浙江江郎山丹霞地貌区岩性特征.pdf

28卷第3期301312页2010年5月山 地 学 报JOURNAL O FMOUN TA IN SC IEN CEVol128,No13 pp301312May,2010收稿日期(Received date):2009-08-29;改回日期(Accepted):2009-12-03。基金项目(Foundation item):国家自然科学基金项目(40871014);浙江省建设厅丹霞地貌申报世界遗产项目和南京大学现代分析中心测试基金共同资助成果。Supported byNationalNatural Science Foundation of China(No:40871014);Foundation of application ofworld NaturalRelics(WNR)from Zhejiang Province and Foundation ofModern Analyses Center ofNanjingUniversity1作者简介(Biography):张广胜,男(1975-),安徽六安人,讲师,博士研究生,主要研究方向地貌与第四纪地质。Zhang Guangsheng(1975-),male,born in Luan,Anhui province,lecturer,doctoral candidates,mainly engaged in geomorphology and quaternary geology1E-mail:zhanggs wxc1edu1cn文章编号:1008-2786-(2010)3-301-12浙江江郎山丹霞地貌区岩性特征张广胜1,2,朱 诚1,俞锦标1,李中轩1,孔庆友3(11南京大学地理与海洋科学学院,江苏 南京210093;21皖西学院城市建设与环境系,安徽 六安237012;31南京大学地球科学与工程学院,江苏 南京210093)摘 要:对浙江江郎山丹霞地貌区主要岩层方岩组(K1f)的22块岩石标本进行常量元素、氧化物含量的X荧光和薄片偏光显微镜鉴定,分析了江郎山丹霞地貌发育的岩性特征与地貌成因的关系:(1)方岩组(K1f)砾岩中的火山岩砾石和岩屑含量普遍较高,SiO2含量普遍也很高(在44190%75180%之间),表明岩性总体上抗风化能力强,这使江郎山丹霞地貌最具特色的“三爿石”历经沧桑仍能巍然屹立,江郎山也因此成为丹霞地貌发育晚年时期的典型代表。(2)方岩组(K1f)的砂岩抗风化能力相对较弱,其胶结物的主要成分为方解石,粒间孔隙约占20%25%,局部可见方解石胶结物的溶蚀现象。岩石薄片鉴定可看出,其粒间孔隙很可能是方解石胶结物被溶蚀后的结果,而且构成砂岩的岩体的流纹岩岩屑等其本身就具有气孔构造,这些岩屑在显微镜下可见已经强烈泥化,岩体抗风化程度较低,这是构成该区地貌岩性之一的砂岩被侵蚀和风化程度较高的主要原因。(3)在江郎山丹霞地貌发育过程中方岩组(K1f)岩性对地貌的形成起了基础和决定性的作用。这种岩性的特征及抗风化能力的不同导致的差异风化现象,对该区丹霞地貌后期的微地貌发育具有重要的影响,岩性差异风化是江郎山山体崩塌、扁平状洞穴的形成的重要因素,这也为研究江郎山等丹霞地貌山区地质灾害的岩性特征奠定了基础。关键词:丹霞地貌;X荧光分析;薄片鉴定;浙江江郎山中图分类号:P585,P931 文献标识码:A构造与岩性是地貌发育的两个重要因素1,2。利用岩石实验学的原理来研究地貌的外力作用机制以及岩性与地貌之间的关系,目前在国内外有了较多的先例3-5。构成地貌基础的岩性特征是地质灾害成因机制中的一个重要因素,越来越为人们所关注6-10。尤其在喀斯特地貌的研究中,通过对碳酸盐的理化特征的实验分析,在研究喀斯特地貌的成因机制等方面已经取得了较多的成果11-13。丹霞地貌是红色砂岩经长期风化剥离和流水侵蚀,形成孤立的山峰和陡峭的奇岩怪石,是巨厚红色砂、砾岩层中沿垂直节理发育的各种丹霞奇峰的总称14。丹霞地貌一直是地貌学领域近几年研究的热点问题之一15-17,很多学者针对丹霞地貌的定义、特征、成因、分布、以及发育时间的界定等,在不同地区的丹霞地貌上开展了大量的研究工作18-22。但目前的研究主要仅停留在对丹霞地貌宏观的描述和地质构造基础的解释上,对丹霞地貌微观的地貌成因和地质灾害机理缺乏科学的实验手段来支撑,从而导致无法解释一些微地貌的成因机制。丹霞地貌这种特殊的地貌形态,它形成除了地质构造的基础作用以外,也与构成地貌的岩石在与外力作用下的形成的差别风化有关,因此对丹霞地貌岩石特征的实验分析、了解其理化性质就显得尤为重要。目前在国内已经有学者开展了这方面的研究20-22。因此对岩性的外力作用的响应机理进行实验分析鉴定,这种方法用于丹霞地貌研究的就显得十分迫切和必要,是今后对丹霞地貌研究从宏观向微观转变的一个重要方向,也是丹霞地貌山区地质灾害的岩性基础研究的重要实验学方法。1 江郎山丹霞地貌概况江郎山位于浙江省江山市西南部,霞岭山脉北麓,浙、闽、赣三省交界处(图1)(11822 11849E,2815 2852N)。该区气候具有中亚热带季风性湿润气候的特点。江郎山的“三爿石”奇峰是该区丹霞地貌的典型代表。郎峰是三峰中最大的一座石峰,海拔81911 m,被称为“神州丹霞第一峰”;亚峰海拔73714 m;灵峰海拔76510 m。它们按“川”字形相峙相对而立,形成了江郎山丹霞地貌最具特色的“三峰列汉”的奇景(图2)。除此之外,一线天、巷谷、峡谷以及大量内凹扁平状洞穴和槽龛等地貌景观也有较好的发育。从地貌发育阶段来看,江郎山丹霞地貌是属于丹霞地貌发育的晚期阶段或称老年期20。2 区域地质构造和地层江郎山位于江山-绍兴深断裂带与保安-峡口-张村大断裂带之间的峡口构造盆地中,盆地呈北东向展布,长约30 km,宽约10 km(图3)。两大断裂规模大,切割深,属多期次活动的基底断裂,两者对盆地的形成及其边界都有明显的控制作用。区内断裂构造发育,主要有NE、NNE和NW 3组。岩浆活动强烈,火山喷发岩和浅成、超浅成次火山岩分布广泛。区内北西向断裂亦比较发育,分布较广,但规模较小,多被岩脉充填,属盖层断裂,其力学性质多为张性、张扭性。江郎山主体呈“川”字形排列的三座山峰与以上断裂有着密切的成因联系。此外,在江郎山西缘一带还发育一条弧形断裂,该断裂对火山-岩浆活动具有重要的控制作用23-25。峡口盆地周围主要为侏罗纪火山岩,其次为晚远古代变质岩。盆地底部地层为上侏罗统地层,在早、晚白垩世的地层中有不同性质的岩脉入侵;上部由白垩纪紫红色砂、砾岩组成(表1)。白垩纪晚期上述两大断裂发生强烈挤压活动,峡口盆地逐渐隆升,经历了节理发育阶段,加速了对岩体的切割,以及岩体被切割后的崩塌和侵蚀过程,发育成举世瞩目的丹霞地貌景观。方岩组(K1f)是构成江郎山丹霞地貌的主体地层24,岩性主要为紫红色、浅灰色巨厚层至块状砾岩(图4,图5),夹有砂岩、砂砾岩,中夹透镜体粉砂细砂岩,偶夹火山岩。该岩层主要分布在盆地边缘受盆边断裂控制,出露于江郎山-张村一带,面积约16 km2 24,25,27。图1 江郎山在浙江省的位置 图2江郎山“三爿石”(自左向右:郎峰、亚峰、灵峰)Fig11The location of JianglangMountain in Zhejiang provinceFig12“Three Stone”of JianglangMountain(from left to right:Lang feng,Ya feng and Ling feng)203山 地 学 报28卷303第3期 张广胜,等:浙江江郎山丹霞地貌区岩性特征表1江郎山所在区域地层表Table 1The table of stratigraphic on JianglangMountain area界系统扬子地层区东南地层区新生界中生界新元古界中元古界第四系白垩系侏罗系三叠系震旦系全新统更新统下白垩统上侏罗统中侏罗统上三叠统鄞江桥组Qhy莲花组Qpl衢江群中戴组(K1z)永康群磨石山群方岩组(K1f)朝川组(K1c)馆头组K1g三段(K1g3)二段(K1g2)一段(K1g1)九里坪组(J3j)西山头组(J3x)高坞组(J3g)大爽组(J3d)马涧组(J2m)乌灶组(T3w)休宁组(Z1x)上墅组(Pt3s)陈蔡群(Pt2C)方岩组(K1f)是一套由山麓冲积扇到河流谷地、湖泊平原、三角洲地带沉积的河流相、湖相沉积地层,其中有燕山晚期或喜马拉雅期的辉绿岩等侵入岩脉和岩墙。在盆地西南部的老虎头山、东南缘的江郎“三爿石”一带,为厚约500 m的砂砾岩;盆地东部及西北边缘,则变为粉砂岩、粉砂质泥岩,夹薄层含砾粗砂岩,与下伏朝川组(K1c)整合接触,其厚度大于58112 m24。3 样品的采集在对江郎山地区进行现场调查的基础上,对采自该区的22块岩石标本、每一个采样点(图7)进行现场描述和GPS定位并进行记录(表2)。样品采集的目的主要是对丹霞地貌不同岩性进行鉴定,因此对江郎山丹霞地貌的砾岩和砂岩以及石英岩脉都进行了采样。野外对岩性进行判别,记录其地理位置,测量高度,采样注重全面和重点相结合。4 研究方法与结果1 岩性偏光显微镜鉴定本文对江郎山丹霞地貌的发育成因的岩层方岩组(K1f)的研究主要包括对岩石标本进行磨薄片并进行偏光显微镜鉴定。表2和照片1-24是部分岩石标本磨薄片后偏光显微镜鉴定结果。图4 浙江江郎山区域地形图及丹霞地貌地形图与样品采样点分布图Fig14The topographic map and sampling points of JianglangMountain Danxia landform in Zhejiang province403山 地 学 报28卷表2 江郎山方岩组(K1f)岩石标本采样情况记录表Table 2The record of rock samples sampling case from Fangyan Group(K1f)on JianglangMountain样品编号采样地点经纬度(N/E)(GPS)海拔(m)岩性JL-02郎峰天游登山步道一侧28311734N/118331935E742岩屑砂岩JL-05郎峰天游登山步道一侧28311734N/118331935E742砾岩JL-06郎峰天游登山步道一侧28311734N/118331935E742砾岩JL-08郎峰近山顶天桥步道旁28311758N/118331979E758砂岩JL-11天宫洞砂砾岩下部28311755N/118331932E773砾岩JL-15静心石室砂砾岩层顶部28311864N/118331934E568砾岩JL-18郎峰钟鼓洞砂砾岩层顶部28311873N/118331901E527砾岩JL-20郎峰钟鼓洞砂砾岩层上部28311873N/118331901E527钙质砂岩JL-21郎峰会仙岩砂砾岩上部28311933N/118331851E460砂岩JL-23亚峰一线天西侧崖壁上部28311707N/118331883E575熔结凝灰岩JL-24亚峰一线天西侧岩脉下28311707N/118331883E570含砾岩屑砂岩JL-25亚峰一线天西侧崖壁岩脉28311707N/118331883E570辉绿岩岩脉JL-27亚峰一线天西侧崖壁下部28311707N/118331883E550角砾岩JL-28亚峰一线天西侧崖壁上部28311707N/118331883E575火山岩屑砂岩JL-30亚峰南端,火山岩与砂岩交汇处28311707N/118331883E580砂岩JL-31亚峰东侧,大弄峡路边登天坪处28311707N/118331883E580角砾凝灰岩JL-32亚峰砂砾岩与凝灰岩交界28311707N/118331883E523角砾凝灰岩JL-36灵峰东侧,一线天上部28311707N/118331883E575玻屑凝灰岩JL-38百步峡下方崩积石28311933N/118331851E540胶结物JL-40灵峰南端28311707N/118331883E580砂岩JL-41灵峰南端28311707N/118331883E580砾岩JL-44悬空寺下小会仙岩洞28321245N/118331957E260砾岩表3江郎山方岩组(K1f)岩石标本薄片偏光显微镜鉴定结果Table 3The identification results by thin section through polarizingmicroscope to the rock samplesfrom Fangyan Group(K1f)on JianglangMountain样品编号光性/倍数显 微 镜 下 岩 性 特 征图 号JL-02正交/10 含砾砂状结构,砾石含量约5%。碎屑颗粒磨圆度差,多呈棱角状,分选差,颗粒大小多为011015 mm。碎屑颗粒含量约70%,主要成分为岩屑、石英、长石等,偶见少量黑云母。岩屑含量约20%,砾石为球粒流纹岩岩屑,具球粒构造。长石含量约8%,主要为酸性斜长石。石英含量约42%,多为单晶石英。填隙物含量约30%:主要为泥质物、铁质氧化物、方解石胶结物和细粉砂。方解石胶结物约5%,细粉砂约10%。照片1JL-05正交/4 砾状结构。碎屑物分选差,磨圆度中等 差。砾石约占60%,磨圆度中等,为次圆状 次棱角状,主要为火山岩岩屑,其成分主要为中性熔岩(安山岩)和酸性熔岩岩屑。砾石之间的充填物约占40%,为中细粒火山岩屑砂岩。砾石之间充填的火山岩屑砂岩,碎屑颗粒约65%,主要成分为火山岩岩屑、石英和长石。长石主要为条纹长石和强烈蚀变的正长石。方解石胶结物约占35%,晶体较粗大,呈不规则它形粒状,分布不均匀。照片2JL-06正交/4单偏/10 砾状结构,碎屑物分选差,磨圆度中等 差。砾石约占50%,磨圆度中等,为次圆状 次棱角状,主要为火山岩岩屑,其成分主要为酸性熔岩和火山碎屑岩(凝灰岩)岩屑。砾石之间的充填物约占50%,主要成分为中细粒火山岩屑、石英和长石。长石主要为条纹长石和强烈蚀变的正长石。石英碎屑可见高温熔蚀特征,多为火山作用的产物。胶结物约占25%,以方解石为主,岩石裂隙中充填有方解石细脉。照片3照片4503第3期 张广胜,等:浙江江郎山丹霞地貌区岩性特征续表3样品编号光性/倍数显 微 镜 下 岩 性 特 征图 号JL-08正交/4 以细粒砂状结构为主含少量中粒砂状。碎屑颗粒分选中等到好,颗粒粒径约011013 mm,少数粒度较粗,为014018 mm。磨圆度差,以次棱角状为主。胶结类型为孔隙胶结。碎屑颗粒:约占60%,主要成分是石英48%、火山岩岩屑8%,长石(为酸性斜长石和条纹长石)4%、以及少量白云母。偶见微晶灰岩岩屑。胶结物约占40%,主要为方解石(38%),少量铁质氧化物(约2%)。方解石胶结物,呈不规则它形粒状,分布不均匀。照片5JL-11正交/4 以细粒砂状结构为主含少量中粒砂状。碎屑颗粒分选差,颗粒粒径约011115 mm。磨圆度差,以棱角状为主。碎屑颗粒约占80%,主要成分是火山岩岩屑50%、石英25%,长石5%。火山岩岩屑多为球粒流纹岩岩屑(具球粒结构),少量熔结凝灰岩岩屑和安山岩岩屑。填隙物20%,主要为方解石胶结物(10%)。质氧化物胶结物(约5%),很细小的碎屑物(细粉砂等,约5%)。方解石胶结物,呈不规则它形粒状,分布不均匀。照片6JL-15正交/4岩石主要由晶屑和熔岩基质构成。晶屑约占30%,主要为石英(约5%)、长石(以条纹长石为主,约25%)等组成,晶屑较为粗大,多为13 mm,个别达46 mm。熔岩基质约占70%,由很细小的它形粒状石英、长石组成,少量自形柱状磷灰石。基质具中等蚀变(泥化和碳酸盐化)。基质中分布有一颗晶形很好的条纹长石斑晶。照片7JL-18正交/4 砾状结构为主,砾石约占60%,砂粒含量约30%,胶结物约10%,碎屑物分选差,磨圆度中等 差,一般砾石磨圆度中等,砂粒磨圆度差。碎屑物(90%)主要成分为火山岩岩屑、石英和长石。火山岩岩屑约占75%,有熔结凝灰岩岩屑、酸性熔岩岩屑和中性熔岩岩屑。熔结凝灰岩屑主要由塑变玻屑和石英、长石晶屑组成,塑变玻屑约占90%,石英、长石晶屑约占10%。胶结物约占10%,以方解石为主,少量铁质氧化物。照片8JL-20正交/10 中细粒砂状结构。碎屑颗粒分选中等,颗粒粒径多为011014 mm,磨圆度中等 差,次棱角状 次圆状,其中火山岩岩屑磨圆度相对较好,石英则磨圆度很差。碎屑颗粒约占70%,主要成分是中性和酸性火山岩岩屑35%、石英20%、长石15%。胶结物及其粒间孔隙(约30%):胶结物约10%,主要成分为方解石,少量铁质氧化物,粒间孔隙约占20%。局部可见方解石胶结物的熔蚀现象,粒间孔隙很可能是方解石胶结物溶蚀的产物。照片9JL-21正交/10 中粗粒砂状结构,碎屑物分中等,磨圆度中 差。碎屑物(75%),主要成分为岩屑、石英和长石。岩屑约占35%,石英碎屑约占25%,长石约占15%。岩屑成分为酸性火山岩岩屑,个别岩屑中可见球粒结构。长石为酸性斜长石、条纹长石和正长石等。条纹长石和正长石具较强的泥化。胶结物及其粒间孔隙(约25%):方解石胶结物约10%,分布不均匀。局部可见方解石胶结物的溶蚀现象,粒间孔隙很可能是方解石胶结物熔蚀的产物。照片10JL-23正交/4 主要由浆屑、晶屑和基质组成。浆屑分布很不均匀。整个岩石中的平均含量约30%,呈半定向排列,长度约0155 mm,宽度约011115 mm。全部具有脱玻化现象,呈现羽毛状构造。晶屑约30%,其中长石晶屑约15%,石英晶屑约15%。很多石英为高温石英,并且常见高温熔蚀现象。长石主要有条纹长石、正长石、正长条纹长石。基质约占40%,是充填于浆屑和晶屑之间的火山碎屑物。照片11JL-24正交/4 含砾砂状结构为主,砾石约占20%,砂粒含量约65%,填隙物约15%,碎屑物分选很差,磨圆度差。碎屑物(85%):其中砾石直径为313 mm,砂粒多为013115 mm。主要成分为火山岩岩屑、石英和长石。石英约占30%,长石约10%,火山岩岩屑约占45%。较大的碎屑物均为火山岩岩屑。该岩屑已强烈泥化,含有约20%的细小毛发状的粘土矿物。长石主要为泥化较强的正长石和条纹长石。填隙物约15%,为很细小的碎屑物(细粉砂)、少量粘土。照片12JL-25正交/4 具辉绿 间粒结构,主要由斜长石和暗色矿物组成。斜长石约60%,形细长板条状,长约012018 mm,双晶不明显。暗色矿物占40%,半自形柱状 它形粒状,大多已强烈蚀变。个别蚀变较弱者,侧得其最大消光角约40 左右,为辉石(但其干涉色比普通辉石低,最高干涉色仅为一级红,可能是薄片厚度较小所致)。照片13603山 地 学 报28卷续表3样品编号光性/倍数显 微 镜 下 岩 性 特 征图 号JL-27正交/4 角砾状结构,岩石由角砾和角砾之间的充填物构成。角砾约占50%,大小约210 mm,为火山岩岩屑和少量石英晶屑。火山岩屑的种类有安山岩、熔结凝灰岩、流纹岩等。角砾之间的充填物约50%,为石英、长石晶屑、小颗粒火山岩岩屑和很细小的碎屑物。石英、长石晶屑粒径多为012115 mm。照片14JL-28正交/10正交/4 以粗粒砂状结构为主,含少量(5%)小砾石。碎屑物约占90%,分选差,粒径为012215 mm,磨圆度差,主要为棱角状 次棱角状,粒度粗的碎屑物磨圆度略好(次圆状)。成分有火山岩岩屑、石英和长石。火山岩岩屑约为60%,以酸性火山岩岩屑为主(常含有具熔蚀边的石英),少量中性熔岩(安山岩)岩屑。石英约20%。长石约10%,为条纹长石和酸性斜长石。填隙物:约10%,为细碎屑、泥质物和少量铁质氧化物。照片15照片16JL-30正交/10 含砾砂状结构,砾石约占20%,砂粒含量约70%,填隙物约10%,碎屑物分选差,磨圆度中等 差,一般砾石磨圆度中等,砂粒磨圆度差。碎屑物(90%)主要成分为火山岩岩屑、石英和长石。火山岩岩屑约占70%,主要有安山岩、酸性熔岩(流纹岩等)岩屑,有的流纹岩岩屑具球粒结构。石英晶屑约15%。长石占5%。胶结物约占10%,主要为细粒它形粒状的帘石类矿物,少量铁质氧化物。照片17JL-31正交/4 角砾状结构。岩石由角砾和角砾之间的充填物构成。角砾:约占25%,个体较小,多为25 mm,棱角状,薄片所见均由粗大的晶屑组成,其成分有:石英、长石等晶屑。石英晶屑约5%,个别具有熔蚀现象。长石约占20%,为正长石和斜长石,已强烈蚀变。角砾之间的充填物:约75%,主要由它形等轴粒状的石英和它形 半自形板状长石紧密镶嵌而成,少量铁质氧化物散布其中。长石约60%,石英约10%,铁质氧化物约5%。照片18JL-32正交/4 晶屑凝灰结构,岩石主要由晶屑和充填于晶屑之间的填隙物组成。晶屑:约占45%,粒径为01050130 mm,多数为015215 mm,棱角状,分选差。主要成分为长石和石英,少量黑云母。长石约27%,主要为酸性斜长石,具有非常细密的聚片双晶,少量正长石。石英约占15%,常见高温熔蚀现象。黑云母约3%。晶屑之间的填隙物:约55%,主要由非常细小的石英、长石紧密堆积而成。照片19JL-36单偏/10 玻屑凝灰结构,由玻屑、晶屑和填隙物组成,以玻屑为主。玻屑:约占68%,呈弓形、弧面多角形。粒径约011012 mm,已脱玻化,呈霏细结构,其形态在单偏光系统下较清楚。晶屑:约占12%,粒径约011112 mm,多数为015110 mm,成分为长石、石英、黑云母,以长石为主。长石约占8%,为斜长石、正长石。石英约占2%,黑云母约2%。填隙物:约20%,充填于玻屑、晶屑之间,为极为细小的火山尘。照片20JL-38正交/10 砾状结构,砾石之间为砂状结构,砾石约占30%,砂粒含量约40%,填隙物约30%,碎屑物分选差,磨圆度中等 差,一般砾石磨圆度中等,次圆状为主,砂粒磨圆度差,为次棱角 棱角状。碎屑物(80%)主要成分为火山岩岩屑、石英和长石。火山岩岩屑约占60%,主要有酸性火山岩(流纹岩、流纹质凝灰岩等)岩屑和安山岩岩屑。有的流纹岩岩屑见有球粒结构,还有的发育气孔构造。石英晶屑约15%,长石占5%,已强烈蚀变。填隙物约占20%,为铁质氧化物泥质物(5%)和细粉砂等(10%)。照片21JL-40正交/10 含砾砂状结构,砾石约占20%,砂粒含量约60%,填隙物约20%,碎屑物分选很差,磨圆度中等 差,一般砾石磨圆度中等,次圆状为主,砂粒磨圆度差,为次棱角 棱角状。岩屑磨圆度中等,矿物碎屑磨圆度差。碎屑物85%,主要成分为岩屑、石英和长石碎屑,偶见燧石碎屑。石英约占35%,长石约20%,岩屑约占30%。填隙物约15%,有方解石、铁质氧化物和硅质等胶结物。方解石胶结物约10%,铁质氧化物胶结物约2%,硅质胶结物约3%。岩石中含方解石细脉。照片22JL-41正交/4 砾状结构,砾石之间为砂状结构,砾石约占50%,砂粒含量约35%,填隙物约15%,碎屑物分选差,磨圆度中等 差,一般砾石和粗砂磨圆度中等,次棱角状 次圆状,砂粒磨圆度差,为次棱角 棱角状。碎屑物(85%)其中砾石直径320 mm,砂粒为0122 mm,以011210 mm为主。主要成分为火山岩岩屑、石英和长石。火山岩岩屑约占72%,石英晶屑约8%。胶结物约占15%,为方解石胶结物(约5%),铁质氧化物(分布很不均匀,约3%)、泥质物(4%)和硅质胶结物(3%)。照片23JL-44正交/4 含砾砂状结构,砾石约占10%,砂粒含量约55%,胶结物约35%,碎屑物分选差,磨圆度中等 差,次圆状 棱角状。碎屑物砾石直径为210 mm,砂粒多为011210 mm。主要成分为岩屑、石英和长石碎屑。岩屑约占40%,石英约占10%,长石约15%。岩屑成分主要为火山岩岩屑,大多具很强的蚀变。熔结凝灰岩岩屑,由浆屑和弱变形的玻屑组成。长石主要为泥化较强的正长石和条纹长石。胶结物约占35%,以方解石为主,少量(约2%)铁质氧化物。岩石中含较多方解石细脉。照片24703第3期 张广胜,等:浙江江郎山丹霞地貌区岩性特征803山 地 学 报28卷 从岩石标本的薄片偏光显微镜鉴定结果来看,江郎山方岩组(K1f)岩石由大量火山岩岩屑构成,火山岩砾石和岩屑含量普遍较高,岩石相当坚硬。火山岩砾石占60%70%,主要种类有熔结凝灰岩、酸性熔岩(流纹岩)、中性熔岩(安山岩)。砾岩中的砾石磨圆度比较差,碎屑物分选差,磨圆度中等 差,次圆状 棱角状等,反映了丹霞地貌这种山间盆地的红色砂砾岩沉积的物源和沉积地距离,搬运动力有限,为一种急速式的倾泻堆积。熔结凝灰岩岩屑,主要由浆屑、晶屑和基质组成,均有脱玻化现象,石英晶屑含量达到15%,很多石英为高温石英,常见有高温溶蚀现象,构成的岩石十分坚硬且致密度高,抗风化能力也很强。方岩组(K1f)中的砂岩其胶结物主要成分为方解石,粒间孔隙约占20%25%,局部可见方解石胶结物的溶蚀现象,从薄片鉴定中也可看出,其粒间孔隙很可能是方解石胶结物被溶蚀后的结果,而且构成砂岩的岩体如流纹岩岩屑等其本身就具有气孔构造,这些岩屑在显微镜下可见已经强烈泥化,这是导致该区砂岩岩体抗风化程度不及砾岩的主要原因所在。1 岩石标本常量元素、全岩氧化物荧光光谱分析本文对江郎山丹霞地貌的岩层方岩组(K1f)的氧化物含量的X荧光光谱分析的指标研究,是在南京大学现代分析中心进行的,用岛津VF-320X射线荧光光谱仪测定。表3是岩石标本氧化物含量的结果。表3 江郎山方岩组(K1f)岩石标本氧化物含量X荧光光谱测定结果Table 3The results of oxide content of rock samples through X fluorescence spectrometry on Fangyan Group(K1f),JianglangMountain序 号SiO2(%)Al2O3(%)Fe2O3(%)CaO(%)MgO(%)K2O(%)Na2O(%)TiO2(%)P2O5(%)JL-0264191516313731330019865169011950150801187JL-05561114153149101900019585135011770146501131JL-0652131811718161270418702156021501105001312JL-0846101118216720110011010412301113013705501000JL-11551513183118111900111705122011470152101120JL-1565111612317511630112906119021190156901252JL-1866181614310611650110306125011840143001177JL-2060121612415851960210304152011990161501198JL-2164151419216851130018835147011920140901139JL-2375181213119101353011536140115301180-JL-247011151221740160801750614602136012739101000JL-2544191911101171740810300149821551138001371JL-2765181515412111390211005135021420145901187JL-2868191510218211590018175111031370132101142JL-306719151431271134114405155021590136701110JL-3164121613413311520112806129021700163201244JL-3266181516217701898016645165021850147601104JL-3657142019316821210114306167011330181801219JL-386616171421730176601672713902106013288601000JL-406311161521965106011010512101129014689901000JL-4162151813313131830018774154021460166301173JL-4456101515319881010119503131001890169701170注:“-”为未测出。903第3期 张广胜,等:浙江江郎山丹霞地貌区岩性特征 从岩石标本氧化物含量的X荧光光谱测定结果来看,火山岩砾石和岩屑含量普遍较高,测出的SiO2含量普遍也很高(44190%75180%),表明其总体上抗风化能力强;CaO的含量在砂岩里相对较高,且 在 不 同 的 岩 性 中 差 异 很 大(2011%01353%),当雨水与空气中的CO2有一定量的混合,会对钙质胶结的砂岩岩层易产生溶蚀作用。5 结论与讨论江郎山丹霞地貌的岩石标本的常量元素、氧化物含量的X荧光光谱分析和岩性偏光显微镜鉴定分析理化性质分析结果,对岩性与地貌形成的关系有了更明确的认识。11江郎山丹霞地貌形成过程中方岩组(K1f)岩性对地貌的形成起了基础和决定性的作用。火山岩砾石由于经过火山作用时的高温,而后逐渐冷却,犹如淬火历炼一般,因此其坚硬和抗风化程度之高是一般沉积岩所不可比拟的20。江郎山方岩组(K1f)中抗风化能力相对弱的岩石主要是砂岩,砂岩的软化,使之易风化,形成崩塌和洞穴等地貌。江郎山一线天亚峰一侧崖壁处的辉绿岩岩脉和登天坪处的辉绿岩岩墙虽然SiO2含量不是很高(4419%),但其特有的辉绿-间粒结构以及斜长石和暗色矿物的组合,也构成了十分坚硬且抗风化能力很强的岩石。上述岩性特征是江郎山“三爿石”历经沧桑仍能巍然屹立的主要原因所在。21岩性的差异,导致外力作用的效果不同,差别风化作用形成了江郎山独特的丹霞地貌形态。方岩组(K1f)这种软硬互层的岩性对崩塌的形成有重要影响。砾岩其抗压强度和抗风化能力都很高,而由砂岩、钙质粉砂岩和细砂质粉砂岩构成的岩体相对较软,其抗压强度和抗风化能力相对较弱。因此,砂岩硬度和抗压强度及抗风化能力均不及砾岩。当砂岩和砾岩互层出露时,砂岩风化速率快,易被溶蚀并因抗压强度低而产生崩落,当其风化崩落后,上部的砾岩会失去支撑亦逐渐随之崩落,由此造成易风化岩体的后退,丹霞崖壁砂岩层凹进,砾岩突起,以及大量内凹扁平状洞穴和槽龛发育的景观。这也是丹霞地貌山区自然灾害的重要诱发因素。31野外调查采样样品薄片偏光显微镜鉴定均发现,方岩组(K1f)中砾岩的孔隙度大于砂岩,地表下渗的雨水很容易经砾岩岩层下渗到透水性相对较差的砂岩岩层中,这样以方解石为主要成分的砂岩胶结物很容易被侵蚀淋溶。除了江郎山的一线天、巷谷、峡谷等丹霞沟谷景观的发育与中下部砂岩抗风化能力弱,垂直节理发育而易于形成崩塌和被流水搬运,岩体解理崩塌作用有关外,江郎山扁平洞穴的发育也与岩性差异风化导致的崩塌作用密切相关。需要指出的是,由岩性差异风化导致的崩塌和扁平洞穴形成过程贯穿于峡口盆地隆升后江郎山丹霞地貌发育的各个阶段20。41实验室对江郎山丹霞地貌的岩石标本的常量元素、氧化物含量的X荧光光谱分析和岩性偏光显微镜鉴定,了解其组成成分、结晶状态以及力学性质等,这些理化性质会对外力作用有不同的响应,主要表现在差别侵蚀和风化上,这样可以更好解释地貌的形成的物质原因28。因此从实验学的角度微观分析研究丹霞地貌的物质基础,解释丹霞地貌后期发育形成原因,这从研究方法上具有可行性和科学性。这是岩性对丹霞地貌的形成机制和影响的进一步揭示,可以很好地解释江郎山地貌形成的原因,同时也为研究丹霞地貌山区地质灾害与岩性之间关系的机理奠定了基础。致谢:感谢浙江省江山市旅游局的周书勤局长、朱雨鸣、李东等,南京大学现代分析中心的刘迪高级工程师,安徽蚌埠学院朱光耀教授,滁州学院郑朝贵教授、钟宜顺等,南京大学地理与海洋科学学院的欧阳杰、朱青、李兰、黄铿、吕文等在野外采样和实验室分析中所做的工作。参考文献(References)1 Bian Hongxiang.On lithological and structure factors in geomorphicdevelopment ofHupingshanMountain areaJ.Natural Science Jour2nal of Hunan Nor malUniversity,1989,12(2):172177卞鸿翔.论壶瓶山区地貌发育中的岩性和构造因素J.湖南师范大学自然科学学报,1989,12(2):1721772 Min Shitou,Wang Suiji.Valley morphological characteristics,devel2opment law and their cause in the longitudinal rang2gorge regionJ.Journal of Moutain Science,2007,25(5):524533闵石头,王随继.滇西纵向岭谷区河谷形态特征、发育规律及成因 J.山地学报,2007,25(5):5245333 Tang Yunsong,ChenWenguang,Zhu Cheng.A study on Zhangjiajiequartz sandstone landform genesis J.Journal of M outain Science,2005,23(3):308312唐云松,陈文光,朱诚.张家界砂岩峰林景观成因机制J.山地学报,2005,23(3):3083124 Lai Shenghua,Li Xiaohong.A new approach in studying depositionalsystem within rift2subsidence basin:from paleogeomorphology,li2thologic change andwater depth to depositional systemJ.Acta Sed2013山 地 学 报28卷imentologica Sinica,2007,25(5):663670 赖生华,李晓宏.断陷盆地沉积体系研究新思路:从古地貌、岩性变化、水体深度到沉积体系J.沉积学报,2007,25(5):6636705 Zhu Cheng,Cui Zhijiu,Li Zhongxuan,et al.On genesis of the gran2ite pits on top of the Dayangshan Mountain of Jinyun County,Zhe2jiang ProvinceJ.Acta Geographicas Sinica,2008,63(7):735743朱诚,崔之久,李中轩,等.浙江缙云县大洋山石鼓尖花岗岩坑穴成因J.地理学报,2008,63(7):735743 6 Ye Hao,Shi Jiansheng Hou Hongbing,et al.Effect of the lithologiccharacters of pisha sandstonon gravity erosion in south InnerMongo2liaJ.Arid Zone Reseach,2008,25(3):402405 叶浩,石建省,侯宏冰,等.内蒙古南部砒砂岩岩性特征对重力侵蚀的影响J.干旱区研究,2008,25(3):402405 7 Sun Guomei,Kuang Mingsheng,Qu Hua.Research of geologicaldisaster in Qingling2BashanMountainsJ.Research of Soil andW a2ter Conservation,2005,12(5):240243 孙果梅,况明生,曲华.陕西秦巴山区地质灾害研究 J.水土保持研究,2005,12(5):240243 8 Zheng Jianzhong,Zou Z