桂林这样的石山是怎么形成的?
石灰石可溶于水。岩层的裂缝和层理可以被雨水和流水的渗透溶解,裂缝扩展成通道。所有靠近地表的孔隙都能吸收雨水,形成微小的溶孔和较大的落水洞,地下河和洞穴都是由溶解和侵蚀形成的。这些也是喀斯特地貌。华南地处热带亚热带,气温高,雨量充沛,有利于溶解。肇庆七星岩有一口丁咚井。30年前,井口直径只有一米,今天却变成了20多米长的水坑。溶蚀是如何将石灰岩层侵蚀成峰林和石山地形的?
最常见的类型是在广阔的红粘土台地区域发育的石山地形。因为红土层的厚度可以达到50米以上,并不是到处都那么厚。因此,基底的石灰岩层首先出露在薄薄的红土层中,或者石灰岩体出露在地下河和洞穴塌陷中。此时地表水被石灰岩溶解吸引,水集中在石灰岩溶解后形成的洼地和塌陷地,使地表水系统塌陷,地表水集中在岩溶低地,不再沿河谷流出河道。当洼地继续扩大时,一些未被侵蚀溶解的石灰岩会突出洼地上方,成为落基山,落基山成群分布,成为峰林落基山地形。
在石灰岩与砂页岩接触地方,由于砂页岩区不透水,砂页岩区的地表水也会流向石灰岩区,然后渗入地下,由地下河排出。这样,在砂页岩地区形成的土山,就会被散流和猛烈的水流冲刷,地表被合作侵蚀,层层侵蚀流失,高度下降。而在石灰岩地区,由于地表水渗入地下,受散流和暴雨流侵蚀较少,地表高度变化不大。久而久之,山地低而落基山突出,落基山在砂页岩的低山峡谷上成群突出,成为峰林落基山的地貌。
(1)狮山——一座从周围地面升起的奇峰。
林峰石山地貌的特点是一系列石山拔地而起,四坡陡峭。落基山脉四周陡峭,因为石灰岩体大多被溶解,成为向下贯通的通道。因此,岩质边坡的发育主要是崩塌。与土山用流水冲刷坡面并使坡面由锐角向缓坡演变相反,在石山坡面上没有散流和暴雨流。反之,山麓多是地表水渗入地下的地方。因此,在落基山周围有许多小溪、河流和沟壑。因此,石山脚下成为流水的侵蚀和溶解区,河流的侧向侵蚀和天坑的形成会使石山边坡由缓变陡。比如在肇庆的七星岩一带,有一块河婆岩,是被西江的一条支流侵蚀出来的。今天岩石中有一层2米厚的河床卵石(卵石),说明是河床相沉积。这块岩石建立后,岩口崩塌,使石山形成悬崖。这种孔可以称为“侧孔”。
由于地表水流集中在落基山,使得落基山四周壁立。形成一座拔地而起的孤峰。有时悬崖高千尺,雄伟壮观,如桂林的独秀峰。落基山崩塌的例子可以通过在落基山脚下发现巨大的落石来证明。比如肇庆的七星岩地区,1970雨后马上就塌了。直径2米多的巨石从悬崖上掉下来,穿透了水泥楼的屋顶。崩塌可使悬崖成为悬崖,即额头突出于崖顶的悬崖地形。再比如肇庆的珍珠洞和双珍珠洞,都是巨石崩塌的时候。只是卡在岩石缝隙里,说明崖坡以崩塌为主。
(2)落基山的“脚洞”,每座山上都有一个洞。
石林石山的地形特征是“每座山都有洞”,而且不止一个。比如桂林的七星岩,有五个洞。但最奇怪的是“脚洞”。脚洞是在一座岩石山脚下形成的洞穴,因此得名“脚洞”。其地形特征沿地下水表面发育。因此,脚洞内部一般有一个庞大的洞穴系统。比如肇庆七星岩的大石头,是指洞内有一个大殿,大殿周围分布着小洞和回廊,在大殿处形成了一个地下湖,说明脚洞是地下水面附近强烈溶蚀造成的。所以山麓顶部一般是根据地下水面形成的,所以平顶是山麓的一大地形特征。“顶平如削”是当地县志称这种脚洞类似的形容词。
但脚洞顶部并不平坦如板,而是有许多石锅和石钟分布在地形中。这种地形在其他洞穴中很少见。石锅是几个浅平半圆拱形洞穴的分布,大小不到1米,凹穴不到半米。半圆形状完整,互不干扰,说明石锅是溶解的,是中央部分强烈溶解侵蚀造成的。石锅大小一般都差不多,这是洞穴注满水时,水平流的结果。一般来说,水流是分层流和紊流。层流意味着水层中每一点的速度都是一样的。在石灰岩裂隙中,水流为层流,其速度较慢,低于每秒65438±0厘米。当孔洞较大时,水流是平稳的,流水中各点的速度不一样,也就是变成了湍流。流水按快慢分为多股,一涨一跌,一急一缓。如果在3 cm的溶液孔中速度为0.1 cm,则可以由层流变为湍流。在雨季,溶洞充满水,冲击处的溶解力更大,因为冲击处压力大,溶解量增加。例如,根据实验数据,地下水不受压时,岩石间隙每年扩大到0.35 mm,但充水后每年可增大到5 mm,即受压后溶解力增大了15倍。冲击洞顶的急流可以在汛期侵蚀溶解石锅地形。
石钟的起源完全不同。它是地下水顺着节理往下渗,滴到洞顶,像铃铛一样溶解成一个很深的洞的结果。如果地下水丰富,沿节理流出,石钟形可成为凹顶槽。石钟只是一个滴水的洞,所以钟的顶部有一个溶解的洞,这是石锅里没有的。整个石锅是在一个岩石面上形成的,石钟的分布是根据溶孔的位置形成的,多是分散的,与石锅的成片分布不同。
脚孔两侧也有侧槽。这是由于地下水面的季节性存在。因为靠近水面的溶解力最大。内凹的侧槽在古书中称为“石床”,是因为侧槽底部平坦如床。如果边槽有几层,说明地下水面有季节性变化,就像河流旱季有水面,汛期有水面一样,洞内往往有小河(如凌霄岩、燕岩)。
钟乳石、石笋、石柱、石帘等钙华沉积不多,也是胶东沉积地形的特点。由于雨期脚洞内的充水和湍蚀,钙质难以沉积在岩石表面,形成石灰华沉积。有的很小,如“团龙”、“飞凤”、“蛇”、“果”、“花”。
脚洞是地表水流入石山的通道。所以洞口一般比洞内高,呈现出宽阔低平的入口,往往是冷气积聚的洞穴,属于“冷洞”型洞穴。由于冷空气比例大,不易上升,不易从洞中排出,所以也难怪夏天人们会在这里避暑。广东云浮的凌霄岩与一条地下河相连。
山麓沿着地下水表面周围的节理延伸。如果遇到落基山外的河流,地表的河流会立即将水转向山麓,使地表河流的下游变成无水的干谷。这种现象被称为“地下撇水”。早在宋代,我国就有足洞地下水掠夺或劫掠的记载。当脚洞贯穿整个洛基山时,它被称为“穿洞”。桂林北部的灵川就是这样形成和命名的。
③林峰石山上的“穿洞”。
当脚洞上升,上升到地下水位以上时,穿过石峰脚洞,称为“穿洞”。这是因为地壳上升了,或者地下水位下降了。以前的脚洞成了没有流水和积水的干洞,洞底高于平地,成了半山的山洞。因该洞穿过石山,故名“穿洞”。穿孔由于不断的侵蚀和崩塌,可以变成半山腰的洞穴,像窗户一样。每次这种奇怪的地形成为当地的一个景点,如阳朔的月亮山,它就因穿孔的半月形而得名,所以它也被称为岳明洞。此外,桂林的月亮岩和屏山的月亮岩风景优美,像一轮明月挂在天上,成为风景名胜。它们都是由上升的脚洞构成的。也就是在中更新世(60多万年前),这里是一条地下河。当时的地面是今天40 ~ 60米高的梯田地面。桂林峰石林山目前最好的洞不是月亮山形状,而是保存完好的山麓地形,如平顶、多层侧槽、石锅石钟发育、平底有暗河等。但是,穿洞毕竟和脚洞不一样,因为地下河消失了,洞里的水往下流。因此无水洞穴为钙华矿床带来了良好的保存环境。钟乳石、石笋、石柱、石帘、钙华阶地(包括钙华地)最为发育,平缓洞穴底部可发育深天坑,称为“无底洞”。每次洞口和洞顶由于长期的侵蚀和溶蚀而塌陷,洞口又高又宽,洞穴被落石堵住,洞内的厅堂也能因为塌陷而特别高大,破坏了平顶地形。比如桂林的芦笛岩,以各种钟乳石闻名,要通过挖掘钟乳石林来开辟游览之路。桂林七星岩更为突出,由四十五洞相连,主洞长814米,贯穿八殿五出口。所有洞穴长3公里,分三层,最下面一层还是脚洞;中层大洞厅高27米,宽48米,由二层脚洞坍塌而成;有一个侧槽(叫白石檐),脚下可以听到地下洞穴的“空谷声”。中部较低,即大教场,古地下湖就在此。天坑分别被命名为“无底深潭”、“落子潭”和“两狮守龙潭”。在猫猫头石山(即光明山),除芦笛岩外,还有四个穿洞,分别是大砚(长875米,唐代僧人的墨汁已被钙膜保护,墨汁如新)、飞思岩、穿砚。这些穿洞都是战时避难场所,因为洞底平坦,厅堂广阔,分支多,战时可以供工厂、学校、医院仓库使用。岩石山区也有很多隧道,如广东怀集的岩岩、广西靖西的岩渡等,用于公路穿越。
(4)林峰落基山地区的“侧洞”
峰丛石山或峰林石山的山脚下,除了脚洞和由脚洞演化而来的通洞外,还有“侧洞”。这是一个岩山在河岸上冲击溶解形成的洞穴,不同于脚下洞穴地形。脚洞沿地下水面发育,各形成一个庞大的洞穴系统;而侧洞发育在洪水面上,一般不深也不大,但能使石山形成悬崖,因为侧洞的形成使洞顶塌陷,从而促进石山悬崖的形成。
侧孔的地形有三个特点。第一,它的位置比脚洞高,洞又高又开,但深度不大;第二,很少形成巨大的洞穴系统。由于洞顶不断塌陷,形成的洞穴并不深,不像脚洞又低又宽。三是洞内距离带来的河床有卵石堆积层,因为洞口是山谷或古山谷。比如肇庆的河婆岩里有一层2米厚的钙质胶结卵石层,不深,不高,有光泽,像房子一样。
侧孔的底部可以是脚孔,但仍然可以相互断开。河婆岩和袁爽洞在同一个地方。各地称为“严光洞”、“宝光洞”,多为侧洞,著名的观音洞(广东英德县)就属此类。桂林象鼻山水月洞是一个由侧向隧道形成的贯通洞。象鼻处的溶槽反映的是洪水期的溶蚀,水月洞底部在水位较低时露出,说明这个通孔是洪水期侵蚀溶蚀形成的。富博山下的试剑石也是一个侧洞。这种钟乳石状的岩体在洪水期被桂江的洪水侵蚀溶解。虽然这里有石桌、石凳供游客休息,但在洪水期仍可被淹。
坡道后侧的洞穴变成了一个高级洞穴,富博山河边的侧洞就是一个例子。这个登高侧洞成了看桂江的好地方。高边隧道的高度往往可以和河两岸的梯田相比,也就是高度基本相当。
(5)巨大的洞穴,有五颜六色的钟乳石。
林峰的落基山上有许多洞穴,除了侧洞、通洞和脚洞之外,都有它们的成因。比如桂林叠彩山的白鹤洞,就是沿着断层线发育的,人们还可以在石壁上看到一条路和一块磨掉的岩面,标明断层的方向。肇庆七星岩暖洞沿倾斜的石灰岩层溶蚀。由于入口较低,暖空气比重较轻,无法排出室外,所以成为“暖洞”式的洞穴。这些受岩层控制的洞穴被称为“构造洞穴”。它们也往往有各种各样的钟乳石,原因有二:一是构造洞穴多在地下水位以上,经常干涸,有利于洞穴中钙的沉淀。因为当饱和的钙质地下水滴入洞穴时,由于CO2从空气中逸出,钙立即沉淀,堆积在出水点附近的岩石表面。久而久之,洞顶形成下垂的钟乳石,滴水处长出石笋。如果钟乳石和石笋连在一起,又会变成石柱。第二,构造洞穴一般位于许多节理或断层中。这里地下水渗流多,溶蚀大,容易形成溶洞。并在滴水处形成石帘、石瀑等特殊奇观,规模巨大。在洞底,由于积水,钙沉积在水附近,久而久之成为侧坝。多层侧坝还可以形成小型的石灰华梯田,称为石灰田,或“边石坝”,即一个梯田,如芦笛岩洞“江南水乡”的景象,举例来说。如果水中有沙粒,钙可以在杂物表面形成一层钙膜,膜厚会变成灰珠、灰球等。久而久之,就像子弹的形状。在岩壁上结晶,成为石花,见于广东云浮盘龙洞。
钟乳石洁白如玉,洞穴被装饰成水晶宫,让游客仿佛置身仙境。洞穴是主要的旅游资源。如果说石灰华含有杂质,而且每次都呈现五彩缤纷的颜色,桂林的七星岩就有“金山”和“阴山”的石柱,这是含有杂质的晶状石灰华反射造成的。由于不同的滴落沉积条件,各种沉积物形成了人和动物的形状,以及各种山体和物理景观,成为世界各地洞穴中的风景点。
南部丘陵地区的洞穴也是古动物、古人类遗址和考古的好地方。粤北马坝狮子岩发现的马坝人(一种古代人)遗址、柳江通天岩发现的柳江人遗址、来宾麒麟山发现的新人遗址都是例子。