大巴山國家地質(zhì)公園喀斯特地質(zhì)遺跡特征及成因

尹顯婭，羅旭剛，牟成通，陳斌，張煥新

（1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)，成都 610059；2. 達(dá)州市國土資源局，四川 達(dá)州 635000）

四川大巴山國家地質(zhì)公園位于川、陜、鄂、渝四?。ㄊ校┙Y(jié)合部的大巴山腹心地帶。行政區(qū)劃隸屬于四川省達(dá)州市的宣漢縣與萬源縣，包含宣漢百里峽園區(qū)和萬源八臺(tái)山園區(qū)（圖1），總面積218.5km2。

大巴山國家地質(zhì)公園屬于四川省盆周山地質(zhì)遺跡大區(qū)，大巴山中山地質(zhì)遺跡分區(qū)（圖2）。公園內(nèi)喀斯特地貌和峽谷、瀑布、急流、湖泊，泉水等碧水遍布，植被繁茂，氣候溫潤，是個(gè)令人神往的地方?？λ固氐孛苍诠珗@中占有重要地位。

圖1 地質(zhì)公園交通位置圖

圖2 大巴山在四川地質(zhì)遺跡分區(qū)圖的位置

1 地質(zhì)公園喀斯特地貌景觀類型與特征

公園內(nèi)廣泛發(fā)育二疊系和三疊系中下統(tǒng)的碳酸鹽巖，因而形成了大片的喀斯特地貌景觀，包涵絕壁、孤峰、石芽、峰叢、溶洞、鐘乳石以及許許多多的象形石景等。（表1）

1.1 絕壁

公園內(nèi)的絕壁多樣，八臺(tái)絕壁位于八臺(tái)山主峰，崖高300m，壁頂出露三疊系嘉陵江組生物灰?guī)r、角礫灰?guī)r及白云巖，巖層產(chǎn)狀陡傾，受沖刷和溶蝕，沿巖層面發(fā)生溶蝕崩塌現(xiàn)象，形成公園內(nèi)的大型絕壁景觀。仙女崖為直立陡巖景觀，由碳酸鹽巖構(gòu)成，從由志留系碎屑巖構(gòu)成的緩坡上迥然凸起，形成了兩個(gè)侍女跟隨翩翩仙子的形象，成為八臺(tái)美景之一。

1.2 溶溝、石芽

公園二疊系和三疊系中下統(tǒng)碳酸鹽巖地層厚度大，分布較廣，節(jié)理裂隙規(guī)律的發(fā)育其中。地表水沿著這些可溶性巖石的節(jié)理裂隙向下滲流過程中，對(duì)巖石進(jìn)行化學(xué)溶蝕、剝蝕，使節(jié)理裂隙面擴(kuò)大，造就了地面形成凸凹不平的現(xiàn)象。向下凹的溝槽稱溶溝，深幾厘米到十幾米。溶溝之間凸起的石山峰稱石芽，高深幾厘米到十幾米[1]。在這里，溶溝和石芽相間出現(xiàn)。在坡度較大的地面，它們順地面最大傾斜方向平行排列；在平坦的地面，它們縱橫交錯(cuò)。株株石芽千姿百態(tài)，成為一道靚麗景觀。石芽群是石林的早期階段，是巖溶地貌發(fā)育初期形成的一種特殊地貌形態(tài)。公園八臺(tái)山園區(qū)在海拔1300～1600m范圍內(nèi)出露大量石芽，分布范圍廣，數(shù)量多，密度大，排列有序，保存完整，形態(tài)不一，遠(yuǎn)望像排排車軌縱橫在山間[2]。

表1 大巴山喀斯特地質(zhì)遺跡分類表

1.3 孤峰

獨(dú)秀峰，高25m，海拔1930m，基座長30m，寬95m，是由三疊系嘉陵江組碳酸巖地層在前期褶皺構(gòu)造的基礎(chǔ)上，經(jīng)溶蝕殘留的“巖柱”，形成了石灰?guī)r地區(qū)的典型孤峰地貌景觀。獨(dú)秀峰頂部孤松蔥郁挺拔，常年青翠，亦奇亦幽，孤身于天地之中，得名“獨(dú)秀峰”[1]。

1.4 峰叢

峰叢、峰林都是高聳的石灰?guī)r石峰，其中峰基相連的為峰叢[2]。在地表流水侵蝕、地表水及地下水的溶蝕等綜合作用下，公園內(nèi)峰叢頂部呈圓錐狀、丘狀的山峰，而基部相連成簇狀[3]。據(jù)前人研究成果，本公園區(qū)域處于中國南方錐狀巖溶地貌（錐丘）分布的北界地帶。錐狀喀斯特是濕潤熱帶、亞熱帶三大喀斯特地貌景觀（錐狀喀斯特、塔狀喀斯特和針狀喀斯特）的重要組成部分。錐狀喀斯特形態(tài)類型由南向北，隨著緯度的升高，由典型的錐峰式的復(fù)合型峰叢洼地逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殄F丘式的丘峰型地貌類型[1]。

園內(nèi)的峰叢較多，以棋盤山為典型。從八臺(tái)山頂鳥瞰，有40余座孤峰，狀若棋子；峰峰之間，溝谷相連，共同展布在長3600m，寬1800m范圍內(nèi)，恰似一塊碩大棋盤，鑲嵌山間，故名“棋盤山”。這是四川叢聚狀錐峰巖溶地貌的典范。（圖3）

圖3 叢聚狀錐峰巖溶—棋盤山

鑄劍峰峰叢是公園內(nèi)的鎮(zhèn)園之寶，位于八臺(tái)山絕壁崖北約500m。呈一巨大三角形巖塊，似拔地而起的正在接受鑄造的利劍粗坯。其成因?yàn)闃?gòu)造運(yùn)動(dòng)持續(xù)掀斜抬升，使三疊系嘉陵江組地層陡傾或幾近直立，裂隙發(fā)育，后經(jīng)流水溶蝕-侵蝕作用，巖石沿直立層面溶蝕垮塌，最終保留了巖層中的單層，形成了巨大的單一層面的三角形“巖墻”，其保存幾率極低。

1.5 溶洞

吊洞、紅軍洞、潭子洞、盤龍洞、雄獅洞、觀音洞……公園內(nèi)的溶洞數(shù)不勝數(shù)，成層分布。

位于龍?zhí)逗犹糯逡詵|的吊洞，巖溶洞穴洞口懸嵌于陡壁上，呈橢圓形。有3個(gè)大小不等洞穴沿石灰?guī)r層面發(fā)育，并由上到下次第排列，其內(nèi)部相通，似一根繩索自高向低串吊在一起而得名。百里峽大河邊東側(cè)的盤龍洞，洞穴亦分上、中、下三層，中層主洞約2×104km2。

公園區(qū)發(fā)育溶洞100余處，水平巖溶和垂直巖溶交替發(fā)育，并大多發(fā)育在晚二疊世吳家坪組及早三疊世嘉陵江組地層中。在碳酸鹽巖傾角較陡或沒有可溶性巖夾層區(qū)域，在相對(duì)標(biāo)高1～2m、10～20m、40～70m三個(gè)高度分布的水平溶洞河，反映了公園區(qū)3次相對(duì)穩(wěn)定停歇期。由于溶蝕作用一般滯后于河流的侵蝕作用，谷底巖溶較地面巖溶發(fā)育弱，巖溶多分布于侵蝕基準(zhǔn)面以上，發(fā)育程度隨深度增加而減弱，沒有低于當(dāng)?shù)睾哟驳拇笮投囱ā?/p>

1.6 漏斗群

在八臺(tái)山洞子溝及周邊布滿了大大小小的漏斗狀豎井，約30余個(gè)，深幾十米到數(shù)百米不等。是石灰?guī)r在地表水與地下水共同作用下溶蝕坍塌而成。

1.7 地下河古河道

飛龍峽谷天井峽地段存在地下暗河，降水匯入豎井后，流水潛入地下河道而去，后期受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，古河道被快速抬升，河流向下侵蝕與河岸崩坍使其形成了目前懸掛于崖壁中的巖槽。

1.8 天生橋

位于百里峽楠木園。于河谷當(dāng)中自然生就跨度為15m，寬2m，高3m的拱形橋。登上橋面，仿佛凌空欲飛，橋下雷鳴般的河水也只是隱隱入耳。天生橋是碳酸鹽巖經(jīng)溶蝕沖蝕作用而形成的拱橋形地貌，是先期的地表水流經(jīng)碳酸鹽巖地區(qū)時(shí)，沿巖石裂隙溶蝕下滲成為地下伏流，久之其通道成為溶洞系統(tǒng)，隨著地殼的抬升露出地表，洞體變?yōu)闃蚩?，橋自天然塑造，故稱“天生橋”。

2 大巴山國家地質(zhì)公園喀斯特地貌景觀成因分析

二疊紀(jì)以及早中三疊世公園范圍內(nèi)沉積了豐富的碳酸鹽，為喀斯特地貌的形成打下了良好的基礎(chǔ)。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)特別是晚喜山運(yùn)動(dòng)控制著公園區(qū)的巖溶地貌，即現(xiàn)今所見到巖溶地貌大多都是晚喜山運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。公園區(qū)峽谷、孤峰、絕壁、峰叢、巖溶豎井、溶蝕洼地、漏斗等是在喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)持續(xù)掀斜抬升過程中，在地表水和地下水作用下溶蝕、侵蝕形成的。八臺(tái)山層狀地貌（多級(jí)剝蝕臺(tái)地）是喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)多次間歇性快速抬升中，豐沛的地下水和地表水強(qiáng)烈下切快速溶蝕形成的[1]。

2.1 巖石特征

經(jīng)歷了泥盆紀(jì)和石炭紀(jì)的長期隆起狀態(tài)后，華力西運(yùn)動(dòng)使南秦嶺出現(xiàn)以勉略主縫合帶為標(biāo)志的泥盆紀(jì)～二疊紀(jì)的洋盆打開擴(kuò)張期，公園區(qū)總體是以海侵和擴(kuò)張為主。二疊紀(jì)海侵范圍擴(kuò)大，形成了早、中二疊世穩(wěn)定型臺(tái)地碳酸鹽沉積建造，二疊系的棲霞組為含燧石條帶、結(jié)核微晶灰?guī)r、塊狀灰?guī)r、泥質(zhì)微晶灰?guī)r。茅口組上部為灰色厚層含燧石結(jié)核塊狀生物灰?guī)r、灰?guī)r。下部白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r與灰?guī)r互層。

早三疊世為潮坪-淺海環(huán)境，沉積了的大冶組、嘉陵江組，巖性主要是灰色灰?guī)r、塊狀鹽溶角礫巖、白云巖、泥灰?guī)r夾淺紫色白云質(zhì)灰?guī)r及泥質(zhì)白云巖及紫紅、灰紫色鈣質(zhì)泥巖、白云質(zhì)灰?guī)r等，常見石膏、巖鹽。巖性比較穩(wěn)定，沉積厚度大，咸化程度逐漸增大，在整個(gè)公園分布比較廣，所含化石稀少[1]。

2.2 構(gòu)造因素

燕山運(yùn)動(dòng)是指侏羅紀(jì)～白堊紀(jì)末時(shí)段的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，是公園區(qū)強(qiáng)烈褶皺構(gòu)造形成的重要階段，形成北西-南東向的復(fù)式褶皺和斷裂。褶皺的軸部和斷裂的兩側(cè)因?yàn)榇嬖谔撁摽臻g和裂隙，成為了主要的富水部位，而發(fā)生褶皺的地層上部多為下三疊統(tǒng)、二疊系厚層—塊狀灰?guī)r，質(zhì)純性脆，有利于巖溶發(fā)育。另一個(gè)典型的富水部位為可溶巖與非可溶巖界面處，由于非可溶巖層限制了巖溶水的滲流方向，使其沿可溶巖與非可溶巖界面運(yùn)動(dòng)，加強(qiáng)了界面附近的溶蝕作用。

2.3 主要的成景作用

公園區(qū)域氣溫較高，降水較多，地下水的補(bǔ)給充足，加快了地下水的循環(huán)，增強(qiáng)了地下水的溶蝕能力，巖溶不斷發(fā)育。公園區(qū)巖溶發(fā)育也受地質(zhì)構(gòu)造的影響也很明顯，如背斜軸部、斷裂帶等構(gòu)造部位巖石破碎，節(jié)理發(fā)育，是地下水的良好通道，所以地下河、溶蝕洼地、溶洞和溶斗常沿背斜軸部及斷層分布。加之公園區(qū)中低山區(qū)地形，坡度中等，較有利于匯水，也有利于巖溶的不斷發(fā)育，形成種類多樣的巖溶地貌景觀。

2.3.1 流水侵蝕作用

流水侵蝕是物理侵蝕，可分為風(fēng)化、溶解、磨蝕、浪蝕和搬運(yùn)作用。公園區(qū)屬北亞熱帶秦巴氣候區(qū)，年降水量約1400㎜，水量豐富。園區(qū)內(nèi)為中低山地形，坡度適中，較利于匯水。通過流水的沖刷作用形成的石芽、溶溝是典型地表的流水物理侵蝕的結(jié)果。

地下水的剝蝕作用發(fā)生在地面以下，故稱潛蝕作用。公園區(qū)大部分地下水在孔隙、節(jié)理中流動(dòng)緩慢，動(dòng)力微弱，僅能帶走松散堆積物中顆粒細(xì)小的粉沙和粘土物質(zhì)，使其結(jié)構(gòu)變得更加疏松，空隙擴(kuò)大。經(jīng)地下水長期機(jī)械潛蝕作用后，巖層中細(xì)小顆粒大量流失，形成大大小小、形態(tài)各異的地下洞穴，洞穴擴(kuò)大導(dǎo)致頂部坍塌，出現(xiàn)落水洞和洼地。在寬大的節(jié)理和洞隙中，大量的地下水集中，長期進(jìn)行著各種形式的潛蝕作用，使其節(jié)理不斷擴(kuò)大，最終形成地下暗河。

2.3.2 溶蝕作用

喀斯特形態(tài)演化的動(dòng)力是富含 CO2和其他酸性物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)水[4]。水的主要溶蝕能力來源于二氧化碳（CO2）與水結(jié)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來自大氣流動(dòng)、有機(jī)物在水中的腐蝕和礦物風(fēng)化。下面幾個(gè)化學(xué)方程式反映了巖溶作用的進(jìn)行：

H2O + CO2=H2CO3；（第一步：形成碳酸）

H2CO3=H＋+ HCO；（第二步：碳酸離解生成H＋）

H＋+ CaCO3=HCO+ Ca2＋（第三步：H＋與CaCO3反應(yīng)生成HCO，從而使CaCO3溶解）

這幾步反應(yīng)在大自然間是十分復(fù)雜的過程，因?yàn)闇囟?、氣壓、生物、土壤等許多自然條件制約著反應(yīng)的進(jìn)行，并且這些反應(yīng)都是可逆的，水中的二氧化碳增多，反應(yīng)向右進(jìn)行，就有利于CaCO3的分解；巖溶作用進(jìn)行就比較容易，反之則不利于巖溶作用。水沿著裂隙運(yùn)動(dòng)，發(fā)生溶蝕作用裂隙逐漸變大，水量增加，流速亦隨之加快，帶入更多的CO2，亦帶走更多的Ca2＋，推動(dòng)反應(yīng)向右進(jìn)行，加快了巖溶作用，促進(jìn)更多的碳酸鈣的溶解，裂隙繼續(xù)增大，是一個(gè)不斷促進(jìn)的過程。

2.3.3 崩塌作用

公園區(qū)峽谷、絕壁、孤峰等諸多景觀的形成，除了流水侵蝕作用、巖溶作用外，崩塌作用也是關(guān)鍵的作用。崩塌可分為板狀崩塌、巖崩、巖石剝落、粒狀崩解四種類型[1]。在峽谷、絕壁、孤峰等形成的初期，一般以侵蝕和溶蝕作用占主導(dǎo)地位。隨著河谷的被切深，崩塌作用越來越重要，由于巖層卸荷節(jié)理的擴(kuò)大，使崩塌作用趨于加強(qiáng)[1]。在龍?zhí)逗訊{谷公路對(duì)岸時(shí)偶爾可見及崩塌下來的石塊及巖體。

3 結(jié)語

大巴山國家地質(zhì)公園內(nèi)的喀斯特地質(zhì)遺跡景觀類型豐富，形態(tài)典型，其中又以絕壁、峰叢、溶洞為主。八臺(tái)山絕壁氣勢(shì)恢宏，鳥瞰棋盤山，40余座孤峰，狀若棋子，峰峰之間，溝谷相連展布，也不知道誰人有這以地為盤，以山為棋的魄力。碧野青山之間，飛瀑涌泉，山若熊掌、像駱駝、似利劍、如大刀，“見說好峰三十六，峰峰如立玉”，令人目不暇接。溶洞內(nèi)更是多姿多彩，鐘乳林立，自然天成。在連綿不絕的大巴山中，地質(zhì)公園取其精華，集中體現(xiàn)了大巴山之美。

大巴山國家地質(zhì)公園不是一個(gè)單一的喀斯特地貌類型的地質(zhì)公園，還包括有生物礁灘碳酸鹽巖沉積相、推覆褶皺構(gòu)造等典型的地質(zhì)遺跡。特色鮮明、類型齊全、組合完美，而且自然生態(tài)原始性強(qiáng)，環(huán)境優(yōu)美，加之豐富的人文景觀（包括巴人文化、土家文化和紅色文化）與地質(zhì)跡遺景觀交相輝映，構(gòu)成了大巴山完美而和諧的整體。作為公園的重要組成部分，喀斯特景觀具有不可替代性。但是與流水作用密切相關(guān)的喀斯特地貌十分脆弱，一旦水資源遭到破壞，勢(shì)必會(huì)影響景觀，破壞其自然生態(tài)的狀況。借以此文，希望地質(zhì)公園管理及研究人員能深入公園喀斯特地貌的研究，以 “以保護(hù)為主，在保護(hù)中求利用，以利用促保護(hù)”為原則，從源頭做起，讓喀斯特地質(zhì)景觀資源成為我們寶貴的財(cái)富。

文章在編寫過程中得到了趙友年、楊更等老師的指導(dǎo)和幫助，在此深表誠摯的謝意。

[1] 成都理工大學(xué). 四川大巴山國家地質(zhì)公園綜合考察報(bào)告[R]. 2009.6.

[2] 杜伊路. 喀斯特風(fēng)景地貌及其吸引力[J]. 重慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）1991,1(3): 67～70.

[3] 康艷梅, 周申立, 韓敏, 等. 四川宣漢百里峽地質(zhì)遺跡景觀資源特征與評(píng)價(jià)[J]. 安徽地質(zhì), 2006, 4(16)：273～276.

[4] 宋林華. 喀斯特地貌研究進(jìn)展和趨勢(shì)[J]. 地理科學(xué)進(jìn)展, 2000, 3(19): 193～201.