郭超 黃嘉慧 龐立陽

廣東省有色礦山地質(zhì)災害防治中心 廣東 廣州 510030

石英砂巖峰林地貌是巖土體地貌景觀中重要的分支，是一種獨特的地學旅游資源，其中以湖南張家界最為典型，兼具極高的科學研究和地質(zhì)美學欣賞價值。關于砂巖峰林地貌的分類、成因、發(fā)育機理及形成時代等問題引發(fā)多次討論[1][2][3][4]。其地貌與流水侵蝕、重力崩塌作用、巖性特征及所處構造條件密切相關。目前，國內(nèi)大多有關砂巖峰林地貌特征的研究焦點主要集中在張家界世界地質(zhì)公園，有關南嶺地區(qū)砂巖峰林地貌研究甚少。乳源大布鎮(zhèn)及廣東石門臺國家級自然保護區(qū)一帶分布華南地區(qū)出露面積最大的石英砂巖，發(fā)育的砂巖峰林地貌屬華南規(guī)模最大、分布最為集中。因此，本文希望在前人的研究成果基礎上，通過對大峽谷及其鄰區(qū)的砂巖峰林地貌的特征及成因研究，為南嶺地質(zhì)遺跡保護提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)處于南嶺山脈的中段南麓，位于廣東省北部，屬于粵北弧形山地的中列西翼山地（圖1）。

圖1 研究區(qū)地貌（來源于GoogleEarth衛(wèi)星圖）

南嶺地區(qū)處于歐亞板塊、特提斯板塊以及濱太平洋板塊接合部位，大地構造位于華南褶皺系。景區(qū)內(nèi)砂巖峰林地貌發(fā)育于晚泥盆世老虎頭組（D2l）、楊溪組（D2y）中，區(qū)域上該組巖性主要由紫灰、灰褐、灰白、黃白色中厚層狀-塊狀含礫長石石英砂巖、石英砂巖夾含礫砂巖、粉砂巖、泥巖等組成。含礫砂巖的礫石成分成熟度高，主要為石英質(zhì)礫和石英砂巖礫，分選較好。巖層層面總體平整，發(fā)育大型平行層理，巖層走向上延伸遠，層內(nèi)發(fā)育有交錯層理?？v向上，巖石組合相近，巖石中碎屑顆粒分選較好，底部礫巖或含礫砂巖的礫石成分較單一，以石英質(zhì)礫為主，次圓—圓狀，上部粒度略有變細，粉砂巖或泥質(zhì)粉砂巖夾層比例增多，巖層厚度由下往上也有漸薄的趨勢。

2 砂巖峰林地貌特征

區(qū)內(nèi)砂巖峰林地貌雄踞于海拔千米以上的山體上部，山體邊部或溝谷地帶發(fā)育最好，由于溝谷的切割和山體邊緣巖石的崩塌，峰林邊緣一般為陡峭的崖壁。構成南嶺國家公園砂巖峰林地貌的主要地貌類型有峽谷、石峰（柱）、崖壁等，此外還有構造地貌類地質(zhì)遺跡—夷平面，水體地貌類地質(zhì)遺跡—瀑布、水潭等。

2.1 峽谷

峽谷長度總體偏短，一般不超過3km。峽谷落差較大，個別可達1000m，主體以200-400m為主，多為深V型谷，未發(fā)現(xiàn)寬谷。峽谷中河流水流總體偏小，多受上游水電站影響，水質(zhì)較好，河床砂礫石較多，發(fā)育潭-瀑-潭水體地貌組合，植被茂密。峽谷谷深坡陡，但河床坡降比較大，多呈近南北向或近東西向展布，，總體多徑直，局部蜿蜒曲折。

2.2 石峰

石峰是砂巖峰林地貌最基本的景觀，多發(fā)育于峽谷兩側谷岸上，巖石受斷層、節(jié)理作用切割及后期風化剝蝕、崩塌形成砂巖峰林，峰柱或石柱多呈塔狀、手指狀、石筍狀、厚劍狀等，棱角分明，單個石柱底徑最大可達5-8m，最小可達1-2m，單個石柱最高約數(shù)十米，小者亦可達2-3m之高。砂巖石柱在相對集中，排列有序，成規(guī)模的石柱有二十至上百余根，石柱表面無植被覆蓋或少植被，石柱上發(fā)育大量凹槽、巖槽，可見近水平的層理，巖柱頂?shù)字脖桓采w較好，周邊自然生態(tài)環(huán)境良好。部分孤峰形態(tài)多樣，一步一景，具有較強的美學價值。

2.3 崖壁

崖壁是研究區(qū)內(nèi)砂巖峰林地貌中最壯觀、規(guī)模最大的的景觀，具有與丹霞地貌相似的“赤壁丹崖”特征。崖壁位于峰林區(qū)邊緣，高度達幾百米，延綿數(shù)千米。其中最著名的當屬廣東大峽谷景區(qū)的虎嘯崖?；[崖地處乳源大峽谷入口處，為一處天然大斷面，平面上大斷面呈開口的銅鐘狀，頭小底大形態(tài)，邊長長約1.37km，高差達170m。從上往下看或從下往上看，猶如深淵或天如一線，規(guī)模宏大，巍峨壯觀，且在絕壁上形成白色銀河瀑布，飛流而下，氣勢恢宏。

3 砂巖峰林地貌景觀成因分析

砂巖峰林景觀的形成，除受一般構造運動的影響外，還深受巖石性質(zhì)、巖層組合、節(jié)理構造、地貌位置、氣候、生物等因素的影響[5][6]。

3.1 砂巖峰林地貌形成的外因

（1）物質(zhì)基礎

特殊的地層巖性是碎屑巖地貌形成的物質(zhì)基礎。據(jù)調(diào)查，研究區(qū)發(fā)育砂巖峰林地貌的區(qū)域地層單位劃分存在差異：其中乳源大峽谷、閻羅頭、十二旗為中泥盆世老虎頭組（D2l）；茶巖頂、石門臺為中泥盆世楊溪組（D2y），雖然地層單位劃分有所不同，但均發(fā)育在石英砂巖分布區(qū)。石英砂巖中石英含量普遍較高，膠結物多為鐵質(zhì)、硅質(zhì)，石英和鐵、硅質(zhì)膠結物的化學性質(zhì)在表生環(huán)境下十分穩(wěn)定，具有較強的抗侵蝕性，另一方面，由于具有堅硬的物質(zhì)特性，構成石峰、峰柱、崖壁的堅固的基座。

此外，地層中不同的巖性組合形成的地貌略有差異，其中以凹槽、巖槽地貌為代表。其形成是源于不同巖性的抗風化能力差異，石英砂巖中夾有的粉砂質(zhì)頁巖、粉砂巖相對石英砂巖、砂礫巖等，其抗風化、抗水流沖蝕程度相對較弱，在崖壁上受風化、流水作用被掏空底部部分膠結物后更易于脫落，粉砂質(zhì)頁巖、粉砂巖夾層的厚度、連續(xù)性決定了凹槽、巖槽的規(guī)模，由于砂巖峰林地貌區(qū)的粉砂質(zhì)頁巖、粉砂巖層厚均較小，因此形成的凹槽、巖槽地貌規(guī)模均較小。

③乳源大峽谷區(qū)域未見老虎頭組下伏地層，即整個地層巖性以石英砂巖為主，其發(fā)育的地貌主要為深邃峽谷及峽谷陡壁和陡壁中流水沿垂直節(jié)理侵蝕、崩塌形成的山梁、峰柱、峰堡組成的砂巖峰林地貌；而石門臺-茶巖頂區(qū)域楊溪組下伏為侏羅系花崗巖巖體，巖性為中粗粒斑狀黑云母二長花崗巖，其抗風化剝蝕能力遠遠弱于石英砂巖，因此導致花崗區(qū)形成較緩的坡麓，而石英砂巖在2組垂直節(jié)理切割下，形成陡峻的山崖及由石柱、峰柱、峰塔、階梯狀陡崖等組成的砂巖峰林地貌，且底部發(fā)育大量因砂巖崩塌而形成的空腔或巖腔。

（2）地質(zhì)構造

①節(jié)理裂隙

高角度的節(jié)理裂隙發(fā)育是形成砂巖峰林地貌的必要條件，中-厚層、厚層狀石英砂巖由于抗剪強度低，加上地層產(chǎn)狀平緩，整個地層板性較好，在多期地殼抬升或巖漿侵入作用下其共軛垂直裂隙節(jié)理特別發(fā)育，經(jīng)歷多次構造運動后，導致區(qū)內(nèi)不同方向、不同性質(zhì)、不同規(guī)模的節(jié)理裂隙縱橫交錯（圖2），為之后的外應力地質(zhì)作用奠定了物質(zhì)基礎。

圖2 廣東大峽谷節(jié)理

自燕山運動以來，研究區(qū)內(nèi)的主體構造線沒有發(fā)生過大的變動，許多構造作用往往持續(xù)影響至今。在喜馬拉雅運動期間，基本沒有發(fā)生褶皺變動，而是以塊狀構造為特征發(fā)生整體性或差異性抬升，發(fā)育大量高角度的節(jié)理。

由于節(jié)理均為高角度，使巖石上下重心基本保持在同一鉛垂線上，巖塊穩(wěn)定不易沿層面滑落，促使所形成的巖峰石柱直立，并能維持較長的時間；高角度共軛節(jié)理系統(tǒng)的發(fā)育，誘導流水-重力作用不斷深入開拓，加之少量薄層粘土巖的差異風化掏空，使邊坡巖塊失重而崩塌，多切削成棱方體壁立陡崖、石峰、石柱。

②巖層產(chǎn)狀對坡面形態(tài)的控制

對比丹霞地貌，可以看出碎屑巖地貌與之有較多相似之處，其中山塊頂面和構造坡面同樣明顯受巖層產(chǎn)狀的控制，按照巖層產(chǎn)狀可分為近水平、水平巖層和緩傾斜巖層兩種，地層在抬升過程中由于層理產(chǎn)狀平緩，使得巖層之間不易產(chǎn)生重力滑動，有利于峰柱地貌的穩(wěn)定。在新生代的地殼運動中，該地貌區(qū)均以整體塊狀抬升為主，大部分巖層產(chǎn)狀屬于近水平、水平，加上山體高角度節(jié)理裂隙發(fā)育，因此如同丹霞地貌一樣，自上而下發(fā)育三種坡面類型，發(fā)育的地貌具有“頂平（頂斜）、身陡、麓緩”的坡面特征。

③新構造運動對地貌發(fā)育進程的控制

古近紀以來的新構造運動差異性和間歇性抬升，導致侵蝕基準面的下降，使得區(qū)內(nèi)水動力作用的加劇，水流最終切穿高角度的節(jié)理裂隙軟弱帶。較早抬升后保持長期穩(wěn)定的區(qū)域，有利于砂巖峰林地貌按連續(xù)過程從幼年期到老年期逐步演化。

④巖漿活動對地貌發(fā)育進程的影響

侏羅紀酸性巖漿沿斷層或節(jié)理侵入于泥盆系老虎頭組和楊溪組中，導致此區(qū)域泥盆系地層較其他區(qū)域海拔更高，同時在后期同等風化作用下，花崗巖被風化后導致上覆石英砂巖地層發(fā)育大量卸荷節(jié)理，促進了石英砂巖峰林地貌的演化進程，同時更高的海拔也導致其受風化、夷平作用更強。

3.2 碎屑巖地貌形成的外因

影響該類地貌形成的外因主要有水動力和重力作用，其中流水是塑造地貌的主動力，石英砂巖地層被抬升后接受流水侵蝕，重力作用加速陡坡和懸空地段的崩塌，風化、生物作用起輔佐作用。

（1）水動力作用

流水侵蝕作用是砂巖峰林地貌形成的最活躍、最基本的主動外動力作用，是正在進行的最直觀的外動力作用。研究區(qū)屬于典型的亞熱帶濕潤季風氣候，降雨充沛，地表徑流發(fā)育，常年性河流、溪流對山體的沖蝕和側蝕作用。

砂巖峰林地貌區(qū)均為地殼相對抬升區(qū)，在地殼抬升的過程中，作為一種外在的營力，流水沿高角度節(jié)理裂隙下切，使這些節(jié)理裂隙空間加寬、加深，形成平直深窄的線谷或巷谷，河水對線谷、巷谷兩側及谷地進行侵蝕、沖刷，并在兩側巖體發(fā)生風化崩塌，使線谷、巷谷加深、加寬，形成景色優(yōu)美、幽靜的嶂谷、深V型谷。主河流的側蝕作用往往在坡腳掏出水平洞穴，使上覆巖塊懸空，加快重力崩塌作用的進程。

一方面，流水沿節(jié)理垂直下切和溯源侵蝕、側蝕三種方式進行，加劇巖塊分離崩塌，促使高大石峰形成，同時也為不斷加大溝谷深度和長度，促使幽深峽谷的出現(xiàn)；另一方面，流水沿坡面不斷地蝕去坡面上的風化物質(zhì)，加速風化。

（2）重力作用

由于巖石中節(jié)理裂隙的發(fā)育，把地層巖石切割成各種規(guī)模不一的巖塊體，給巖體崩塌創(chuàng)造了有利條件，因此崩塌作用也是碎屑巖地貌發(fā)育的重要因素。當大氣降水和地表水沿著造景巖層層面或節(jié)理裂隙侵蝕，并伴有生物風化和植物根劈作用時，由于節(jié)理不斷張開擴大，使巖塊重心不斷向臨空面移動，逐漸失去依托，而發(fā)生崩塌。此外，軟硬相間巖層由于差異侵蝕風化被掏空、凹進，也易引起重力崩塌。崩落的巖塊無論大小，大多形態(tài)規(guī)則，巖塊表面均比較平滑。

4 砂巖峰林地貌的發(fā)育過程

無論是湖南張家界砂巖峰林地貌，還是調(diào)查區(qū)砂巖峰林地貌形成的物質(zhì)基礎主要是厚層、產(chǎn)狀平緩、高角度節(jié)理裂隙發(fā)育的石英砂巖夾薄層粘土巖或下伏為粗粒花崗巖巖體。形成動力主要來自于地殼內(nèi)力的快速抬升及巖漿侵入，加上地球外部的水、重力和風化作用的侵蝕-剝蝕。所處地區(qū)為亞熱帶，氣候溫暖，降水充沛，雨量相對集中，常形成暴雨、洪水，河流的侵蝕強度大，特別是洪水時期的溯源侵蝕尤為強烈?？焖俚牡伢w抬升及巖漿侵入加上河流的強烈侵蝕，造成地表深向切割，從而，使地面高差加大，加之薄層粘土巖或粗花崗巖巖體的水平掏空作用，石英砂巖沿高角度節(jié)理裂隙迅速崩塌、后退，形成了新的陡崖和陡壁上的裂隙谷。河流循新的裂隙谷再進行切割，形成新的地貌。每一次河流的溯源侵蝕都會引起谷坡的迅速后退。因而，幼年期地貌不斷新生，原來的幼年期地貌演變成青年期地貌，原來的青年期地貌演變成壯年期地貌，原來的壯年期地貌則向老年期演化[7]。因此，砂巖峰林地貌形成的機理是河流強烈溯源侵蝕-巖石塊體崩塌-谷坡迅速后退。

根據(jù)演化過程中地貌形態(tài)的不同，可將碎屑巖地貌的發(fā)育主要可分為5個時期：胚胎期、幼年期、青年期、壯年期、老年期。胚胎期主要地貌類型是山體頂部淺溝；幼年期主要地貌類型是裂隙谷、方山、一線天；青年期主要地貌景觀是峽谷、方山、柱峰；壯年期主要地貌景觀是柱峰、（柱）峰群、嶂谷；老年期主要地貌景觀是孤峰、寬谷、殘丘等[8]。

對比三個地貌區(qū)，其發(fā)育時期可劃分為：乳源大峽谷-閻羅頭-十二旗屬于青年期，石門臺-茶巖頂屬于青年期向壯年期過渡。

其中石門臺-茶巖頂片區(qū)砂巖峰林地貌發(fā)育較乳源大峽谷-閻羅頭-十二旗片區(qū)更接近壯年期，其原因可能與石門臺-茶巖頂片區(qū)受花崗巖巖漿侵入有關。巖漿侵入導致地層被原始抬高，加速了該區(qū)域快速形成砂巖峰林地貌。

5 結語

（1）廣東大峽谷及其鄰區(qū)內(nèi)發(fā)育了華南規(guī)模最大、分布最集中的砂巖峰林地貌，具有典型的砂巖峰林地貌特征。主要組合為崖壁、峰林（柱）、峽谷等。

（2）砂巖峰林地貌的形成是內(nèi)因與外因綜合結果。其內(nèi)因表現(xiàn)在巖性組合、構造及新構造運動等方面。外因主要體現(xiàn)在水動力條件及重力作用。

（3）通過對比分析，研究區(qū)內(nèi)砂巖峰林地貌主要為青年期，石門臺-茶巖頂片區(qū)青年期向壯年期過渡。