吳子杰,邱隆偉,王海鵬,仲米山,高福亮,侯靜,李欣

1)中國石油大學(華東) 地球科學與技術(shù)學院,山東青島,266580;2)遼寧省地質(zhì)勘查院有限責任公司,遼寧大連,116100;3)吉林大學 地球科學學院,長春,130061

1 研究目的

遼寧大連地區(qū)位于華北克拉通的東北緣(Zhao Guochun et al.,2012),這里中—新元古代地層發(fā)育,自下而上分別為永寧群、細河群、五行山群和金縣群,其中永寧群和細河群是一套碎屑巖沉積組合,永寧群包含永寧組,細河群包含釣魚臺組、南芬組、橋頭組。曾有學者針對該套碎屑巖組合開展過巖石學、層序地層學、古氣候?qū)W以及物源分析等研究工作,取得了諸多成果。筆者在此地開展中—新元古代地層專題研究過程中,曾報道過在橋頭組砂巖中發(fā)現(xiàn)了微生物誘發(fā)成因沉積構(gòu)造(MISS)(吳子杰等,2022),引起了廣泛關(guān)注。在之后的野外調(diào)查過程中又在大連瓦房店地區(qū)的釣魚臺組、橋頭組砂巖層中發(fā)現(xiàn)了密集分布的蜂窩狀小型洞穴,該類洞穴以往從未被公開報道。筆者等通過對其分布、形態(tài)等特征的觀察,初步分析了其成因,旨在引起學界對大連地區(qū)該類洞穴的關(guān)注,吸引更多學者開展關(guān)于其形成機理、影響因素等方面的深入研究,進而探討其對人類生活的影響。

2 研究方法

通過對大連地區(qū)的野外調(diào)查,筆者在瓦房店復(fù)州城周邊地區(qū)釣魚臺組和橋頭組砂巖層表面發(fā)現(xiàn)了一種大小不等、形狀各異、呈密集分布的小型洞穴,看上去如蜂窩一樣緊密排列。筆者選取岳山山頂橋頭組砂巖露頭的蜂窩狀洞穴進行重點剖析,并與國內(nèi)外典型的風化洞穴特征進行比對,以確定洞穴的基本成因。

3 研究結(jié)果

本研究選取的岳山露頭點位于大連瓦房店市復(fù)州城鎮(zhèn)東7 km岳山山頂處,GPS坐標為東經(jīng)121°48′31″、北緯39°44′46″(圖1a)。露頭點巖性為灰白色中厚層硅質(zhì)膠結(jié)粗中粒石英砂巖,地層層位屬于橋頭組二段的頂部,地層傾角較緩,產(chǎn)狀為200°∠10°。蜂窩狀風化洞穴整體位于露頭點砂巖層西北側(cè)的表面(圖1b),在砂巖層的頂面以及東側(cè)、南側(cè)均未見到洞穴發(fā)育,洞穴整體為圓形或橢圓形,直徑在1～5 cm,深度在1～2 cm,部分小洞穴已風化連接在一起形成了相對較大的洞穴(圖1c)。洞穴的內(nèi)部見有風化剝落的泥砂,且剝落的泥砂成分與整體巖性保持一致。

圖1 研究露頭點位置(a)及鹽風化穴宏觀特征(b)、(c)

4 討論

關(guān)于砂巖蜂窩狀洞穴國內(nèi)均有大量發(fā)育,但關(guān)于其成因目前卻尚未達成共識(譚艷等,2015)。大連地區(qū)中—新元古界砂巖中的蜂窩狀洞穴最早是由遼寧省地質(zhì)勘查院在1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中發(fā)現(xiàn),但并未進行研究報道,據(jù)筆者調(diào)研了解,該風化洞穴最初被解釋為礫石風化脫落而成。但通過詳細的觀察,不論是露頭表面還是巖石內(nèi)部均未有礫石存在,因此礫石脫落成因并不能使人信服。呂洪波等(2017,2022)通過十數(shù)年的野外考察與研究,系統(tǒng)總結(jié)了中國不同氣候帶鹽風化作用的特征和形成機理,為本研究提供了基礎(chǔ)。通過與其報道的典型鹽風化穴進行對比分析,并經(jīng)呂洪波老師對大連地區(qū)中—新元古界砂巖蜂窩狀洞穴野外照片的觀察鑒定,確定該洞穴為鹽風化成因。

岳山露頭點海拔約200 m,距離西北部的將軍石海濱僅19 km,距離西部的紅沿河海濱27 km。由于該地區(qū)地勢相對較高,常受冷暖氣流相會影響而形成海霧,而海霧中所含大量的鹽分遇到砂巖露頭后會析出附著到巖石表面,而鹽類在巖石表面結(jié)晶產(chǎn)生的張力使巖石表面的碎屑顆粒撐開而脫落,經(jīng)過長期周期性的干濕交替蒸發(fā)作用,就形成了鹽風化穴。據(jù)統(tǒng)計1966～2015年瓦房店地區(qū)的主導風向為北風(王會品等,2018),但該鹽風化穴主要位于露頭點的西北側(cè),因此該風化穴的形成應(yīng)是受更早期的海風和鹽類結(jié)晶影響,關(guān)于其具體的形成機理還需要深入的研究和探討。

鹽風化作用是地球表面普遍存在的一種物理風化作用,但卻一直被地學界忽視,很多地表上鹽風化穴形成的地貌均被解釋為其他作用的結(jié)果(呂洪波等,2017)。鹽風化最主要的結(jié)果就是導致巖石表面的崩解和破損,因此鹽風化作用的結(jié)果具有兩面性,其既可以形成獨特的地貌景觀供人類參觀,又可以破壞地貌景觀給人類留下遺憾。大連地區(qū)三面環(huán)海且地質(zhì)遺跡眾多,長期的海浪拍打和海霧浸潤作用,加之四季分明的氣候特征都在對地質(zhì)遺跡進行著破壞,應(yīng)該引起一定的重視。

5 結(jié)論

遼寧大連地區(qū)中—新元古界砂巖中發(fā)育的蜂窩狀洞穴,通過與典型的鹽風化穴特征進行比對分析,確定該蜂窩狀洞穴為鹽風化穴。該風化穴由海霧中鹽分在砂巖中析出結(jié)晶,致使巖石表面碎屑顆粒脫落風化而形成。關(guān)于大連地區(qū)鹽風化穴的具體形成機理,還需要進一步討論。鹽風化作用可對大連地區(qū)的地質(zhì)遺跡進行破壞,應(yīng)該引起重視。

致謝：感謝遼寧省地質(zhì)勘查院有限責任公司對本研究的支持,感謝章雨旭研究員對本文提出的修改建議。