梵凈山“蘑菇石”地質(zhì)成因探究

何林 張?zhí)珮? 魯沖 李庭 陳脈壯 康斯晗

摘 要：梵凈山蘑菇石，是屹立在“世界生態(tài)保護(hù)區(qū)”梵凈山主峰上一道獨(dú)有的天然奇觀。因此開展梵凈山蘑菇石的研究，不僅對剖析蘑菇石的成因具有重要意義，而且對梵凈山旅游開發(fā)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。結(jié)合該區(qū)域地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)作用等特征，實(shí)地踏勘分析得出：構(gòu)造作用使原石廣泛發(fā)育節(jié)理，節(jié)理在水和冰交替風(fēng)化作用、冰川作用等綜合形成的天然景觀。

關(guān)鍵詞：梵凈山；蘑菇石；風(fēng)化

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

梵凈山蘑菇石位于海拔2494米老金頂之上，是由許多層狀巖體堆疊而成，上粗下細(xì)的巖石猶如屹立在懸崖邊的大蘑菇。下部巖石高約6米，呈柱狀形態(tài)；上部高約4米，呈立方體形態(tài)，二者皆由層狀巖體堆疊形成。蘑菇石作為一種典型的地貌，分布較廣，也受到較為廣泛的關(guān)注，如：內(nèi)蒙古“巴彥淖爾”、美國“大階梯”地質(zhì)公園中蘑菇石景觀等[1-2]。此外，前人也對研究區(qū)梵凈山蘑菇石做了相應(yīng)的研究，主要針對蘑菇石的穩(wěn)定性[3]。本文通過對“蘑菇石”的地質(zhì)環(huán)境及經(jīng)歷的地質(zhì)作用的分析，探討蘑菇石的地質(zhì)成因。

1 概述

蘑菇石在世界各地均有分布，主要是在干旱地區(qū)，多發(fā)育在花崗巖沙巖中，為風(fēng)成地貌[1]。對比上述蘑菇石地貌，發(fā)育在梵凈山地區(qū)的蘑菇石表現(xiàn)出特殊的特征：發(fā)育在潮濕的亞熱帶地區(qū)，風(fēng)的地質(zhì)作用相對較弱，巖性上為變質(zhì)巖。因此，對于梵凈山蘑菇石的成因不能用傳統(tǒng)的風(fēng)蝕作用解釋。

“蘑菇石”是一種特殊的地貌，對于其成因，目前的研究主要認(rèn)為，上大下小的蘑菇石是一種風(fēng)蝕地貌，稱作風(fēng)蝕蘑菇[1]。在干燥地區(qū)，由于近地面的風(fēng)含沙粒較多，磨蝕力較強(qiáng)，使巖石形成頂部大，底部小的蘑菇狀外形，稱為"風(fēng)蝕蘑菇"，特別是水平成層，軟硬相間的巖石更易發(fā)育成風(fēng)蝕蘑菇。王璐琳等[2]研究表明，蘑菇石形成物質(zhì)基礎(chǔ)是巖性特征，節(jié)理和裂隙是主要的形成條件，同時(shí)受地質(zhì)構(gòu)造、氣候條件、外動(dòng)力地質(zhì)作用等共同影響。在漫長的地質(zhì)演化過程中，沿著節(jié)理或裂隙，上部堅(jiān)硬部分不易風(fēng)化，從而形成頂部大底部小的形態(tài)，即為上大下小的蘑菇石。

2 地質(zhì)概況

2.1 地層

位于“江南造山帶”西南段西北側(cè)的梵凈山地區(qū)，出露地層為青白口系梵凈山群，上被青白口系下江群芙蓉壩組角度不整合覆蓋，下未露底，（1）梵凈山群位于不整合面之下，主要由變質(zhì)礫巖、砂巖、粉砂巖及泥質(zhì)巖、大量火山巖組成；（2）下江群位于不整合面之上，主要是碎屑巖夾火山巖組合[4]。

2.2 構(gòu)造

梵凈山地區(qū)的構(gòu)造特征是，發(fā)育有兩個(gè)走向北東、略呈弧形向南東凸出的背斜構(gòu)造及其間的一個(gè)向斜構(gòu)造。與褶皺同期還發(fā)育三條逆斷層，逆沖斷距不大[5]。

2.3 第四紀(jì)冰川活動(dòng)

梵凈山地區(qū)第四紀(jì)冰川遺跡，包括冰磧泥礫、冰磧臺(tái)地、冰蝕地貌及冰緣沉積四個(gè)部分。主要位于梵凈山西坡，呈自上而下分布，既有中國東部山岳冰川侵蝕、堆積地貌的顯著特征，又有中國西部高原山地冰川地貌的典型元素。在風(fēng)化程度，沉積物類型等表現(xiàn)出由高至低、由老變新的相對時(shí)間順序[6].

3 成因討論

3.1 早期的風(fēng)化作用——塊狀分裂

野外工作發(fā)現(xiàn)，蘑菇石處在甲路組地層中，巖性為灰-深灰色鈣質(zhì)砂質(zhì)板巖-片巖，見水平方向的片理和水平方向劈理。巖石在垂直方向發(fā)育共軛節(jié)理，節(jié)理縫比較寬。蘑菇石形成早期，因研究區(qū)屬于潮濕的高山氣候，冰雪作用明顯。主要表現(xiàn)為凍融風(fēng)化，又被稱為凍裂作用，這種風(fēng)化作用在溫度接近冰點(diǎn)的山區(qū)十分常見。在巖石的節(jié)理細(xì)縫中，會(huì)因?yàn)槲锗徑囊簯B(tài)水，冰晶的增長引致巖石弱化，最后分裂。當(dāng)水進(jìn)入巖石裂縫凍結(jié)后，冰塊向裂縫兩邊的墻施力，令裂縫加深及加闊。當(dāng)冰塊融化后，水會(huì)再流入裂縫加深的地方，當(dāng)溫度降低至冰點(diǎn)以下時(shí)再凍結(jié)，便會(huì)令裂縫更為增大。不斷重復(fù)的凍融作用弱化巖石，在裂縫被破開，形成有角的石塊。巖石被沿著裂縫被破開成為石塊被稱為塊狀分裂。分裂的石塊會(huì)因應(yīng)巖石結(jié)構(gòu)而出現(xiàn)不同的形狀。

3.2 冰川的作用

李興中等研究表明，梵凈山地區(qū)第四紀(jì)歷史上曾發(fā)生過多次冰川運(yùn)動(dòng)[6]。冰川攜帶的碎屑物質(zhì)，在冰川的運(yùn)動(dòng)過程中，可能對先期形成的塊狀巖體下部的刻劃刨蝕作用，使得這些巖塊更加獨(dú)立，并且呈現(xiàn)出上粗下細(xì)的“蘑菇”形態(tài)。甚至有的地方巖塊變細(xì)、垮塌，變成棱角狀的石塊堆。因此，形成我們今日看到的獨(dú)立在山巔的蘑菇石。

3.3 差異風(fēng)化

由于組成巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的差異，不同巖石的風(fēng)化速度和風(fēng)化程度不同。在相同的風(fēng)化條件下，常常在地表形成凹凸不平的地貌現(xiàn)象，稱為差異風(fēng)化。如果抗風(fēng)化能力不一的巖石共生在一起，則抗風(fēng)化能力強(qiáng)的巖石突出，抗風(fēng)化能力弱的凹入。因蘑菇石巖性在垂向上存在差異，巖石的強(qiáng)度不同，軟硬相間的巖石為蘑菇石的形成提供了有利的條件。

4 結(jié)論

綜上所述，蘑菇石是大自然的杰作。在漫長地質(zhì)史上，經(jīng)過沉積作用和變質(zhì)作用形成了蘑菇石的原石，在構(gòu)造作用下發(fā)育節(jié)理，并且自水和冰的風(fēng)化作用，冰川的作用下形成現(xiàn)在蘑菇石。它已經(jīng)成為銅仁景點(diǎn)的標(biāo)志，是梵凈山的“山徽”和“名片”，吸引眾多的攝影家、畫家，將它動(dòng)人身姿納入鏡頭，融入筆端。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊青.雪中賞“蘑菇”——記美國“大階梯國家紀(jì)念區(qū)”的風(fēng)蝕蘑菇[J].大自然，2011（02）：42-44.

[2]王璐琳，武法東.內(nèi)蒙古巴彥淖爾花崗巖石林的特征及成因[J].干旱區(qū)研究，2014（03）：578-584.

[3]杜方哥，陸安良.銅仁市梵凈山蘑菇石穩(wěn)定性數(shù)值模擬[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2016（19）：85-87.

[4]王敏.黔東北梵凈山地區(qū)晚元古代巖漿活動(dòng)及其大地構(gòu)造意義[D].中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2012.

[5]王敏，戴傳固，王雪華，陳建書，馬會(huì)珍.貴州梵凈山白云母花崗巖鋯石年代、鉿同位素及對華南地殼生長的制約[J].地學(xué)前緣，2011（05）：213-223.

[6]李興中，王立亭，劉家仁，陳躍康.梵凈山第四紀(jì)冰川地質(zhì)研究[J].貴州地質(zhì)，2013（03）：203-212+202.

六盤水師范學(xué)院（10977）大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目資助

作者簡介：何林（1995-），男，貴州石阡人，本科，研究方向：地質(zhì)工程。