桑广书, 叶 玮, 吕惠进, 裘善文, 郑本兴, 俞仲辉

(1.浙江师范大学地理与环境科学学院,浙江金华 321004;2.中国科学院东北地理与农业生态研究所,吉林长春 130012;3.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州 730000;4.浙江省新昌县硅化木国家地质公园,浙江新昌 312500)

1999年,中国地质科学院地质研究所韩同林先生回乡探亲时,在其家乡广东揭西县石肚溪等地现代河谷中发现花岗岩上的穴状微地貌,并将其取名为“冰臼”,且确认为距今二、三百万年前早更新世的冰川作用形成.这一消息披露后,广东传媒以显著版面予以报道,引起了广东地学界对华南有无第四纪冰川问题的严肃、认真的讨论.历经数年,现在华南地学界绝大多数知名专家、学者对“冰臼论”予以否定[1].近年来韩同林又将浙江一些地区的地貌类型说成是第四纪冰川遗迹[2].虽然浙江地学界的专家、学者不以为然,但在新闻媒体中广为传播,使得一些旅游管理部门对其旅游资源的开发和科学界定造成混乱.

浙江省境内由韩同林先生鉴定的第四纪冰川遗迹主要分布在浙江东部四明山、天台山、大盘山等地区,包括上虞市的覆卮山、余姚市四明山的罗成山、天台山天姥山的万马渡、磐安县的夹溪十八涡,以及新昌县的千丈幽谷和穿岩十九峰等,这些地区自然风景优美,是浙江省著名的旅游观光胜地.将上面这些点标注到地图上,不难看出,各点均位于大盘山的东北段 、天台山和四明山的西南端,而且均属于曹娥江的上游,地貌的形成属相同的自然环境背景.

对于被媒体热炒的浙江“第四纪冰川遗迹”,浙江师范大学地理与环境科学学院认为有必要、有责任从地貌学角度对其地貌类型和形成原因进行考察和研究,以期得出客观、科学的结论,为旅游资源的科学解释、旅游资源的开发提供科学依据.为此,浙江师范大学地理与环境科学学院邀请中国科学院兰州寒区旱区环境与工程研究所 (原中国科学院兰州冰川冻土研究所)著名冰川学家郑本兴研究员,中国科学院东北地理与农业生态研究所著名地貌学家裘善文研究员,与本学院的教授并邀请当地地学界的研究人员,对浙江东部四明山、天台山、大盘山地区的地貌进行了考察.本文对浙江“第四纪冰川遗迹”做一讨论.

1 “壶穴”与“壶穴群”在急流、瀑布的基岩河床中分布普遍

壶穴在浙东地区河谷中发育较好,尤其在新构造运动强烈上升、河流强烈下切山谷中的急流及瀑布地段成群分布,如曹娥江支流澄潭江上游的夹溪十八涡的聚秀涡,位于 29°12′47.3″N,120°44′45.2″E,海拔 280 m,河床宽处 19 m,窄处只有 3 m左右,河床基岩为流纹岩,附近落差 8 m左右的瀑布下方分布壶穴群,壶穴大小不等,直径0.2～0.8 m.天螺涡位于 29°12′55.1″N,120°44′48.2″E,海拔 266 m,在这一壶穴群中 ,天螺涡最为典型,大小为 5.8 m ×4.6 m ×8.0 m,长轴走向 160°,状如螺丝、内壁光滑,发育在河床基岩的流纹岩上.基岩节理发育、岩石破碎、河床流水湍急,裂点和瀑布呈串珠状,河流成深切嵌入河曲,河谷多为交错山咀,呈 V字形.

上虞市岭南乡覆卮山下丁山村河床分布的“壶穴”、新昌县万马渡的宝珠庙前河床近圆形“壶穴 ”40 cm ×30 cm ×40 cm,是发育在花岗岩河床上由湍流漩涡环流作用形成的,规模较小,呈零星分布.新昌县千丈幽谷,河床由砂砾岩组成,河床坡度较大,丰水期形成急流,考察所见河床的砾岩由于风化、侵蚀砾石脱落后的凹坑在急流漩涡环流作用下,形成数以百计的“窝穴”,口径一般20～45 cm,最大可达数米,深度不一,最深可达1～2 m,最大的地方形成了鸳鸯池等[3-4].

从以上地区“壶穴”的形成可以得出,不论河床是什么岩石组成,只要具备以下条件在急流、漩涡的作用下,即可形成“壶穴”:1)河床具有急流、瀑布和漩涡环流作用;2)河床基岩具有多组节理或岩性软弱不均.

韩同林先生将非常常见的微地貌“壶穴”说成是“冰臼”,并且将它定为二、三百万年前冰川运动的证据[2].然而,“壶穴”的形成是多解的,将“壶穴”作为“第四纪冰川”的判断证据是站不住脚的[5-6].澄潭江发源于大盘山,这些山地受新构造运动强烈上升,河流强烈下切发育成深切嵌入曲流峡谷,“夹溪十八涡”属于此深切峡谷的一部分,河流发育了 3级循环裂点和多级构造裂点,形成了 5级以上瀑布群,在急流瀑布和漩涡的作用下,形成 3～5级“壶穴”群.这些河谷属青年期河谷,“壶穴”是在青年期河谷中生成的微地貌,不可能是二、三百万年前形成的“冰臼”,如果是二、三百万年前的冰川作用产物,在长期的外力风化、侵蚀作用下,早就被剥蚀、侵蚀殆尽了;即便是二、三百万年前冰川作用的产物,也不应分布在现代河床上,而应随构造抬升分布在距现代河床一定高度的山坡上.另外,这些河谷均为深切嵌入曲流峡谷,河谷中多为交错山咀,谷地呈 V型,这些形态特征都是典型的流水地貌特点.以上地貌形态分析难以支持“第四纪冰川”遗迹“壶穴”说的观点.夹溪十八涡、上虞丁山村、新昌千丈幽谷的所谓“冰臼”是现代河床上由急流、瀑布等流水作用形成的“壶穴”.

2 山脊、山峰、谷地与盆地

浙东四明山、天台山、大盘山等山地,新构造运动强烈上升,河流强烈下切,形成山高谷深的谷地,如新昌县的千丈幽谷,河流多急流瀑布;如天台山石梁瀑布、大盘山的夹溪十八涡等,山峦起伏,山脉与谷地相间分布,悬崖峭壁与山峰比比皆是.山地中三级夷平面残留的老年期宽谷和山间盆地也时有可见.韩同林先生将上虞市覆卮山的一般山脊说成刃脊,将一般山峰说成角峰,将夷平面残留的宽谷甚至 V形谷,说成冰川 U形谷,将山间盆地说成冰斗,将坡积物、冲洪积物说成冰碛物和冰水沉积物,将花岗岩球状风化的石蛋和崩积岩块以及水石流形成的大砾石,说成是冰川漂砾[2].经考察,笔者认为都是站不住脚的.

其实,一般山脊与刃脊、一般山峰与角峰、一般宽谷与冰川谷、一般山间盆地与冰斗都是有严格区别的,它们在成因上各不相同.冰川刃脊,在冰川谷与冰川谷之间往往夹一条尖锐陡峻山脊,状似刀刃或锯齿状山脊称为刃脊或锯状脊.这是受相邻两条冰川相对侵蚀和冰冻作用形成的.角峰是在 3个或 3个以上的冰斗间所夹的山岭,往往被侵蚀为一个金字塔状孤独而尖锐的山锋,称为角峰.冰川槽谷,受冰川侵蚀,横向呈 U字形,纵向呈槽形的谷地称为冰川槽谷,又称 U形谷、冰川谷.冰川谷的谷坡陡,具有近于平直的通道和明显的谷肩,没有伸入谷地的交错山咀.冰斗是在雪线附近由山地冰川侵蚀而成的一种围椅状凹地,典型的冰斗三面环以高陡崖,开口处为一高起的岩槛 (称为冰槛),底部低洼[7-9].

经过广泛的实地考察可以确认,韩同林先生关于覆卮山、万马渡、夹溪十八涡、千丈幽谷等地,除“壶穴”、石川确有存在但不是冰川成因外,其他所谓的冰蚀、冰碛遗迹并不存在.实践证明,即使在典型的冰川作用地区,一个地点,冰川遗迹也不可能如教科书上那么齐备,更何况低纬度、低海拔的浙江.

3 块砾、石海、石川与大石河

在上虞市覆卮山、余姚市罗成山、天台山的天姥山等地,由于山地明显上升,受构造断裂和节理的影响,山体悬崖峭壁较多,在机械物理风化和重力作用及狂风骤雨、水石流 (即稀性泥石流)等的作用下,形成自山顶至山腰的石川和沿山谷堆积的大石河.如覆卮山石川 (当地群众称乌浪、大浪 ),地理坐标 29°45′13″N,120°59′7.7″E,海拔578 m,坡度 31°左右 ,坡向 N20°E,石川可见部分长 300 m左右,宽 30 m左右,岩块大小不一.岩性以侏罗系上统高坞组流纹质、英安质晶屑熔结凝灰岩为主,夹少量凝灰质砂岩、粉砂岩,比较坚硬.岩体上见有大小不一的穴形微地貌,大小分别为20 cm×20 cm×5 cm,18 cm ×16 cm ×10 cm,23 cm×20 cm×10 cm.形成穴状微地貌的原因是岩石的差异性风化脱落.石川的形成原因主要是山体崖壁机械物理风化,在重力作用下崩塌,并且在暴雨时块砾石之间细粒被流水带走而成.在石川 (鸟浪)山坡可见大块片状砾石分布,形成了石海,但其并非冰川作用的产物.理由是附近未发现冰蚀地貌遗迹,而且此地海拔没有超过雪线高度[10-11].

万马渡大石河,自雪家坑村 (海拔355 m)往上游,可见谷地两侧山体悬崖峭壁,花岗岩节理发育,风化强烈,在暴风骤雨和重力作用下崩落的块砾顺山坡沟谷堆积,有大岩块滚至河床,沿河谷两侧自山顶而下还有石川的分布.至万马渡桥以上谷地变宽 ,至 29°18′13.7″N,120°57′56.6″E,海拔 450 m左右,河床中有巨大砾石堆积,次棱角状,分布面积为 27×964 m2,测量砾石大小分别为 3.0 m×1.6 m×2.3 m,5.0 m×4.5 m×1.0 m.块砾面倾向上游 ,倾角 30°,最大为 56°.砾石形状不一,有方形、尖锥形.其中有一块大砾块的砾面上刻有“万马渡”明万历丙申秋 (1596年)字样,说明大石河至少在 400多年以前就依然.分析万马渡河大石河的成因,是由于河谷两岸的悬崖峭壁,在新构造运动不断间歇性上升、机械物理风化强烈、崩塌重力作用下,悬崖峭壁崩塌的岩块滚向山坡和河谷,在台风、暴风骤雨形成的水石流作用下形成的万马渡大石河.

此外,罗成山顶,海拔 721 m,为新近纪形成的夷平面,下为燕山期花岗岩,海拔 697 m左右有一苦橄玢岩岩墙侵入,走向 S50°E,形成一条峭壁,高 5～6 m,在岩墙下方,悬崖峭壁由肉红色花岗岩组成,有 3组节理,沿节理风化形成石蛋,突出于峭壁之上,当地人称之为“鹁鸪岩”、“鹰咀岩”,经实地勘测,它的后侧是与下伏“花岗岩”基岩连成一体的沿节理风化而成的石蛋.而韩同林先生将它说成是“冰川漂砾”,与事实根本不符.

4 苕花岭村前沉积物的成因

上虞市覆卮山苕花岭村前砂土碎石层剖面,地理座标 29°44′49.9″N,120°59′23.0″E,海拔601 m.整个剖面见厚 3.6 m,底部有潜水渗出,应该不深即为基岩,估计厚在 4 m左右,剖面宽15.3 m,其上种植茶树,具体见图 1.

剖面可分 3层:

A层:表土层,现代土壤层,灰黑色,厚14 cm,种植茶树.

B层:砂土碎石层,见厚 3.46 m,灰黄色,该层以风化泥砂为主,含有大小不一的砾石.砾石成分为凝灰岩,流纹岩,凝灰质砂岩、粉砂岩.砂岩、粉砂岩彻底风化成泥砂.凝灰岩砾石彻底风化,可见砾石轮廓,手触即碎.碎石大小不一,可分 3组:砾径 5～10,30～35,50～60 cm,砂泥质胶结,无分选,干后坚硬,砾石排列无方向,剖面底部有地下水渗出,可能不深就见基岩.

C层:砂土碎石层,棕黄色,厚 1.5 m以上,C层与 B层不是上覆接触,而是侧向上覆,两层间具有明显的不整合面,成层覆盖,层面倾角 35°,泥砂与碎石混杂,胶结差,比较松散,胶结物比较新鲜,风化较差,稍有磨圆,砾径 10～15,5～6 cm,有较多粗砂和黏土.

图 1 覆卮山苕花岭村前第四纪堆积物剖面

从整个剖面来看,分布于苕花岭村前半山腰,属于苕花岭夷平面上山坡与平台过渡地段,属于第四纪 2个不同时期的坡积物和坡洪积物.不可能是韩同林先生所说的冰碛物,因为其上方和周围没有冰川谷,未见有其他冰川遗迹.韩氏测得地层年代,B层为 (3.5±0.3)Ma BP,C层为(2.9±0.3)Ma BP,按此测年数据为 3.5～2.9 Ma BP,已超过国际上公认的第四纪下限 2.48 Ma BP,应属上新世末期.

5 新昌县千丈幽谷和穿岩十九峰是典型的丹霞地貌

5.1 千丈幽谷

千丈幽谷,是在红色砂砾岩夹凝灰岩的基础上发育起来的青年期丹霞地貌,亦可称为复合型丹霞地貌.千丈幽谷是一条深切河曲的小河,弯曲系数为 1.58,在中、下游的切割深度为 200～270 m,中、上游的切割深度为 150～200 m.在河谷两侧沿节理及其裂隙发育崩塌作用下,形成一系列高峻的丹霞赤壁,高可达 50～100 m,如铜墙铁壁西侧的丹崖高达 108 m.丹崖上坍塌下来的岩块、岩屑堆积在崖麓坡底,形成崩积岩块、崩积缓坡,甚至形成崩积洞穴.千丈幽谷河床比降较大,常形成一些跌水、瀑布、深潭和岩槛.在“三象临潇”至卧龙洞之间的红色砾岩河床上,还发育有由流水带动砂、砾漩转形成的“壶穴”,数目达数百个,可称为“壶穴群”.在千丈幽谷内形成一些洞穴,如王棆读书洞、卧龙洞,洞内还留有河流相的砂砾沉积,可见河水的冲蚀作用是这些洞穴形成的原因,并非如韩同林先生所说“是冰川作用的结果”.

5.2 穿岩十九峰

穿岩十九峰,位于千丈幽谷与澄潭江之间狭长山体,南北长 10.8 km,东西宽 1.0～3.0 km,面积 25.17 km2.岩石下部为下白垩统朝川组紫红色粉砂岩,上部为下白垩统方岩组沙砾岩,顶部为新近纪嵊县组玄武岩,已被剥蚀侵蚀,仅在台头山一带尚有残存.受韩妃江、千丈幽谷和澄潭江的下切侵蚀及沿 S-N、E-W向 2组节理、断裂影响,崩塌作用旺盛,形成壮年期的丹霞峰丛地貌.丹霞峰丛由北向南,一线排列,极为秀丽多姿,成为新昌风景的精华所在[3-4,12].不存在也不可能像韩同林先生所说为“冰帽冰川退缩过程对下伏基岩进行强烈掘蚀和下切作用形成的冰川峰丛丹霞地貌”.

6 浙东四明山、天台山、大盘山流水地貌形成的自然环境背景

6.1 流水地貌形成的自然环境背景

1)地质构造.这一地区的四明山、天台山、大盘山是中生代燕山期构造运动褶皱伴随着强烈火山喷发形成的闽浙山地,褶皱轴部有岩浆岩侵入,形成花岗岩类岩石.发育 NNE,NW和 NE向 3组断裂.在白垩纪早期前就形成了新昌-嵊县、天台等地“个”字型或“人”字型断陷盆地,及在火山活动的共同作用下,在盆地内沉积了一套白垩系火山——沉积岩等地层,上覆为第三系火山喷溢的玄武岩.有的盆地以剥蚀为主,第四纪有簿层沉积,是形成丹霞地貌、断裂地貌的基础.

2)山地与夷平面.四明山的最高峰海拔为1 017 m,天台山最高峰苍山海拔为 1 113 m,大盘山最高峰清明尖海拔为 1 314 m,均为中、低山地.新生代以来,受喜马拉雅运动和新构造运动影响,山地有明显间歇性上升,普遍形成 250～350,450～550,700～800 m 3级夷平面.受新构造运动差异抬升的影响,各级夷平面各地高度不尽相同.在山地观察到的残留夷平面各地级数不等,在夷平面上可以看到有较厚风化壳和中、老年期地貌,如山间盆地、缓坡、宽谷等.韩同林先生认为是“冰斗”、“冰川谷”,是没有依据的.

3)河谷瀑布与急流.山地河谷中普遍形成三级循环裂点,以及一些构造裂点,形成 3～5级以上瀑布群.河床在急流、漩涡环流、瀑布的作用下,形成多级的“壶穴群”.韩同林先生认为是“冰臼”,违背了河流地貌常识.

4)重力作用.山地间歇性强烈上升,河流沿断裂破碎带强烈下切,形成高山深谷、悬崖峭壁.河谷两侧的悬崖峭壁在长期风化、重力作用下,大量的大岩块坠落,顺山坡滚向河谷,再加在水石流的作用下形成石川或大石河.而韩同林先生认为这些是冰川作用的漂砾与冰石河.

6.2 浙江东部低山区没有形成第四纪冰川的环境条件

中国东部山地末次冰期盛冰期发育过冰川,学者公认的只有长白山的白头山、台湾的玉山、日本的日高山.长白山的白头山,最高峰是朝鲜境内的将军峰,海拔 2 744 m,在中国境内的白云峰为2 691 m,是中国东北第一高峰.白头山末次冰期盛冰期冰斗的雪线高度为 2 200 m,推算长白山的白头山现代理论气候雪线海拔为 3 100 m,雪线降低了 900 m.台湾玉山最高峰海拔 3 962 m,古冰斗地形雪线高度 3 500 m,推算现代理论气候雪线高度 4 300 m,雪线降低了 800 m.日本北海道日高山海拔 2 290 m,末次冰期雪线高度1 500 m.而浙江东部四明山、天台山、大盘山等的海拔均不超过 2 000 m,一般在 1 500 m以下,浙江仅龙泉市的黄茅尖海拔 1 921 m,也不超过2 000 m.同时,年降水量远远低于台湾玉山和日本的日高山.因此,这些山地高度均在雪线以下,故而不具备末次冰期形成冰川的山体高度.温度和降水量也达不到末次冰期形成冰川的条件[10,13].所以没有发生过末次冰期盛冰期的冰川作用,也就不可能留下“第四纪冰川遗迹”.但是寒冷气候环境促使崖壁寒冻风化和冻裂作用,山上形成了小规模的石海和石川.至于距今二、三百万年前,该地区仍处于上新世末,古气候由湿热向温凉发展,孢粉组合特征和古植被仍处于亚热带植物群落,山地还处于夷平面被新构造运动抬升阶段,从山体高度,气温寒冷程度不可能有达到发生古冰川的环境条件[10].另外,从实地考察也没有观察到这一时期的古冰川遗迹.韩同林先生所说的二、三百万年前的冰川遗迹,实则是流水作用形成的地貌类型[14],没有一处是古冰川作用形成的.此外,日本学者认为,日本中部山地第四纪新构造运动上升量2 000 m以上.在早、中更新世冰期时,山地高度达不到雪线高度,降温程度也达不到发生古冰川的要求,故不存在发育古冰川的可能性,显然中国东部也可能是同样的情况.

致谢:张明强、石磊、冯义雄等参加了野外考察并协助采样、测量、记录;上虞、余姚、新昌、天台、乐清、庆元、磐安等市县旅游局的领导和技术人员,在考察中给予了大力支持与帮助,使野外考察工作得以顺利进行并取得宝贵资料,在此一并深表感谢!

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