太行山的地貌特征及成因分析

雷慶 劉定坤 李圣 季瑋

摘? 要：華北地塊經(jīng)過(guò)多次構(gòu)造活動(dòng)后，太行山東西兩側(cè)出現(xiàn)大的地勢(shì)差，從而引發(fā)了復(fù)雜的構(gòu)造演化和地貌演變，也因此產(chǎn)生豐富多彩的構(gòu)造地貌景觀。特別是在太行山的中、南段形成了典型的嶂石巖地貌。這一地貌的巖層大致可以分為三層：下層是元古界變質(zhì)巖;中層為元古界砂夾砂頁(yè)巖;上層則是寒武系含礫粗砂巖、礫巖，上覆灰?guī)r。它的發(fā)育經(jīng)歷了從石縫發(fā)育階段、套谷形成階段到方山、塔柱形成階段，最后到塊狀殘丘階段這樣的四個(gè)階段，形成了包括巖廊、赤壁長(zhǎng)墻、楔形溝、“Ω”形嶂谷（回音壁）和方山等的典型地貌類(lèi)型。嶂石巖壯麗的風(fēng)景特色，使太行山中南段的嶂石巖地區(qū)成為我國(guó)的國(guó)家級(jí)重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)。

關(guān)鍵詞：太行山;構(gòu)造演化;嶂石巖地貌特征

中圖分類(lèi)號(hào)：P931 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）09-0078-02

Abstract： After many tectonic activities in North China block， there is a large terrain difference on the eastern and western sides of Taihang Mountain， which leads to complex tectonic evolution and geomorphological evolution， and therefore produces a rich and colorful tectonic geomorphological landscape. Especially in the middle and south of Taihang Mountain， a typical Zhangshi rock geomorphology has been formed. The strata of this geomorphology can be roughly divided into three layers： the lower layer is Proterozoic metamorphic rock; the middle layer is Proterozoic sand and sand shale; the upper layer is Cambrian gravel-bearing coarse sandstone， conglomerate， overlying limestone. Its development has gone through four stages， from the stage of stone fracture development， the stage of valley formation to the stage of square mountain and tower column formation， and finally to the stage of massive residual hill. Typical geomorphological types are formed， including rock corridor， Chibi long wall， wedge-shaped ditch， "Ω" shaped valley （echo wall） and Fangshan， etc. The magnificent landscape characteristics of Zhangshiyan make the Zhangshiyan area in the south-central section of Taihang Mountain become a national key scenic spot in China.

Keywords： Taihang Mountain; tectonic evolution; geomorphological characteristics of Zhangshi rock

1 太行山的地質(zhì)概況

1.1 太行山的地層特征

根據(jù)鉆井資料，三疊系在華北地塊中部巖性為長(zhǎng)石砂巖以及砂礫巖，厚達(dá)1200m（王桐和，1995），但在在渤海灣盆地內(nèi)部大部分缺失，僅在坳陷內(nèi)部零星分布。中-下侏羅統(tǒng)巖性以泥巖、砂巖以及大量的火山碎屑巖為主。上侏羅統(tǒng)以火山巖為主，分布于太行山北部。下白堊統(tǒng)以泥巖、火山碎屑巖、火山巖為主，分布于華北地塊東部盆地。上白堊統(tǒng)以磚紅色中細(xì)粒砂巖夾泥巖為主，分布較少。至新生代時(shí)期，渤海灣盆地內(nèi)部為一套河湖相沉積，最底層為砂巖，但砂巖中間夾有生油層（葉琳，2013）。

1.2 太行山經(jīng)歷的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

晚侏羅世華北板塊多向匯聚，在板塊邊緣形成了多個(gè)方向逆沖推覆構(gòu)造。其中太行山地區(qū)主體構(gòu)造方向?yàn)镹NE-NE向，表明主要受古太平洋板塊俯沖的影響。至早白堊世晚期，研究區(qū)東部由擠壓體制轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺贵w制形成了大量的斷陷盆地，而西部仍處于擠壓構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)下，此時(shí)太行山隆起于兩者之間。至新生代，在伸展構(gòu)造作用下華北高原徹底垮塌形成了渤海灣盆地。至中新世末-上新世初，太行山地區(qū)進(jìn)入新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)階段，山西地塹系、太行山南北緣以及太行山內(nèi)部山間盆地開(kāi)始形成（曹現(xiàn)志，2014）。借此認(rèn)為，太行山地區(qū)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得太行山東西兩側(cè)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的地勢(shì)差為后來(lái)研究區(qū)的地貌形成提供了動(dòng)力。

2 嶂石巖地貌的特征及形成

嶂石巖地貌形成于北方的低溫少雨的環(huán)境中，其巖體為元古界石英砂巖地層，具有明顯的區(qū)域性特點(diǎn)。

2.1 嶂石巖的地貌特征

嶂石巖在垂直景觀上可分為溝底、底棧、二棧、三棧和頂棧五個(gè)層次（如圖1所示），嶂石巖風(fēng)光主要集中在三層剝蝕面分割的懸崖絕壁部分，眾多的嶂谷又從縱向上組合成了一系列的次級(jí)景觀單元。其地貌類(lèi)型有巖廊、赤壁長(zhǎng)墻、楔形溝、回音壁等。

2.2 嶂石巖的巖性特征

嶂石巖的巖層一般可以分為三層（郭康，1992）：

下層巖性（如圖1C）為元古界灰綠色變鈉長(zhǎng)安山巖和順層侵入巖變質(zhì)輝綠巖-閃長(zhǎng)巖，主要構(gòu)成嶂石巖地貌的坡麓。

中層巖性（如圖1B）底部為砂礫巖及紫色砂質(zhì)頁(yè)巖，下部為粉紅、灰白中厚層石英巖狀砂巖，中部為紫紅色、暗紫色中厚層長(zhǎng)石石英砂巖，上部為灰白、灰綠、紫色中厚層石英砂巖夾砂質(zhì)頁(yè)巖。

上層巖性（如圖1A）為寒武系巖層，其底部為含礫粗砂巖、礫巖，上覆饅頭組為紅色頁(yè)巖與薄層泥灰?guī)r，往上依次為為易風(fēng)化破碎的紅色灰?guī)r、砂質(zhì)頁(yè)巖以及白云質(zhì)灰?guī)r，最上部為寒武系中統(tǒng)徐莊階云母頁(yè)巖、結(jié)晶灰?guī)r和鮞狀灰?guī)r。

3 典型的嶂石巖地貌成因分析

太行山中、南段發(fā)育典型的嶂石巖地貌，前人認(rèn)為該地貌形成機(jī)制有以下三種：（1）地殼迅速抬升同時(shí)發(fā)生有斷裂活動(dòng)，外動(dòng)力以深切、崩塌和溯源侵蝕為主;（2）地殼緩慢抬升，外動(dòng)力以側(cè)蝕和谷坡后退為主;（3）地殼在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，外動(dòng)力以夷平、風(fēng)化為主。以上三種不同類(lèi)型的機(jī)制是內(nèi)外動(dòng)力共同作用的結(jié)果，可以與地殼的不同構(gòu)造階段對(duì)應(yīng)（李穎，2009）。

3.1 影響嶂石巖地貌形成的兩大動(dòng)力

嶂石巖地貌形成的重要?jiǎng)恿?lái)自橫向楔狀侵蝕作用和橫向掏蝕卸荷作用。其中楔狀侵蝕過(guò)程是嶂石巖地貌區(qū)別于其他地貌類(lèi)型的根本原因，而橫向掏蝕卸荷作用對(duì)嶂石巖地貌演化的速率及物質(zhì)總量的搬運(yùn)也起了舉足輕重的作用，二者共同促進(jìn)了嶂石巖地貌的形成。

楔狀橫切坡面發(fā)育是一種十分有趣的地貌過(guò)程，它不同于丹霞地貌（黃進(jìn)，1982;陳國(guó)能，1991;吳起俊，1994）、張家界地貌（陳國(guó)達(dá)，1993;劉金山，1988）那樣將山體從上向下直接切割成豆腐塊狀，而是由山體一側(cè)陡壁橫向切入，成為豎直的溝縫。

橫向掏蝕卸荷作用發(fā)生的根本原因是巖性的差異。風(fēng)化侵蝕首先從夾砂頁(yè)巖和松軟砂巖開(kāi)始，在軟弱層被掏蝕后，上覆巖層懸空并承受自重和上部巖體的壓力。當(dāng)軟弱層不斷的被掏蝕，上覆巖層承受的力越大，巖層原有的垂直節(jié)理加強(qiáng)并產(chǎn)生新生節(jié)理，造成整個(gè)巖體的不穩(wěn)定。懸空的巖體承受能力達(dá)到極限時(shí)開(kāi)始卸荷塌落形成反梯狀塌落面，當(dāng)塌落面達(dá)到山頂后巖壁大面積崩塌，巖壁整體后移（郭康等，1997）。

3.2 嶂石巖的發(fā)育模式

嶂石巖地貌的發(fā)育過(guò)程分為四個(gè)階段：

巖嶺后退-石縫發(fā)育階段（胚胎-幼年期）：頂層的石灰?guī)r巖層由于邊緣陡壁及底部受侵蝕、掏蝕及卸荷崩塌的緣故造成巖壁的整體性后退，進(jìn)而使下伏石英砂巖層出露，并在其邊緣發(fā)育橫切侵蝕巖體的楔形石縫。嶂石巖巖嶺后退其實(shí)是一種石灰?guī)r地貌形成過(guò)程，該過(guò)程可為石英砂巖的坡面發(fā)育創(chuàng)造了條件。

巷谷發(fā)育-套谷形成階段（青年期）：石縫發(fā)育形成巷谷迅速擴(kuò)大為障谷，并且在石壁兩側(cè)再次發(fā)育石縫形成次級(jí)巷谷，組成套谷。

套谷發(fā)育-方山、塔柱形成階段（壯年期）：該階段障谷向下層侵蝕形成了層疊套谷，與此同時(shí)次級(jí)巷谷的延長(zhǎng)、擴(kuò)大而將障谷間隔墻切斷形成了方山和塔柱等。

方山、塔柱發(fā)育-塊狀殘丘階段（老年期）：該階段方山、塔柱、排峰進(jìn)一步坡面侵蝕形成了細(xì)長(zhǎng)柱峰，最后柱峰倒塌形成塊狀殘丘和大量塊石堆積。

目前，該嶂石巖地區(qū)正處于地貌發(fā)育的第二、三階段，即風(fēng)景地貌最完美時(shí)期（郭康，1992）。

4 結(jié)論

（1）新生代以來(lái)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得太行山東西兩側(cè)產(chǎn)生強(qiáng)

烈的地勢(shì)差，為太行山地區(qū)的地貌塑性提供了動(dòng)力。（2）嶂石巖地貌它的形成動(dòng)力以側(cè)向楔狀的水流侵蝕和重力崩塌為主，它的形態(tài)特征是：色紅、頂平、身陡、棱角明顯，以規(guī)模宏大的階梯狀綿延大墻和套谷、方山為主，并有塔柱、排峰等多種奇險(xiǎn)景觀造型。（3）嶂石巖地貌發(fā)育模式可綜合為巖嶺后退-石縫發(fā)育（胚胎-幼年期）、巷谷發(fā)育-套谷形成（青年期）、套谷發(fā)育-方山塔柱形成（壯年期）與方山塔柱發(fā)育-塊狀殘丘（老年期）四個(gè)階段。

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