岩溶峰林、峰丛与孤峰平原

如题所述

岩溶峰林地貌是湿润热带、亚热带的典型喀斯特地貌景观。它一般包括有峰丛洼地、峰林谷地和孤峰平原三部分,在国际上则被称为锥状喀斯特和塔状喀斯特。在中国广西桂林地区最为发育和典型。

1.中国岩溶峰林地貌的分布特征和形成条件

1)主要分布在中国南方的南亚热带湿润季风气候地区。大致在秦岭—淮河一线以南的长江、珠江流域约北纬33°以南、年均气温15℃以上,年雨量1000mm以上的地区,这是我国雨热同季的亚热带常绿林自然带最大面积分布区,是造成高强度溶蚀-沉积过程的生物CO2份额最高、产生生物气候喀斯特效应最显著的地区。

2)有大厚度、多时代的碳酸盐岩大面积出露。岩溶峰林地貌集中连片分布的南华陆块是扬子准地台的主要分布区,这是中国以前震旦系的古老变质岩为基底,其上又沉积了从寒武系—三叠系的浅海相碳酸盐岩为主的沉积盖层构造层,这些沉积盖层虽经构造变动而褶皱断裂,或隆起受到剥蚀夷平,但因盖层各时代的沉积岩都是以浅海相碳酸盐岩为主。因此,除了基底构造层出露的地区外,但凡有盖层存在的地质构造单元,都会有碳酸盐岩的分布,由于这些浅海相碳酸盐岩是以碳酸盐台地相、生物礁相及潟湖相的灰岩、白云质灰岩和白云岩为主,具有喀斯特发育最佳的泥晶、亮晶颗粒结构、生物泥晶结构、生物碎屑结构、中(微)晶结构。因此,这就奠定了岩溶峰林发育的最佳岩性、构造物质基础,如岩溶峰丛最发育的广西、湖南的中上泥盆统、石炭系、二叠系灰岩,贵州、云南的寒武系、石炭系、二叠系、三叠系灰岩,湖北、四川、重庆的二叠系、三叠系灰岩,广东、江西的石炭系、二叠系灰岩等都是不同时代碳酸盐台地相的主要分布地区。这些层厚、质纯、致密、坚硬、构造裂隙发育的石灰岩、白云岩,均为岩溶峰林地貌的基础岩石。

3)在构造上,主要集中分布于我国扬子准地台和华南褶皱带的华南地块上,是碳酸盐台地有多期发育历史、形成的地台盖层受到褶皱断裂的陆内板块。因此,造成古生代和早中生代的浅海相碳酸盐岩沉积盖层特别发育,形成厚度大,出露面积广,并在多次构造抬升中造成岩溶峰林广泛分布,良好发育的地质基础。

4)岩溶峰丛、峰林形态的变化受气候地带性的影响,由南向北,随着纬度的升高,而由典型的锥峰式的复合峰丛洼地逐渐转变为峰林地貌类型。锥丘的坡度大致由陡立的52°~58°渐变为金字塔式斜坡的42°~46°,亦即其形态成因指数由1.5~2.0变为大于3.0,其转变的临界线大约西起云南、贵州中部,湖南的南部,东达江西的南部,约北纬26°~27°的地带,与我国峰林喀斯特的分布北界相一致,反映了峰林、峰丛喀斯特的气候形态学地带性规律表现。

2.岩溶峰林景观类型和特点

广西桂林地区非常有利于岩溶发育的气候、岩性和构造条件下,通过溶蚀作用和侵蚀作用所形成的岩溶峰林地貌有以下特点:①由于溶蚀作用强烈,造成了极为明显的正负地形频繁相间的地貌景观。正向地形为边坡陡峭的石灰岩石峰,负向地形为洼地和平原,尤以峰丛洼地、峰林谷地和孤峰平原最具代表性。②由于岩石次生渗透性强,所以仅靠直接降落到裸露的纯碳酸盐岩地区的降水,不能在这种地区形成地表常流河,故地表缺乏线状水流所造成的侵蚀形态。区内大的河流皆为外源的过境河流(如漓江、湘江等),多表现为分汊河型,形成宽浅河道。而当外源河流经地势高处(峰丛),则形成箱形或槽形峡谷,谷壁陡立,谷底平坦,只有一级阶地断续出现。③洞穴数量很多,在现今位于渗流带的洞穴内,有大量的洞穴次生化学沉积物,并发育有一定数量的洞外石钟乳

从形态成因观点出发,将本区岩溶峰林地貌分为3大组合类型:峰丛洼地、峰林谷地和孤峰平原(图3-3)。

峰丛洼地基本上类似国外所说的锥状岩溶(ConeKarst,Kegelkarst)或多边形岩溶(Polygonal Karst)或星状灰岩洼地(Cockpit Karst);峰林谷地、孤峰平原相应于塔状岩溶(Tower Karst,Turmkarst)。

图3-3 岩溶峰林地貌示意图

图3-4 桂林地区峰丛洼地示意图

(1)峰丛洼地

峰丛洼地是热带岩溶地貌的典型形态之一,它和温带岩溶之间有着十分鲜明的对照,可以形象地将两者比作照片的正片和负片。温带岩溶的特征是广泛发育有各种负地形,其形状规则,近于圆形,正地形表现为位于负向洼地之间的大致平坦的、连续分布但却形状不规则的上部地面。峰丛洼地与之相反,正向的石峰形状较为规则,大致为圆形,但峰顶互相离立,即上部顶面石峰之间的负地形形状不规则,多为向内凸出的多边形(图3-4)。

典型的峰丛洼地是由正向凸出的石峰和负向凹下的封闭洼地所组成。石峰具联座性,构成庞大的面积达数十平方千米或更大的山体。顶部耸立高度参差不齐的锥形、筒形的数以千计的石峰。负地形封闭洼地为向内凹下的多边形(图3-4)。石峰和洼地的边坡往往基岩裸露,底部为薄层残余红土覆盖,边坡基部或洼地底部见有落水洞,较大洼地的底部往往被开发为农田。洼地底部直径多在200m左右。

本区峰丛洼地的山体基座面积在1km2以上,石峰海拨350m以上,正负地形频繁相间。最大的一片位于潜经村至兴坪的漓江两岸,并沿海洋山麓连续分布绵延约100km。玉龙河两岸,桂林东部的西河的两侧,以及高田、会仙等处都有峰丛分布。峰丛洼地在贵州兴义万峰林地区也极典型(图3-5)。它和马岭河峡谷,一条地缝式的喀斯特嶂谷、嶂谷两壁飞瀑相连形成层层叠叠、形象奇美的钙化瀑布,如一条美艳的长廊画卷。

图3-5 贵州兴义万峰林峰丛洼地

(2)峰林谷地

峰林谷地一般出现在峰丛洼地周边或在穿过峰丛洼地的较大河流两侧。峰林谷地和峰丛洼地的最主要区别之处是峰林谷地中的石峰,大部为单个或几个相连,石峰的根部直接和河谷平原相接,石峰之间没有洼地。石峰一般相对高度在150m以下。石峰是锥形、塔形、马鞍形,大部为单体石峰,个别为数个连体山峰,但横向上却和附近河谷谷地相接(图3-6),石峰均为陡峭的边坡,四周为河谷平原或一些浅洼低地或水体环绕,石峰基部脚洞甚多。在桂林一带石峰中、下部常发育有喀斯特溶洞。

桂林思和峰林谷地总长约10km,宽度一般250~300m,谷地发育方向与构造线方向一致。思和峰林谷地出现在峰丛洼地之中,它在近漓江处有若干落水洞,高出漓江水面约70m。此外,在阳朔顺海水库出口处,思的、大源也可见有峰林谷地。

在阳朔岩溶峰林谷地和峰丛洼地之间,也常紧相连(图3-7,图3-8)。

(3)孤峰平原

在孤峰平原中,石峰大部为单个山体,如桂林的独秀峰即为标准的孤峰,孤峰平原分布范围大致是北起桂林市,向南和西南延展,经庙头、六塘、葡萄直至白沙,再断断续续延向福利、青鸟一带。在石峰中横向洞穴发育,脚洞、穿洞、侧洞多很发育。说明地下暗河和河流侵蚀及地壳间隙性抬升在过去和现在还在不断地演化。在平原上覆盖有薄层蚀余红土冲积层和红土砾石层,少数地区厚达20m以上。个别地方还保留有埋藏石林。图3-9为桂林宝塔山岩溶孤峰平原。

图3-6 广西漓江峰林谷地景观(李尚宽画)

图3-7 兴坪峰林谷地

3.峰林地貌的发育与演化

对峰林地貌的发育(图3-10),是地貌学家特别是岩溶地貌学家最关心的问题,也是争论最激烈的问题。对峰林地貌的发育与演化,主要有两种不同的观点。

1)有关我国热带岩溶地貌(以桂林岩溶峰林地貌为典型代表)演化发展的文献中,比较流行的当前仍占主导地位的观点认为,岩溶峰林地貌总的演化图示是由峰丛向峰林再向孤峰逐渐演化而渐趋成熟。

2)峰丛洼地和峰林平原(即峰林谷地和孤峰平原的统称),是在不同初始条件和环境之中产生和发展的。以峰丛洼地中雏形洼地的形成和峰林平原中脚洞的出现(伴随地表线状水流的消失)为界,它们各自经历了两个不同的发展过程:发展前期(相对历时较短)的正反馈自组织过程和后期(历时很长)的负反馈适应性自稳过程。它们都是开放系统,和外界环境不断发生能量和物质交换。对峰丛说来,相对的抬升所赋予它的能量对维持其存在和发展尤为重要;而对峰林说来,外源水这一输入该系统的物质最为重要。现代控制论和信息论等科学的发展,使概率的观念和非决定论观点深入科学之中。地貌发育是复杂的,在演化的分支点上,演化的途径并不是唯一的,而是视具体的内外力条件和所处环境而存在多种可能的途径。虽然不排斥局部地点峰丛向峰林的演变(如桂林思和峰林谷地的出现和峰林平原上个别峰簇可能的解体),但在总的发展趋势上,桂林的峰林地貌从一开始就具有两个可能的发展方向,即向峰丛发展的方向和向峰林发展的方向。由于在漫长的第四纪或更长的时期里,这些环境条件一直得以保持,所以形成现今非常典型的峰丛洼地和峰林平原这两种峰林地貌类型。

以上两种观点,各自有一些证据,也有不足之处,对这一问题还需要进一步做研究工作。

图3-8 广西阳朔岩溶峰林谷地与峰丛洼地地貌(蓝淇锋画)

图3-9 桂林宝塔山岩溶孤峰平原(钱方画)

图3-10 峰林地貌发育演化模式(据朱学稳等,1988,略有修改)

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