黑龍江省中部中低山區(qū)古冰川地質(zhì)遺跡存在的可能性分析

李強

(黑龍江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所 ，哈爾濱 150080)

現(xiàn)有資料表明，在中國的黃山、廬山、湖北、云南、西藏、河北、內(nèi)蒙古均發(fā)現(xiàn)有第四紀冰川遺跡[1]。比上述各地區(qū)緯度要高的黑龍江省有無第四紀冰川存在，一直有兩種認識：一種認為只有冰緣而無冰川；另一種認為既有冰緣又有冰川[2]。筆者在進行黑龍江省地質(zhì)公園地質(zhì)遺跡調(diào)查中發(fā)現(xiàn)了大量形似冰川地質(zhì)遺跡的現(xiàn)象，以下暫稱為“類冰川地質(zhì)遺跡”。有的類似冰臼、有的類似冰壁龕、有的類似冰面湖湖蝕柱石……(以下暫稱為冰臼、冰壁龕、冰面湖湖蝕柱石……)，這些地質(zhì)遺跡的發(fā)現(xiàn)，為分析黑龍江省古冰川是否真正存在提供了重要線索。

1 類冰川地質(zhì)遺跡總體分布特征

類冰川地質(zhì)遺跡分布于黑龍江省中部的廣闊區(qū)域，地理坐標為東經(jīng)126°30′～130°30′，北緯45°40′～48°30′之間，目前包括黑龍江省鐵力市朗鄉(xiāng)花崗巖石林地質(zhì)公園、賓縣二龍·長壽山地質(zhì)公園、集賢縣七星峰地質(zhì)公園和伊春市湯旺河小興安嶺石林國家地質(zhì)公園、黑龍江鳳凰山國家地質(zhì)公園。其分布之廣、種類之齊全、數(shù)量之多、特征之明顯和保存之完好，在國內(nèi)亦屬少見(表1)。

表1 類冰川地質(zhì)遺跡分布一覽表

2 類冰川地質(zhì)遺跡類型、分布及成因推測

類冰川地質(zhì)遺跡類型主要有冰臼、冰懸槽、冰壁龕、湖蝕柱、角峰、刃脊等多種。

2.1 冰臼

冰臼主要分布于海拔210～792 m的高處，由花崗巖組成的山脊和山峰上，個別分布于山麓地帶。分布的山體周圍，地勢險峻、峰叢密布，并分布有“U”型谷、角峰、刃脊、冰懸槽等冰川地貌特征 。

目前所發(fā)現(xiàn)的冰臼，以發(fā)育在陡峭崖壁側面上的為多，少量發(fā)育在花崗巖巖體的頂面(圖1)。

圖1 長壽山上的“冰臼”

2.1.1 冰臼類型

按其分布位置分類為：

(1) 山頂冰臼

屬冰蓋冰臼之一，即為分布在山頂上的冰臼。目前所發(fā)現(xiàn)的冰臼多數(shù)屬于此種類型，有二龍·長壽山地質(zhì)公園一面砬子上的著名景觀“左神座”和“右神座”；七星峰地質(zhì)公園內(nèi)利劍峰旁的“佛印”以及朗鄉(xiāng)花崗巖石林地質(zhì)公園中傾斜或水平洞狀的洞冰臼。

(2) 山麓冰臼

屬冰蓋冰臼之一，即為分布在山麓地帶的冰臼。僅發(fā)現(xiàn)一處為此種類型，即小興安嶺國家地質(zhì)公園內(nèi)所謂的“鹿鳴泉”。

(3) 漂礫冰臼

指冰川漂礫頂部形成的冰臼，朗鄉(xiāng)花崗巖石林地質(zhì)公園內(nèi)發(fā)現(xiàn)一處屬于此種類型。

按其形狀分類為：

(1) 蜂窩狀冰臼

指大冰蓋退縮過程中產(chǎn)生的冰面湖或冰蓋消融后期形成的冰川湖浪沖蝕陡崖產(chǎn)生破碎浪沖擊基巖形成蜂窩狀密集洞穴。發(fā)現(xiàn)的少量冰臼為蜂窩狀冰臼。

(2) 側洞冰臼

在地質(zhì)遺跡調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的冰臼大多屬于側洞冰臼，就是冰臼的開口朝向旁側，與山頂部位開口向上的冰臼相區(qū)別。朗鄉(xiāng)花崗巖石林地質(zhì)公園是側洞冰臼分布最多的地區(qū)。

2.1.2 冰臼特征

冰臼分布的巖石皆為印支期花崗巖，巖石成份較為均一，粒度相差不大，未見有捕虜體和析離體。

冰臼以開口水平方向或傾斜狀的為主，有少量開口朝上。

冰臼規(guī)模大小不一，大的開口高可達2 m，寬可達5 m，深1.5 m，小的僅開口10 cm×8 cm左右，深僅1 cm。

冰臼，壁陡而內(nèi)部光滑，內(nèi)部一般無填充物，有的可見有少量泥質(zhì)成份并生長雜草，小興安嶺國家地質(zhì)公園內(nèi)發(fā)現(xiàn)的唯一一個冰臼有積水和砂；二龍·長壽山地質(zhì)公園內(nèi)的冰臼中沉積有泥土并生長有雜草。

2.1.3 冰臼分布

(1) 朗鄉(xiāng)花崗巖石林地質(zhì)公園冰臼群，分布在海拔300～792 m之間的高地上，分布面積大，約2.6 km2，數(shù)量100～120個之間，朗鄉(xiāng)冰臼群主要為分布于山崖陡壁的洞冰臼。

(2) 七星峰地質(zhì)公園主峰上的“佛印”景觀為平面上分布的聯(lián)體冰臼，一個小的冰臼和相對大的冰臼相連，和秦皇島祖山被韓同林教授認定為聯(lián)體冰臼“神女臥”極其相似。

(3) 二龍·長壽山地質(zhì)公園內(nèi)構成 “左神座”和“右神座”的冰臼與小興安嶺國家地質(zhì)公園內(nèi)的冰臼皆為分布于水平面上的單體冰臼，只是長壽山中的冰臼明顯遭到流水的侵蝕和破壞，一個沖蝕出出水口，一個即有進水口又有出水口。

2.1.4 冰臼推測成因

冰臼的成因在中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所韓同林教授出版的《發(fā)現(xiàn)冰臼》一書中有詳細的論述，它是指古冰川融水沿冰川裂隙自上而下似滴水穿石的方式?jīng)_蝕基巖產(chǎn)生的，形成的機制參見圖2[3]。

2.2 冰懸槽

冰懸槽以分布于朗鄉(xiāng)花崗巖石林地質(zhì)公園的最為典型，其中之一位于663.1高地南約300 m山脊上，與山脊同向。它全長15.1 m，寬0.5～1.0 m，呈“U”型，為冰蓋、冰帽形成的冰川融水攜帶冰碎屑、巖屑物質(zhì)沿冰川與基巖面流動形成的底平、兩側陡峻的小溝槽。另外的位于著名的景觀“石瀑”之上，由十幾條冰懸槽組成群體，受后期流水的沖刷構成“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”的壯美景觀(圖3)。

圖3 朗鄉(xiāng)公園中的“石瀑布”

圖4 朗鄉(xiāng)公園中石柱

此外，在二龍·長壽山地質(zhì)公園也有類似的現(xiàn)象，只是受后期流水作用較強，特征不明顯而無法最終認定。

2.3 湖蝕柱和蘑菇石

湖蝕柱目前僅見于朗鄉(xiāng)石林花崗巖石林地質(zhì)公園山脊上，共發(fā)現(xiàn)2處，其中一處規(guī)模較小，高30 cm，底部直徑15 cm，旁側尚有流水沖蝕的溝槽(圖4)；另外一處高約5 m，底部直徑約0.8 m，構成細柱狀孤峰。朗鄉(xiāng)花崗巖石林地質(zhì)公園還產(chǎn)生了蘑菇石這一特殊地質(zhì)現(xiàn)象(圖5)。

圖5 朗鄉(xiāng)公園中石蘑菇

湖蝕柱的成因可能是冰川最后全部融化、冰川融水形成巨大的冰川湖，湖浪對基巖及陡壁沖蝕作用的結果。

2.4 冰壁龕

是冰川湖湖浪對基巖及陡壁沖蝕作用的結果，和韓同林教授所認定的河北豐寧平頂山山麓地帶冰湖浪形成的湖蝕龕相似。僅見于朗鄉(xiāng)花崗巖石林地質(zhì)公園，數(shù)量較多，可達60～70余處，最大的冰壁龕為朗鄉(xiāng)花崗巖石林公園主峰792高地上的冰壁龕，由一連串4個較大的冰壁龕連接在一起，其底部是一組略向北傾斜的平直節(jié)理，單體呈半月型，高1.7～1.9 m，寬3～4 m，水平延深0.8～1.2 m，內(nèi)壁光滑，構成“鱷魚頭”景觀。另外的冰壁龕也構成多種奇特的景觀，如朗鄉(xiāng)地質(zhì)公園的“雄獅怒吼”等。

冰壁龕和洞冰臼的區(qū)別在于后者常呈單體出現(xiàn)且形態(tài)圓潤規(guī)則。

2.5 冰石林

在朗鄉(xiāng)、湯旺河、饒河喀爾喀山形成的或成片、或孤立存在的石林景觀，可能均是冰蓋冰川的掘蝕、拔蝕和挖蝕以及后期冰川融水的沖蝕作用下產(chǎn)生的特有的冰川地貌類型(圖6)。

饒河喀爾喀山石林中發(fā)育的水平節(jié)理，很有可能是冰蓋融化后壓力突然釋放而形成的釋重構造。

2.6 角峰

朗鄉(xiāng)石林地質(zhì)公園內(nèi)的792高地形似角峰，山頂呈現(xiàn)錐狀。

2.7 刃脊

形成朗鄉(xiāng)石林“石瀑布”的山脊即具較典型的刃脊地貌(見圖3)。

2.8 石海

在五常鳳凰山海拔1 600 m以上的高度上，存在著大面積平坦的石海，形成石海的巖石棱角分明，說明其為為較短的時間內(nèi)倒塌而平鋪到地面上，石海的成因，簡單的以風化作用形成是難以解釋這種現(xiàn)象的，最可能合理解釋就是和冰雪的凍融作用有關，即第四紀的某個時期，此地位于雪線之上，由于晝夜溫差以及間冰期及冰期的交替，巖石裂隙中的冰水不斷的冰脹—融化—冰脹，這樣不停的循環(huán)，再加上其它地質(zhì)作用的影響，最終巖石坍塌，形成這種地質(zhì)現(xiàn)象。

圖6 朗鄉(xiāng)公園中疑為冰川拔蝕作用形成的石林景觀

3 冰川地質(zhì)遺跡存在的可能性分析

本文中所說的“冰臼”、“冰壁龕”等類冰川地質(zhì)遺跡現(xiàn)象，是否最終認定確實是冰川形成，還需要更多的證據(jù)，因為，上述地質(zhì)現(xiàn)象的成因至今尚存在著爭議，即除了“冰說”外，還存在著“壺說”、“風說”、“風雨說”等多種說法。

“冰說”以韓同林、郭克毅為代表，他們認為，冰臼主要是由冰川融水(包括冰川壓融水)攜帶大量冰碎屑、巖屑及冰川粉物質(zhì)，沿冰川裂隙自上向下以滴水石穿的方式形成滾流水鉆，對下伏基巖進行強烈的沖蝕和研磨作用下形成的。

“壺說”目前以黃進、劉尚仁等少數(shù)研究者為代表，認為“基巖河床上形成的近壺形的凹坑，是急流漩渦夾帶礫石磨蝕河床形成的”。

“風說”以崔之久、南凌為代表，他們在1998年科技上報上發(fā)表文章認為內(nèi)蒙古赤峰等地巖石中所發(fā)現(xiàn)的凹坑是由“赤峰風道”的“長期定向風力侵蝕作用所致”，并命名為“風蝕鍋穴”，簡稱“風鍋”。

“風雨說”以黃進為首提出的，他們認為廣東丹霞地貌及北國山山頂?shù)纳习伎有纬芍饕怯娠L化、雨水的滴蝕、溶蝕作用下產(chǎn)生的，稱之為“風化、雨滴溶蝕說”，簡稱“風雨說”。

以上的多種學說，除“冰說”外，在韓同林所著的《發(fā)現(xiàn)冰臼》一書中均給予了否定。筆者也傾向于“冰說”。不過，要想認定本省存在的上述地質(zhì)現(xiàn)象的確是冰川作用所形成，除了要在微地貌上進行判斷外，還需要采用多種技術手段綜合分析。這些工作就是從宏觀到微觀的多個方面，利用遙感、沉積學(冰磧物)等的研究，并與國內(nèi)外相似的地區(qū)對比，然后最終確定它是否是冰川地質(zhì)遺跡。

總之，以上地質(zhì)現(xiàn)象目前尚不能完全確定為冰川成因，但這些“類冰川地質(zhì)遺跡”的發(fā)現(xiàn)，必將引發(fā)科學界更多專家學者的觀注和思考，再通過以上所提到的各種地質(zhì)技術手段的綜合研究和分析，在黑龍江省最終認定古冰川地質(zhì)遺跡的存在并進一步發(fā)現(xiàn)更多冰川地質(zhì)遺跡是極有可能的。