贛東北大鄣山花崗巖的地質(zhì)特征、形成時(shí)代及其旅游地學(xué)意義

李鵬舉，余心起，邱駿挺，李紅英，陳子微，韓亞超

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083；2.四川理工學(xué)院 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，四川 自貢643000；3.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京100029；4.中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心，北京100083）

中國(guó)是花崗巖分布較為廣泛的國(guó)家，地表出露面積達(dá)86×104km2，大約占全國(guó)陸地面積的9%［1］。在形成時(shí)代上，中國(guó)的花崗巖幾乎遍布各個(gè)地質(zhì)時(shí)代；在巖石類(lèi)型和巖石成因方面，更是復(fù)雜多樣、重疊交錯(cuò)；特別是花崗巖地貌景觀(guān)，無(wú)論從旅游資源類(lèi)型上，還是在美學(xué)欣賞價(jià)值上，都在世界上享有盛譽(yù)。曾昭璇是對(duì)花崗巖的地形地貌進(jìn)行研究的先行者之一，他認(rèn)為花崗巖地形地貌包括石蛋地形、沖溝地形、高山花崗巖地形、干燥地區(qū)花崗巖地形、熱帶地區(qū)花崗巖地形等等［2］。陳安澤將中國(guó)花崗巖旅游地貌景觀(guān)歸納為11個(gè)類(lèi)型［3］，分別是：尖峰花崗巖地貌、斷壁懸崖花崗巖地貌、圓丘（巨丘）花崗巖地貌、石蛋花崗巖地貌、石柱群花崗巖地貌、塔峰花崗巖地貌，等等。崔之久等根據(jù)國(guó)內(nèi)和國(guó)際研究現(xiàn)狀，將花崗巖地貌分為4類(lèi)，共8種類(lèi)型［4］。除上述主流分類(lèi)外，還有一些特殊的花崗巖地貌景觀(guān)，如李昭淑在華山風(fēng)景區(qū)提出的峽谷地貌景觀(guān)［5］，俗稱(chēng)為“峪”；錢(qián)方等首次在內(nèi)蒙古克什克騰旗北大山地區(qū)發(fā)現(xiàn)的花崗巖石林地貌景觀(guān)［6，7］，也稱(chēng)阿斯哈圖地貌景觀(guān)；此外，河南省神靈寨國(guó)家地質(zhì)公園“中華大石瀑”［8］、內(nèi)蒙古牙克石喇嘛山花崗巖石瀑［9］等，因其勢(shì)如江海傾瀉、波瀾壯闊，也是一種重要的花崗巖地貌景觀(guān)。

在贛東北地區(qū)，聳立著一座縱橫巍峨的山脈，謂之大鄣山，又名鄣公山、鄣山，《山海經(jīng)》稱(chēng)“三天子都”。它東鄰國(guó)家歷史文化名城衢州市，西毗世界瓷都景德鎮(zhèn)市，北枕國(guó)家級(jí)旅游勝地黃山市，南接江南第一仙山——三清山，區(qū)域地理位置極其優(yōu)越（圖1）。山體主要由一塊巨大的花崗巖巖基組成。特別是在國(guó)家4A級(jí)旅游區(qū)——大鄣山臥龍谷地質(zhì)遺跡內(nèi)，花崗巖地形地貌顯得尤為突出。兩岸山崖陡峭、飛瀑層層，溪水急流洶涌，穿行于一塊塊巨大的花崗巖石之間。可見(jiàn)，花崗巖在地質(zhì)遺跡的造景方面起著決定性的作用?；◢弾r耐腐蝕、耐風(fēng)化的特性，塑造了景區(qū)挺拔的風(fēng)骨；花崗巖的節(jié)理和斷裂又為峽谷的形成提供了條件。本文擬從旅游地學(xué)的角度，討論大鄣山地質(zhì)遺跡中造景花崗巖的巖石特征、成巖時(shí)代、成巖背景，進(jìn)而探討花崗巖在地質(zhì)遺跡形成過(guò)程中所具有的作用及旅游地學(xué)意義。

1 大鄣山花崗巖特征

贛東北地區(qū)在大地構(gòu)造位置上位于江南造山帶東段、揚(yáng)子地塊東南緣。北鄰秦嶺－大別造山帶，南毗華夏地塊，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁而強(qiáng)烈。區(qū)內(nèi)元古宙淺變質(zhì)基底巖系廣泛出露，構(gòu)成江南造山帶東段的主體，整體上呈北東東向延展。在斷裂方面，主要有宜豐－景德鎮(zhèn)－祁門(mén)深大斷裂帶，區(qū)域構(gòu)造線(xiàn)也以北東東向?yàn)橹鳎▓D1）。區(qū)內(nèi)的花崗巖主要包括鵝湖花崗斑巖、桃?guī)X二長(zhǎng)花崗巖、金村花崗巖、段莘二長(zhǎng)花崗巖、大鄣山（鄣公山）二長(zhǎng)花崗巖等等，整體呈近東西向或北西西向分布。其中，Jiang等挑選鵝湖花崗斑巖中的鋯石采用SHRIMP U-Pb法測(cè)得花崗巖的形成年齡為121.7Ma，屬于白堊紀(jì)［10］。

大鄣山巖體出露面積約13km2，主體巖性為二長(zhǎng)花崗巖，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石主要由斑晶和基質(zhì)組成。其中，斑晶以鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英等淺色礦物為主，均呈半自形晶，雜亂分布?；|(zhì)主要為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、黑云母、白云母，且斜長(zhǎng)石含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）占基質(zhì)的25%，鉀長(zhǎng)石占35%～40%，石英占20%，黑云母占5%，白云母占1%～5%（圖2）。因此，大鄣山二長(zhǎng)花崗巖的主要組成礦物為淺色礦物，暗色礦物稀少。從DEM高程圖上看，花崗巖體被數(shù)量眾多的斷層所切割（圖1），反映了后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)花崗巖景觀(guān)的影響。花崗巖還發(fā)育大量節(jié)理（圖2-B），節(jié)理和斷層（裂）的存在破壞了花崗巖的整體性，也為花崗巖地貌景觀(guān)的塑造提供了有利條件。

圖1 大鄣山地理位置圖和采樣點(diǎn)位置圖Fig.1 Location of the Dazhang Mountain and the sampling site

圖2 大鄣山花崗巖照片F(xiàn)ig.2 The photos of the granites from Dazhang Mountain

2 造景花崗巖的形成時(shí)代

本次研究利用LA-ICP-MS鋯石 U-Pb測(cè)齡技術(shù)，對(duì)大鄣山花崗巖體有代表性的巖石樣品進(jìn)行鋯石年齡測(cè)定。具體分析流程如下。

將所采集的新鮮花崗巖樣品，在避免污染的情況下進(jìn)行研磨破碎，經(jīng)篩分、淘洗后，人工分選出副礦物鋯石；然后在顯微鏡下挑選具有代表性的鋯石并將其用雙面膠粘在載玻片上，罩上PVC環(huán)，將充分混合好的環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑注入PVC環(huán)中，等到樹(shù)脂充分固化后再將鋯石從載玻片上剝離，并對(duì)其打磨和拋光，制成鋯石靶；最后在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院對(duì)鋯石靶進(jìn)行顯微鏡下的透射光和反射光照相以及陰極發(fā)光照相。如圖3所示，樣品的鋯石顆粒自形程度較好，多呈短柱狀、柱狀，少數(shù)呈板狀，大多數(shù)鋯石均發(fā)育較好的振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)，顯示巖漿鋯石的特點(diǎn)。LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測(cè)試由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）科學(xué)研究院完成。分析儀器為美國(guó)New Wave公司生產(chǎn)的激光剝蝕進(jìn)樣系統(tǒng)（UP 193SS）和美國(guó)AGILENT公司生產(chǎn)的Agilent 7500a型四級(jí)桿等離子體質(zhì)譜儀聯(lián)合組成的激光等離子質(zhì)譜儀（LA-ICP-MS），詳細(xì)實(shí)驗(yàn)流程可參考邱駿挺等［11］。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理采用澳大利亞Glitter4.4完成；最終年齡的計(jì)算采用軟件Isoplot完成。測(cè)試得到13個(gè)有效年齡點(diǎn)，所有的點(diǎn)都分布于諧和曲線(xiàn)上（圖4-A），通過(guò)計(jì)算得到大鄣山花崗巖鋯石的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為（135.0±2.6）Ma，MSWD＝2.4（圖4-A、B），測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

3 花崗巖成巖背景

鋯石U-Pb測(cè)齡結(jié)果表明大鄣山花崗巖形成于早白堊世，這個(gè)時(shí)期是中國(guó)東部地質(zhì)歷史上最為重大的巖漿活動(dòng)時(shí)期之一，形成的花崗巖也數(shù)不勝數(shù)。通過(guò)對(duì)中國(guó)東部多個(gè)世界級(jí)或者國(guó)家級(jí)花崗巖地質(zhì)公園的研究發(fā)現(xiàn)，這些地質(zhì)公園中的造景花崗巖大多具有相似的特征：（1）在形成年齡上，薛懷民等采集了4個(gè)黃山世界地質(zhì)公園內(nèi)的花崗巖樣品，分別得到它們的鋯石U-Pb年齡為127.7Ma、125.7Ma、125.1Ma和125.2Ma，屬于早白堊世［12］。這幾個(gè)年齡近于一致，說(shuō)明了黃山花崗巖在很短的時(shí)間內(nèi)完成侵位。張招崇等測(cè)得江西三清山國(guó)家地質(zhì)公園內(nèi)的花崗巖年齡為123Ma和115.6Ma［13］；王世進(jìn)等采用鋯石 U-Pb方法測(cè)得嶗山地質(zhì)公園內(nèi)花崗巖的年齡為120 Ma和114Ma［14］；Wu等測(cè)得牯牛降國(guó)家地質(zhì)公園內(nèi)的花崗巖年齡為134.3～131.3Ma，屬于早白堊世［15］；天柱山世界地質(zhì)公園內(nèi)的花崗巖也形成于早白堊世（131～127Ma B.P.）［16］：這些都與大鄣山地質(zhì)遺跡內(nèi)花崗巖的形成時(shí)間相近。（2）在花崗巖的巖性上，這些地質(zhì)公園內(nèi)的花崗巖多屬于堿長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖等偏堿性火成巖［13，17］。上述年齡和巖石特征說(shuō)明中國(guó)東部花崗巖地質(zhì)公園內(nèi)的巖體大都形成于相同的成巖構(gòu)造背景。

圖3 花崗巖鋯石陰極發(fā)光圖Fig.3 CL images of the zircon grains in granite

圖4 大鄣山花崗巖鋯石諧和年齡圖和加權(quán)平均年齡圖Fig.4 Concordia diagram and weighted average diagram of the zircon in the Dazhang Mountain granites

表1 大鄣山花崗巖鋯石測(cè)齡結(jié)果Table 1 The zircon dating results of the Dazhang Mountain granites

Gilder等提出中國(guó)東部在中生代中期伴隨著板塊的俯沖形成了大規(guī)模的弧后伸展裂谷［18］；Li通過(guò)同位素年齡和大規(guī)模的拉伸盆地等要素認(rèn)為中國(guó)東南部在140～90Ma B.P.（白堊紀(jì)）處于一個(gè)以伸展為主導(dǎo)的構(gòu)造環(huán)境中［19］；Yu等通過(guò)火山巖的地球化學(xué)約束也證實(shí)在早白堊世中國(guó)東南部處于伸展的構(gòu)造背景［20］。毛景文等總結(jié)了中生代東南部主要金屬礦床，認(rèn)為早白堊世東南部經(jīng)歷了大面積的伸展［21］。董樹(shù)文等通過(guò)對(duì)長(zhǎng)江中下游成礦帶的研究，認(rèn)為在145～130Ma B.P.區(qū)域經(jīng)歷了由擠壓向伸展的轉(zhuǎn)換過(guò)程，其后遭受廣泛的伸展［22］。中國(guó)東部及東南部地區(qū)早白堊世的伸展背景已被廣大學(xué)者認(rèn)同［10，23－29］。因此，大鄣山地質(zhì)遺跡和上述地質(zhì)公園的造景花崗巖都形成于伸展的構(gòu)造背景。

4 景觀(guān)成因及旅游地學(xué)意義

贛東北大鄣山地質(zhì)遺跡內(nèi)的花崗巖景觀(guān)，主要包括尖峰花崗巖地貌，如擂鼓尖、雞籠尖等多座海拔高度達(dá)千米的高峰；花崗巖峽谷地貌景觀(guān)，如臥龍谷大峽谷；以及斷壁懸崖花崗巖地貌和花崗巖石瀑等景觀(guān)（圖5）。這些景觀(guān)的形成原因，一般是地球內(nèi)力和外力兩種作用共同影響的結(jié)果；也可以表述為巖石特性、地殼運(yùn)動(dòng)和自然地理?xiàng)l件這3 個(gè) 因 素［3，4，30，31］。 大 鄣 山 地 質(zhì) 遺 跡 內(nèi) 花 崗巖地貌景觀(guān)的影響因素可細(xì)分為如下3種。

a.節(jié)理和斷裂。花崗巖在冷凝的過(guò)程中由于體積收縮，常常會(huì)產(chǎn)生不同方向的裂隙，這些裂隙就是原生節(jié)理。按照節(jié)理與流線(xiàn)、流面的相互關(guān)系又可分為：垂直流線(xiàn)又垂直流面的橫節(jié)理（Q節(jié)理）；平行流線(xiàn)但垂直流面的縱節(jié)理（S節(jié)理）；平行流線(xiàn)又平行流面的層節(jié)理（L節(jié)理）；斜向的斜節(jié)理（D節(jié)理）。除了原生節(jié)理外，由于受到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，凝固后的花崗巖常常發(fā)育一定量的次生節(jié)理和斷裂。這些薄弱面往往會(huì)成為風(fēng)化侵蝕作用強(qiáng)烈的場(chǎng)所。其中，張性的節(jié)理和斷裂更是為風(fēng)化作用、流水沖蝕作用、冰川作用、風(fēng)蝕作用等提供開(kāi)闊的通道，使花崗巖沿著薄弱面破碎。

張招崇和魏罕蓉提出花崗巖的地貌特征可能和其大地構(gòu)造背景有著密切的聯(lián)系［32］。本次研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)東部大部分花崗巖地質(zhì)公園內(nèi)的造景花崗巖形成于白堊紀(jì)的伸展環(huán)境，例如黃山、嶗山、天柱山、三清山、九華山、牯牛降等等［12－16，33］。而在擠壓相對(duì)強(qiáng)烈、逆沖推覆構(gòu)造大量發(fā)育的燕山早期［27，29，34－36］，發(fā) 育 的 花 崗 巖（如 太 平、青 陽(yáng)、城安花崗巖，它們與黃山、九華山、牯牛降花崗巖相伴產(chǎn)出）卻很難形成有觀(guān)賞價(jià)值的景觀(guān)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是：在伸展為主導(dǎo)的構(gòu)造背景下，張性的節(jié)理和斷裂更為發(fā)育，物理化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化等作用沿著這些節(jié)理和斷裂逐漸侵蝕著花崗巖體，使花崗巖破碎成形態(tài)各異、高低不同的地貌景觀(guān)，如大鄣山尖峰、峽谷、斷壁懸崖等豐富壯觀(guān)的花崗巖地貌景觀(guān)。

圖5 大鄣山花崗巖地貌Fig.5 The landscapes of the Dazhang Mountain granites

b.巖石結(jié)構(gòu)和礦物組成?；◢弾r為塊狀結(jié)構(gòu)，質(zhì)地堅(jiān)硬，抗壓力強(qiáng)；孔隙度小、一般不透水。這樣的結(jié)構(gòu)特征使花崗巖具有比較強(qiáng)的抗化學(xué)侵蝕能力。當(dāng)其他巖性的巖石被風(fēng)化剝蝕后，花崗巖依然保持比較完整的外觀(guān)出露在地表。花崗巖的主要造巖礦物有石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母、角閃石等等。其中，黑云母和角閃石是鐵鎂暗色礦物，是最容易風(fēng)化的礦物。而淺色礦物中，石英最穩(wěn)定，一般不易風(fēng)化；鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石較為穩(wěn)定［32］。因此，石英等淺色礦物含量高的巖石相對(duì)抗風(fēng)化，而黑云母和角閃石等暗色礦物含量高的巖石容易風(fēng)化。大鄣山臥龍谷造景花崗巖形成于伸展背景，而伸展背景特別是造山后的伸展環(huán)境下，花崗巖的SiO2含量通常非常高，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)往往達(dá)到75%左右；礦物中以鉀長(zhǎng)石和石英等淺色礦物為主，淺色礦物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)90%以上，容易風(fēng)化的暗色礦物非常少，僅有少量的黑云母，不含角閃石［10，17，25，26，37，38］。這種高SiO2偏堿性的花崗巖在抗風(fēng)化蝕變能力上往往要優(yōu)于低硅含角閃石等暗色礦物的花崗巖，為地質(zhì)遺跡景觀(guān)的形成提供挺拔的外形和穩(wěn)定的空間載體。流水、空氣、生物只能沿著花崗巖的節(jié)理逐步侵蝕花崗巖。

c.構(gòu)造抬升?；◢弾r尖峰和峽谷等地貌的形成還不能缺少巖石形成后的構(gòu)造抬升。因?yàn)榛◢弾r大多侵入到地下深處，其頂部覆蓋著厚厚的沉積地層或變質(zhì)巖，如板巖、泥巖、砂巖、灰?guī)r等等。成巖之后的構(gòu)造抬升致使上覆地層逐漸被風(fēng)化剝蝕，地下深處的花崗巖才能出露地表，接受流水、空氣等的切割和影響。早期地表水和地下水沿花崗巖的垂直節(jié)理和斷裂活動(dòng)，加速花崗巖的風(fēng)化，形成峽谷的雛形。后續(xù)的構(gòu)造抬升為水流的下切作用提供了動(dòng)力，最終形成山高谷深的峽谷地貌。

其他影響因素如氣候條件、水文條件等在外觀(guān)迥異的花崗巖地貌形成過(guò)程中，都起著非常重要的作用。因此，造景花崗巖的特征具有非常重要的旅游地學(xué)意義：巖石結(jié)構(gòu)和礦物組成是花崗巖地貌景觀(guān)的物質(zhì)基礎(chǔ)，為花崗巖景觀(guān)的形成提供載體；節(jié)理和斷裂是花崗巖地貌景觀(guān)的造型控制因素，花崗巖景觀(guān)的外型與節(jié)理、斷裂的走向、傾向和延伸密切相關(guān)；構(gòu)造抬升是花崗巖成為地貌景觀(guān)的必備條件。此外，氣候條件、水文條件也扮演著不可或缺的角色。

5 結(jié)論

a.贛東北大鄣山地質(zhì)遺跡內(nèi)的花崗巖以二長(zhǎng)花崗巖為主，其中的礦物主要為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英等淺色礦物，暗色礦物稀少，有利于抵抗風(fēng)化侵蝕，保持巖石的完整性。

b.通過(guò)LA-ICP-MS鋯石 U-Pb測(cè)齡技術(shù)，得到大鄣山二長(zhǎng)花崗巖的形成時(shí)代為135.0±2.6 Ma，為早白堊世，與中國(guó)東部許多花崗巖地質(zhì)公園內(nèi)的巖體年齡一致。綜合前人的研究，認(rèn)為大鄣山花崗巖形成于以伸展為主導(dǎo)的構(gòu)造背景。中國(guó)東部地區(qū)早白堊世的伸展環(huán)境有利于張性節(jié)理和斷裂的發(fā)育，花崗巖沿節(jié)理和斷裂遭受風(fēng)化侵蝕，容易形成花崗巖尖峰、峽谷、斷壁懸崖等景觀(guān)。

c.對(duì)大鄣山臥龍谷地質(zhì)遺跡內(nèi)花崗巖地貌景觀(guān)的綜合研究認(rèn)為：巖石結(jié)構(gòu)和礦物組成是花崗巖地貌景觀(guān)的物質(zhì)基礎(chǔ)；節(jié)理和斷裂是花崗巖地貌景觀(guān)的造型控制因素；成巖之后的構(gòu)造抬升是花崗巖成為地貌景觀(guān)的必備條件；其他影響因素如氣候條件、水文條件等也不可或缺。

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