，從洞壁沿裂隙滲出的巖溶水，其中的CaCO3呈片狀沉積，如同帷幕一樣展開，稱為石幔。巖溶水順洞壁下流時(shí)，因?yàn)槲锢砘瘜W(xué)條件的改變而沉淀，形成洞壁流水狀沉淀物，稱為壁流石，若呈瀑布狀，則稱為“瀑布石”。

圖3 韭山洞巖溶堆積地貌照片

2.2 地下巖溶地貌景觀特征

（1）地下河，又稱暗河或伏流。在巖溶地區(qū)常發(fā)育于地下水面附近，是近于水平的洞穴系統(tǒng)，常年有水向臨近的地表河排泄。韭山洞中發(fā)育有地下河系統(tǒng)（見圖2）。地下河主要分布在洞穴的出口處，此處為韭山洞海拔最低處，水流因重力驅(qū)動(dòng)向此處匯聚。地下河夾帶著沙礫對韭山洞深部進(jìn)行著晝夜不停的物理化學(xué)侵蝕，不斷擴(kuò)大延長溶洞的規(guī)模。

（2）溶洞，即是韭山洞本身。其成因簡單來說，就是地下水沿著可溶巖的層面、節(jié)理或裂隙、落水洞和豎井下滲，并進(jìn)行溶蝕和侵蝕而形成的地下孔道。目前國際上較為成熟的巖溶洞穴分類方式是由英國學(xué)者D.C.Ford于1971年提出的，該標(biāo)準(zhǔn)以巖溶洞穴發(fā)育的水動(dòng)力帶為主要的依據(jù)，結(jié)合各種地質(zhì)作用、形態(tài)特征和洞穴發(fā)展過程，將溶洞具體分為4類：滲流帶洞穴、淺飽水帶洞穴、深飽和水帶洞穴、承壓水洞穴。韭山洞整體以水平發(fā)育為主，廊道斜切地層層面，洞底較為規(guī)則，并有少量的砂石堆積，應(yīng)當(dāng)屬于淺飽水帶巖溶洞穴。

2.3 韭山洞形成過程

溶洞的形成需要多方面的客觀條件。首先，溶洞發(fā)育的母巖要具有可溶性或易溶性，水必須有溶蝕能力；同時(shí)巖石中要存在接力裂隙，即有一定的透水性；除此之外，必須要有適宜的地形、地質(zhì)構(gòu)造特征、氣候和生物條件。韭山洞所發(fā)育的地層以碳酸鹽巖為主，可溶性較強(qiáng)；所處的地區(qū)植被茂密，土壤層發(fā)育，生物新陳代謝產(chǎn)生大量的CO2，可為地下水提供來源。韭山洞所發(fā)育的巖層經(jīng)歷了長期的構(gòu)造活動(dòng)，不同方向、性質(zhì)的地質(zhì)應(yīng)力造成了巖層節(jié)理與裂隙極為發(fā)育。同時(shí)韭山洞所處的鳳陽縣為北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，年降水量876 mm。綜上，韭山洞具有發(fā)育巖溶洞穴的條件。

在630～800Ma之前，鳳陽地區(qū)是一片開闊的淺海環(huán)境，區(qū)域接受了以碳酸鹽巖及灰泥相為主的沉積，形成了震旦系四十里長山組、九里橋組、四頂山組，寒武系饅頭組地層。這些地層在隨后的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過程中，不斷地受到地質(zhì)應(yīng)力作用，使得其內(nèi)部發(fā)育了大量的裂隙，這些裂隙為地下水的運(yùn)動(dòng)提供了良好的通道。隨著地殼的抬升，及全球溫度的周期震蕩，在某個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)期，饅頭組地層剛好抬升至潛水面附近，而此時(shí)氣候環(huán)境也溫暖濕潤，地下巖溶作用迅速發(fā)育，逐漸形成了韭山洞。后期河流的深切作用及巖層的抬升，使得韭山洞出露地表，被世人所發(fā)現(xiàn)。

3 狼巷迷谷巖溶景觀特征及成因

狼巷迷谷總體上是一種密網(wǎng)狀構(gòu)造的巖溶溶溝，地貌景觀主要為發(fā)育在寒武系饅頭組泥質(zhì)條帶白云質(zhì)灰?guī)r中的規(guī)模各異的溶溝，伴隨有石芽等巖溶景觀。

3.1 巖溶景觀

溶溝是形成狼巷迷谷的主要巖溶地質(zhì)景觀，在園區(qū)主要表現(xiàn)為深度1～3m、寬度＜3m的狹窄的通道。這些溶溝在地表形成時(shí)裸露、時(shí)隱蔽的溝谷通道，縱橫交錯(cuò)、溝溝相連、谷谷相通，時(shí)隱時(shí)現(xiàn)、時(shí)窄時(shí)寬、形成景觀獨(dú)特、別有情趣的錯(cuò)綜復(fù)雜的迷宮景觀。

溶溝與石芽屬于地表巖溶地貌，其形成與水的物理、化學(xué)溶蝕作用有關(guān)。地表水溶蝕和沖蝕作用，使得巖石表面及節(jié)理處形成微小的溝槽，以及加深擴(kuò)大的溝、小盆、斗和不規(guī)則坑等，統(tǒng)稱為溶痕。溶痕加深形成溝槽的形態(tài)稱之為溶溝，見圖4（a），溝槽間的凸起成為石芽，見圖4（b）。

圖4 狼巷迷谷巖溶照片

3.2 狼巷迷谷成因

狼巷迷谷中曲徑通幽的迷谷即是巖溶景觀中的溶溝，而溶溝的形成離不開巖層中錯(cuò)綜復(fù)雜的節(jié)理。

燕山運(yùn)動(dòng)期間郯廬斷裂和淮南褶皺沖斷帶強(qiáng)烈的活動(dòng)，使得鳳陽韭山山脈中元古代－晚古生代地層受到北東方向、北西方向兩個(gè)地質(zhì)應(yīng)力作用。在北東方向地質(zhì)應(yīng)力作用下，鳳陽低山丘陵區(qū)發(fā)育兩組共軛剪切節(jié)理，一組走向南北，另一組走向北東60°；在北西方向地應(yīng)力作用下，出現(xiàn)另兩組共軛剪切節(jié)理，方向?yàn)楸蔽?15°和北東20°（見圖5）。四組節(jié)理面傾角均約90°。喜山期，中國東部整體抬升，棋盤格式節(jié)理構(gòu)造在抬升過程中受到錯(cuò)動(dòng)和拉伸，在地表水的巖溶作用下逐漸加寬加深成為溶溝，同時(shí)植物的根劈作用對溶溝的發(fā)育也起到了促進(jìn)作用。

圖5 狼巷迷谷節(jié)理構(gòu)造的平面分布

饅頭組的泥質(zhì)條帶灰?guī)r中的泥質(zhì)條帶與灰?guī)r的風(fēng)化強(qiáng)度不同，在長期風(fēng)化作用中，泥質(zhì)條帶常常被風(fēng)化掉而留下灰?guī)r條帶，外形酷似狼牙，總體形成狼牙交錯(cuò)的奇異景象，被稱為狼牙石。

4 結(jié) 論

安徽韭山國家地質(zhì)公園地質(zhì)景觀豐富，類型多樣，具有較高的地學(xué)研究和地質(zhì)旅游價(jià)值。園區(qū)內(nèi)部巖溶地質(zhì)景觀的開發(fā)與利用，將充分發(fā)揮其地質(zhì)公園的科普作用，豐富游客的地質(zhì)知識，推動(dòng)景區(qū)及周邊的地質(zhì)景觀保護(hù)。

［1］ 袁先道.中國巖溶學(xué)［M］.北京：地質(zhì)出版社，1993.

［2］ 安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局.安徽省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京：地質(zhì)出版社，1987.

［3］ 陳偉海，等.重慶武隆巖溶地質(zhì)公園地質(zhì)遺跡特征、形成與評價(jià)［M］.北京：地質(zhì)出版社，2004.

［4］ 萬天豐.中國大地構(gòu)造學(xué)綱要［M］.北京：地質(zhì)出版社，2004.

［5］ 李烈榮，等.中國地質(zhì)遺跡資源及其管理［M］.北京：中國大地出版社，2002.

［6］ 任美鍔，劉振中.巖溶學(xué)概論［M］.北京：商務(wù)印書館，1983.

2012－08－01）

張立明（1962－），男，安徽蚌埠人，高級工程師，主要從事地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)勘查工作。