贺州石林初探

贺州石林初探

 

邝国敦, 陆有德, 林   

    (1.广西地质调查研究院,广西 南宁 530023;2.广西地质学会,广西 南宁 530023;3.广西师范大学,广西 桂林 541003)

 石林景观是岩溶地貌四大景观之一,自古以来就引起人们的注意。又因石林的形态复杂多变,似人似物,从而引发人们无限的向往和丰富的想象,形成了与石林景观密切联系的多种民族文化和故事传说。.随着社会进步和科学的发展,人们开始以探索精神从神话传说转为系统研究石林的生成原因和生成过程,以不断提高人类对大自然和对自身的认知。

贺州石林概况

贺州石林位于广西贺州市以北约18KM新路圩附近,正好处在姑婆山花岗岩与上古生界沉积岩的外接角带内。贺州石林是中国唯一由大理岩构成的石林,经研究和对比,已得知其原岩为中、上泥盆统的多种灰岩因花岗岩侵入受热变质而成为大理岩。质纯色白的大理石习称“汉白玉”因此贺州石林又被称为“玉石林”。贺州石林的形态很美,类型多样,高度一般在5~12m,最高可超过25m,按岩溶形态类型分类,可分为柱状、锥状、尖峰状、剑状、刀脊状石林等,此外,还有溶沟、溶槽、溶井和溶蚀廊道等等。

  从石林园区北侧大门拾级而上,首先进入人们视线的是一排整齐美观的石林,由于该片石林是近期(2002年)才由人工挖出,故其根基部分未挖到底便平整上层种上草皮或铺上石板,使石林看起来像“种”在土层中。往南走不远,则进入石林园区的中心范围。中心区的石林较高大,大部分为剑状石林和锥状石林,形态多样,有的石柱似人物形象生动,尤以近南端的石林最为大,最高者达25m以上。石林石柱的石杈或柱顶石缝间常生长各种树木,好些树体径已达20~30cm。说明贺州石林露出地面的时间至少有数百年。

  石林中心区西侧的“雪原玉柱”景点,是柱状石林和锥状石林发育最完好的区域,该处石林全部用稀酸洗出呈纯白色,石柱表面清洁光滑,可清楚见到原岩层理,倾角很陡,可达60~65,石柱表面还可见到以前埋在土下时被地下水横向侵蚀形成的水平溶痕和溶沟,且分布普遍。此外还有由地表水快速下渗时沿节理裂隙溶蚀成的溶沟、溶井和溶蚀廊道。溶沟一般宽约0.3~0.6m,廊道宽1~1.5m,,延伸长度40~60m;溶井较浅,,可见深度约3~4m口部直径0.7~1m,,四壁基本完整,内壁可见从向溶痕。雪原玉柱景点是研究石林土下溶蚀特征、形成过程、形成机制和地表水下渗侵蚀作用及其机理的最好地区之一。

  在中心区南端山坡还有极及其特色的景点“一线天”,那是地表水沿一NE走向的节理裂隙面向下侵蚀而成的又窄又深的岩缝,从山坡低处直通山顶,高约70~80m,长约百余米,其底部宽度最窄仅约0.6m,只容一人通过,从沟底仰望,两侧为陡直的岩壁,中间窄窄的一线蓝天,可谓名符其实。该岩缝原来充填有含锡矿砂的坡残积砂泥层,后来矿民挖取矿砂才将其挖出。“一线天”溶沟底部还发育有数个溶井,口部直径2~2.5m,可见深度均超过5m,,原来充填在溶井中的含矿泥砂也已被挖走。

“迷宫”是园区内石林石柱形态发育最完好的景区,以剑状石柱和尖峰状石柱为主,形态完整,保存良好,这在附近的石林分布区并不多见,推测其出露地表的时间比其他地方的石林晚。“迷宫”内石柱密集,小型溶蚀廊道、裂隙溶沟等也很发育,纵横交错,加上石柱基部横向溶蚀,形成大小不等的通道相互贯连,曲折迂回,钻到里面极易迷路,故名“迷宫”。“迷宫”区内裂隙沟以NW280走向为主,其次为NE10走向,两级节理裂隙面的倾角都很陡,达70~80。溶井分布普遍,尤其在“迷宫”北侧及412高程点东南坡面一带分布十分密集,其口部直径一般0.8~1.1m,深度常超过10m,溶井内壁纵向溶痕发育,为大雨时大量地表水在松散堆积层中快速下渗而生成.在”迷宫”内所见的断面圆弧形的石槽,也是溶井倒塌后残存的部分溶井内壁。此外,“迷宫”内还可见到石柱上的横向溶蚀穿洞,这是土下横向溶蚀作用形成的特有溶痕。整个“迷宫”区和412高地整个山头,从表面至数十米深厚处已被溶蚀切割成蜂窝状。在贺州石林及周边石林发育地段若按石林地貌组合特征进行划分,分出石林坡地、石林凹地和石林谷地3种石林地貌组合。

2  贺州石林的形成条件和形成过程

《现代地理学辞典》(左大康主编,1990年)对石林的解释是:一种形体高大的特殊石牙,由廊道分割、边坡垂直并刻以平行向的溶痕,相对高度在20m,甚至达50m,成群出现的石灰岩岩柱,远望如林,其形成除了石灰岩纯、厚和岩层产状水平为条件外,主要为热带环境营力所朔造,石林除了顶部外,主要是在松散沉积物覆盖下的富水环境中形成。袁道先(1993年)提出:石林是指由密集林立于微有起伏的岩溶原野上的锥柱体、锥状、塔状体集合而成的景观,上部有明显的尖溶痕,其形成与较纯、厚度较大的灰岩、裂隙网密度差异、岩层产状平缓、具有汇水浅碟形洼地、较强的土壤溶蚀相关,石柱顶部尖,溶痕是出露地表后经大气降水的地表溶蚀作用而形成。以上这些,都已较全面地阐述了石林形成特征、生成环境、生成条件及生成过程。在生成条件方面,在岩性上大多都提到了形成石林的灰岩要“质纯”、“层厚”或“厚­­度较大”,“岩层产状水平”或“岩层产状平缓”几个条件。彭建(2002年)在总结前人研究成果时也从岩性条件方面提到下面两点:形成石林的灰岩为厚层状或巨厚层状;岩层产状水平或小于10。但他指出厚层并非石林发育的必备条件,因曾发现有发育在中层灰岩上的石林。我们对照贺州石林的情况,发现与上述这些条件也并不完全相符,构成贺州石林的上泥盆统融县组的岩层虽然也是厚层状,但岩层倾角很陡,经常超过60,而其下的谷闭组岩层不仅倾角很陡,而且是薄层状,但仍可以发育成高大的石林,可见,形成石林的必备条件只与岩石的整体稳定性和整体强度有关,这才是其形成条件的本质所在。一般情况下,可溶性岩石层与层之间常含少量泥质物,或多少存在成分差异,因此受外力作用时,常会沿层面间剥离或滑动,层面是岩层中最脆弱的部位。通常,岩层薄、倾角陡等必定会影响其整体强度,若形成石林也极易沿层理面崩解,因此,不利于形成高大石林。而构成贺州石林的厚层及薄层灰岩均因花岗岩侵入受高温影响而全部变成大理岩,灰岩层与层之间已全部被 “烧结”熔连成一个整体,大大提高了岩石的整体强度,尽管其原岩有的为薄层状且倾角很陡,但仍可形成高大的石林。因此,关于石林发育的岩性条件,是否可写成:“形成石林的可溶性岩层,除质地纯外,岩石要具有良好的整体稳定性和整体强度”。而不是“岩层为厚层状或巨厚层状;岩层产状水平或小于10”这一提法。因为不仅是贺州石林,其他地区有的灰岩虽不是厚层状,但若其层间粘结牢固,整体强度较高,仍然能够生成石林。据有关资料,云南路南石林阿依考地区就有发育在中层灰岩上的石林。

    我们经过对贺州石林及其周边地区石林和石牙分布的考察研究,认为贺州石林是土下溶蚀作用的产物原先石林几乎是全部埋在土中,后经土壤自然剥蚀及人工剥离而使石林露出地面。现时的贺州石林主要景区,就是一处巨大的古代露天采矿场。该景区正好处在花岗岩与灰岩的接角地带,山顶附近的就是花岗岩,灰岩已全部变成大理岩,并在接触带生成以锡为主的矽卡岩矿床。由于后期的新构造运动,使大理岩层产生多组高角度节理,之后再经长期限的风化、剥蚀作用,在山坡或低凹处堆积了巨厚的坡积层,坡积层由花岗岩风化生成的松散碎屑吵土和大理岩风化残留生成的酸性红土、黄土所组成。大理岩在土层掩埋的状态下,经土下溶蚀形成石林。随着新构造运动的断续,地壳阶段性持续上升,侵蚀作用加强,最终土层被雪困住剥蚀而使石林露出地表。

贺州石木的发育年代

    关于中国石林生成的最早年代,据云南石林的研究资料认为,有部分石林在二叠纪晚期(距今约2.5亿年前)就已生成,其余大部分是在古近纪(距今约2000多万年前)和新近纪(距今约150~200万年前)之后才生成的。石林的生成时间是多期的,只要有合适的条件,任何时段都可以生成石林。

   构成贺州石林的大理岩其原岩为泥盆纪中晚期的中一厚层物生物屑灰岩、礁石屑灰岩,薄层纹层灰岩、夹硅质条带灰岩和厚层藻屑灰岩等。这些灰岩生成于约3.5~3.7亿年前的浅海碳酸盐台地边缘和台地斜坡环境.而变为大理岩的时间大约在1.4~1.6亿年前的晚侏罗世,是由于姑婆山花岗岩的侵入受热变质而成为大理岩。之后再经漫长复杂的地质历程才发育成现今所见到的石林。从现有资料看,贺州石林的发育时间要晚许多。从贺州石林周边地区的地形地貌分析,该区最高的夷平面标高约为330~350m,此与石林景区中“迷宫“的高度一致,这也是贺州石林分布的最高位置,如果还有比这一位置更高的石林,也已因地势不断上升受风化剥蚀而消亡.而现今石林开附近一级阶地的标高约为140~160m,其与夷平面之间的高差约为200m,夷平面上升200m所用的时间,可以看作是石林开始发育的时间值。夷平面是地壳上升运动过程中上升速度阶段性的突然变慢或暂停,堆积作用大于侵蚀作用时所生成的地质遗迹,是堆积物最厚的地段.据相关研究资料,姑婆山地区自侏罗、白垩纪以来的平均隆升速度每年约0.2~0.3mm,据此计算隆升1m约需3300~5000年,隆升200m则需66~100万年。以此推测贺州石林开始发育的时间约在80万年前,为第四纪的更新世中期。

[参考文献]

[1] 袁道先.中国岩溶学[M].北京:地质出版社,1993.

[2] 任美锷.中国岩溶发育规律的若干问题[J].南京大学学报(自然科学版),1979,(4).

[3] 张寿越.路南石林发育及其演进[J].中国岩溶,1984,3(2).

[4] 张寿越.路南石林形成过程与环境变化[J].中国岩溶,1997,16(4).

[5] 彭建.中国岩溶发育研究进展[J].中国岩溶,2002,21(1).

[6]  李玉辉.中国云南石林岩溶形态类型与特征[J].

中国岩溶,2002,21(3).

表1         贺州石林景区地层及岩性特征简表

厚(m)岩性特征沉积相特征大理岩化特征
第  四    系全  新   统  

3~20

 

灰褐、黑褐、红褐色砂质、粉砂质粘土、花岗岩风化碎屑砂等。 

坡残积层。

 
 

 

 

 

 

 

 

 

上     泥     盆    统融县组 

>335

厚一巨厚层藻屑灰岩、鲕粒灰岩等,质纯性脆,底部夹少量薄层灰岩可见原岩条带层理面,为碳酸盐岩台地藻坪、藻浅滩涂相沉积白色中一粗晶大理岩,原岩层理清晰可见风化面较光滑,层间紧密熔连
谷闭组 

130

薄层条带状夹硅质团块及硅质条带灰岩,层厚8~10m薄层灰岩中具清晰细纹层。局部见有滑动构造,为碳酸盐台地斜坡(下斜坡)地带的沉积。白色,中粒结晶,原岩层理清晰,层间紧密熔连。
中泥盆统东岗岭 

>223

上部薄层至中层泥质条带灰岩和中层生物砾屑灰岩,下部为中层灰岩。生物砾屑灰岩夹薄层灰岩,见有滑动构造,为台地斜坡(上斜坡)地带沉积,下部中层灰岩为台地边缘浅滩相沉积。中上部为白色中一粗粒结晶大理岩,下部为灰色结晶灰色结晶灰岩,层间紧密熔连
 信都组 

>50

灰黄色薄一中层细粒石英砂岩,含少量泥质。砂岩颗粒细,有少量白云母片,为滨海带外带浅滩相沉积层 
 
中侏罗世晚期侵入岩细一中粒黑云母花岗岩、斑状黑云母二长花岗岩等。

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