黔南獨山砂巖地貌特征及形成演化

劉凌云，唐佐其，田文明，唐婷婷，龍建喜

(貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州 貴陽 550081)

貴州獨山地區(qū)泥盆系地層發(fā)育完整，下泥盆統(tǒng)砂巖廣泛分布于北東—東部區(qū)域，受內(nèi)外力地質(zhì)作用影響，形成了類型豐富的砂巖地貌景觀。除馬義波等(2017)在獨山縣幅區(qū)調(diào)報告中對維寨一帶的砂巖峰林地貌進行了概略性闡述外，其他針對本區(qū)砂巖地貌類型及形成演化機制研究內(nèi)容較少。本文以野外調(diào)查實際為基礎，首次發(fā)現(xiàn)并報道省內(nèi)除巖溶地貌景觀、丹霞地貌景觀外，獨具成景規(guī)模的砂巖地貌景觀分布區(qū)；以區(qū)內(nèi)典型砂巖地貌景觀為研究對象，分析總結(jié)景觀類型特征，重點分析其成因演化過程，增加其地質(zhì)科學內(nèi)涵，助推“地質(zhì)公園省”建設。

1 地質(zhì)構(gòu)造背景

區(qū)內(nèi)出露地層主要為志留系、泥盆系，加里東期運動造就了泥盆系與下伏志留系間不整合接觸，燕山運動、喜馬拉雅運動定性了區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造行跡，新構(gòu)造運動為現(xiàn)今地貌塑造奠定了基礎。前人對該區(qū)域下泥盆統(tǒng)碎屑巖物質(zhì)特征及沉積環(huán)境進行了討論(唐佐其等，2015；張嘉偉等，2016；譙常等，2017)，該套砂巖巖組為區(qū)內(nèi)地貌形成演化奠定了物質(zhì)基礎。

2 砂巖地貌景觀類型及特征

2.1 研究區(qū)砂巖地貌類型

圖1 獨山砂巖地貌景觀分布示意圖

Fig.1 Distribution of sandstone geomorphologic landscape in Dushan

1—砂巖峰叢；2—孤峰(石)；3—砂巖陡壁；4—平臺方山；5—峽谷、崖槽；6—觀音巖瀑布；7—(都柳江)水系；8—下泥盆統(tǒng)分布區(qū)域

表1 黔南獨山砂巖地貌景觀類型及主要特征

2.1.1 平臺方山

2.1.2 峽谷、崖槽

2.1.3 峰柱、獨石

受陡坡強切割影響，崖壁邊緣長見有獨峰、孤峰、獨石等；大小、高矮不等，形態(tài)多樣，有將軍、印章、猴子、蛇頭等形態(tài)，似人似物，一步一景，如情侶石、火車石、翻天印等。

2.1.4 崖壁、瀑布

崖壁是研究區(qū)規(guī)模最大、最壯觀的景觀，具有與丹霞地貌相似的“赤壁丹霞”特征，按發(fā)育的位置分為邊緣崖壁和內(nèi)部崖壁，前者斷續(xù)延長幾百至千余米，高數(shù)十米至兩百余米，壁面陡立，似銅墻鐵壁，主要發(fā)育于不整合面分布一帶，如維寨河、都江河上游及三利一帶，景觀點如九層崖、納界絕壁、龍頭山等；內(nèi)部崖壁受節(jié)理控制，一般長數(shù)十至百余米，高數(shù)十米至百余米，大部分為坡角大于70°的垂直崖壁，壁面上各種沉積現(xiàn)象清晰可見，是研究區(qū)內(nèi)下泥盆統(tǒng)地層沉積環(huán)境的理想場所。與崖壁、崖槽、峽谷同時發(fā)育的瀑布，高幾米至幾十米，最為壯觀的為觀音山瀑布。

2.2 與鄰區(qū)砂巖地貌特征的對比

相鄰省份砂巖地貌景觀主要有湖南張家界、廣西大瑤山等，前人對其自然屬性、地質(zhì)美學價值、成因及演化、開發(fā)及保護進行了重點研究(陳國達，1993；周中民，1994、1995；唐云松等，2005；陳平等，2006；何勇等，2014)；平亞敏等(2011)通過階地及溶洞佐證對張家界砂巖地貌形成時代進行了討論。前人對地貌類型的討論亦較多，一般多結(jié)合實際問題具體分析，有形態(tài)特征分類、發(fā)育過程分類、主導動力分類等；貴州省砂巖地貌雖遠不如巖溶地貌發(fā)育，但具有其特殊的地質(zhì)美學價值和科普意義。獨山地區(qū)砂巖景觀地貌的發(fā)現(xiàn)，有別于赤水丹霞地貌，將有助于豐富省內(nèi)地貌景觀資源類型，點綴在巖溶地貌區(qū)或與荔波典型巖溶景觀遙相呼應具有重要意義。鄰近相類似的區(qū)域主要見于東部湖南張家界砂巖峰林、南部廣西大瑤山砂巖峰林地貌，三者的特征及成因既有相似之處，也存在許多明顯區(qū)別(表2)。

2.2.1 張家界砂巖峰林比較

表2 不同地區(qū)砂巖峰林地貌特征比較表

2.2.2 大瑤山砂巖峰林比較

廣西大瑤山砂巖峰林地貌分布于大瑤山西部的蓮花山和圣堂山一帶，面積180 km2，成景母巖為下泥盆統(tǒng)蓮花山組紫紅色砂巖，屬于河流三角洲沉積，其基底為寒武系砂巖，地質(zhì)構(gòu)造屬于寬緩背斜構(gòu)造，產(chǎn)狀近水平。砂巖峰林位于海拔千米山體上部，邊緣為高聳的崖壁；景觀地貌主要有石峰、石柱、崖壁、崖槽等，形態(tài)主要為柱狀和錐柱狀，現(xiàn)處于地貌演化的幼年至壯年期，具有重要的科研、科普和旅游開發(fā)價值。與大瑤山峰林地貌比較，獨山峰林與大瑤山峰林成景母巖均為下泥盆統(tǒng)石英砂巖，均位于背斜核部位置，其形成條件與發(fā)育演化過程大體一致。不同點是大瑤山成景母巖與下伏基座為角度不整合，下伏為寒武系砂巖，其演化階段處于幼年—壯年期；獨山峰林成景母巖與下伏基座為平行不整合，下伏為志留系鈣質(zhì)粘土巖，其演化階段尚屬于幼年期。

3 地貌形成演化

3.1 地層巖性

3.2 構(gòu)造條件

加里東期運動造就了研究區(qū)泥盆系與下伏志留系間不整合接觸，形成了上下兩個截然不同的巖性構(gòu)造層，塑性較強的下伏地層形成復式褶皺基底構(gòu)造層，上構(gòu)造層砂巖則易發(fā)生脆性變形，使巖石破裂、破碎，形成節(jié)理裂隙。后經(jīng)燕山運動、喜馬拉雅運動進一步改造并定性了區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造行跡，使砂巖地貌景觀最終定位于獨山箱狀背斜近核部。獨山地區(qū)斷裂發(fā)育，對砂巖峰林地貌的形成和發(fā)展有重要控制作用，近南北向爛土斷層、白雞坡斷層和近東西向的壩弄山斷層等斷層控制了峰林的邊界；北西、北東向次級斷層及北西向、北東向兩組節(jié)理則控制了崖壁、崖槽、峰體的方向、形態(tài)和密度。新構(gòu)造運動產(chǎn)生地殼間歇性抬升給后期的構(gòu)造侵蝕和河流深切作用提供了條件。

3.3 氣象水文

獨山縣屬中亞熱帶濕潤季風氣候，雨量豐富；都柳江水系地表水文網(wǎng)沿大型裂隙呈樹枝狀分布。下泥盆統(tǒng)砂巖裂隙和孔隙發(fā)育，受大氣降水補給，基巖富含裂隙水，形成富水巖組；豐富的地表水、地下水和大量植物根系的物理化學作用，加速了對砂巖的侵蝕剝蝕，促進了峰林地貌的形成。

圖2 獨山地區(qū)典型砂巖地貌景觀

Fig.2 Typical sandstone geomorphologic landscape in Dushan area

A—維寨峰林；B—納界崖壁；C—夾縫巖峰林；D—維寨崖壁；E—觀音巖瀑布；F—甲定平臺山；G—紫林幽谷一線天；H—翻天印

3.4 演化過程

加里東運動后，距今約416 Ma時，海水自南向北入侵使研究區(qū)接受沉積，形成泥盆紀地臺蓋層，其中下泥盆統(tǒng)砂巖巖組厚度達數(shù)百米。經(jīng)燕山運動，在區(qū)內(nèi)形成寬緩的背斜構(gòu)造及強烈切割的斷裂構(gòu)造，伴隨背斜的形成，在背斜核部地層產(chǎn)狀平緩的轉(zhuǎn)折端發(fā)育大量的張性節(jié)理，切割了砂巖塊體。古近紀初期，在喜馬拉雅運動影響下，差異升降活動強烈，在新老斷裂作用和溝谷切割下，差異應力使節(jié)理進一步切割砂巖塊體，且這些節(jié)理往往為流水的運移提供了通道。隨著流水的作用，順節(jié)理深切砂巖，帶走沿途松動的巖石，形成陡壁。兩側(cè)切割較弱山頭構(gòu)成峰叢，而溝谷則形成了峰叢峽谷。第四紀以來，受新構(gòu)造運動影響地殼持續(xù)間歇性上升，都江河、江寨河等快速下切，導致侵蝕基準面下降，形成嶂谷、隘谷、V型峽谷和1 500 m以上的山峰，在流水侵蝕、重力作用影響下，山體邊緣和內(nèi)部巖石不斷崩塌，逐漸形成邊緣崖壁和砂巖峰林地貌。

獨山地區(qū)砂巖峰林的形成經(jīng)歷了臺地形成、臺地解體和峰林形成3個階段，目前尚處于幼年期，還將繼續(xù)發(fā)展演化，形成完美的峰林地貌。

4 結(jié)論

獨山砂巖地貌位于獨山縣北東側(cè)，面積約150 km2，由下泥盆統(tǒng)砂巖巖組為成景母巖，形成以平臺方山、峽谷、崖槽、峰柱、獨石、崖壁等為主要類型的砂巖地貌景觀，是一處有別于省內(nèi)巖溶地貌景觀、丹霞地貌景觀，獨具成景規(guī)模的砂巖地貌景觀分布區(qū)。砂巖地貌在獨山地區(qū)形成并成景，由泥盆紀臺地演化而來，經(jīng)歷了臺地形成、臺地解體、峰林形成等階段發(fā)展演化，與湖南張家界、廣西大瑤山砂巖峰林地貌相比，具有相似的地質(zhì)構(gòu)造背景、形態(tài)類型、形成條件和發(fā)育演化過程，但較張家界峰林地貌具有成景巖石更老，演化階段尚屬幼年期的特征。