科考文獻（六）

武陵源自然風景區(qū)位于湖南省西北部的武陵山區(qū)，地跨大庸市、慈利縣和桑植縣，是一處由張家界、天子山和索溪峪自然風景區(qū)組成的天然風景群。景區(qū)總面積3500平方公里。在地貌上，本區(qū)系云貴高原東北源端的斜坡梯降帶。在地質(zhì)構造上，本區(qū)位于武陵山和雪峰山隆起帶，東北段的石門——桑植復向斜中的天子山、三官寺短軸向斜核部邊緣。因此，本區(qū)是一個地勢高、巖層傾角平緩，近代地殼仍在不斷穩(wěn)定上升的高原強烈侵蝕區(qū)。    桑植縣天子山是整個武陵源風景區(qū)溝谷水系發(fā)育的主要源頭。這里地勢最高，平均海拔都在1000米以上，頂部平緩舒展地覆蓋著二疊紀部分厚層灰?guī)r。這是本區(qū)長期遭受侵蝕作用的高源侵蝕面的證跡。天子山周緣溝谷水系發(fā)育，十里畫廊、礦洞溪、畬刀溝、琵琶溪等匯入金鞭溪，進入索溪東流而下。在這些溝谷水系的溯源侵蝕作用下，使傾角平緩，節(jié)理裂隙發(fā)育的石英砂巖地層裸露地表，且被切割成塊塊方山（如黃獅寨、腰子寨），條條峻峭巖壁和根根指天峰林。在茂密植被的覆蓋下，成為云霧繚繞，珍奇禽獸出沒的自然風景區(qū)。另外，在索溪下游的喻家咀石灰?guī)r溶蝕盆地邊緣，又發(fā)育著一片喀斯特地貌。這里的多級溶洞——黃龍洞長達十余公里。洞內(nèi)鐘乳石和洞穴堆積物別具一格，保存十分完好。無論從洞的規(guī)?；?a class="insidelink" href="http://m.nltzpx.cn/scenic/zjjjq/115346514.html" title="黃龍洞">洞內(nèi)天然景觀，黃龍洞均可與桂林的“七星巖”和“蘆笛巖”媲美，武陵源真是一處舉世罕見的峰林洞天世界。    一、武陵源自然風景區(qū)的巖石地層類型    整個武陵源景區(qū)出露的巖石地層有三套：最古老的是早古生代中志留統(tǒng)羅惹坪群和小溪組（距今4.4 -4億年），這是一套淺海相雜色泥巖地層，其中包括青灰、灰白、紫紅色的粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖、頁巖等，因其巖性松軟，極易風化，故在本區(qū)只能形成緩坡的低丘小崗，如張家界管理處以南的低平山丘便是。第二套是中晚泥盆世的云臺觀組（距今約3.8億年），這是一套以紫、紅色石英巖為主，砂頁巖軟弱夾層為輔的濱海相地層。由于本套砂巖質(zhì)地堅硬，層厚大，巖層傾角平緩，放在溝谷水系的強烈切割和重力崩塌作用下，形成簇簇指天穿云的高峻峰林和石筍天橋等奇異景觀，這就是武陵源自然風景區(qū)的精華所在。第三套是上古生代二疊紀和中生代三疊紀（距今2. 8-1.8億年）的淺海相石灰?guī)r地層。這套地層分布于天子山和索溪峪一帶，是本區(qū)喀斯特溶洞的發(fā)育所在，著名的黃龍洞就發(fā)育在這套厚達3000余米的三疊紀石灰?guī)r中。    二、石英砂巖峰林地貌的成因    武陵源石英砂巖峰林地貌的成因和地貌形態(tài)特征既不同于桂林、云南路南石林的喀斯特地貌及廣東南雄和福建武夷山的丹霞地形。又不同于南京六合和四川峨嵋山等由巖漿冷凝收縮而形成的玄武巖多角形石林，更不同于西北黃土高原的黃土林。其特點是溝壑幽深，石壁陡峻，奇峰聳立，萬石崢嶸，以其“雄、奇、險、峻、幽、秀、野”的景觀，贏得了國內(nèi)罕見、世界少有的“風景明珠”之美譽。這里的峰林地貌是在下列特定的地質(zhì)條件下形成的：    1．堅硬、牢固和厚層的石英砂巖是本區(qū)峰林地貌形成的物質(zhì)基礎。    景區(qū)紫紅色厚層石英砂巖是形成于距今3.8億年的濱海相云臺觀組地層，總厚達500余米。由于石英砂巖單層厚度大（多數(shù)大于1米），質(zhì)地純凈、結(jié)構致密，抗壓強度高（16464帕），抗風化力強等特點，保證了高達300余米的峰柱群體矗立不倒，而500余米厚的云臺觀組砂巖中的砂頁巖和鈣質(zhì)砂巖夾層，因其質(zhì)地相對松軟，抗風化力較差，在差異風化作用下，使峰柱表面形成節(jié)節(jié)凹面造成像“金鞭巖”、“定海神針”、“南天一柱”、“夫妻巖”和“采藥老人”等奇特景觀。另外，在溝谷地帶，由于沖溝流水作用，把下部軟性巖層掏空，留下堅固的厚層石英巖橫跨溝谷，形成像腰子寨的天生橋和畬刀溝的大跨度（50米）自生橋景觀。    2．特殊的地質(zhì)構造格局是形成本區(qū)獨特地貌類型的制約條件。    大家知道，我國大地今天的地質(zhì)構造格局首先受制于中生代的燕山運動，而造成喜瑪拉雅山脈和臺灣山脈升起的新生代喜瑪拉雅山運動，使我國各地普遍產(chǎn)生了斷裂活動和地面的大幅度垂直升降，喜瑪拉雅山地殼運動是造成祖國今日名山大川的最重要的因素，武陵源自然風景區(qū)也毫不例外，這兩次構造運動為本區(qū)特殊地貌景觀造就了如下特殊的地層褶皺形態(tài)和斷裂體系：    寬舒的褶皺和傾角平緩的巖層：燕山運動使地質(zhì)歷史沉積下來的數(shù)千米厚的中、古生代地層產(chǎn)生褶皺，形成武陵山、雪峰山隆起帶，本風景區(qū)就處在該隆起帶東北段的石門～桑植復式向斜中的天子山、三官寺短軸向斜核部邊緣。由于這一短軸向斜寬緩舒展，使風景區(qū)大部地段的沉積巖層傾角顯得特別平緩，據(jù)實地測量，這里的巖層傾角僅在10°以下，大部為6°-8°。平緩疊置的巖層使峰林石柱重心降低，層間摩擦系數(shù)加大，再加上石英砂巖本身固結(jié)力大和抗風化力強的特點，這就是數(shù)百米高的針、柱巖峰拔地而起，長期不倒的原因。    棋盤格狀的裂隙體系：棋盤格狀的裂隙體系是本區(qū)地貌發(fā)展和峰林形態(tài)的控制因素。翻開武陵源風景區(qū)全圖，你會發(fā)現(xiàn)一個有趣而獨特的現(xiàn)象，這里的溝谷支流及匯入的溪流之間，幾乎都成垂直關系：琵琶溪、畬刀溝、礦洞溪垂直于金鞭溪，而十里畫廊、王家峪、百丈峽、董家峪和施家峪等支流垂直于索溪流向。更有趣的是：那名副其實的“水繞四門”，你看，那礦洞溪、龍尾溪和金鞭溪、索溪成“十字形”關系。那么，為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢？究其原因，這種特殊的地貌現(xiàn)象是嚴格受本區(qū)地質(zhì)構造裂隙控制的，據(jù)測量，本區(qū)巖層中的節(jié)理裂隙有三組：一組是北東30°左右，一組是北西310°～330°，另一組是近東西，其中前兩組裂隙較發(fā)育，由于北東和北西兩組裂隙在地圖上幾近垂直相交，故謂之“棋盤格狀”。本區(qū)十里畫廊谷地，西海谷地、礦洞溪、龍尾溪、畬刀溝、琵琶溪等就是由北西方向分布的節(jié)理裂隙發(fā)育而成。金鞭溪、王家峪、百丈峽乃至百溪相匯的索溪，則主要受控于北東方向的一組節(jié)理裂隙，雖然索溪在中途受到北西或近東西方向的兩組裂隙系統(tǒng)干擾，使索溪水流向局部改變，但索溪仍然向著東北方向流去。此外，這三組裂隙還嚴格控制著景區(qū)拔地而起的柱狀群峰的發(fā)育，造就了各種幾何圖形和棱角兀立的石柱，取名“金鞭巖”的石峰拔地而起竟達320米！這就是由溝沿沿北東和北西組節(jié)理裂隙的破裂面下切的重力崩塌等作用下形成的。    3．流水、重力等外營力地質(zhì)作用是本區(qū)峰林地貌形成的主導因素。    武陵源風景區(qū)素有“峰三千、水八百”之稱，這里的年平均溫度為16℃～17℃；無霜期240～303天，年降雨量為1200—1600毫米，是一個氣候溫和，雨量充沛的地方。優(yōu)越的氣候條件不但有利于森林植被生長，也為本區(qū)地貌的發(fā)育和發(fā)展提供了充沛的地表流水。這里的流水對巖石的侵蝕作用，主要表現(xiàn)為深切、侵蝕和溯源侵蝕作用，雖然石英砂巖有很強的抗風化侵蝕力，可地表水可以沿著構造裂隙破碎帶向下滲透和順坡流下。在暴雨季節(jié)，山洪暴發(fā)，流水帶著大量泥砂碎石沿陡坡溝谷沖瀉而下，其沖力和磨蝕的力量是非常巨大的，尤其在碰到砂巖中的松軟夾層，往往使地層掏空而發(fā)生重力崩塌，使整個巖層加速解體。本區(qū)是近代地殼上升運動強烈的地區(qū)，因此，使侵蝕基準面不斷降低，加強加速了流水的深切作用，這里的深澗陡壁，石柱峰林是流水強烈深切作用的產(chǎn)物。    在強烈流水深切作用的同時，往往伴隨著沿巖石節(jié)理裂隙的重力崩塌作用。巖石崩塌現(xiàn)象在張家界、索溪峪一帶隨處可見。金鞭溪旁的醉羅漢石峰，在1979年的一次暴雨中發(fā)生重力崩塌，使巨大石塊脫落下來，這些斷面新鮮的巖塊至今仍停積溪邊。    除了流水侵蝕和重力崩塌作用外，第四紀冰期（尤其是大姑冰期）的冰凍冰劈作用也不可忽視。大姑冰期在中國東部持續(xù)時間較長，分布較廣，冰凍作用使巖石裂隙增大，巖石崩碎，為流水下切侵入提供了先決條件。在大庸東北丘陵區(qū)存在的大量冰磧礫泥和冰漂礫就是這里曾出現(xiàn)過冰川的證據(jù)。    此外，還有植物根系生長過程中對巖石的根劈和酸蝕作用等。然而，植物根、藤也反過來保護了峰林，使其減少水土流失和崩塌作用。因此，保護和發(fā)展森林不但可以改善生態(tài)環(huán)境，也能延緩峰林地貌的衰老過程。    三、新構造運動和近代地震活動對景區(qū)地貌景觀的影響    武陵源風景區(qū)系云貴高原東北端的地貌斜坡梯降地帶。在這里，以垂直升降為主的新構造運動十分明顯，其表現(xiàn)特征為：    1．泥盆紀石英巖層頂部的巨厚二疊和三疊紀石灰?guī)r地層大部分已被剝?nèi)ァ?nbsp;   2．以天子山為中心的溯源侵蝕作用強烈。    3．整個風景區(qū)顯示幼年——壯年期的侵蝕地貌類型。    前面已經(jīng)提到，燕山運動造就了天子山——三官寺向斜，本區(qū)景區(qū)正好處在向斜軸部南端。由于這里的地層平展，推想中泥盆世石英砂巖上曾一度覆蓋著的近4000米二疊三疊紀灰?guī)r地層在漫長的地質(zhì)歷史時期內(nèi)大部分被剝?nèi)?，而今天天子山頂殘留的部分二疊紀灰?guī)r是本區(qū)地殼長期持續(xù)上升的高原剝蝕面的證跡。本區(qū)主要以天子山區(qū)為中心的溯源侵蝕作用十分強烈。天子山周圍的“V”字型深澗幽谷呈放射狀分布，景區(qū)地形高差大。天子山頂這一殘留高原剝蝕表層的海拔高度均在1000米以上，而索溪峪喻家咀地區(qū)海拔僅為320米，其間相對高差可達700～1100米。這里谷地坡降大，谷窄壁陡，谷口及河谷兩岸堆積著大量積物，其中直徑達10米的石塊隨處可見，這是本區(qū)近代地殼運動強烈上升的證據(jù)之二。武陵源風景區(qū)嶺、寨、峰等地貌類型齊全。天子山是本區(qū)主要的分水嶺，黃獅寨、腰子寨是被流水等作用分割而保留下來的較大方山地塊。而畬刀溝、金鞭溪、十里畫廊沿線和西海等地的如鞭、如筍、如塔、如燭的柱狀群則是典型的峰林地貌。這種地貌的組合顯示，本區(qū)是一種幼年——壯年期的剝蝕地貌類型，這是新構造上升運動強烈的證據(jù)之三。    根據(jù)侵蝕地貌的發(fā)展規(guī)律，這里的峰林地貌會向天子山方向遷移，天予山頂部的石灰?guī)r會全部被剝?nèi)ザ冻龈?，而現(xiàn)在的張家界、索溪峪一帶的峰林將被傾倒夷平，形成個個低矮殘丘，從而走向老年期。不過，這一過程是相當緩慢的，如果沒有地震等突發(fā)性災難事件的襲擊，武陵源風景區(qū)將在宏觀上是個穩(wěn)定區(qū)。據(jù)當?shù)赜涊d，幾次主要地震都發(fā)生在鄰近慈利——大庸斷裂帶。1786年12月28日，大庸縣發(fā)生過一次五級地震；1781年11月3日和1842年3月30日，在慈利縣發(fā)生過3.5級和3級地震，由于風景區(qū)離震區(qū)較遠，故影響不大。    四、結(jié)語和建議    1．武陵源風景區(qū)是一種發(fā)育在近代地殼穩(wěn)定上升基礎上的幼年——壯年期剝蝕地貌類型，由于砂巖巖性堅硬，抗侵蝕力強，巖層傾角平緩，和歷史上少震等條件，形成了世界上少見的石英砂巖峰林地貌景觀。    2．由于峰柱隙裂發(fā)育，其中又夾有些較易風化的含鈣和含泥的砂巖夾層，如遇暴雨山洪，峰柱邊部的重力崩塌作用隨時都可發(fā)生，可能危及景區(qū)生命財產(chǎn)的安全，建議景區(qū)的一些重大建筑設施盡量避開孤立的峰林石柱。    3．關于索溪峪水庫問題。索溪水庫位于索溪流域的十里畫廊和二所之間。關于索溪水庫是否建設，爭議極大，湖南省水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測站的報告認為，在水庫區(qū)域可能存在一條大的走向斷裂。根據(jù)本區(qū)地貌特征和湖南省遙感所提供的“湖南省武陵源區(qū)航片鑲嵌圖”分析，我們同意在這里存在著一條橫切水庫的走向大斷裂的意見，其根據(jù)是：(1)本斷裂在地貌上表現(xiàn)為一條軟連續(xù)的線狀山谷陡坎；(2)在航衛(wèi)照片上，可見到在斷裂兩側(cè)有大量的斷層三角面；(3)在斷層溪和索溪的交匯處存在一個由錯動產(chǎn)生的改流點；(4)整個水庫范圍的索溪河呈現(xiàn)異常的河曲現(xiàn)象。在地貌上，河曲一般出現(xiàn)在地面寬闊的松散沉積物區(qū)，而本段索溪河卻出現(xiàn)在較堅硬的基巖區(qū)，這種現(xiàn)象可以被視為巖層斷裂構造變成的產(chǎn)物。大斷裂的存在對水庫建成后的穩(wěn)定性和整個武陵源景區(qū)的安全影響極大。當水庫建成蓄水后，必然會造成斷裂充水，造成斷裂的土石產(chǎn)生應力彈性釋放而誘發(fā)地震。鑒于武陵源砂巖峰林地貌穩(wěn)定性差，水庫誘發(fā)地震的問題更應引起足夠的重視。據(jù)羊城晚報1987年7月報道：水庫誘發(fā)地震在全國已有70多個例證，而且強度大多在五級以上。較早記錄在案的是美國米德湖大型水庫，1935年投入使用，1936年9月初次誘發(fā)地震，最后在1945年5五月誘發(fā)了大地震。在我國這樣的例子也有十多個。例如廣東省新豐江水庫，1959年10月投入使用，同年11月就誘發(fā)了一次地震。時隔兩年四個月，又誘發(fā)了6.1級的大地震。在印度、贊比亞、阿爾及利亞、蘇聯(lián)、法國和希臘等國，也發(fā)生了類似的“庫震”。    為了保護這一顆舉世罕見的風景明珠，請務必重視對索溪水庫的地質(zhì)力學結(jié)構和地理環(huán)境的分析和研究。