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中國高寒地區巖溶地貌

中國高寒地區的巖溶地貌主要是指青藏高原及其周邊山地海拔在3500m以上的高寒地區發育形成的喀斯特形態,它包括了峰林、石林、溶洞、泉華沈積等巖溶類型。

1.峰林、石林、溶洞

在西藏東部崗托至昌都附近公路兩側的海拔4600m高原面上,在中侏羅紀灰巖分布區,發育有古巖溶地貌(圖3-48)。圖3-48是在6月拍攝的,當時剛下了壹場大雪,在雪中奇峰怪石玲瓏精巧,石林石芽亭亭玉立。在藏東南左貢列達泥馬嶺壹帶的三疊紀結晶灰巖地區,沿玉曲河西側可見到峰林、石林、穿洞、石墻和溶洞等巖溶地貌,在山脊上發育的峰林頂面海拔已有4780m,在山坡上發育有數層溶洞,洞高1~2m,深幾米到幾十米。在邦達到八宿怒江的業納山口東側山脊海拔4750m的石灰巖中,發育有石峰、穿洞、石柱等巖溶地貌,穿洞高11m,寬5.2m,石峰高30m(圖3-49)。在金沙江西岸芒康海通兵站附近二疊紀灰巖上也發育了巖溶地貌。山體相對高1500余米,山勢陡峻,被稱為小華山。在山中溶洞很多,最深的有幾百米,洞中還有流水(圖3-50)。

圖3-48 古巖溶地貌

圖3-49 西藏邦達—八宿怒江業納山口東側,石灰巖中的巖溶地貌(錢方畫)

則布日是位於喜馬拉雅山和雅魯藏布江之間的巍峨蜿蜒的年輕山脈,它是由古近-新近紀厚層灰巖組成,在海拔5700m的山頂及陡峭的山坡上,出現了多種類型的巖溶現象:相對高達70m的孤峰直插雲霄,峰林和石林千姿百態,在山坡和壹些峰林上還有石芽、溶溝和溶洞。

在阿裏獅泉河岡底斯山脈中也可見到巖溶地貌,如陽委山頂上的峰林、石芽、石柱等。在革吉獅泉河邊上的灰巖中,發育有巨大的溶洞,大洞套著小洞,曲折幽深。洞內的泉華絢麗多彩,有的洞內巨廳可容幾百人,當地的幾個倉庫就是利用這些天然洞穴改建的。

唐古拉山南麓安多北山上的巖溶地貌卻又是壹種景象(圖3-51),河邊是壹座光禿禿的山,向上直拔,到山脊上卻變成了上百個小峰,它們互相連接,相互聚散,隨著陽光的照射、雲彩的飄移、霧霞的升降、風雪的化裝,使那裸露的巖石不斷變幻著色彩和形態。山中也有神奇的洞穴,可從山的東面壹直穿到山的西面。

昆侖山中也發育有典型的巖溶地貌,新疆昆侖山支脈阿爾格山上峰林、石芽連成壹片。發源於青海昆侖山中的昆侖河,流經納赤臺地區時,不但可見到河邊的峰林地貌,同時由於受到近東西向和北東向兩組斷層的控制,從灰巖中流出壹股股清泉,著名的納赤臺泉,清澈爽口,流量為224.7l/s。路過此地的司機、考察隊員多願意在泉邊停下,喝口水,洗洗塵,再踏上征途。

此外,在青海花石峽山脊上和玉樹附近也可見到壹些巖溶石柱、石芽和峰叢。玉樹的文成公主廟靠近金沙江,廟就建在石灰巖洞穴中。

圖3-50 西藏芒康小華山巖溶地貌(錢方畫)

圖3-51 安多北山巖溶地貌

2.巖溶鈣華景觀

高寒地區巖溶鈣華景觀最著名的地區是四川九寨溝和黃龍。

(1)九寨溝鈣華壩

九寨溝地處四川省九寨溝縣(原稱南坪)、松潘縣、平武縣3縣交界北側,東距九寨溝縣城40km,是嘉陵江上遊白龍江右岸的白水江上遊西支白河南岸的壹條大支溝。溝內由紮如溝、荷葉溝、黑果溝、丹祖溝、日寨溝、則查哇溝6條支溝組成。九寨溝全流域面積650.58km2,森林面積達277.68km2,占溝內面積的42.6%。溝內最大相對高差達2768m,所有支溝溝口高程都在海拔2000m以上,支溝內最高山峰都在4000m以上。在九寨溝壹些山脊上可見到不少古冰鬥,在谷壁則有古冰川U形谷谷肩存在。九寨溝的長海子、鳥艾海是典型的古冰川終磧湖,此外也有少數由滑坡泥石流形成的堰塞湖,在這些堤壩上及瀑布落水處,常為生物喀斯特作用和鈣華沈積物附在其表層(圖3-52,圖3-53)。

圖3-52 九寨溝急灘中的鈣華沈積物

圖3-53 鈣華附在枯樹表面

(2)黃龍溝中邊石壩彩池群景觀

黃龍景觀資源主要表現為露天鈣華形態類型。按鈣華造型特征分為:邊石壩彩池、鈣華灘流、鈣華洞穴等。

鈣華灘流黃龍鈣華灘流全長2500m,寬約30~170m。在這傾斜的谷底,呈淡黃、鮮黃夾金黃、深綠、灰白及褐色的波紋、波濤起伏,片狀水流在傾斜起伏的底板上泛起陣陣銀色的漣漪,在陽光下,金光閃閃,故有金沙鋪地之美名。黃龍鈣華灘流規模之大,色形之壯觀,屬世界之冠。

邊石壩彩池黃龍的邊石壩彩池大小***有2331個,聚集成8群(圖3-54):迎賓彩池、飛瀑流輝、盆景池、明鏡倒映、梭羅映彩、爭艷彩池、琪樹流芳、石塔鎮海等。其中飛瀑流輝彩池的邊石壩高達6.8m,創世界地表邊石壩最高紀錄;爭艷彩池規模最大,由500多個大小彩池組合而成;石塔鎮海邊壩造型最優美。

鈣華瀑布在黃龍溝中較大規模的有洗身洞和蓮臺飛瀑兩處。其中又以前者最大,頂寬33m,高6.7~7.3m,瀑布下有壹洞穴。鈣華瀑面有凝垂欲滴的馬肺石,和片片隆起而緊扣的柱狀鈣華組成。整個鈣華瀑布宛如壹座翠林中的黃金壩,富麗壯觀。此外,還有中華第壹鈣華瀑布———紮嘎瀑布和丹雲峽的龍滴水鈣華瀑布也十分雄偉壯麗。

鈣華洞穴以黃龍洞最大,觀賞價值較高。黃龍洞發育在後寺右側的鈣華流中,洞口呈豎井狀,直徑5.5~8.5m,深25m,洞底為小型的廳堂,面積400m2。洞中以各種次生鈣華沈澱形態和我國鈣華洞穴中罕見的冰景形態為其特色。

九寨溝黃龍地區位於摩天嶺地塊西緣,被區域性的塔藏構造帶、岷江斷裂帶和雪山斷裂帶所圍限,構造復雜,活動性強,沿斷裂帶地震發育。廣泛分布的碳酸鹽巖和豐沛的降雨量,為鈣華景觀創造了基礎條件。九寨溝“層湖疊瀑”和黃龍“邊石壩彩池鈣華灘”的形成機制,就是受控於這樣特定的地質環境條件下復雜的水循環系統,經生物巖溶作用而形成。景觀具有相對穩定性,鈣華景觀是在第四紀冰川作用時形成的特定的地貌基礎上,經過冰後期1萬多年來的不斷演化保存下來的。我們在黃龍溝口的路邊發現典型的冰川條痕石(圖3-55)。說明末次冰期在黃龍溝中冰川可以下達到海拔2900m左右,在冰後期時,由於氣候變暖、雨水充沛,大量冰雪融化,水從石灰巖地區流出,會有大量CaCO3,隨著水的變暖和蒸發,使鈣華析出形成鈣華景觀。

圖3-54 黃龍溝中的邊石壩彩池

圖3-55 黃龍溝中的冰川條痕石

九寨溝、黃龍鈣華景觀,類型多樣,形態奇特,世界罕見。它們是綜合地質作用下形成並遺留下來的典型珍奇的地質遺產,受控於生態地質環境的制約。和黃龍鈣華景觀相似的有雲南白水臺鈣華彩池。

在青藏高原上還有很多溫泉,在溫泉附近也有鈣華沈積,如阿裏門士熱泉,位於岡底斯山的岡仁波齊峰西側,象泉河北側海拔4400m。沿河岸壹、二級階地和河漫灘上有壹大型泉華臺地,呈乳白夾淺黃色、淺棕色,成分主要為碳酸鈣。臺地長400多米,寬100~200m,高出河面約10多米,相當於象泉河壹級階地,泉華臺地上見有5個泉口,在河灘上也有溫泉,在二級階地上則分布著十幾個古泉華柱。臺地上的主泉口直徑約400m,熱水從泉口噴湧出,水柱高達20cm左右(圖3-56)。在臺地上可見到邊石壩弧形小池,壹般相對高20~40cm,還有鈣華瀑布和鈣華灘流。在壹些邊壩邊上還可見到石菊晶花、水鈣膜等停滯水水下沈積物。而二級階地上的古泉華口,高1~3m,呈棕色,像壹個個小塔,還有各種不同形態石柱(圖3-57),在階地前緣有鈣華石瀑布。

圖3-56 西藏阿裏門士熱泉

圖3-57 門士象泉河二級階地上的古泉華口

3.青藏高原巖溶發育的意義

在青藏高原上,萬年冰峰、千裏雪山處處可見。凍土綿延數千米,深達幾百米。許多地方年平均溫度小於0℃。這樣的高寒地區現在是不可能形成許多類型的巖溶地貌,因為在低溫的條件下,水的溶解能力和侵蝕能力多很弱,液態的水存在的時間也很短,不可能形成上述許多類型的巖溶地貌。廣西桂林的年平均溫度為18.8℃,降水量為1873.6mm,海拔是167m,當地的巖溶地貌正在繼續發育。所以,青藏高原巖溶發育時期的氣溫和降水條件,也應當大致和現在的桂林相似。要形成這樣的條件,高原的高度必須要大幅度下降,同時氣候也要比今日更溫暖。也就是說在巖溶地貌形成時還沒有青藏高原。

喜馬拉雅地區在3700萬年前的始新世時還是壹片海洋,由於喜馬拉雅運動使雅魯藏布江壹帶的海洋消失,促使地面逐漸崛起。頻繁的地殼運動,造成灰巖和其他巖性的地層斷裂變形,裂痕斑斑。而在古近-新近紀時,地球上氣候比現在炎熱得多。當時整個高原地區海拔低,可能和現在廣西壹帶相似。在漫長的地質時期中,雨水沿著裂隙不斷溶解和侵蝕灰巖,塑造了峰林、石林、石芽和大型溶洞等優美而典型的巖溶地貌。到古近-新近紀晚期,在現在的青藏高原山間盆地中還分布著許多廣闊的湖泊和草灘,湖邊有雄奇峻拔的峰林和粼粼波動的倒影,暗河在地下溶洞中悄悄流淌,壹群群三趾馬、大唇犀、長頸鹿等動物在湖畔草叢中自由奔跑,由於高原尚未隆起,這些動物可自我國的華北壹直到達喜馬拉雅山的南麓。

第四紀以後,氣候變冷,巖溶作用也越來越弱。許多巖溶地貌被逐漸磨滅,只在壹些山脊上和較高的山坡上還殘留下過去的峰林、石芽、石墻等古地貌形態。

通過對青藏高原古巖溶的研究,也可使我們了解到在上新世約距今350萬年前,整個高原平均高度尚為1000m左右,高原的強烈隆起是在第四紀以後才開始的。在第四紀期間大約上升了3000~4000m左右,使其成為世界上最高的高原。