黄山地区花岗岩地貌特征及构造对地貌的影响浅析

摘 要

黄山地区出露岩石以花岗岩为主,本文通过对黄山地区典型花岗岩地貌景观的观察描述,了解该区区域地质概况及所处断裂带与地貌演变等基本信息,重点对断裂构造进行描述,并对测区内节理进行了应力场分析,以此得出黄山复式岩体根据其接触关系、各期次岩石的矿物学及岩石学特点可划分为四个期次:第一期为中粒碱长花岗岩;二期为中粗粒似斑状碱长花岗岩;第三期为中细粒斑状碱长花岗岩;第四期为细粒含斑碱长花岗岩。

同时,构造是如今黄山地区地貌景观形成的主要因素,以节理和断裂最为显著。其中汤口断裂、北西向断裂组合、汤岭关断裂对花岗岩地貌的成型起重要作用,而节理作用则是岩峰与怪石的主要成因,一定程度上也影响着岩洞的发育。

关键词:黄山 花岗岩 构造

1引言

1.1研究目的及意义

安徽黄山乃“天下第一奇山”,其花岗岩地貌景观在国际上也是独具典型,不论是地质研究还是旅游观赏都具有极高的价值。1990年,黄山正式成为“世界遗产名录”之一,并于十四年后,获批成为世界地质公园。

有关黄山的相关科学研究始于19世纪中叶,其中包含地学、生物学、气象学等多学科,相关文献资料数不胜数,在世界地质研究史上占重要地位。对于黄山地质、地貌、地质遗迹等方面的调查研究,有利于深入了解该区物质组成、结构构造、地形地貌形成以及演化历史,为其他典型地质现象的研究提供对比和参照,为生态环境保护提供科学参考,同时也为黄山景区的资源利用与开发、保护工程的建设提供科学指导。

本文试图从区域构造演化至黄山花岗岩周边及内部的断裂构造、节理构造作用浅析其对黄山花岗岩地貌景观的影响。

1.2 交通地理位置

黄山位于休宁、太平县、黟县、歙县四县之间,地处安徽省南部黄山市黄山区205国道,地理坐标为东经118°07′至118°012′,北纬30°05′至30°12′,是传统意义上的徽州地区。黄山山脉东起绩溪县的大嶂山,南临徽州山区,西接黟县的羊栈岭,北起太平湖;黄山市东邻浙江,南连江西,北与宣城、池州两市接壤,是长江与钱塘江两大水系的分水岭。

黄山景区与黄山市中心城区相距38km,核心景区占160.06km2,缓冲区面积为490.9km2,总面积约1200 km2。以与景区相邻的五镇一场,即黄山区谭家桥镇、焦村镇、三口镇、耿城镇、洋湖林场和汤口镇的行政边界为界,有九大管理区分别为:云谷、福固、玉屏、浮溪、北海、钓桥、温泉、洋湖、松谷。

徽杭高速公路于2004年建成并通车,黄山市运输及路网结构由此得到极大改善,此后合-铜-黄-屯高速公路、徽杭高铁、京福高铁和皖赣铁路重要通道相继建成,公路、铁路较为发达,交通出行十分便利(见图1.1)。

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图1.1 研究区交通示意图

1-市;2-县;3-乡;4-铁路;5-高速公路;6-国道;7-省道;8-县道;

9-河流;10-市界;11-县、区界;

1.3 自然经济地理

黄山地处北亚热带,属于温湿性季风气候,温和多雨,气候分明,降雨量大且年际变化悬殊。该区域植被丰富,属亚热带常绿阔叶林,植被种类多达1000余种,其中包红楠、括香果树,金钱松等珍稀树种,具有丰富的木材、药材及茶叶资源,是我国著名茶叶产区。黄山地区可按海拔高低划分土壤环境,中低山地多为黄壤,土地肥沃,因砺石含量较高,土层较厚,透水性良好,故适于木、桑、茶等生长;丘陵地多为红壤,为酸性,光热条件较好,适于油茶、栎松等生长;平原与盆地则为沙壤土,溪河两岸多冲积土,适于农作。

区内矿产资源种类较多,包括能源、金属、非金属等矿产400余处,其中以非金属矿产产量为之最,种类丰富,蛇纹石、膨润土等产量较高;金属矿产相对贫乏,大中型矿床少,以小矿床为主;能源矿产以分布广泛的石煤及具良好前景的地热水为主。黄山市水资源相对丰富,南北均有水系发育。

2 区域地质特征

2.1 地层

黄山区域上地层自南向北,由老到新分布为:西村岩组、大谷运组、邓家组、铺岭组。中元古界西村岩组分布于该区的南侧,即祁门-三阳断裂附近,岩石组合为一套海相火山-沉积岩系,主要为细碧岩、角斑岩、石英角斑岩、绿泥绢云千枚岩和千枚状凝灰岩。大谷运组为一套陆棚相沉积序列,岩石组合为板岩、粉砂岩。而邓家组、铺岭组所属晚元古界,自上而下为石英砂岩、细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩。至夹有火山溢流相的玄武岩,为移地滨岸相沉积序列[1]。

新元古代中期南华纪至早古生代志留纪地层主要为碎屑岩、泥质碳酸盐沉积,粒度上表现为粗-细-粗。先是由休宁组的粗碎屑岩、南沱组的砾岩、粗砂岩、砂岩组合;再到震旦-寒武纪的兰田组、皮园村组、荷塘组、大陈岭组-西阳山组的泥质碳酸盐岩组合;之后是奥陶纪印渚埠组-黄泥岗组的细砂、粗砂岩,晚奥陶纪-志留纪长坞组-河沥溪组的粗碎屑岩沉积。总体上代表一套完整的海进-海退序列。

侏罗-白垩纪沉积岩分布于该区南侧的屯溪盆地,是一套厚度高逾千米的内陆湖泊红色碎屑岩沉积。据考察,黄山地区花岗岩与侏罗纪火山岩分布较广,表明中生代构造岩浆岩活动较为强烈,故以此奠定了黄山地区内地质构造格架和地貌轮廓。

第四纪冰-洪积分布在黄山地区河谷及山间盆地,至此黄山地区区域地层演化基本完成,形成如今的基本地层结构(见附图1)。

2.2 岩石

黄山地区以花岗岩为主,沉积岩与变质岩出露较少。据相关资料得知,该区花岗岩的历史可以追溯到中生代三叠纪的中晚期。黄山地区的岩浆由于受到了印支运动的剧烈影响,产生强烈的地质活动,其酸性岩浆也因此而不断向上侵入。所以,岩浆冷凝所形成的中细粒黑云母花岗闪长岩便大面积分布在太平区一带。

由于燕山期岩浆受到板块持续剧烈运动的影响继续上涌,黄山花岗岩体以及狮子林花岗岩体在侏罗纪时期便这样形成了。将黄山地区花岗岩岩浆活动大致分为三期,能够基本代表地质历史时期本区重大构造时间的转折期。

第一期花岗岩于晚元古代形成,岩石主要是中细粒黑云母花岗闪长岩,源于地壳沉积岩熔融,属S型花岗岩,在该区南部歙县伏川地区发育有9-10亿年左右的蛇绿岩套,故将本期花岗岩拟定为造山期花岗岩。第一期侵入体沿祁门-三阳断裂带的北侧侵位,呈带状分布,围岩主要为中元古界西村岩组,岩石组合为蛇绿岩、细碧-角斑岩及凝灰质千枚岩,是在深融作用下形成的陆壳改造型花岗岩浆弧,于扬子板块边缘向北俯冲机制下形成的。与此同时,辉长质陆壳由南向北俯冲,早期形成的蛇绿岩在深层次的定向压力作用下,产生强烈的变形,形成蛇绿混杂岩。

第二期花岗岩于侏罗纪晚期形成,岩石主要为中细粒黑云母花岗闪长岩及中粒二长花岗岩,源于地壳火成岩熔融,属Ⅰ型花岗岩。因该系列岩体规模较大,则在该阶段构造岩浆活动强烈。其形成的构造背景一般认为是在印支期扬子板块发生陆陆碰撞形成的大别-苏鲁超高压变质带之后,扬子板块下的地壳物质被激活,发生重熔,沿构造通道侵位上升而形成的中生代侵入体。

第三期花岗岩形成于中生代早白垩纪,主要为中粗粒似斑状花岗岩、斑状花岗岩等,在地貌上主要为陡峭的中山地貌,构成壮丽的花岗岩地貌景观。第三期花岗岩是在早期岩浆热液和构造应力的作用下,交代活化上地壳物质而形成[3]。

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安徽南部地区大型花岗岩岩基均分布于祁门-三阳断裂北部(见图2.1)。

图2.1 安徽南部地区岩浆岩分布图

2.3 构造

黄山岩石主体为燕山期花岗岩组成的复式岩体,处在皖东南区域,可以明显知道的是,岩浆活动通常来说主要是由发育的深大断裂所控制,一条岩浆活动带便由此形成,方位为NNE-NE向[4]。此外,该活动带中可见由东南向北西呈线性迁移的岩石。

本区自中元古代以来,经历了多期次的构造活动,形成了比较复杂的褶皱、断裂等地质构造。

该区褶皱的形成从时间和阶段上可做出如下划分:首先受到作用力的是中元古代与青白口纪地层,其形成的褶皱多见于晋宁晚期;其次是南华纪至志留纪地层,褶皱的发育主要受控于印支运动[5]。褶皱构造在经历了多期多阶段的岩浆活动之后,其特征自然也会表现为复式的或叠加的,以开阔直立倾伏褶皱为特征,轴面近直立,倾角在65°-89°,枢纽均向北东方向倾伏,倾伏角在17°-40°,测区内主要发育有磨盘尖向斜、三峰庵复背斜、山岔复向斜、兰田向斜和中生代红色盆地。

区域上的祁门-三阳断裂,近东西向分布于黄山南侧的黄土岭、潜口,向西延伸到祁门渚口,向东延伸到歙县三阳。为区域上重要的控岩(控矿)断裂,祁门-三阳断裂南侧为中生代红色盆地,围绕盆地南侧为一套变质变形较强的新元古代火山-沉积岩系,很少有盖层沉积岩系分布。在断裂北侧有一套变质变形较弱的新元古代火山-沉积岩系,并有大范围盖层沉积岩系分布[6]。

祁门-三阳断裂带宽度为500-1000m,横向上具明显的分带性,断面产状145°-185°,倾角58°-76°。该断裂切层较深,在歙县苏村构造带中发育有来自深源的玻基橄辉岩,具深断裂性质,形成于晋宁期,早期具有右型走滑剪切特征,加里东阶段南区为隆起区,震旦至奥陶纪地层被剥蚀,位于中深层经塑性变形的千枚岩被提升至与北区浅表层脆性变形的地层水平相接近的位置,加里东期后沉积了开阔浅海盆地碳酸盐岩;北区加里东阶段未遭受强烈隆起剥蚀作用,处于伸展应力状态,使震旦-寒武纪地层向北滑覆。印支阶段主要以挤压为主,地表迹象不明显;受北东向断层左行切割,使断裂带表现为向南凸出的弧形[7]。

至燕山期,早白垩世徽州组沉积于向南倾斜的断层面上,在随后的地质运动中沿该界面发生进一步滑动,造成了红层北侧较厚且厚度大于2000m,南侧则较薄,展现出“箕”状。该期活动边缘较为明显,经测量产状是155°∠45°,发育有构造角砾岩,造成徽州组底砾岩缺失[8]。此阶段作用以拉张为主,南部控制了红色盆地的展布,北部因拉张造成了地壳的减簿,出现了大量的中生代岩浆侵入。

3 黄山花岗岩地貌特征

3.1 黄山花岗岩体特征

黄山地质公园园区的花岗岩构成了花岗岩风景区的主体,出露广泛,以太平花岗闪长岩和黄山花岗岩为代表的两类不同成因系列花岗岩的复合而成。黄山花岗岩体出露面积约占地质公园面积的70%。岩体形状为椭圆形,呈北东70°侵入于三峰庵背斜与山岔向斜的接触部位和太平岩体的南侧。根据岩体的矿物成分、结构构造以及岩石同位素年代学资料,将黄山岩体划分为四期[9](见表3.1):

表3.1黄山花岗岩各岩石类型主要造岩矿物成份、粒度表

岩体 岩石

类 型

矿 物 成 分 (%)矿物粒径(mm)
钾长石钠(斜)长石石英黑云母角闪石基质斑晶

细粒(含)斑

碱长花岗岩

43.618.7[18±]32.740.3-0.82-6
中细粒斑状

碱长花岗岩

43.320[<20]32.43.70.5-1.02-6
中粗粒似斑状

碱长花岗岩

45.415.5[7-10]35.741-25-10
中粒碱长

花岗岩

37.225.6[6-9]32.743.5
太平

岩体

二长花岗岩30.835.2[32-39]33.2422.4
花岗闪长岩18.442.8[35-37]27.57.62.53.8

*据安徽省地矿局332地质队1:50000资料。

3.1.1 中粒碱长花岗岩

中粒碱长花岗岩位于黄山花岗岩体的南侧,分布于人字瀑、温泉、百丈泉、香炉峰、九龙瀑、芙蓉岭一带。

该岩为浅灰色,经风化作用可呈深黄色,粒度约为3mm,属中粒结构,块状构造,可见晶洞构造,主要成分是碱性长石、更长石与石英,其中碱性长石主要包括正长石、微斜长石、条纹长石和钠长石。钾长石含量通常在32-40%之间,更长石含量则为10-15%,钠长石通常是28-33%(An=5-8),石英含量通常在30%以上,次要矿物主要为黑云母,含量通常为2-3%,富铁贫镁[10]。在以往文献统计中,由于将钠长石作为斜长石统计,故出现了二长花岗岩的命名。

3.1.2 中粗粒似斑状碱长花岗岩

中粗粒似斑状碱长花岗岩是组成黄山花岗岩岩体的主要岩石。该岩石位于云谷寺、天都峰、莲花山一线以北,出露面积约占黄山花岗岩体总面积的74.2%。北侧侵入于太平花岗闪长岩体中;东侧侵入接触于震旦纪-寒武纪地层;南侧与中粒钾长花岗岩呈脉动接触关系,而在中粗粒似斑状钾长花岗岩与中粒碱长花岗岩接触带中粗粒似斑状钾长花岗岩有细粒化和黑云母暗化边发育。

该岩石大多呈浅粉红色、肉红色,主要矿物成分为碱性长石,碱性长石主要包括正长石、微斜长石、条纹长石、钠长石,除此之外还有更长石、石英。其中碱性长石约占40-50%,是长石总量的2/3以上,更长石含量一般在小于10%,石英含量约为35%。斑晶主要是钾长石与斜长石,粒径在1.5-2.5cm之间,极少数也可出现5-6cm,部分钾长石斑晶发育更长环边,包裹细粒斜长石、黑云母等矿物。基质有细粒钾长石、斜长石、石英,花岗结构十分典型。暗色矿物以贫镁富铁的黑云母为主[11]。

副矿物主要是萤石-黄玉-锆石-独居石组合,副矿物含量约为0.23%,可见微量钍石、铌铁矿、褐钇铌矿、磷铌矿、沥青铀矿等富含重稀土元素和放射性元素的矿物。

3.1.3 中细粒斑状碱长花岗岩

中细粒斑状碱长花岗岩产出于狮子峰,位于中粗粒似斑状碱长花岗岩之中心,共同组成狮子峰岩体。该类花岗岩平面上呈椭圆形,出露面积约为17.5km2,原生节理发育,形成了典型的花岗岩峰林地貌。岩体接触带细粒边发育,在海中亭、香炉峰等地可见中细粒斑状花岗岩岩枝或岩脉侵入于云谷寺中粗粒似斑状碱长花岗岩或温泉中粒碱长花岗岩中。

该花岗岩为肉红色,结晶程度较好,斑状结构。矿物成分相近于中粗粒似斑状碱长花岗岩,斑晶含量一般为15-30%,主要为碱性长石、更长石和石英,钾长石和斜长石自形程度较好,呈板状,粒径一般为8-25mm,钾长石巨斑粒径可达3-5cm。基质按绝对大小为中细粒结构,按相对大小划分为不等粒结构,粒径一般为0.5-4.0mm,主要由碱性长石、更长石、石英组成,含量约为70-85%。暗色矿物以黑云母为主,含量均小于5%[12]。

岩石的副矿物总量为0.14%,主要为气成矿物萤石和黄玉,其中萤石约占副矿物总量的58%,还见有锆石、独居石、钍石、褐帘石、锡石复稀金矿等富含稀有、稀土矿物,副矿物组合为萤石-黄玉-锆石-独居石组合。

3.1.4 细粒含斑碱长花岗岩

细粒含斑碱长花岗岩为浅粉红色,块状构造,粒径较小,属细粒或细粒含斑结构,主要矿物组分为碱性长石、更长石、石英,其中钾长石平均含量约为43.2%,斜长石平均含量是18.5%,石英平均含量为33.8%,暗色矿物以铁镁矿物为主,其中黑云母平均含量是3.6%,白云母平均含量为0.8%。

根据地球化学测量方法,对太平-黄山岩体主要岩石类型常量元素平均值进行测量,得出黄山花岗岩各期侵入体的化学成分(见表3.2)。

表3.2 太平–黄山岩体主要岩石类型常量元素(%)平均值

岩体

岩性

黄山碱长花岗岩太平花岗闪长岩
中粗粒

似斑状

中细粒

似斑状

细粒(少)含斑中粒细粒中粒

斑状

中粒中细粒
样品数65554665
SiO276.1376.5876.7175.7075.8972.4067.4866.54
TiO20.090.060.110.040.080.260.480.62
Al2O312.0011.9012.3212.1012.6614.0514.5915.09
Fe2O30.390.130.370.070.670.922.051.44
FeO1.732.041.172.290.590.992.412.59
MnO0.050.060.050.060.020.060.110.09
MgO0.180.120.160.120.350.551.551.46
CaO0.840.960.491.120.791.933.433.64
Na2O3.223.153.343.783.343.563.403.40
K2O4.804.674.594.484.764.214.103.51
P2O30.060.070.060.030.050.100.190.19
H2O0.250.400.410.270.510.120.280.97

*引自安徽省地矿局332地质队1:5万太平幅

3.2 黄山花岗岩体中的节理构造统计

3.2.1节理统计应力场分析

以实地考察的方式对该区节理进行统计测量分析,对立马桥五组等7个点上的节理特征进行描述统计,判别其切割岩体,根据主要特征辨析为张节理或剪节理,细致测量走向数据,古应力场特征便得以知晓,如表3.3和附图2所示:

3.3黄山花岗岩体内节理所计算的局部应力场特征

点号、位置 切割的岩体 N 构造性质 s1走向
1, 立马桥五组 早白垩世第一次(主体期)

中粗粒似斑状花岗岩(K1¡a)

18剪节理99°±33°
2, 莲花峰北坡早白垩世第一次(主体期)

中粗粒似斑状花岗岩(K1¡a)

8剪节理152°±8°
3, 始信峰早白垩世第二次(补充期)

中细粒斑状花岗岩(K1¡b)

40剪张节理12°±33°
4, 白鹅岭早白垩世第二次(补充期)

中细粒斑状花岗岩(K1¡b)

11剪节理50°±18°
5, 喜鹊登梅早白垩世第一次(主体期)

中粗粒似斑状花岗岩(K1¡a)

17剪节理145°±18°
6, 北海采石场早白垩世第三次(末期)

细粒含斑状花岗岩(K1¡c)

4剪节理28°±14°
7, 排云亭早白垩世第二次(补充期)

中细粒斑状花岗岩(K1¡b)

28剪张节理44°±13°

*引自汪应庚,汪诚,侯明金,任明君,2013,《黄山花岗岩节理及对地貌发育的控制》

结合上表,根据各观察、测量点主要特征进行分析,可以发现黄山的立马桥五组、喜鹊登梅以及莲花峰北坡这三处观测点是属于早白垩期第一次侵入的中粗粒似斑状花岗岩中的。而始信峰、排云亭和白鹅岭三处观测点是属于早白垩期第二次侵入的中粗粒似斑状花岗岩中的。最后的北海采石场处的观测点是属于早白垩期第三次侵入的细粒含斑状花岗岩中的[13]。

至始信峰中粗粒斑状花岗岩内张剪节理观察点,由南向北拍摄花岗岩内的张剪节理剖面特征(见图3.1)。

通过图3.1可知,该区古应力场的特征为:侵入主体期的岩体所受到的主要是NW-SE向的挤压;但在其后的侵入活动中受地质运动以及构造控制,其表现为NE-SW向的挤压。通过对黄山地区地貌景观的实地考察、分析不难看出,张剪节理为该地区节理构造的主要表现形式(见图3.2)。

黄山地区花岗岩地貌特征及构造对地貌的影响浅析
黄山地区花岗岩地貌特征及构造对地貌的影响浅析

图3.1 花岗岩内的张剪节理剖面特征(始信峰)

图3.2 花岗岩内的张剪节理平面特征(排云亭)

3.2.2断裂动力学分析

对黄山花岗岩体及其周边断裂擦痕进行断裂动力学分析。目前,利用断层面上擦痕的观察、测量计算主应力轴状态是断裂动力学分析的主流方法,以此计算区域构造古应力场状态,后通过动力学分析来得知[14]。需要进行的工作是,对所观察的擦痕动向进行矢量检测,根据测量结果再进行推算,需要得出的是应力场、应力方向和平均应力偏差的走向、倾向以及其相对大小等基本数据。确保此程序精准有效的关键所在是假定断层面上擦痕的动向与应力切向分量矢量平行。

此套工作理论方法的特点为:以最新地层内的断裂动力学分析开始,以逐步深入的方式进行野外资料收集。按地层的由新到老,先在新近纪地层内进行应力场分析。当了解到该地层内发生的断裂活动应力场特征后,再对古近纪地层内进行研究时,便能发现发生于古近纪同期及其后的断裂活动应力场特征[15]。通过这种方法不断深入,便能够将每个时代所发生的断裂活动的同期应力场,还有其之后所叠加的多个应力场进行全面了解。按照先前所述,便能将同期应力场的主要特征进行分析、确认,再通过叠加的应力场特征进行检验,如此便能对断裂带的基本特征及其演化有较为全面的认识(见表3.4)。

3.4黄山花岗岩体及其周边断裂擦痕所计算的局部应力场特征

位置卷入

岩体

Nσ1σ2σ3/ XR
倾向Ð倾角极值倾向Ð倾角极值倾向Ð倾角极值
1始信峰K1¡b554°Ð2°-0.83305°Ð84°-0.20144°Ð6°1.030.34
2北海采石场K1¡a5279°Ð10°-0.72171°Ð60°-0.1314°Ð28°0.850.85
3排云亭K1¡a518°Ð75°-0.81134°Ð6°0.07225°Ð13°0.740.57
4休宁

新塘

K1hz4135°+15°-90°
4休宁新塘(n)K1hz6135°Ð84°44°Ð05°135°Ð10°0.73
5齐云山K2xn2WNW-ESE

*引自汪应庚,汪诚,侯明金,任明君,2013,《黄山花岗岩节理及对地貌发育的控制》

通过对表3.4所述岩体岩性,σ1、σ2、σ3的倾向倾角以及极值、极差等对比分析,结合附图3对侵入岩体中发育的节理进行统计、分析、研究可知:

根据其三个期次进行描述:白垩纪主期应力场表现为以伸展作用为主;补充期则主要是NW-SE向的近水平伸展作用,与主期岩体内发育的应力场近于垂直;最后的末期应力场则与最初相同,表现为伸展作用[16]。

对测区周边的白垩纪红层内进行统计测量,可以看出其古应力场特征显示为:早白垩世徽州组早期表现为NW-SE向的近水平的挤压作用,那么晚期则为NW-SE向的近水平的伸展作用,其基本特征与晚白垩世齐云山组应力场近乎相同,可以得知晚期伸展应该是发生在晚白垩世的古应力场作用的结果。

4 构造作用与黄山花岗岩地貌景观发育的关系

4.1 断裂构造对黄山花岗岩地貌的影响

4.1.1汤口断裂

汤口断裂位于黄山花岗岩体的南侧,走向为40°至60°之间,出露长度22km左右,宽度在20m到200m不等,具有多期活动特征。早期以压剪性作用为特征,形成一系列密集的劈理;晚期以张性断裂活动为特征,总体呈50°至60°走向,断裂带宽度约在40m至50m之间,倾角陡立。断裂带内发育有张性角砾岩,其大小不一,常见为几厘米,大于十厘米者少见,以棱角状为主。本期活动造成黄山花岗岩体的整体抬升,经长期的剥蚀作用后花岗岩体便得以出露。

4.1.2 北西向断裂组合

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北西向断裂的剖面组合为阶梯状,部分为地垒式,黄山的形成与这种地垒构造有一定关系(见图4.1)。

图4.1 北西向断层组合剖面图

4.1.3 汤岭关断裂

南起黄山大门经汤岭关、钓桥庵、延伸至焦村,长近15km,形成一个大峡谷,将黄山一劈为两部分。北东为黄山主体,形成各类型的地貌。南西为云门主峰。汤岭关断裂走向为北西305°,宽度高达数米至几十米,由碎裂岩与密集的节理带共同构成。其节理产状偏陡,倾向为南西,走向与断裂一致。带内碎裂岩、破裂岩等蚀变较强,故常伴有绿泥石化、高岭土化和绢云母化,可明显见一组密集的节理蚀变带。该断裂的发育,使北西侧支沟入主峡谷时形成了明显的跌水现象,也是形成“三叠泉”、“鸣弦泉”等知名景点的主要原因。

4.2 节理构造对黄山花岗岩地貌的影响

黄山花岗岩中的节理,以剪节理为主,各向的节理构造对黄山花岗岩地貌景观具有较大的影响,如果说花岗岩本身是形成典型地貌的主因的话,那么其节理构造,则是黄山花岗岩地貌的雕塑大师。

通过附图1、附图2以及上述分析可知,黄山地质公园园区内古应力场作用可分为三期:早期的主要表现是有NE-SW向的伸展,并且伴随着NW-SE向的挤压共同作用;从中期到晚期古应力场由NE-SW向伸展转变为NW-SE向的伸展作用,园区内始信峰的节理发育特征便是典型的中晚期作用形成;至古应力场作用晚期,发育于末期的花岗岩体内的应力场特征则再次表现为NE-SW向伸展作用。

节理构造是影响花岗岩地貌的关键,而节理的密度、方向、发育程度及其性质等,是影响节理发育的主要因素。地质构造在一定程度上控制花岗岩体的侵入,具有一定方向性。当黄山黄岗岩受挤压剪切时,节理大多具有较密集,不易断裂的性质,多为块状、圆柱状山峰;剪节理虽也发育密集,但其节理延伸较远较深,往往因拉张裂开产生崩塌,形成峰林地貌;张节理短而弯曲,故难以形成海拔较高的地貌类型[17]。

黄山的美誉可谓是不可胜数,观其岩性,黄山的前山为黄山花岗岩的主体期侵入体,即中粗粒似斑状碱长花岗岩,岩石具有结构紧密,硅质含量高的特征。黄山地质公园园区内有节理控制的地貌景观各有其独特,也是黄山地貌千奇百怪的主要原因。除了最常见的剪节理以外,还发育了垂直节理(见图4.2)、水平节理(见图4.3),包括最具典型的“X”型节理(见图4.4)等,其他节理景观、现象在本文中就不做赘述

按形成作用,可将节理构造分为三类:原生张节理,动力作用节理以及表生节理。首先,原生张节理形成时期是岩浆热液上涌逐渐冷凝固结成岩,其次在固结成岩后经由动力地质作用产生的动力地质节理,最后是由表生作用所形成的表生节理。

bc2a3449e9b4a86575862928f7c09607  图4.3 “X”型节理

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图4.4 水平节理(猴子观海景观)

黄山地区花岗岩按其矿物成分、结构构造、岩石化同位年代学资料可分为四期,不同岩体中节理的发育程度自然不尽相同。据统计可知,第一次与第二次侵入的岩体可见大量的斜节理;在第三次侵入的岩体中可见垂直节理的密集分布,并且根据所处位置不同,其垂直节理走向也不尽相同;而第四次侵入的岩体则是发育倾角较小的斜节理[18]。

不同节理的疏密决定了花岗岩体的一些特征,根据表3.3进行总述,黄山莲花峰一带的节理仅有4条,密度稍偏低;然而在西海群峰一带的节理却多达40余条,密度较高,所以,在相对较密的节理构造作用下,花岗岩的岩体被切成如今的样貌。

5 黄山花岗岩地貌景观的形成机制

黄山花岗岩地貌景观种类繁多,本文以岩峰、怪石、洞室为例对其进行描述及成因分析(地貌中其他类型,不在本文讨论范畴)。

5.1 岩峰

黄山花岗岩的构造侵蚀峰林地貌,总体上呈中高外低的阶梯状展布,按其形态主要可分为五类,分别为:柱状峰、锥状峰、脊状峰、箱状峰、穹状峰[19]。

柱状峰:其形主要为柱状,著名的“十八罗汉朝南海”便是典型的柱状峰。成因为花岗岩体上密集发育的垂直节理经长期风化侵蚀后崩塌形成(见图5.1)。

锥状峰:下部为圆形基座,与上部尖状峰锥相连组成。峰体属偏高,海拔竟有1700米之高。岩体以花岗岩为主,有多组垂直与倾斜节理发育(见图5.2)。

脊状峰:因花岗岩峰脊沿一定走向呈脊状展布故以此命名。峰脊海拔略低于锥状峰,,下部常发育有支沟。支沟脊尖底宽,上陡下缓,横剖面似呈“U”型,就其成因主要有经冰川作用所形成幽谷,以及流水侵蚀切割而形成山间谷地两种学说(见图5.3)。

箱状峰:由于黄山地貌中节理构造非常发育,尤其是在水平节理和垂直节理的共同作用下,岩体经切割而形成箱状岩块(见图5.4)。

穹状峰:穹状峰是峰顶为圆形,似穹状顶盖,位于复式岩体中央的高山台地。地势较低,坡度较缓,海拔高度一般在1000m以下。在无强烈构造运动环境中主要由风化作用形成(见图5.5)。

除以形态分类外,黄山岩峰按地貌成因还可划分为四类,分别为:构造侵蚀型地貌、重力崩塌型地貌、风化型地貌、冰川作用地貌。

脊状峰、锥状峰便属于构造侵蚀型地貌;柱状峰、箱状峰为重力崩塌型地貌;穹状峰则是风化型地貌;“U”型谷属于冰川作用地貌。

edb3f4c7deca736a84fe126c59d1bea3  图5.4 发育密集垂直节理 (西海群峰景观)

5.2 怪石

在黄山地质公园峰林中,黄山怪石数量众多,分布较广,形态有如表现人类情态行为,也有似神话故事、成语典故及珍禽鸟兽。不论是独立成景,还是与奇松云海相衬,都以其独特的造型在国际上享有盛名,极具研究性与观赏性。其成因主要为花岗岩体先经过水平和垂直节理作用,因不同岩石组分及其结构、构造造成差异分化,由于长期作用使其崩塌,后经流水等作用形成如今的黄山怪石,其中包含垂直节理控制景观(见图5.6、5.7、5.8)、垂直节理和剥蚀控制(见图5.9)、垂直节理和崩塌控制(见图5.10、5.11、5.12)。

关于黄山怪石的数量众说纷纭,目前还未有权威记载,据1988年选入新版《黄山志》中记载有121处。怪石种类可根据成因可划分为5种,分别为:石柱石芽型、风化剥蚀型和崩塌型、崩塌堆积型、滚石型[20]。以现今黄山景区较为典型的怪石为例:“蓬莱三岛”与“梦笔生花”属于石柱石芽型;最为著名的“猴子观海”就属于风化剥蚀型;“仙人晒鞋”属于崩塌型;“碰头石”属于崩塌堆积型;而滚石型则有“醉石”、“虎头岩”等。

图5.6 垂直节理控制(喜鹊登梅)

b14476caab03e88b9db80d666993a0f5  图5.7 垂直节理控制(十八罗汉朝南海)

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图5.8 垂直节理控制(梦笔生花)

5.3 岩洞

有四种主要成因共同形成了风格迥异的黄山岩洞与石室。

其一是在风化剥蚀作用下,天然巨石崩塌后直接原地堆积或近距离搬运所形成。其二为长期稳定的流水侵蚀,冰川及其携带物的剥蚀,以及地下水的机械与化学潜蚀而成。其三是以地热活动为源,主要经由岩浆和地震两种作用,加之大气、水、生物等地质外营力共同作用而形成。其四为黄山地区黄岗岩地貌节理、裂隙发育密集,在构造作用与物理、化学、生物风化不断侵蚀下而成(见图5.11、图5.12)。

结束语

一、结论:

结合上文关于区域地层、岩石、构造的描述,断裂、节理的分析以及部分花岗岩地貌景观论述,可以得出以下结论:

1.黄山地区属黄岗岩地貌,出露面积较大,可按中粒碱长花岗岩、中粗粒似斑状碱长花岗岩、中细粒斑状碱长花岗岩、细粒含斑碱长花岗岩分为四期。

2.区域上的祁门-三阳断裂不仅控制了沉积环境,更重要的是控制了中生代花岗岩的分布,正是这大型区域构造控制着黄山地貌的初步形成。

3.在地质历史时期大型的地质运动之后,汤口断裂造就了黄山花岗岩体的整体抬升,北西向断裂组合造成了黄山花岗岩体的阶梯状,部分为地垒式,使黄山花岗岩体进一步隆起,对黄山地貌起到至关重要的作用,也正是这两条主要的断裂构造使黄山达到了在中国东部海拔最高山峰之一。通过断裂动力学分析也对这一成因进行进一步佐证。

4.构造作用对黄山地区花岗岩地貌的成型起决定性作用,是形成岩峰、怪石、岩洞的主要原因,与其他外动力地质作用一起造就了如今的黄山地质公园奇观。

二、本论文的不足:

本文仅结合了花岗岩地貌对部分景观进行构造成因分析,至于部分沉积岩、变质岩以及冰川、风化作用并未进行分析讨论。

致 谢

回望大学四年的学习时光,从普通地质学入门,学习了岩石学、矿床学、古生物学、构造地质学等17门专业学科,在老师的带领下,我组成员至花山、青龙山、南望山等实习区,通过一次次罗盘的使用与产状的测量,对地层的划分及手标本的识别描述与纪录,充分将书本知识与野外实践相结合,也正是这四年来的积累,使我能够完成此次论文的撰写。

首先,要感谢任课老师们细致生动地教学,为我们打下坚实的理论基础;同时,要感谢实习的带队老师们,耐心地讲解、示范、指导使我们深入理解课上所学并能完成基本野外作业;此外,还应感谢我的学校和班级,为我们创造了良好学习环境与实习氛围;感谢实习小组的同学们,互助合作达成外业目标,讨论计算完成内业报告,让我自主学习与实践能力得到进一步加强。

在定题前,对本文中的一些问题还一知半解,后来查阅了相关期刊、文献、专著,在老师们的讲解下得到了较为全面的解答。在进行本次论题分析的过程中,地质环境监测站指导我实习的前辈们给我提供了很多方面的支持与帮助,许多地貌现象和应力作用原理上不理解的部分都得到了较好解决。要特别感谢的是,本篇论文的指导老师,没有她对我细致专业的指导和帮助,为我提出论文的修改意见以及改进后的再检查,就没有我这篇论文终稿的顺利完成,老师平日里严谨认真的教学作风也为我此次课题研究树立了良好榜样。

在完成此次论文的过程中,我收获颇丰,进一步加深理论知识理解的基础上,培养了自主识别分析地质现象的能力,做到活学活用、融会贯通,以丰富的资料开拓眼界,用多次的推敲锤炼强化逻辑思维。在此,我再次向老师及指导和帮助过我的老师们、前辈们、同学们以及地质工作的先驱们表示最衷心的感谢!因由个人学术水平有限所造成的分析不够全面透彻,还恳请各位老师和同学对此进行批评和指正!

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黄山地区花岗岩地貌特征及构造对地貌的影响浅析

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