梵凈山“蘑菇石”地質成因探究

何林 張太樂 魯沖 李庭 陳脈壯 康斯晗

摘 要：梵凈山蘑菇石，是屹立在“世界生態保護區”梵凈山主峰上一道獨有的天然奇觀。因此開展梵凈山蘑菇石的研究，不僅對剖析蘑菇石的成因具有重要意義，而且對梵凈山旅游開發將產生深遠影響。結合該區域地質環境和地質作用等特征，實地踏勘分析得出：構造作用使原石廣泛發育節理，節理在水和冰交替風化作用、冰川作用等綜合形成的天然景觀。

關鍵詞：梵凈山；蘑菇石；風化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.117

梵凈山蘑菇石位于海拔2494米老金頂之上，是由許多層狀巖體堆疊而成，上粗下細的巖石猶如屹立在懸崖邊的大蘑菇。下部巖石高約6米，呈柱狀形態；上部高約4米，呈立方體形態，二者皆由層狀巖體堆疊形成。蘑菇石作為一種典型的地貌，分布較廣，也受到較為廣泛的關注，如：內蒙古“巴彥淖爾”、美國“大階梯”地質公園中蘑菇石景觀等[1-2]。此外，前人也對研究區梵凈山蘑菇石做了相應的研究，主要針對蘑菇石的穩定性[3]。本文通過對“蘑菇石”的地質環境及經歷的地質作用的分析，探討蘑菇石的地質成因。

1 概述

蘑菇石在世界各地均有分布，主要是在干旱地區，多發育在花崗巖沙巖中，為風成地貌[1]。對比上述蘑菇石地貌，發育在梵凈山地區的蘑菇石表現出特殊的特征：發育在潮濕的亞熱帶地區，風的地質作用相對較弱，巖性上為變質巖。因此，對于梵凈山蘑菇石的成因不能用傳統的風蝕作用解釋。

“蘑菇石”是一種特殊的地貌，對于其成因，目前的研究主要認為，上大下小的蘑菇石是一種風蝕地貌，稱作風蝕蘑菇[1]。在干燥地區，由于近地面的風含沙粒較多，磨蝕力較強，使巖石形成頂部大，底部小的蘑菇狀外形，稱為"風蝕蘑菇"，特別是水平成層，軟硬相間的巖石更易發育成風蝕蘑菇。王璐琳等[2]研究表明，蘑菇石形成物質基礎是巖性特征，節理和裂隙是主要的形成條件，同時受地質構造、氣候條件、外動力地質作用等共同影響。在漫長的地質演化過程中，沿著節理或裂隙，上部堅硬部分不易風化，從而形成頂部大底部小的形態，即為上大下小的蘑菇石。

2 地質概況

2.1 地層

位于“江南造山帶”西南段西北側的梵凈山地區，出露地層為青白口系梵凈山群，上被青白口系下江群芙蓉壩組角度不整合覆蓋，下未露底，（1）梵凈山群位于不整合面之下，主要由變質礫巖、砂巖、粉砂巖及泥質巖、大量火山巖組成；（2）下江群位于不整合面之上，主要是碎屑巖夾火山巖組合[4]。

2.2 構造

梵凈山地區的構造特征是，發育有兩個走向北東、略呈弧形向南東凸出的背斜構造及其間的一個向斜構造。與褶皺同期還發育三條逆斷層，逆沖斷距不大[5]。

2.3 第四紀冰川活動

梵凈山地區第四紀冰川遺跡，包括冰磧泥礫、冰磧臺地、冰蝕地貌及冰緣沉積四個部分。主要位于梵凈山西坡，呈自上而下分布，既有中國東部山岳冰川侵蝕、堆積地貌的顯著特征，又有中國西部高原山地冰川地貌的典型元素。在風化程度，沉積物類型等表現出由高至低、由老變新的相對時間順序[6].

3 成因討論

3.1 早期的風化作用——塊狀分裂

野外工作發現，蘑菇石處在甲路組地層中，巖性為灰-深灰色鈣質砂質板巖-片巖，見水平方向的片理和水平方向劈理。巖石在垂直方向發育共軛節理，節理縫比較寬。蘑菇石形成早期，因研究區屬于潮濕的高山氣候，冰雪作用明顯。主要表現為凍融風化，又被稱為凍裂作用，這種風化作用在溫度接近冰點的山區十分常見。在巖石的節理細縫中，會因為吸收鄰近的液態水，冰晶的增長引致巖石弱化，最后分裂。當水進入巖石裂縫凍結后，冰塊向裂縫兩邊的墻施力，令裂縫加深及加闊。當冰塊融化后，水會再流入裂縫加深的地方，當溫度降低至冰點以下時再凍結，便會令裂縫更為增大。不斷重復的凍融作用弱化巖石，在裂縫被破開，形成有角的石塊。巖石被沿著裂縫被破開成為石塊被稱為塊狀分裂。分裂的石塊會因應巖石結構而出現不同的形狀。

3.2 冰川的作用

李興中等研究表明，梵凈山地區第四紀歷史上曾發生過多次冰川運動[6]。冰川攜帶的碎屑物質，在冰川的運動過程中，可能對先期形成的塊狀巖體下部的刻劃刨蝕作用，使得這些巖塊更加獨立，并且呈現出上粗下細的“蘑菇”形態。甚至有的地方巖塊變細、垮塌，變成棱角狀的石塊堆。因此，形成我們今日看到的獨立在山巔的蘑菇石。

3.3 差異風化

由于組成巖石的礦物成分、結構構造的差異，不同巖石的風化速度和風化程度不同。在相同的風化條件下，常常在地表形成凹凸不平的地貌現象，稱為差異風化。如果抗風化能力不一的巖石共生在一起，則抗風化能力強的巖石突出，抗風化能力弱的凹入。因蘑菇石巖性在垂向上存在差異，巖石的強度不同，軟硬相間的巖石為蘑菇石的形成提供了有利的條件。

4 結論

綜上所述，蘑菇石是大自然的杰作。在漫長地質史上，經過沉積作用和變質作用形成了蘑菇石的原石，在構造作用下發育節理，并且自水和冰的風化作用，冰川的作用下形成現在蘑菇石。它已經成為銅仁景點的標志，是梵凈山的“山徽”和“名片”，吸引眾多的攝影家、畫家，將它動人身姿納入鏡頭，融入筆端。

參考文獻：

[1]楊青.雪中賞“蘑菇”——記美國“大階梯國家紀念區”的風蝕蘑菇[J].大自然，2011（02）：42-44.

[2]王璐琳，武法東.內蒙古巴彥淖爾花崗巖石林的特征及成因[J].干旱區研究，2014（03）：578-584.

[3]杜方哥，陸安良.銅仁市梵凈山蘑菇石穩定性數值模擬[J].企業技術開發，2016（19）：85-87.

[4]王敏.黔東北梵凈山地區晚元古代巖漿活動及其大地構造意義[D].中國地質大學（北京），2012.

[5]王敏，戴傳固，王雪華，陳建書，馬會珍.貴州梵凈山白云母花崗巖鋯石年代、鉿同位素及對華南地殼生長的制約[J].地學前緣，2011（05）：213-223.

[6]李興中，王立亭，劉家仁，陳躍康.梵凈山第四紀冰川地質研究[J].貴州地質，2013（03）：203-212+202.

六盤水師范學院（10977）大學生創新創業訓練項目資助

作者簡介：何林（1995-），男，貴州石阡人，本科，研究方向：地質工程。