蘇德辰　田連捷

20世紀(jì)60年代，為了研究元謀盆地的冰川和新構(gòu)造活動(dòng)，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)所的錢方多次到云南元謀盆地進(jìn)行野外地質(zhì)調(diào)查，他在元謀盆地的上新統(tǒng)—更新統(tǒng)地層分布區(qū)，發(fā)現(xiàn)多片被流水沖刷后形成的土柱，這些土柱“高低參差、密密層層，層見(jiàn)疊出，遠(yuǎn)看如一片森林”。1977年，錢方將這種地貌形態(tài)命名為“土林”并寫進(jìn)了他公開(kāi)發(fā)表的一篇科研論文中。從此，“土林”才作為一種獨(dú)立的地貌類型，逐漸被地學(xué)界所接受。

地下深處的堅(jiān)硬巖石在地殼作用下抬升形成高聳的山脈或高原，伴隨著隆升成山的過(guò)程，巖石中會(huì)形成大小不等的斷裂或裂隙。在太陽(yáng)輻射、大氣、降雨、冰川和生物等的作用下，巖石會(huì)發(fā)生風(fēng)化、分解。千變?nèi)f化的地貌景觀就是在這種隆升與侵蝕的反復(fù)較量中形成的。

在比較特殊的條件下，巖石會(huì)因節(jié)理切割和強(qiáng)烈的風(fēng)化侵蝕作用或溶蝕作用形成1米至數(shù)十米高的針柱狀、尖錐狀石柱，密集如林者，稱為石林。云南的路南石林是最典型的實(shí)例，也是石林地貌的命名地。有人認(rèn)為石林是喀斯特地貌區(qū)獨(dú)有的地貌特征，實(shí)際上碎屑沉積巖（砂巖、礫巖）甚至巖漿巖（主要是花崗巖）和變質(zhì)巖（主要是大理巖）都可以形成石林，如丹霞山景區(qū)的丹霞石林、廣西姑婆山的大理巖石林、黑龍江伊春花崗巖石林等。

如果柱狀單體地貌的高度和直徑都比較大，則稱為石峰。石柱與石峰之間并沒(méi)有截然的界線，低矮細(xì)小者稱為石柱，通常低于50米；高大粗壯者稱為石峰，一般高數(shù)十米至數(shù)百米；密集分布的石峰稱為峰林。如果多個(gè)石峰簇?fù)硪粓F(tuán)，其下的基座與地面或坡面有明顯的高差，則稱為峰叢。峰林與峰叢經(jīng)常共生在一起。與石林類似，峰林與峰叢經(jīng)常發(fā)育在喀斯特地貌區(qū)，但并非喀斯特地貌區(qū)所獨(dú)有，自然界中還可以有丹霞峰林、砂巖峰林、花崗巖峰林，等等。張家界世界地質(zhì)公園天子山園區(qū)內(nèi)有千根以上高度超過(guò)200米的海相砂巖石峰，且成群出現(xiàn)，是世界上最典型的石英砂巖峰林景觀。

與石林或峰林相對(duì)應(yīng)的概念是土林。顧名思義，土林是由沒(méi)有完全固結(jié)成巖的土狀堆積物構(gòu)成的成群分布的柱狀地貌，遠(yuǎn)望如林，其形成以流水侵蝕為主要?jiǎng)恿?。這些未完全固結(jié)成巖的松散沉積物大多形成于最近二三百萬(wàn)年以來(lái)的湖泊或河床。但是土林形成的時(shí)間跨度很長(zhǎng)，例如西藏札達(dá)土林的沉積物沉積于510萬(wàn)年～300萬(wàn)年前（上新世—早更新世）；構(gòu)成元謀土林的沉積物年齡也早于258萬(wàn)年；而大同土林景區(qū)范圍內(nèi)目前暴露的地層絕對(duì)年齡不超過(guò)100萬(wàn)年，景觀的形成年齡距今只有2萬(wàn)～3萬(wàn)年甚至更短。

“土林”概念的誕生只有幾十年的時(shí)間。隨著對(duì)土林認(rèn)識(shí)的提高和普及，未來(lái)若干年，會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的土林景區(qū)。

同一景觀，一年四季不一樣，去年今年大不同，甚至一場(chǎng)降雨后就會(huì)出現(xiàn)截然不同的形態(tài)。置身土林，可以用一天的時(shí)間親眼看到從早到晚的光影變幻，用一年的時(shí)間見(jiàn)證不同季節(jié)土林地貌的輪回演變，用幾十年的時(shí)間感受到大自然的滄桑巨變。

土林是一種獨(dú)特而稀少的地貌類型，是特殊的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境、適合的沉積物成分與成巖過(guò)程以及適合的水文氣候條件等多種因素相互作用下形成的。在地貌學(xué)的分類中屬于特殊的流水侵蝕地貌。土林有叢林狀、寶瓶狀、秦俑狀、城堡狀、臺(tái)階狀、鼻狀、古鐘狀、尖峰狀等多種形態(tài)。其發(fā)育過(guò)程包括前期長(zhǎng)時(shí)間的構(gòu)造沉降，接收巨厚的沉積物，以及后期相對(duì)快速的構(gòu)造抬升并遭受風(fēng)雨侵蝕。土林的形成條件受到地質(zhì)構(gòu)造背景、地勢(shì)條件、氣候環(huán)境以及物質(zhì)成分與地層結(jié)構(gòu)的影響。

從地質(zhì)構(gòu)造背景看，土林是由河湖相的黏土、砂、礫石等松散堆積物因流水侵蝕而成的特殊地貌，而能夠形成巨厚的河湖相沉積的區(qū)域一般都是在較長(zhǎng)時(shí)間接受沉積的古湖或盆地，通常是地質(zhì)上的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或裂谷作用形成的。

元謀盆地是位于云南—四川南北向構(gòu)造帶中段的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，強(qiáng)烈的侵蝕作用可以形成30米～40米高的土林景觀。

西藏札達(dá)盆地位于喜馬拉雅山和阿依拉山環(huán)抱的象泉河流域，距今510萬(wàn)～300萬(wàn)年間是一個(gè)面積為數(shù)千平方千米的古湖，伴隨著青藏高原整體隆升，古湖變成陸地并遭受長(zhǎng)時(shí)間劇烈的雨水侵蝕。

山西大同盆地則是在距今300萬(wàn)～200萬(wàn)年以來(lái)因裂谷作用形成的，相對(duì)于整個(gè)地球歷史來(lái)講，大同古湖變成陸地的時(shí)間距現(xiàn)在非常短暫。這三個(gè)盆地都有上百萬(wàn)年接受沉積的歷史，沉積物沒(méi)有完全固結(jié)成巖，便因快速的構(gòu)造抬升暴露地表，沉積物普遍呈水平或近水平狀態(tài)。抬升過(guò)程中及抬升之后，地層中產(chǎn)生大量裂隙（節(jié)理），同時(shí)受到后期地表降水強(qiáng)烈的淋蝕或沖蝕，由此形成了典型的土林景觀。

從地勢(shì)條件上看，由于土林是地表雨水侵蝕的結(jié)果，故發(fā)育在有一定地勢(shì)差異的區(qū)域，如小型河谷邊緣、河流階地附近等易于侵蝕作用發(fā)生的位置。土林景觀的高度受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升強(qiáng)度、時(shí)間、沉積物成分、降雨量等因素控制。大同土林發(fā)育在大同市杜莊村附近的石板溝，屬于桑干河流域非常微小的一個(gè)支流河谷。土林分布區(qū)內(nèi)有一座修建不久的小型水庫(kù)，水位高度為990米，它是目前這個(gè)區(qū)域內(nèi)侵蝕作用能夠到達(dá)的下限，是景區(qū)的侵蝕基準(zhǔn)面。石板溝周圍的平原海拔高度平均為1000米左右，高于侵蝕基準(zhǔn)面10米左右。由此決定了大同土林所有土柱、土墻等景觀的最大高度一般小于10米。事實(shí)上，由于局部地勢(shì)的因素，以及風(fēng)化與重力崩塌程度不同，大同土林內(nèi)絕大多數(shù)土林景觀的高度介于3米至9米之間。

從土林形成的氣候條件看，由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的壓實(shí)和固結(jié)作用，松散沉積物抗風(fēng)化和抗侵蝕能力十分有限，只有在干旱或半干旱地區(qū)，才能形成相對(duì)穩(wěn)定的土林景觀。而濕潤(rùn)區(qū)的河湖相沉積物因?yàn)榻邓偷乇韽搅髯饔煤芸炀蜁?huì)崩塌并被搬運(yùn)到低洼的河谷，即使偶爾形成土林，也很難長(zhǎng)久保存。與之“殊途同歸”的是極度干旱區(qū)，地表流水的侵蝕作用微弱，不易發(fā)展成土柱或土林。我國(guó)發(fā)育土林的元謀盆地、札達(dá)盆地和大同盆地都位于降水比較少的半干旱區(qū)域。

土林的形成還需要特殊的物質(zhì)成分和地層結(jié)構(gòu)。由于土林是弱固結(jié)的沉積物在季節(jié)性的雨水淋蝕下形成的，故絕大多數(shù)能夠較長(zhǎng)久保存的土柱頂部都有一個(gè)抗風(fēng)化能力較強(qiáng)的保護(hù)層，否則，即便臨時(shí)形成土柱，也難以保持長(zhǎng)久，很快就消失。這個(gè)保護(hù)層多為堅(jiān)硬的鐵質(zhì)風(fēng)化殼層、鈣質(zhì)或硅質(zhì)膠結(jié)層，是沉積物成分變化的結(jié)果，而這種變化反映了古氣候及古環(huán)境的波動(dòng)。例如元謀盆地在發(fā)育過(guò)程中，有3個(gè)較長(zhǎng)的湖水退卻、沉積物暴露地表的時(shí)期。暴露于地表的沉積物遭受風(fēng)化、淋濾和剝蝕。沉積物中抗風(fēng)化能力強(qiáng)的鐵質(zhì)碎屑物和礫石等則保留在原地，形成了3層質(zhì)地堅(jiān)硬的鐵質(zhì)風(fēng)化殼。它們?cè)诤笃跇?gòu)造抬升和雨水侵蝕過(guò)程中，充當(dāng)了松軟巖層的“保護(hù)傘”，使得土柱、土墻等能夠長(zhǎng)久保存，這正是元謀土林景觀異常高大宏偉的重要原因。當(dāng)盆地抬升成陸后，不同的地層因物質(zhì)成分、厚度和壓實(shí)固結(jié)程度的不同，抗風(fēng)化能力有強(qiáng)有弱，形成明顯的差異風(fēng)化現(xiàn)象。如果土柱上部有堅(jiān)固的礫石層或者有巨大且堅(jiān)硬的崩落巖塊，也能夠抵擋雨水向下的淋蝕，進(jìn)而形成非常奇特的土柱。

與札達(dá)盆地和元謀盆地相比，大同盆地的發(fā)育時(shí)間要晚得多，其土林的形成時(shí)間則更晚。大同土林的土柱頂部既無(wú)特殊堅(jiān)硬的風(fēng)化殼，也沒(méi)有巨大的巖塊保護(hù)，起遮罩和保護(hù)作用的主要是頂部20～40厘米厚的土壤層，土壤中發(fā)達(dá)的植物根系一定程度充當(dāng)了土柱、土墻的“保護(hù)傘”，但其堅(jiān)固程度與元謀土林和札達(dá)土林的鐵質(zhì)風(fēng)化売相比要弱得多，意味著大同土林更易于遭受后期侵蝕作用的破壞，同時(shí)也是大同土林更加變幻莫測(cè)的原因。

更值得一提的是，云南元謀土林、西藏札達(dá)土林和山西大同土林分別對(duì)應(yīng)著云南元謀人、神秘的古格王朝以及中國(guó)的泥河灣新舊石器遺址，因此，土林除了有重要的地學(xué)價(jià)值外，還有重要的生態(tài)學(xué)和人類文化方面的潛在價(jià)值。

土林是由河湖相沉積物經(jīng)過(guò)多年雨水侵蝕后形成的群體性地貌，每個(gè)土林景區(qū)都是由大量千姿百態(tài)的土柱、土塔、土墻、土臺(tái)、土堡、土城、土崖、土嶺等構(gòu)成。雨水的淋蝕會(huì)在這些景觀的外表雕刻出無(wú)窮無(wú)盡的圖案，還會(huì)給它們披上神秘的外衣。構(gòu)成土林的巖層在物質(zhì)組成、厚度、粒度、顏色上都有極大的變化，加之季節(jié)與光線的變化，會(huì)組合成無(wú)數(shù)奇幻的圖畫。與石林相比，土林的景觀變化異常明顯。

同一景觀，一年四季不一樣，去年今年大不同，甚至一場(chǎng)降雨后就會(huì)出現(xiàn)截然不同的形態(tài)。置身土林，可以用一天的時(shí)間親眼看到從早到晚的光影變幻，用一年的時(shí)間見(jiàn)證不同季節(jié)土林地貌的輪回演變，用幾十年的時(shí)間感受到大自然的滄桑巨變。

那種神秘深?yuàn)W、變幻莫測(cè)、令人如醉如癡的魔幻之美，任何語(yǔ)言和畫面都無(wú)法替代。其變化之豐富和迅速，是其他任何地貌類型都難以比擬的。

土林多是由近代古湖環(huán)境中的沉積物遭受后期的侵蝕所形成。與海洋相比，湖泊更容易受到其周圍氣候因素的影響。沉積物的成分、厚度、粒度、顏色等方面的特征都包含著區(qū)域性地殼升降、極端氣候事件、地震、火山活動(dòng)等地質(zhì)歷史信息。

此外，土林的形成過(guò)程中，與強(qiáng)烈雨水侵蝕和重力崩塌相伴的現(xiàn)象是大量土狀沉積物的搬運(yùn)和再次沉積。最宏觀的現(xiàn)象是雨水淋蝕、剝蝕的產(chǎn)物在土柱周圍原地堆積，之后受到地表流水的沖蝕，表面發(fā)育大量細(xì)小的紋溝和細(xì)溝。無(wú)數(shù)微型的紋溝和細(xì)溝在大量的坡積物表面上組合成形態(tài)各異的圖案。降雨后，土柱周圍的沉積物立刻隨著雨水的沖刷而發(fā)生變化，因此在雨后的土林景區(qū)內(nèi)可以直接觀察到微型坡積裙、三角洲等的形成和演化，觀察到沉積物因密度和粒度不同而產(chǎn)生的分異現(xiàn)象。

總之，土林給地質(zhì)學(xué)家一個(gè)全方位研究沉積過(guò)程，恢復(fù)古構(gòu)造、古環(huán)境等的便利條件。在土林可以觀察多種地質(zhì)現(xiàn)象，可以切身體驗(yàn)和領(lǐng)悟濃縮版的滄桑巨變、?？菔癄€的地質(zhì)過(guò)程。土林是天然的地質(zhì)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，是進(jìn)行全民科普、地質(zhì)研學(xué)的大課堂。更值得一提的是，云南元謀土林、西藏札達(dá)土林和山西大同土林分別對(duì)應(yīng)著云南元謀人、神秘的古格王朝以及中國(guó)的泥河灣新舊石器遺址，因此，土林除了有重要的地學(xué)價(jià)值外，還有重要的生態(tài)學(xué)和人類文化方面的潛在價(jià)值。

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