太行山的地貌特征及成因分析

雷慶 劉定坤 李圣 季瑋

摘? 要：華北地塊經過多次構造活動后，太行山東西兩側出現大的地勢差，從而引發了復雜的構造演化和地貌演變，也因此產生豐富多彩的構造地貌景觀。特別是在太行山的中、南段形成了典型的嶂石巖地貌。這一地貌的巖層大致可以分為三層：下層是元古界變質巖;中層為元古界砂夾砂頁巖;上層則是寒武系含礫粗砂巖、礫巖，上覆灰巖。它的發育經歷了從石縫發育階段、套谷形成階段到方山、塔柱形成階段，最后到塊狀殘丘階段這樣的四個階段，形成了包括巖廊、赤壁長墻、楔形溝、“Ω”形嶂谷（回音壁）和方山等的典型地貌類型。嶂石巖壯麗的風景特色，使太行山中南段的嶂石巖地區成為我國的國家級重點風景名勝區。

關鍵詞：太行山;構造演化;嶂石巖地貌特征

中圖分類號：P931 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）09-0078-02

Abstract： After many tectonic activities in North China block， there is a large terrain difference on the eastern and western sides of Taihang Mountain， which leads to complex tectonic evolution and geomorphological evolution， and therefore produces a rich and colorful tectonic geomorphological landscape. Especially in the middle and south of Taihang Mountain， a typical Zhangshi rock geomorphology has been formed. The strata of this geomorphology can be roughly divided into three layers： the lower layer is Proterozoic metamorphic rock; the middle layer is Proterozoic sand and sand shale; the upper layer is Cambrian gravel-bearing coarse sandstone， conglomerate， overlying limestone. Its development has gone through four stages， from the stage of stone fracture development， the stage of valley formation to the stage of square mountain and tower column formation， and finally to the stage of massive residual hill. Typical geomorphological types are formed， including rock corridor， Chibi long wall， wedge-shaped ditch， "Ω" shaped valley （echo wall） and Fangshan， etc. The magnificent landscape characteristics of Zhangshiyan make the Zhangshiyan area in the south-central section of Taihang Mountain become a national key scenic spot in China.

Keywords： Taihang Mountain; tectonic evolution; geomorphological characteristics of Zhangshi rock

1 太行山的地質概況

1.1 太行山的地層特征

根據鉆井資料，三疊系在華北地塊中部巖性為長石砂巖以及砂礫巖，厚達1200m（王桐和，1995），但在在渤海灣盆地內部大部分缺失，僅在坳陷內部零星分布。中-下侏羅統巖性以泥巖、砂巖以及大量的火山碎屑巖為主。上侏羅統以火山巖為主，分布于太行山北部。下白堊統以泥巖、火山碎屑巖、火山巖為主，分布于華北地塊東部盆地。上白堊統以磚紅色中細粒砂巖夾泥巖為主，分布較少。至新生代時期，渤海灣盆地內部為一套河湖相沉積，最底層為砂巖，但砂巖中間夾有生油層（葉琳，2013）。

1.2 太行山經歷的構造運動

晚侏羅世華北板塊多向匯聚，在板塊邊緣形成了多個方向逆沖推覆構造。其中太行山地區主體構造方向為NNE-NE向，表明主要受古太平洋板塊俯沖的影響。至早白堊世晚期，研究區東部由擠壓體制轉變為伸展體制形成了大量的斷陷盆地，而西部仍處于擠壓構造應力場下，此時太行山隆起于兩者之間。至新生代，在伸展構造作用下華北高原徹底垮塌形成了渤海灣盆地。至中新世末-上新世初，太行山地區進入新構造運動階段，山西地塹系、太行山南北緣以及太行山內部山間盆地開始形成（曹現志，2014）。借此認為，太行山地區的構造運動使得太行山東西兩側產生了強烈的地勢差為后來研究區的地貌形成提供了動力。

2 嶂石巖地貌的特征及形成

嶂石巖地貌形成于北方的低溫少雨的環境中，其巖體為元古界石英砂巖地層，具有明顯的區域性特點。

2.1 嶂石巖的地貌特征

嶂石巖在垂直景觀上可分為溝底、底棧、二棧、三棧和頂棧五個層次（如圖1所示），嶂石巖風光主要集中在三層剝蝕面分割的懸崖絕壁部分，眾多的嶂谷又從縱向上組合成了一系列的次級景觀單元。其地貌類型有巖廊、赤壁長墻、楔形溝、回音壁等。

2.2 嶂石巖的巖性特征

嶂石巖的巖層一般可以分為三層（郭康，1992）：

下層巖性（如圖1C）為元古界灰綠色變鈉長安山巖和順層侵入巖變質輝綠巖-閃長巖，主要構成嶂石巖地貌的坡麓。

中層巖性（如圖1B）底部為砂礫巖及紫色砂質頁巖，下部為粉紅、灰白中厚層石英巖狀砂巖，中部為紫紅色、暗紫色中厚層長石石英砂巖，上部為灰白、灰綠、紫色中厚層石英砂巖夾砂質頁巖。

上層巖性（如圖1A）為寒武系巖層，其底部為含礫粗砂巖、礫巖，上覆饅頭組為紅色頁巖與薄層泥灰巖，往上依次為為易風化破碎的紅色灰巖、砂質頁巖以及白云質灰巖，最上部為寒武系中統徐莊階云母頁巖、結晶灰巖和鮞狀灰巖。

3 典型的嶂石巖地貌成因分析

太行山中、南段發育典型的嶂石巖地貌，前人認為該地貌形成機制有以下三種：（1）地殼迅速抬升同時發生有斷裂活動，外動力以深切、崩塌和溯源侵蝕為主;（2）地殼緩慢抬升，外動力以側蝕和谷坡后退為主;（3）地殼在較長時間內保持穩定，外動力以夷平、風化為主。以上三種不同類型的機制是內外動力共同作用的結果，可以與地殼的不同構造階段對應（李穎，2009）。

3.1 影響嶂石巖地貌形成的兩大動力

嶂石巖地貌形成的重要動力來自橫向楔狀侵蝕作用和橫向掏蝕卸荷作用。其中楔狀侵蝕過程是嶂石巖地貌區別于其他地貌類型的根本原因，而橫向掏蝕卸荷作用對嶂石巖地貌演化的速率及物質總量的搬運也起了舉足輕重的作用，二者共同促進了嶂石巖地貌的形成。

楔狀橫切坡面發育是一種十分有趣的地貌過程，它不同于丹霞地貌（黃進，1982;陳國能，1991;吳起俊，1994）、張家界地貌（陳國達，1993;劉金山，1988）那樣將山體從上向下直接切割成豆腐塊狀，而是由山體一側陡壁橫向切入，成為豎直的溝縫。

橫向掏蝕卸荷作用發生的根本原因是巖性的差異。風化侵蝕首先從夾砂頁巖和松軟砂巖開始，在軟弱層被掏蝕后，上覆巖層懸空并承受自重和上部巖體的壓力。當軟弱層不斷的被掏蝕，上覆巖層承受的力越大，巖層原有的垂直節理加強并產生新生節理，造成整個巖體的不穩定。懸空的巖體承受能力達到極限時開始卸荷塌落形成反梯狀塌落面，當塌落面達到山頂后巖壁大面積崩塌，巖壁整體后移（郭康等，1997）。

3.2 嶂石巖的發育模式

嶂石巖地貌的發育過程分為四個階段：

巖嶺后退-石縫發育階段（胚胎-幼年期）：頂層的石灰巖巖層由于邊緣陡壁及底部受侵蝕、掏蝕及卸荷崩塌的緣故造成巖壁的整體性后退，進而使下伏石英砂巖層出露，并在其邊緣發育橫切侵蝕巖體的楔形石縫。嶂石巖巖嶺后退其實是一種石灰巖地貌形成過程，該過程可為石英砂巖的坡面發育創造了條件。

巷谷發育-套谷形成階段（青年期）：石縫發育形成巷谷迅速擴大為障谷，并且在石壁兩側再次發育石縫形成次級巷谷，組成套谷。

套谷發育-方山、塔柱形成階段（壯年期）：該階段障谷向下層侵蝕形成了層疊套谷，與此同時次級巷谷的延長、擴大而將障谷間隔墻切斷形成了方山和塔柱等。

方山、塔柱發育-塊狀殘丘階段（老年期）：該階段方山、塔柱、排峰進一步坡面侵蝕形成了細長柱峰，最后柱峰倒塌形成塊狀殘丘和大量塊石堆積。

目前，該嶂石巖地區正處于地貌發育的第二、三階段，即風景地貌最完美時期（郭康，1992）。

4 結論

（1）新生代以來的構造運動使得太行山東西兩側產生強

烈的地勢差，為太行山地區的地貌塑性提供了動力。（2）嶂石巖地貌它的形成動力以側向楔狀的水流侵蝕和重力崩塌為主，它的形態特征是：色紅、頂平、身陡、棱角明顯，以規模宏大的階梯狀綿延大墻和套谷、方山為主，并有塔柱、排峰等多種奇險景觀造型。（3）嶂石巖地貌發育模式可綜合為巖嶺后退-石縫發育（胚胎-幼年期）、巷谷發育-套谷形成（青年期）、套谷發育-方山塔柱形成（壯年期）與方山塔柱發育-塊狀殘丘（老年期）四個階段。

參考文獻：

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