青海省曲什安砂礫巖峰林地貌及其國內(nèi)對比

保廣普，張海龍，陳光庭

(青海省青藏高原北部地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗室 青海省地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810012)

根據(jù)2015年國土資源部頒發(fā)的《地質(zhì)遺跡調(diào)查規(guī)范》(中華人民共和國國土資源部，2017)將砂礫巖峰林地貌劃歸到地質(zhì)遺跡地貌景觀大類—巖土體地貌類—碎屑巖地貌亞類。而碎屑巖地貌亞類又分為丹霞地貌、雅丹地貌、砂(礫)巖峰林地貌等。砂礫巖峰林地貌是巖土體地貌景觀的重要組成部分，是一種寶貴的地學(xué)旅游資源(丁鐳等，2012)。其中國內(nèi)最典型、也是研究熱點(diǎn)的幾個砂礫巖峰林地貌景區(qū)為：江西省龍虎山丹霞地貌(黃進(jìn)等，2009；姜勇彪等，2009，2011；彭華，2000；朱誠等，2009)、張家界地貌(黃林燕等，2006；平亞敏等，2011)、嶂石巖地貌(郭康，2007)、七仙嶺砂巖峰林地貌(丁鐳等，2012)、景泰石林等大都在南方濕潤氣候條件下形成，只有景泰石林與曲世安砂礫巖地貌基本相似。曲什安砂礫巖峰林地貌是高原干旱、寒冷氣候條件下形成的砂礫巖峰林，具有青藏高原獨(dú)特粗狂、雄渾、原始美韻味的砂礫巖峰林景觀。筆者從青海曲什安砂礫巖峰林地貌的形成時代、沉積環(huán)境、巖性、形成過程、地貌特征方面等方面研究，并與國內(nèi)其他主要的砂(礫)巖峰林地貌進(jìn)行對比，展現(xiàn)在高原寒冷、干旱氣候條件下形成的砂礫巖峰林獨(dú)特魅力和價值，為豐富砂礫巖峰林地貌研究和曲什安地質(zhì)公園的開發(fā)建設(shè)提供基礎(chǔ)資料和參考。

1 概況

曲什安砂礫巖峰林位于青海省海南州興?？h曲什安鎮(zhèn)，距興海30 km，距西寧市200 km，曹家堡機(jī)場230 km，省道311線從景區(qū)穿行而過，交通十分便利。曲什安砂礫巖峰林長為10 km，寬為3 km，成北東—南西向橢圓狀展布，總面積為30 km2。黃河從中切出一條南北向的峽谷穿行而過，曲什安砂礫巖峰林海拔2 656～2 900 m，砂礫巖峰林地貌的核心區(qū)域在黃河以西的曲什安—下乃亥村之間，集砂礫巖峰林地貌景觀、河流景觀帶、構(gòu)造地貌景觀、藏族文化和田園風(fēng)光于一體，適合科考、探險、休閑、觀光旅游、黃河漂流等。

2 地貌特征

曲什安砂礫巖峰林分布區(qū)的低點(diǎn)在黃河岸邊，最低處在黃河岸邊海拔在2 656 m，高點(diǎn)在黃河南岸山頂高原，海拔一般為2 800～2 900 m，切割深度可達(dá)300 m左右。黃河沿曲什安砂礫巖峰林北側(cè)蜿蜒西流，沿途凹岸為崖，凸岸為灘。凹岸因在曲流彎曲部位的頂端正對黃河的沖擊，河岸會不斷因侵蝕、崩塌而后退，并形成陡峭的崖壁。崖壁上部峰叢、峰林中單個石柱或石峰的相對高度一般都在60～200 m(圖1)，其形態(tài)以峰叢、峰林、石柱、石堡、洞穴、沖溝的地貌組合為主。崖壁因河水侵蝕而不斷后退、崩塌形成的峰叢、峰林、石柱、石堡參差不齊、錯落有致、層次分明、形態(tài)各異。顯現(xiàn)出高原特有的粗狂、雄渾、原始的美(圖2)。砂礫巖崖壁上見有大小不一的風(fēng)蝕洞穴(圖3)，因差異風(fēng)化使礫石脫落而成，洞穴直徑在0.2～2 m左右，形態(tài)為近圓形、橢圓形，分布不均一，有密有疏。巖層近水平，產(chǎn)狀：275°∠8°。

圖1 曲世安砂礫巖峰叢圖Fig.1 The conglomerate peak cluster in Qushi’an

圖2 錯落有致的曲世安砂礫巖峰林圖Fig.2 Strewn at random have send of the conglomerate peak forest in Qushi’an

圖3 曲世安砂礫巖中風(fēng)蝕洞穴圖Fig.3 Wind erosion caves in sandstone of Qushi’an

流水侵蝕作用景觀1——匯水灣峭壁。黃河南北向穿砂礫巖峰林區(qū)而過，流水對砂礫巖地層的侵蝕作用十分強(qiáng)烈，尤其在匯水灣處形成高數(shù)百米高的直立峭壁，其上部發(fā)育峰叢、峰林、石柱。陡崖凌空，各種各樣的石柱、峰叢形態(tài)獨(dú)特而神奇，造型逼真。遠(yuǎn)看群峰如萬馬奔騰、似刀劍林立，旌旗幡飛；近看其形如雕塑，如人似物，惟妙惟肖。漫步峰林中，如入迷宮，風(fēng)穿峰林，奏響一曲天籟之音。曲什安砂礫巖峰林、黃河、草原、綠洲、農(nóng)莊等多種自然資源組合在一起，依山傍水、氣勢磅礴(圖4)；奇山綠水，動靜結(jié)合，具有雄、險、奇、古、野、幽等特點(diǎn)。

黃河在這里河面寬闊、清澈見底，流速緩慢。形成一個巨大的“S”回灣，與兩岸構(gòu)成一幅太極圖(圖5)。

圖4 黃河沿岸深切割的峰林地貌圖Fig.4 The deep cut forest landscape along the Yellow River

圖5 曲世安段黃河“S”型拐彎Fig.5 Yellow River “S” turn

流水侵蝕作用景觀2——峽谷。在黃河兩岸的砂礫巖峰林中大大小小的峽谷呈樹枝狀延伸，峽谷寬為20～80 m，長為80～350 m，峽谷兩側(cè)峰叢、峰林密布，但由于砂礫巖層的膠結(jié)程度較為松散而不易攀爬。

流水侵蝕作用景觀3——豎狀洞穴。由于砂礫巖層的膠結(jié)程度較為松散，流水容易侵蝕成豎狀溝槽，繼續(xù)發(fā)展成為峰叢—峰林。豎狀溝槽也是該地區(qū)非常發(fā)育的地貌景觀之一。

流水侵蝕作用景觀還有穿洞、扁平洞、落水洞等地貌景觀。

3 形成演化過程

3.1 砂礫巖峰林地貌形成條件分析

第三紀(jì)末、第四紀(jì)初喜馬拉雅運(yùn)動第三幕最為強(qiáng)烈，波及范圍最大，造成該區(qū)第三系(臨夏組)與早更新世(河湖相砂礫巖)之間的角度不整合，其次使共和斷陷盆地大幅下降，接受快速沉積。在共和斷陷盆地中湖泊發(fā)育，且分布范圍大，物源充足，沉積了厚度較大的砂礫巖層。喜馬拉雅運(yùn)動第四幕開始地殼繼續(xù)上升、河床下切，加之風(fēng)化、雨蝕、重力崩塌，形成了以黃褐色河湖相砂礫巖為主的曲什安砂礫巖峰林地貌奇觀。在地殼強(qiáng)烈的抬升之下，黃河在此段形成深切的峽谷，并使溝谷不斷變寬，沿局部軟弱層在流水和重力作用下迅速下切，沿溝谷兩側(cè)形成大量的峰叢、峰林、石柱，同時又受到風(fēng)蝕作用的改造，在崖壁上形成了許多風(fēng)蝕洞穴，在水蝕、風(fēng)蝕的強(qiáng)烈作用下形成了現(xiàn)在規(guī)模宏大、景觀獨(dú)特的砂礫巖峰林地貌。

3.1.1 地層及巖性——物質(zhì)基礎(chǔ)

曲什安地區(qū)地表分布的巖層為下更新統(tǒng)的河湖相砂礫巖，巖性主要為黃灰色、土黃、褐黃、灰綠、灰色礫卵石夾中粗-中細(xì)粒砂、粉砂以及亞砂土、亞黏土，具河流沖積特征，在下部土黃、灰綠色中細(xì)粒砂中夾有鈣質(zhì)結(jié)核層和鐵質(zhì)條帶及少量黃土和暗紅色泥巖。巖層中礫石含量為70%～90%，礫石成分為片麻巖、各類砂巖、花崗巖、基性-超基性巖，灰?guī)r、細(xì)礫巖等(圖6)；礫石大小在2 cm×5 cm～10 cm×30 cm，磨圓度為次棱角狀-渾圓狀，分選較好，局部可見礫石呈疊瓦狀排列，礫石扁平面傾斜的長軸方向為170°左右。膠結(jié)程度差，為沙、泥質(zhì)-鈣質(zhì)接觸式、基地式膠結(jié)。巖層抗流水侵蝕和風(fēng)化能力差。巖層水平層理發(fā)育，局部見有斜紋交錯層理。巖層中夾有厚度小于0.2～1 m，長度在1～28 m的黏土、粉砂、砂巖、細(xì)礫巖透鏡體。在唐乃亥獲得該地層的ESR同位素年齡為755.5 ka，為早更新世。

圖6 曲世安峰林成景砂礫巖層圖Fig.6 Sandy conglomerate layer in Qushi’s hoodoos

3.1.2 構(gòu)造運(yùn)動——必要條件

上新世末本區(qū)整體性抬升，伴隨相對隆拗差異運(yùn)動和斷裂活動，新近紀(jì)形成的夷平面連同部分山間拗地(盆地)被抬升遭受剝蝕。使第二級山麓剝蝕面上升解體，并使晚更新世砂礫巖(臨夏組)與早更新世砂礫巖以平行不整合接觸。

中更新世末期的構(gòu)造運(yùn)動引起晚更新世以來迅速抬升，并導(dǎo)致地貌發(fā)育和自然環(huán)境等明顯的變化。黃河等大型河谷兩側(cè)階地發(fā)育并具不對稱性，也是升降運(yùn)動不均一性的表現(xiàn)。

晚更新世以來高原的抬升作用還反映在高原內(nèi)部形成2期冰川。由于高原抬升阻擋暖濕氣流的侵入，使降水量減少，冰雪覆蓋面積也縮小，同時氣溫降低，因此最后一次冰期以來本區(qū)西部高海拔地區(qū)形成了永久冰土層，東部盆地再度處于冰緣環(huán)境，發(fā)育古冰楔，強(qiáng)勁的風(fēng)力作用造成馬蘭黃土和古沙丘在盆地內(nèi)堆積。區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動活躍，其活動特點(diǎn)以地殼的差異垂直運(yùn)動為主，并且具有繼承性，主要表現(xiàn)為山區(qū)長期上升，山前與河谷地帶震蕩性上升，盆地沉降及褶皺、斷裂、地震發(fā)育等。

新構(gòu)造運(yùn)動形成的斷裂主要為北西—北西西向和近南北向，兩大活動斷裂使巖層中形成了2組交叉的垂直裂隙，2組裂隙產(chǎn)狀：40°∠85°、340°∠86°，為砂礫巖峰林的形成奠定了構(gòu)造條件。

3.1.3 高原寒冷、干旱氣候——重要的外力條件

曲什安砂礫巖峰林地地處中緯度高海拔山區(qū)，屬典型的高原大陸型氣候，以低溫干旱、溫差大、干冷多風(fēng)為主要特點(diǎn)，年平均氣溫小于10℃以下。物理風(fēng)化作用強(qiáng)烈；重力崩塌、季節(jié)性河流對峰林地貌形成有較大的影響，還有黃河的侵蝕也對峰林地貌的形成起到了積極作用。

3.2 砂礫巖峰林地貌形成過程分析

第四紀(jì)以來，青藏高原經(jīng)歷了連續(xù)3次抬升，2期冰期，到全新世后，氣候變成干旱寒冷(張智勇等，2001)。新構(gòu)造運(yùn)動形成的斷裂主要為北西—北西西向和近南北向兩大活動斷裂，斷裂使巖層中形成了2組交叉的垂直裂隙，就像網(wǎng)格狀的刀縫把巖層分成了一個個方形柱-菱形柱體。其次，由于溫差風(fēng)化、地面流水的侵蝕主要沿著這些裂隙進(jìn)行，使巖層逐漸被切割分離，峰叢、峰林地貌便開始形成。

4 曲什安砂礫巖峰林地貌與國內(nèi)主要砂礫巖地貌對比分析

曲什安砂礫巖峰林地貌形成的物質(zhì)基礎(chǔ)是具有鈣質(zhì)、泥沙質(zhì)膠結(jié)的砂礫巖，地層抬升地表后，遭受強(qiáng)烈的大氣降水、地表流水差異侵蝕作用，形成峰林林立、崖壁陡峭；重力崩塌作用后，坡下堆積物較多。

國內(nèi)具有峰林特征的地貌類型主要有喀斯特峰林和砂巖、花崗巖峰林3大類。從巖性上來看，曲什安峰林屬于剝蝕殘余型砂礫巖峰林，與喀斯特峰林、花崗巖峰林、砂巖峰林屬于不同類型；從巖層時代上來看，曲什安峰林是早更新世砂礫巖，比張家界峰林和丹霞地貌更新。國內(nèi)丹霞地貌紅層多數(shù)為白堊系，最老為三疊系；從形成機(jī)理來看，曲什安峰林砂巖地貌經(jīng)歷了青藏高原快速沉積抬升、經(jīng)過2期冰期，以及獨(dú)特高原寒旱氣候條件，在季節(jié)性流水、雨水侵蝕作用，與一般的砂巖地貌構(gòu)造抬升、沿垂直節(jié)理侵蝕過程有較大差別；從地貌特征方面比較，曲什安峰林亦具有與其他典型砂巖地貌不同的特征(表1)。

此外，在曲什安還有奇特的蜂窩狀砂礫巖崖壁出現(xiàn)，這是砂礫巖經(jīng)過差異風(fēng)化作用導(dǎo)致的，選取丹霞類典型蜂窩狀洞穴與曲什安蜂窩狀洞穴進(jìn)行巖性、形成原因、主要特征等方面對比(表2)。

曲什安在地殼隆升后被抬升到高處，由于膠結(jié)松散的砂礫石巖層在干旱寒冷氣候條件下，經(jīng)新構(gòu)造運(yùn)動、季節(jié)性雨水沖蝕、黃河河流侵蝕、溫差形成風(fēng)化作用、重力垮塌作用使曲世安地區(qū)形成了粗狂、雄渾、原始美的砂礫巖峰林景觀，可與甘肅景泰石林媲美。

綜上分析，曲什安砂礫巖峰林有著粗狂雄宏的砂礫巖峰林奇觀，與丹霞類等其他砂礫巖景觀地貌在巖性時代、沉積環(huán)境、區(qū)域分布上有著很大的差異。這里還有清澈平緩的黃河河流景觀帶，羊皮筏漂流、花香四溢的農(nóng)莊、飄香的果園，一望無垠的牧場更是其獨(dú)具特色的自然資源。可以成為科學(xué)考察、地質(zhì)旅游、休閑、攝影、地學(xué)科普教育的基地。

表1 青海曲什安砂礫巖峰林地貌與國內(nèi)主要砂巖類地貌對比分析表Tab.1 Comparison of landforms between the conglomerate peak forest landforms in Qushian’an, Qinghai Province and major sandstones class geomorphology in China

表2 曲什安砂礫巖蜂窩狀洞穴與丹霞類蜂窩狀洞穴特征對比表Tab.2 Comparison of the Characteristics of Honeycomb-shaped Caves in Qushian and Danxia-like Honeycomb Caves

5 結(jié)論

曲什安砂礫巖峰林是早更新世河湖相沉積的砂礫巖，經(jīng)地殼連續(xù)抬升后被抬升到2 800～3 100 m海拔高度，經(jīng)構(gòu)造運(yùn)動、物理風(fēng)化、雨水沖蝕-流水侵蝕、重力垮塌4個階段作用，形成了青藏高原獨(dú)特粗狂、雄渾、原始美韻味的砂礫巖峰林景觀。

曲什安砂礫巖地貌中以峰林、峰叢、峽谷為主要地貌和景觀特征；洞穴不甚發(fā)育，分布不均勻，規(guī)模較小。但與丹霞地貌中形成的蜂窩狀洞穴熱力差異風(fēng)化、片狀、層狀剝落形成不同。曲什安砂礫巖峰林因巖石膠結(jié)差而不能攀爬。

砂礫巖峰林集科學(xué)價值、美學(xué)價值與一體，交通便利，加之當(dāng)?shù)夭刈逦幕吞飯@風(fēng)光的襯托，是科考、探險、休閑、觀光旅游、黃河漂流、攝影等項目的樂園。具有很好的旅游開發(fā)前景。