四川光霧山-諾水河國家地質(zhì)公園萬字格石林特征及成因

胡 健，黃 平，李忠東，盧志明，高竹軍

（1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局物探隊(duì)，成都 610072；2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局207地質(zhì)隊(duì)，樂山 614000）

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四川光霧山-諾水河國家地質(zhì)公園萬字格石林特征及成因

胡 健1，黃 平2，李忠東1，盧志明1，高竹軍1

（1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局物探隊(duì)，成都 610072；2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局207地質(zhì)隊(duì)，樂山 614000）

摘要：萬字格石林位于光霧山-諾水河國家地質(zhì)公園北緣的米倉山腹地，以石林為其核心地質(zhì)遺跡景觀。通過對(duì)石林地質(zhì)遺跡特征進(jìn)行研究，探討石林的形成條件和發(fā)育演化過程認(rèn)為，萬字格石林所在地區(qū)空氣濕潤，石林表面多為綠色植物覆蓋，形成極具特色的 “綠色石林”。

關(guān)鍵詞：萬字格石林；地質(zhì)遺跡；成因；光霧山-諾水河

萬字格石林位于四川省南江縣北部光霧山鎮(zhèn)北西,是四川光霧山-諾水河國家地質(zhì)公園光霧山園區(qū)的重要組成部分，地理坐標(biāo)E106°41′53″～106°45′48″，N32° 41′12″～32°43′45″，區(qū)域面積20.35 km2，其中石林重點(diǎn)地質(zhì)遺跡分布區(qū)面積0.79 km2。研究該石林資源特征，分析其形成機(jī)制，對(duì)該地區(qū)地質(zhì)遺跡保護(hù)、旅游開發(fā)、科學(xué)研究以及科普教育等具有重要意義。

1　研究區(qū)地質(zhì)概況

萬字格石林位于光霧山國家地質(zhì)公園北緣的米倉山腹地。區(qū)內(nèi)地層從老至新出露有上元古界震旦系上統(tǒng)，古生界寒武系下統(tǒng)和中統(tǒng)，奧陶系中統(tǒng)，志留系下統(tǒng)及第四系，外圍還出露有二疊系地層。

米倉山北側(cè)為漢南推覆構(gòu)造和秦嶺造山帶，東側(cè)為大巴山推覆構(gòu)造帶、南側(cè)為四川盆地，所處大地構(gòu)造位置極為特殊。

表1　研究區(qū)地層系統(tǒng)表

2　石林地質(zhì)遺跡類型及特征

2.1主要地質(zhì)遺跡類型

通過對(duì)萬字格石林地區(qū)一百余處地質(zhì)遺跡點(diǎn)野外調(diào)查和室內(nèi)分析，將研究區(qū)巖溶地貌形態(tài)劃分為以下11個(gè)基本類型（表2）。其中，巖溶石林是研究區(qū)內(nèi)最重要的地質(zhì)遺跡景觀。萬字格地區(qū)石林形態(tài)各異，單體高度2～8 m，分布集中。

2.2典型地質(zhì)遺跡特征

2.2.1塔狀

圖1　典型石林形態(tài)特征

三生石：高7.6m、直徑1.2～4.6m，由三層灰?guī)r組成的下部粗大，上部較小的塔狀石柱，底部一層為面狀基巖，二、三層系灰?guī)r差異溶蝕形成了粗細(xì)不等的塔狀特征。

表2　研究區(qū)巖溶地貌類型劃分

護(hù)林者：高8m、基座直徑3.6m，由三層灰?guī)r組成的下部粗大，上部較小的塔狀石柱，底部一層為面狀基巖，二、三層系灰?guī)r差異溶蝕形成了粗細(xì)不等的塔狀特征，身披苔蘚、頭戴日月，似千百年來站立在此守護(hù)森林的衛(wèi)士。

2.2.2柱狀

愛：由兩根高10～12m、直徑1.5～2.2m的石柱組成，似情侶、似母子在樹下深情相擁，充滿濃濃的愛意。

一柱擎天：石柱高約10m、直徑2.2m，呈圓柱狀層疊向上，藤蘿樹木扎根石柱間，在周圍眾多石桌、石凳對(duì)比下顯得鶴立雞群，一柱獨(dú)秀。

2.2.3錐狀

錐石群：由5根筍狀苔蘚石柱簇?fù)斫M成的錐石群，高2.5～3.6m不等、單個(gè)直徑0.8～1.4m，身披苔蘚的石柱就像一個(gè)親密的家庭，高低不同深情相擁。

2.2.4城堡狀

盤龍城堡：是以城堡狀為主的組合形態(tài)石林，長近百米、寬15～20m，石林沿中部溶蝕長廊兩側(cè)分布，長廊寬0.7～2m。人在其中穿行如進(jìn)古城迷宮。因石林上多有古藤樹根深扎巖石中，虬枝纏繞，如游龍盤旋。

2.2.5屏風(fēng)狀

列隊(duì)士兵：這是兩組沿走向50°～140°的裂隙發(fā)育的石柱群，沿溶蝕裂隙兩側(cè)呈帶狀展布，長30m余、高度4～5m、石柱整齊劃一的排列著，其上苔蘚密布，就像一群士兵在進(jìn)行隊(duì)列訓(xùn)練。

2.2.6不規(guī)則狀

亂石陣：以石柱、屏風(fēng)狀、城堡狀石柱和石長廊組成的組合景觀，亂石陣由多種類型的石柱組合成林，發(fā)育長度約150m、寬度近50m，一般石柱高3～8m，最高者可達(dá)13m，沿走形240°、340°兩組裂隙發(fā)育的石長廊呈片狀聚集成林，因崩石較多且多分布在石柱間和石長廊中，人在其中穿行異常吃力，故名“亂石陣”。

3　地質(zhì)遺跡成因分析

3.1成景巖石特征

景區(qū)發(fā)育石林喀斯特地貌的主要是奧陶系中統(tǒng)寶塔組碳酸鹽地層。該地層主要由淺灰色微晶骨屑灰?guī)r和淺灰紫色中-厚層狀骨屑微晶灰?guī)r組成，層間泥質(zhì)條紋發(fā)育，具小型波狀層理，巖石出露厚度通常在15～50m不等。區(qū)內(nèi)地層受開闊的復(fù)向斜褶皺構(gòu)造控制，呈北西傾向的單斜地層產(chǎn)出，且傾角一般在8°～10°，這樣的地層產(chǎn)狀特征也是萬字格石林發(fā)育并保存至今的必要條件。

寶塔組灰?guī)r主要由淺灰色微晶骨屑灰?guī)r和淺灰紫色中-厚層狀骨屑微晶灰?guī)r組成基本層序。厚層者具特征的龜裂紋構(gòu)造；薄層者則發(fā)育縫合線構(gòu)造，普遍含較多砂、泥質(zhì)條帶，具小型波狀層理構(gòu)造、產(chǎn)腕足類化石。

3.2構(gòu)造因素

景區(qū)所在米倉山地區(qū)，在漫長的地史時(shí)期經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的變遷，發(fā)育了大量褶皺、斷裂構(gòu)造，在這些褶皺、斷裂的衍生下發(fā)育了眾多的節(jié)理、裂隙構(gòu)造，成為了萬字格石林形成的重要構(gòu)造條件。

1）斷層：景區(qū)位于桃園—牟家壩斷裂帶東段。該斷層在秦家壩西側(cè)出現(xiàn)分支，延至廟壩一帶，長約10km。而主斷裂則經(jīng)小壩、桃園西延至槐樹以西，該斷層?xùn)|段傾向北西320°，傾角80°。萬字格景區(qū)處于該斷裂及其分支間，區(qū)內(nèi)地層受斷層影響波及，發(fā)育有北東向和北東東向的裂隙，以40°～50°、70°～80°走向的張性裂隙和節(jié)理較為發(fā)育，該兩組節(jié)理裂隙對(duì)萬字格石林的形成發(fā)育有著重要的意義，是石林形成的構(gòu)造條件之一。

表3　石林地區(qū)碳酸鹽巖石化學(xué)成分（ω/10-2）

2）褶皺：景區(qū)處于鎮(zhèn)-寧元古凹陷褶斷束，褶皺斷裂都極為發(fā)育，景區(qū)處于這一構(gòu)造區(qū)域的龍頭山-小李壩復(fù)向斜南翼的中部，地層傾向355°、傾角5°～30°。受褶皺的擠壓形變制約，區(qū)內(nèi)又發(fā)育了多組走向290°～320°的節(jié)理和裂隙，又為萬字格石林形成締造了重要構(gòu)造條件。

從區(qū)內(nèi)斷裂和褶皺發(fā)育的情況分析，褶皺發(fā)生北西-南東向擠壓變形，疊加斷層擠壓形變，均為萬字格石林的發(fā)育建立了構(gòu)造基礎(chǔ)。

3）節(jié)理：通過野外調(diào)查，區(qū)內(nèi)節(jié)理以S-N、NW-SE、NE-SW三組方向的節(jié)理極為發(fā)育，S-N、NW-SE走向的節(jié)理組主要受褶皺擠壓作用影響制約形成，NE-SW走向的節(jié)理組主要受斷裂擠壓控制形成，尤其是NW-SE、NE-SW兩個(gè)方向發(fā)育的節(jié)理組與萬字格石林的廊道走向發(fā)育特征極為吻合，而且研究區(qū)內(nèi)這幾組方向的節(jié)理產(chǎn)狀均近于直立，這些發(fā)育在奧陶系寶塔組灰?guī)r中的節(jié)理，又為灰?guī)r的溶蝕作用發(fā)育提供了有利的構(gòu)造條件，最終成為促使石林發(fā)育的“管道”。

3.3地形地貌特征

景區(qū)所在的米倉山位于四川省和陜西省交界處。西接摩天嶺，東接大巴山，是漢江、嘉陵江的分水嶺，古米倉道經(jīng)此。主峰光霧山海拔2 507m，萬字格石林地質(zhì)遺跡研究區(qū)就深處米倉山中部南麓。區(qū)內(nèi)地貌主要為溝谷深切、谷坡陡峻，地勢(shì)地貌較為復(fù)雜的淺-中切割的中山地貌，海拔一般1 500～2 000m。地貌變化橫向上西高東低、縱向上北高南低，溝壑縱橫的地貌展示了區(qū)內(nèi)印支運(yùn)動(dòng)以來褶皺造山形成后的地貌格局。印支運(yùn)動(dòng)以來盆山轉(zhuǎn)換—推覆滑脫構(gòu)造階段不僅塑造了盆緣山系地貌，其剝蝕、逆沖—推覆變形、滑脫變形，形成的多期次構(gòu)造不僅對(duì)現(xiàn)代地貌的最終形成起到了決定作用，在后期的風(fēng)化、剝蝕等外動(dòng)力地質(zhì)作用助推下形成溝壑縱橫的現(xiàn)代地貌。萬字格石林發(fā)育地段地貌上麓緩溝多，碳酸鹽巖石裸露面積相對(duì)較大，有利于地表水匯集對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)烈的溶蝕作用，并為石林的發(fā)育提供必備的條件，反之石林發(fā)育區(qū)域外圍則溝深崖陡，切割相對(duì)較深，未能形成良好的利于石林發(fā)育的地貌條件。

圖2　米倉山構(gòu)造帶斷裂分布圖

3.4氣候和水文條件

景區(qū)地處中國大陸南北地理和氣候以及生態(tài)的過渡帶，受東南季風(fēng)和西南季風(fēng)的雙重影響，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候。主要特點(diǎn)是氣候溫和，雨量充沛，光熱資源豐富，無霜期較長，山地氣候特征明顯。全年平均氣溫16.1℃，常年多雨，區(qū)內(nèi)年平均日照1 605小時(shí)，年平均降雨量約1 200mm?？傮w上，區(qū)內(nèi)氣候濕潤溫和、雨量充沛、流水侵蝕作用強(qiáng)烈，是塑造萬字格石林的主要外動(dòng)力地質(zhì)條件。

3.5 萬字格石林的形成過程

晚震旦世開始，米倉山地區(qū)處于被動(dòng)大陸邊緣廣海沉積，在結(jié)晶基底上沉積了一套淺海臺(tái)型碳酸鹽巖和碎屑巖，成為萬字格石林成景的物質(zhì)基礎(chǔ)。泥盆—石炭紀(jì)該區(qū)全面隆升成陸，接受剝蝕，至早二疊世末又經(jīng)歷短暫隆升。晚三疊世印支運(yùn)動(dòng)開始，至秦嶺-甘孜造山帶強(qiáng)烈褶皺，全區(qū)的海侵歷史完全結(jié)束。米倉山地區(qū)形成了大量的斷裂和褶皺，控制萬字格石林研究區(qū)的桃園—牟家壩斷裂帶、龍頭山—小李壩復(fù)式向斜成生發(fā)展，在構(gòu)造應(yīng)力作用下產(chǎn)生脆性破裂并最終相伴形成諸多控制影響石林發(fā)育形成的節(jié)理裂隙，與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力配套的NW-SE、NE-SW兩個(gè)方向多個(gè)節(jié)理組相應(yīng)形成。

新生代以來的喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致龍門山及整個(gè)四川盆地及其周緣造山帶抬升，遭受剝蝕，米倉山地區(qū)伴隨逆掩—滑脫變形，形成現(xiàn)代盆緣山系中高山區(qū)地貌。至晚近時(shí)期在地殼持續(xù)間歇不均衡上升過程中內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用共同作用下，石林開始了迅速發(fā)育的塑造歷程。此時(shí)，米倉山地區(qū)地處亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，濕熱多雨，地表徑流發(fā)育，流水侵蝕作用強(qiáng)烈，石林逐漸形成。

由于萬字格石林發(fā)育地帶為深切割中山區(qū)，地表流水水動(dòng)力條件較強(qiáng)，容易經(jīng)陡峻的溝谷匯入下游河流，早期雨量充沛季節(jié)，地表流水沿NW—SE、NE—SW向的節(jié)理下切發(fā)生向源侵蝕、側(cè)蝕以及初期的溶蝕作用，伴隨溫差產(chǎn)生的物理風(fēng)化作用，使巖石發(fā)生崩解，一方面形成較深的溶溝、溶隙，為廊道型石林的發(fā)育奠定了基礎(chǔ)；一方面在坡麓頂部形成石芽并進(jìn)一步發(fā)展成石柱，從而拉開了萬字格石林塑造階段的大幕，最終形成了今天縱橫交錯(cuò)的萬字格石林地質(zhì)遺跡。

4　結(jié)論

通過分析萬字格石林的地質(zhì)遺跡資源特征，探討其成景機(jī)制和發(fā)育演化過程，得出以下結(jié)論：

1）萬字格石林景觀獨(dú)特，形態(tài)多變，地質(zhì)遺跡資源保存完好，生態(tài)環(huán)境極佳，具有較高的觀賞、旅游開發(fā)價(jià)值。

2）萬字格石林地處中國南北巖溶分界過渡地帶，對(duì)研究我國南北巖溶差異具有獨(dú)特的科學(xué)意義。

3）萬字格石林是“廊道”式石林的典型代表，該地區(qū)廊道縱橫交錯(cuò)、進(jìn)入其間宛如迷宮，因形如“卍”字，當(dāng)?shù)厝艘源颂攸c(diǎn)形象的稱其“萬字格”。

4）萬字格是米倉山這一獨(dú)特構(gòu)造帶上形成的奇葩。萬字格石林就發(fā)育在米倉山腹地，雖然石林分布面積不大，卻堪稱米倉山中的奇葩，密林深處每一處溝壑縱橫的溶蝕廊道都書寫著地球的偉力、每一根長滿苔蘚的石柱都記錄著米倉山滄海桑田的變遷。

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Origin of the Wanzige Stone Forest in the Guangwushan-Nuoshuihe National Geopark

HU Jian1HUANG Ping2LI Zhong-dong1LU Zhi-ming1GAO Zhu-jun1
(1-Geophysical Exploration Team,SBGEEMR,Chengdu 610072; 2-No.207 Geological Team,SBGEEMR,Leshan,Sichuan 614000)

Abstract:The Wanzige Stone Forest lies in the center of the Guangwushan-Nuoshuihe National Geopark.The stone forest is the core of the geological heritage.This paper deals with the features,formation conditions and evolutional process of the stone forest.The humid climate is responsible for the green stone forest in Wanzige.

Key words:Wanzige Stone Forest; geological heritage; origin

作者簡介：胡?。?988-），男，湖北漢川人，助理工程師，主要從事地質(zhì)遺跡調(diào)查研究

收稿日期：2015-07-06

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.037

中圖分類號(hào)：P642.25

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-0995（2016）01-0166-04