大別山地區(qū)存在第四紀(jì)冰川嗎?

劉格升，王傳尚，胡斌

(1.山西地質(zhì)勘查局二一四地質(zhì)隊(duì)，山西運(yùn)城 044000；2.武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢 430205；3.黃岡市國(guó)土資源局大別山國(guó)家地質(zhì)公園管理處,湖北黃岡 438000)

1 前言

最近，在大別山南麓湖北省羅田縣河鋪鎮(zhèn)與九資河鎮(zhèn)交界處，東起關(guān)家山村，西至牌形地村大橋頭，長(zhǎng)約3 km的河谷中，發(fā)現(xiàn)了蔚為壯觀(guān)的“冰臼群”，當(dāng)?shù)卣种匾?，擬建立地質(zhì)遺跡保護(hù)點(diǎn)加以保護(hù)。有關(guān)部門(mén)曾邀請(qǐng)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專(zhuān)家前往考察?！饵S岡日?qǐng)?bào)》在2012年6月6日以“羅田發(fā)現(xiàn)中國(guó)第四大冰臼群”為題對(duì)該“冰臼群”進(jìn)行了報(bào)道，稱(chēng)“冰臼群主要集中在百丈崖、打網(wǎng)河和跳魚(yú)潭等三處，其中跳魚(yú)潭處最為壯觀(guān)。跳魚(yú)潭冰臼群帶長(zhǎng)約500 m，寬約150 m，共有深淺、大小不一的冰臼近千余個(gè)，其形態(tài)類(lèi)型豐富、口小腹大底平的冰臼特征明顯，大多呈圓形或半圓形，少量為穿石形狀，最深為2 m，最淺約5 cm，最大直徑3 m，最小如碗口大小，形如葫蘆、石灶、石鍋等，并且全部在花崗巖石上形成的。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專(zhuān)家經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察、查閱相關(guān)資料后，確認(rèn)該處冰臼群是中國(guó)第四大冰臼群，其規(guī)模和面積、形態(tài)僅次于內(nèi)蒙古大青山、北京延慶和江西遂川冰臼群”。

中生代以來(lái)花崗巖的廣泛侵入和地殼的多期次強(qiáng)烈隆升，為大別山花崗巖地貌景觀(guān)的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，但大別山在隆升之后，究竟經(jīng)歷了什么？第四紀(jì)冰川是塑造大別山地貌景觀(guān)的“巧手”嗎？從李四光《冰期之廬山》專(zhuān)著發(fā)表以來(lái),牢固樹(shù)立了中國(guó)東部第四紀(jì)冰川廣泛分布的理論[1]。冰川作用對(duì)第四紀(jì)以來(lái)的地貌塑造就成為地質(zhì)學(xué)界的一個(gè)難以回避的話(huà)題。與大別山相隔不遠(yuǎn)的廬山有不少地質(zhì)專(zhuān)家宣稱(chēng)發(fā)現(xiàn)了第四紀(jì)冰川的痕跡[1-4]，那么，大別山是否真地有第四紀(jì)冰川的作用呢？湖北黃岡大別山國(guó)家地質(zhì)公園規(guī)劃已得到國(guó)土資源部專(zhuān)家評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)，近期將舉行揭碑開(kāi)園儀式，屆時(shí)，地質(zhì)公園將利用自身的資源優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮地質(zhì)公園在地質(zhì)遺跡保護(hù)、地質(zhì)科普教育和促進(jìn)當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)發(fā)展等方面的作用，對(duì)于黃岡大別山地區(qū)發(fā)現(xiàn)“冰臼群”的問(wèn)題，是在發(fā)展當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的過(guò)程中，進(jìn)行大別山地質(zhì)地質(zhì)遺跡保護(hù)和地質(zhì)科普宣傳都必須做出回答的問(wèn)題。

近年來(lái)，本文作者之一王傳尚等承擔(dān)了“湖北黃岡大別山國(guó)家地質(zhì)公園的規(guī)劃”項(xiàng)目，在黃岡大別山地區(qū)開(kāi)展了地質(zhì)遺跡的調(diào)查與研究，因此，對(duì)該“冰臼群”的發(fā)現(xiàn)深感興趣，但筆者等欲聯(lián)系《黃岡日?qǐng)?bào)》所稱(chēng)的中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專(zhuān)家無(wú)果，遂在黃岡市國(guó)土局和羅田縣國(guó)土局的邀請(qǐng)下，親赴現(xiàn)場(chǎng)考察該“冰臼群”。

2 “冰臼群”的分布特征

筆者等多次赴百丈崖、打網(wǎng)河和跳魚(yú)潭等地考察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這里的“冰臼群”的確非常壯觀(guān)，但由于沒(méi)有其它相應(yīng)的冰川侵蝕地貌相佐證，如羊背石、冰斗、角峰、刃脊等，無(wú)法證明大別山地區(qū)曾經(jīng)發(fā)育第四紀(jì)冰川。而對(duì)“冰臼群”的仔細(xì)觀(guān)察發(fā)現(xiàn):

(1)所謂的“冰臼群”發(fā)育之處，均在河流拐彎處，在洪水來(lái)臨時(shí)是水流最為湍急之處；同時(shí)，河道的坡度較陡，從天堂湖水庫(kù)大壩-最遠(yuǎn)端的跳魚(yú)潭“冰臼群”，直線(xiàn)距離約9 km，河道坡降約185 m,水動(dòng)力強(qiáng)度大，河流侵蝕作用強(qiáng)烈。

(2)“冰臼群”多沿構(gòu)造薄弱處發(fā)育，即在節(jié)理密集處易于發(fā)育；“冰臼群”發(fā)育的方向與節(jié)理的走向一致(圖版1，圖1),從節(jié)理發(fā)育性質(zhì)和特點(diǎn)看，河谷中的節(jié)理為張性節(jié)理，其走向與水流方向基本一致，其傾角近90°。

(3)現(xiàn)有不少“冰臼”中尚有多塊磨圓良好的礫石，為“冰臼”的成因提供了直接的證據(jù)（圖版1，圖2）；

(4)據(jù)觀(guān)測(cè)，在大大小小的“冰臼”中，最大的直徑可達(dá)7 m，并非報(bào)道中所述3 m，但該“冰臼”不完整（圖版 1，圖3）；

(5)在深逾2 m的“冰臼”壁，可見(jiàn)明顯的擦痕，但該擦痕并非冰川擦痕，而是水流攜帶的砂、礫與臼壁的摩擦所致（圖版1，圖2）。

（6）河道中的花崗巖為早白堊世江家灣單元中粒含斑二長(zhǎng)花崗巖，雖局部見(jiàn)斜長(zhǎng)角閃巖捕虜體，但“冰臼”的發(fā)育并不具有巖性的選擇性，僅有少數(shù)“冰臼”發(fā)育于捕虜體發(fā)育的花崗巖中，絕大多數(shù)則發(fā)育在無(wú)捕虜體的花崗巖中。換言之，當(dāng)前的證據(jù)不支持河谷“冰臼”由差異風(fēng)化或“負(fù)球形風(fēng)化”作用所致。

上述“冰臼群”的分布及其形態(tài)特征，為揭開(kāi)其成因之謎提供了有力的證據(jù)。除此之外，在大別山地區(qū)還零星分布著一些穴狀微地貌景觀(guān)，如在大別山主峰天堂寨腳下的神仙谷中的“神仙灶”（圖版2，圖4），在天堂寨哲人峰頂?shù)男⌒脱畹孛玻▓D版2，圖 1），以及在龜峰山頂?shù)摹跋扇四_”（圖版 2，圖5）、薄刀峰山脊上的“天池”（圖版 2，圖 3）等景點(diǎn)，都是小型的穴狀微地貌，其成因存在一定的差異，但均不是冰川作用的產(chǎn)物，換言之，上述穴狀微地貌并非冰川成因的“冰臼”，其成因需要針對(duì)每一處穴狀微地貌進(jìn)行具體分析。

3 “冰臼群”的成因

上述現(xiàn)象說(shuō)明，這一激動(dòng)人心的“冰臼群”，并不是真正的“冰臼群”，而是河流侵蝕作用所形成的一種特殊的地貌景觀(guān)——“壺穴”。這一認(rèn)識(shí)，與施雅風(fēng)先生關(guān)于中國(guó)東部中低山地區(qū)不發(fā)育第四紀(jì)冰川的意見(jiàn)是吻合的。根據(jù)施雅風(fēng)1989年以來(lái)的研究成果，在中國(guó)東部中低山地區(qū)，并無(wú)發(fā)育冰川的古氣候條件[5-6]。

事實(shí)上，1990年代末，學(xué)術(shù)界關(guān)于“冰臼”與“壺穴”的爭(zhēng)論十分激烈。事件的起因是中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所韓同林教授1999年趁回鄉(xiāng)探親之便，考察了廣泛分布于廣東省豐順縣龍?chǎng)L河和揭西縣石肚溪現(xiàn)代河谷中花崗巖上的穴狀微型地貌，認(rèn)為其為距今200萬(wàn)年前的早更新世的冰川作用形成的“冰臼群”。這一消息披露后，廣東傳媒以顯著版面予以報(bào)導(dǎo)[7]。與此同時(shí)，對(duì)河谷“冰臼”說(shuō)質(zhì)疑之聲也不絕于耳[8-21]，專(zhuān)家們研討的地域范圍也不斷擴(kuò)大，也有少數(shù)學(xué)者對(duì)韓同林先生的觀(guān)點(diǎn)給予積極的評(píng)價(jià)[21-22]，韓同林先生亦多次著文對(duì)上述質(zhì)疑予以回應(yīng)[23-28]。

對(duì)南國(guó)“冰臼群”的爭(zhēng)論，使地質(zhì)學(xué)家對(duì)“冰臼”的成因有了更為深入的認(rèn)識(shí)，同時(shí)，也使地質(zhì)學(xué)家在發(fā)現(xiàn)穴狀微地貌分析其成因時(shí)，更加謹(jǐn)慎。

筆者之一（王傳尚）曾于2006年考察過(guò)位于瑞士盧塞恩的第四紀(jì)冰川遺跡，該冰川遺跡發(fā)現(xiàn)于1872年，后辟為冰川公園，該冰川公園的冰臼、冰川擦痕、冰川漂礫十分典型（圖版1，圖5-7），研究表明在2萬(wàn)年前，位于阿爾卑斯山腳下的盧塞恩地區(qū)由厚達(dá)千米的冰雪覆蓋。該處的冰臼群和大別山地區(qū)河谷中的“冰臼群”在形態(tài)上雖然較為相似，但該冰臼群發(fā)育在當(dāng)?shù)鬲{子山的山坡上，冰川擦痕成片分布，冰蝕作用明顯。而大別山地區(qū)所發(fā)現(xiàn)的“冰臼群”分布于河谷中，且不見(jiàn)冰川擦痕，也無(wú)相關(guān)的冰川作用的痕跡佐證，因此，筆者等認(rèn)為，黃岡大別山地區(qū)河谷中的“冰臼群”與冰川作用無(wú)關(guān)，而是河流侵蝕作用所形成的。每當(dāng)洪水來(lái)臨，河水暴漲，水流極為湍急，其中裹挾了大量的泥沙和花崗巖礫石，這樣的水流侵蝕力極強(qiáng)，而一旦在河床薄弱處（如節(jié)理發(fā)育處）形成凹坑，就會(huì)形成渦流，從而帶動(dòng)砂、礫不斷在該處侵蝕，便逐漸形成了壺穴。壺穴形成后，在長(zhǎng)期的流水侵蝕作用下，均會(huì)有擴(kuò)大、加深、破壞和新生（圖版1，圖8）。從壺穴目前保存的情況看，最大的壺穴均保存在河床兩側(cè)的巖壁上（圖版1，圖3、4），并且只有少數(shù)是完整的，這無(wú)疑是河流在漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史中，不斷下切侵蝕的結(jié)果。

在大別山主峰天堂寨山腳下的河谷中的一處景點(diǎn)“神仙灶“（圖版2，圖4），與上述成因相同，在河流侵蝕作用下首先形成了穴狀微地貌（壺穴），隨后，在河流的強(qiáng)烈下切作用影響下，該壺穴漸漸高出河面，其底經(jīng)河流的側(cè)向侵蝕掏空，最終形成了上下洞穿的“神仙灶”，現(xiàn)“神仙灶”頂已高出河面約3 m，而河谷中的水流側(cè)向侵蝕作用隨處可見(jiàn)（圖版2，圖2）。

黃岡大別山地區(qū)其它的穴狀微地貌（壺穴），其成因大致與施雅風(fēng)提出的花崗巖“負(fù)球形風(fēng)化”有關(guān)[20]，如在天堂寨哲人峰頂?shù)难钗⒌孛?，以及在龜峰山頂?shù)摹跋扇四_”、薄刀峰山脊上的“天池”等景點(diǎn)。但上述景點(diǎn)的壺穴稍有不同，哲人峰頂?shù)膲匮ㄖ睆郊s30 cm，深約5 cm，口圓壁直底平，是典型的負(fù)球形風(fēng)化特征（圖版2，圖1）；而龜峰山頂?shù)摹跋扇四_”（圖版 2，圖 5）、薄刀峰山脊上的“天池”（圖版2，圖3）形狀不規(guī)則，鑒于該花崗巖體中常見(jiàn)花崗閃長(zhǎng)巖的包體，且該包體的耐風(fēng)化能力較弱，可能是包體率先風(fēng)化剝落，然后再進(jìn)一步風(fēng)化剝蝕形成了狀如人腳的“仙人腳”或“天池”等穴狀微地貌。

4 結(jié)論

大別山地區(qū)河谷中的壺穴系由水流侵蝕作用形成，其分布受構(gòu)造（節(jié)理）控制，其改造和破壞受河流下切作用的強(qiáng)烈影響；而山脊的壺穴則是一種負(fù)球形風(fēng)化的現(xiàn)象，其形成與巖性聯(lián)系較為密切。因此，從目前掌握的資料分析，大別山地區(qū)并不存在第四紀(jì)冰川的作用。

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圖版1

圖版2