說(shuō)起大青山(圖1),對(duì)于生活在內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特的人來(lái)說(shuō)并不陌生,它是位于呼和浩特市區(qū)北部的一座近東西向延伸的大山,也是“青城”(呼和浩特的美稱)的一座靠山。大青山屬中國(guó)北方陰山山脈的中段,東起呼和浩特大黑河上游谷地(烏蘭察布市卓資縣十八臺(tái)),西至包頭市昆都侖河(該河以西部分稱為烏拉山),東西長(zhǎng)約240 km,橫跨了包頭、呼和浩特、烏蘭察布3個(gè)市,南北寬約20~60 km,海拔1800~2000 m,主峰為九峰山,海拔2338 m。
有許多人一直在問(wèn),大青山是如何形成的?期間又發(fā)生過(guò)哪些滄桑巨變呢?今天,老地質(zhì)隊(duì)員就來(lái)講講大青山的前世今生。
1 胚胎期——古陸形成
關(guān)于大青山的起源,要從距今40億年前說(shuō)起(人類文明歷史也不過(guò)數(shù)千年),當(dāng)時(shí)的地球形成還不是很久,地球的表層——地殼還很薄,大部分地區(qū)被海水籠罩著,陸地面積并不大。大約在距今32億年,大青山一帶為淺海區(qū)域,這個(gè)時(shí)期地殼不穩(wěn)定,火山活動(dòng)頻繁發(fā)生,因此淺海中除了沉積砂泥質(zhì)碎屑巖、碳酸鹽巖外,還夾有多層火山巖,從而也說(shuō)明了火山活動(dòng)的多期性,32億~28億年這段時(shí)期地質(zhì)學(xué)中稱為中太古代。中太古代末期,剛剛平穩(wěn)下來(lái)的地殼又在地球內(nèi)部應(yīng)力的作用下開(kāi)始活動(dòng)了,這一構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在內(nèi)蒙古稱為興和運(yùn)動(dòng)(河北稱遷西運(yùn)、阜平運(yùn)動(dòng)),其間,地下的巖漿也開(kāi)始上涌,導(dǎo)致地殼溫度升高,巖石發(fā)生了區(qū)域變質(zhì)作用,原來(lái)已固結(jié)的各類巖石發(fā)生了變質(zhì),形成新的巖石——麻粒巖、片麻巖、石英巖、斜長(zhǎng)角閃巖、大理巖等。至此,大青山原始古陸正式形成。
2 嬰兒期——穩(wěn)定克拉通形成
經(jīng)過(guò)興和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和大規(guī)模的巖漿活動(dòng)之后,地質(zhì)時(shí)期進(jìn)入了新太古代(28億~25億年),包括大青山在內(nèi)的華北陸塊逐漸形成、固結(jié)和擴(kuò)大。早期,該地區(qū)出現(xiàn)了地殼拉伸,裂谷形成,海水覆蓋全區(qū),隨著拉伸作用的加劇,地幔物質(zhì)開(kāi)始上涌,基性、超基性巖漿噴出地表,形成火山——沉積建造,陸殼大幅度地由南向北增生;中期,海洋面積縮減,活動(dòng)大陸邊緣火山島弧逐漸形成,大量花崗巖入侵,地殼不斷加厚;晚期,地下的巖漿房溫度還很高,導(dǎo)致下地殼砂泥質(zhì)沉積巖發(fā)生部分熔融,形成重熔型花崗巖,同時(shí)這次巖漿熱事件也使之前形成的巖石進(jìn)一步變形變質(zhì),這樣一來(lái),該地區(qū)的陸地面積擴(kuò)大了,厚度也增加了不少,這使得它成為了太古宙華北克拉通(穩(wěn)定陸塊)的一部分。
3 幼年期——裂陷槽與超大陸形成
古元古代早期,地殼基本穩(wěn)定,當(dāng)時(shí)的大青山地區(qū)處于濱淺海環(huán)境,接受著來(lái)自古陸上經(jīng)風(fēng)化剝蝕而來(lái)的產(chǎn)物,大量的泥砂、富鋁黏土源源不斷地進(jìn)入海盆,形成富鋁沉積巖系。古元古代晚期,由于地幔物質(zhì)對(duì)流,太古宙陸核經(jīng)拉伸、裂陷,形成古元代二道凹裂陷槽,沉積了碎屑巖——碳酸鹽巖建造,隨著沉積作用的推進(jìn),地殼活動(dòng)增強(qiáng),地塊進(jìn)一步被拉薄,導(dǎo)致地幔鐵鎂質(zhì)火山熔體上涌。20億~18.5億年間的呂梁運(yùn)動(dòng)將太古宙的古陸塊(克拉通)匯聚在一起,形成一個(gè)古元古代超大陸(哥倫比亞超大陸),也正是這個(gè)時(shí)期(距今約19億年),包括大青山在內(nèi)的廣大地區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈變形,產(chǎn)生一系列大型褶皺及斷裂構(gòu)造、逆沖塑性剪切帶,同時(shí)出現(xiàn)大規(guī)模的深成侵入巖(圖2),已固結(jié)的巖石發(fā)生了高級(jí)變質(zhì)作用,變成了一套含石墨富鋁片麻巖(孔茲巖系)、大理巖、磁鐵石英巖、斜長(zhǎng)角閃巖等。18億年的呂梁運(yùn)動(dòng)主幕使大青山地區(qū)整體抬升,成為陸地,遭受著長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)化、剝蝕和夷平。白色大理巖在大青山南坡斷續(xù)出露,宛若一條巨龍自西向東第一場(chǎng)雪舞動(dòng)。
4 少青期——重回海洋
經(jīng)過(guò)古元古代末期的地殼抬升之后,中元古代(早期長(zhǎng)城紀(jì),18億~16億年),大青山地區(qū)地殼開(kāi)始下降裂解,海水重新入侵,沉積了一套陸源碎屑巖及碳酸鹽巖,這也是覆蓋在古老克拉通之上的第一套較為穩(wěn)定的沉積蓋層。但好景不長(zhǎng),長(zhǎng)城紀(jì)末期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(增隆昌運(yùn)動(dòng))再一次將該地區(qū)高高舉起,接受著風(fēng)吹雨打,直到早古生代初期,這是一個(gè)十分漫長(zhǎng)的時(shí)期,經(jīng)歷了10多億年。大青山的北側(cè)則是另外一番景象,那里是一片廣闊的海域(渣爾泰山海和白云鄂博海)。
5 青年期——海陸變遷,聯(lián)合古大陸形成
古生代伊始(5.41億年),大青山地區(qū)的地殼開(kāi)始緩慢下降,海水從南北兩側(cè)入侵本區(qū),南側(cè)的清水河地區(qū)、北側(cè)的大余太地區(qū)在早寒武世已被海水淹沒(méi),溫暖的淺海中三葉蟲、珊瑚等生物歡快地生活著,同時(shí)沉積了產(chǎn)狀近水平的砂泥巖、碳酸鹽巖。而大青山腹地依然處于隆起狀態(tài),遭受風(fēng)化剝蝕,僅在局部低洼處出現(xiàn)海灣。晚奧陶世末,包括大青山在內(nèi)的整個(gè)華北陸塊再一次被整體抬升成為陸地,繼續(xù)被風(fēng)化、剝蝕、夷平,直到晚石炭中期,這期間地殼及上地幔的巖漿不斷上侵,形成奧陶紀(jì)——石炭紀(jì)深成侵入巖(以中酸性為主)。隨著全球加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的結(jié)束(4.16億年),該區(qū)壓應(yīng)力也在逐步釋放,陸地上形成了一系列斷陷盆地、凹陷盆地。晚石炭世晚期至早二疊世,大青山地區(qū)以河湖、沼澤環(huán)境為主,植物生長(zhǎng)茂盛,這些植物后經(jīng)埋藏、成煤作用,最終形成了今天的煤炭資源。早二疊世到晚二疊世末期,大青山地區(qū)氣候發(fā)生了巨變,由溫濕環(huán)境變?yōu)榱烁珊笛谉岘h(huán)境,在山間盆地中沉積了巨厚的紫紅色砂泥巖、砂礫巖(圖3),地層產(chǎn)狀近于水平。從地球表層來(lái)看,晚古生代的地球已是很平靜了,但受全球華力西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(4.16億~2.52億年)的影響,地下依然是翻江倒海,大量的中酸性巖漿侵入到上地殼,也使這一區(qū)域地殼進(jìn)一步增厚,焊接得更加穩(wěn)固。華力西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)之后,包括大青山在內(nèi)的華北陸塊與西伯利亞陸塊緊緊連在了一起,形成聯(lián)合古大陸,海洋漸漸遠(yuǎn)去。
6 成年期——山川形成
三疊紀(jì)伊始,受南部印度板塊向北部俯沖的影響,大青山也在逐步向上隆升,開(kāi)始發(fā)育、長(zhǎng)個(gè)了。深部的堿性巖漿見(jiàn)縫插針,局部上侵(包頭境內(nèi)的蓮花山),經(jīng)歷了印支運(yùn)動(dòng)之后,大青山的輪廓基本形成,盆嶺格局已基本成型。
進(jìn)入侏羅紀(jì),整個(gè)大青山地區(qū)氣候溫濕,各大山間盆地接受著從山區(qū)搬運(yùn)過(guò)來(lái)的風(fēng)化產(chǎn)物,同時(shí)生長(zhǎng)了非常茂盛的陸生植物及種類繁多的淡水動(dòng)物,為該時(shí)期煤炭的形成提供了豐富的物源。地下深處,巖漿活動(dòng)也在緊鑼密鼓地進(jìn)行著,大量的中酸性巖漿侵入地殼。中侏羅世晚期,南北向推覆擠壓作用加強(qiáng),使得巖層變形,大青山進(jìn)一步抬起,出現(xiàn)了沉積間斷。進(jìn)入晚侏羅世,中生代盆地開(kāi)始下降,沉積環(huán)境也由溫濕的還原環(huán)境變?yōu)檠谉岣稍锏难趸h(huán)境,形成了巨厚的紅色碎屑巖建造,末期發(fā)生了大規(guī)模逆沖推覆變形作用,使得盆地沉積中心不斷向北東方向遷移。
白堊世開(kāi)始,構(gòu)造引力場(chǎng)發(fā)生了明顯改變,由擠壓收縮機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺棺冃螜C(jī)制,大青山地區(qū)在重力的作用下地殼由北向南伸展,形成早白堊世呼和浩特——包頭斷陷盆地。受燕山運(yùn)動(dòng)的影響,大青山地區(qū)火山活動(dòng)頻繁,地表形成大面積的巖熔流,火山活動(dòng)過(guò)后,大地恢復(fù)平靜,在侏羅紀(jì)盆地的基礎(chǔ)上繼續(xù)接受沉積,局部地段形成可采煤。這期間,地下的巖漿活動(dòng)也沒(méi)有停息,中酸性巖漿不斷上涌。
早白堊世末期,一場(chǎng)巨大的由南而北逆沖推覆構(gòu)造運(yùn)動(dòng)從西向東全面展開(kāi),南部的地質(zhì)體沿著緩傾斜的滑脫面向北遷移幾十千米,成為真正的飛來(lái)峰,而原地的巖層也因推卷發(fā)生了褶皺變形。
晚白堊世,大青山在慢慢長(zhǎng)高的同時(shí),也在山間盆地中接受著沉積,并且經(jīng)歷著水平擠壓(圖4)與拉伸交替的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),盆地范圍比之前變小了不少。晚白堊世末期(距今72百萬(wàn)~66百萬(wàn)年),燕山運(yùn)動(dòng)使大青山完全隆升,奠定了今天大青山的雛形,個(gè)頭已接近現(xiàn)在,但天有不測(cè)風(fēng)云,百萬(wàn)人有旦夕禍福,山體也不例外,請(qǐng)繼續(xù)往下看。
7 壯年期——巍巍大青山
古近紀(jì)古新世,大青山地區(qū)遭受剝蝕和夷平;始新世,在喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)的影響下,該區(qū)產(chǎn)生了北西——南東向的拉伸,形成大青山山前斷裂和土默特?cái)嘞菖璧?,大青山南坡的主體沿山前大斷裂直接掉入深淵,落差達(dá)8000余米,大青山斷裂的上盤自漸新世以來(lái)降幅在7000 m以上。新近紀(jì)初,發(fā)生了火山大爆發(fā),形成了現(xiàn)今看到的漢若壩玄武巖(圖5)。
古近紀(jì)——新近紀(jì)大青山地區(qū)的地殼均以拉伸變形為主,主要表現(xiàn)為垂直升降運(yùn)動(dòng),在盆地中形成砂泥質(zhì)堆積。
第四紀(jì)以來(lái),大青山南部的山體雖然消失了,但這并沒(méi)有阻擋大青山的生長(zhǎng),山前斷裂活動(dòng)仍然很強(qiáng)烈,斷層錯(cuò)斷了第四系沉積物,在山前形成三級(jí)構(gòu)造盆地。經(jīng)相關(guān)儀器監(jiān)測(cè),大青山還在以微弱的速度在長(zhǎng)高,只是我們?nèi)庋鄄煊X(jué)不到而已。
大青山這一龐大的山體不忍心看到自己的另一半(南坡滑落部分)暴尸荒野,毅然忍痛割愛(ài),決定用自己的皮肉來(lái)埋葬。5000萬(wàn)年來(lái),經(jīng)風(fēng)化、剝蝕,在流水、風(fēng)力、重力等外動(dòng)力的協(xié)助下,最終把另一半給埋在了地下,形成今天的土默川平原,構(gòu)成肥沃的土地,青城人民世世代代在這片熱土上生息繁衍,安居樂(lè)業(yè)。而高聳的大青山則變得重巒疊嶂、溝壑縱橫(圖6),大多數(shù)皮肉已蕩然無(wú)存,露出了剛毅的骨骼(如到處可見(jiàn)的花崗巖體,它們形成時(shí)都在地表2000 m以下),構(gòu)成奇特的地質(zhì)地貌景觀,供人類欣賞和從事科學(xué)探索。
如今,大青山已成為內(nèi)蒙古自治區(qū)首府呼和浩特的北部屏障,阻擋著春冬季刺骨的寒風(fēng)和肆虐的沙塵。大青山已劃為國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū),是一條生態(tài)交錯(cuò)帶,在中國(guó)北方草原區(qū)占據(jù)了一個(gè)獨(dú)特的生態(tài)區(qū)域,成為干旱、半干旱區(qū)森林島嶼和諸多大型動(dòng)物活動(dòng)帶,對(duì)維護(hù)和保持荒漠草原生態(tài)穩(wěn)定性、涵養(yǎng)水源、保持水土、屏護(hù)山前平原乃至華北平原具有重要的地理和經(jīng)濟(jì)意義。保護(hù)區(qū)內(nèi)保護(hù)對(duì)象有三大類:山地森林、灌叢—草原生態(tài)系統(tǒng),物種多樣性及瀕危珍稀物種,保護(hù)山體、涵養(yǎng)水源。保護(hù)區(qū)有高等植物850余種、野生真菌150余種、脊椎動(dòng)物210余種(獸類30余種、鳥類170余種、兩棲爬行類10余種)?,F(xiàn)已成為人們休閑、娛樂(lè)、健身的好去處。
[資助項(xiàng)目]內(nèi)蒙古自治區(qū)財(cái)政地勘基金“內(nèi)蒙古地質(zhì)科普本”項(xiàng)目。