花岗岩景观的形成演化模式及发展阶段
图6.5三清山成岩成山景观模式示意图。
(1)花岗岩形成阶段:地球演化发展的中生代,三清山地区响应古太平洋板块的俯冲和东部岩石圈减薄,在古板块缝合带发生深俯冲岩浆作用和大规模酸性岩浆侵入。三清山地区冷凝结晶形成了典型的花岗岩田。
尽管不同学者对中国东部中生代岩石圈减薄的范围、具体时间、空间范围和机制有不同看法(吴福元等,2008),但岩石圈减薄作为一个科学命题已被普遍接受。根据区域地质发展史和锆石U-Pb定年结果,推测三清山岩体的形成过程如下。
受太平洋板块俯冲影响,区域处于挤压状态,壳幔混源区部分熔融形成含矿斑岩,如德兴斑岩铜矿、金山金矿等。但经过长时间的应力释放,该地区在白垩纪处于拉张状态,导致南部沿绍兴-鹰潭断裂带、北部沿溧阳-屯溪-德兴断裂带形成一系列拉张裂谷盆地,并使地壳中的泥质岩部分熔融,在距地表10km处形成花岗质岩浆。岩石圈减薄为岩浆侵位提供了空间,在水平张力作用下侵入怀玉山复背斜轴部,距地表约6km。约123Ma前,地壳再次部分熔融,岩浆沿原通道上升侵入早期中粗粒花岗岩,冷凝形成中细粒黑云母钾长石花岗岩(即过渡相)。约116Ma前,在相似的伸展环境下,地壳发生了两次部分熔融,但熔融规模不大,并迅速冷却,形成细粒黑云母二长花岗岩(即面积最小的边缘相和补充期)。隆起地壳的剥蚀和沉降盆地的堆积是同时进行的。按6km的侵位深度计算,即三清山花岗岩体以上6000 m厚的地层被剥蚀堆积在地块两侧的断陷盆地中,形成了早白垩世巨厚的周家店组和晚白垩世的南雄组(Zua Ping,2004;于等,2005)。
(2)花岗岩山形成阶段:在怀玉山地体隆升的背景下,三清山的花岗岩体随着隆升剥蚀逐渐露出地表,在ne、NE、NW三条断层的控制下,三清山被切割成典型的三角形断块山,新构造运动使其进一步大幅隆升。独特的“隆起上隆起”构造,造就了以玉景峰、余旭峰、玉华峰等山峰为代表的三清山地貌格局。
(3)花岗岩景观形成阶段:花岗岩山体受节理裂隙控制,经风化剥蚀、冻崩、流水侵蚀等地质作用雕琢,形成以峰壁、峰簇、峰柱为特征的花岗岩峰林地貌组合。
峰墙和峰簇的形成:在三角形断块山形成的基础上,在三清山花岗岩体中两组垂直节理的控制下,将花岗岩体切割成棋盘状。在外力的持续作用下,部分岩体沿大型裂隙节理带形成峰壁景观,部分岩体形成峰丛景观。
峰柱形成阶段:以峰丛和峰壁景观为基础,随着水侵蚀、崩塌、风化、剥蚀等持续的外部地质作用,峡谷变宽、峰壁变窄,峰壁逐渐切割成废墟,形成峰柱;峰丛周围的山谷被切割得更深,逐渐形成峰柱,有的形成更小的石锥。
成型石形成阶段:峰柱形成后,柱被近水平节理切割成两块,一部分在球状风化下形成球状体,一部分通过崩塌和流水侵蚀形成各种成型石。
地貌学家特维代尔(1982,1986,1993)用花岗岩“双面风化壳”理论(布代尔,1957,1965)解释了花岗岩石蛋的形成和出露过程。
在热带和亚热带地区,花岗岩形成厚的风化壳,上部是风化程度较深的风化壳,下部是由新鲜岩石组成的起伏的基岩面,即风化前锋(图6.6)。
图6.6花岗岩“石蛋”形成示意图
(据崔之久,2007年修订)
花岗岩风化壳的剖面从表面往下一般有以下几个带。蒲庆宇(2007)画了6层:土层→红壤层→砂层→砾石层→基岩,崔志久(2007)画了5个带:强风化带→强风化带→中风化带→弱风化带→新鲜基岩带。两种划分方法的意义是一样的,五个波段分别对应六层的后五层。部分粒径较小的花岗岩石残留在中等风化带,以砂充填。弱风化带,又称上基岩或石蛋层,基本上保存了花岗岩的原始结构,花岗岩块体相互分离,球状风化形成石蛋。随着风化剥蚀的进行,风化前锋继续向下部推进,地面逐渐被侵蚀。石层(石蛋层)、砾石层、砂层、红土层不断有序更替。如果风化壳的侵蚀速度超过锋面的下移速度,风化壳的红土层、砂层、砾石层相继消失,露出石层的残余或新鲜基岩。
石蛋主要出露在三清山三清宫和葫芦石附近。推测在这两个上古盛年,地面上有两个古风化壳。在山体隆升过程中,这些古风化壳基本被侵蚀掉了,只有三清宫附近还残留着古风化壳的遗迹。
根据W.M. Davis的侵蚀旋回理论,划分地质时期是一个普遍接受的经典模式:分为三个主要阶段,即婴儿期、成熟期和老年期,以及几个亚阶段或过渡阶段,然后“地貌复兴”开始新的循环。地貌的发展阶段主要是根据地貌形态来判断的。花岗岩地貌可分为四个阶段(崔志久,2007),见表6.3。
表6.3花岗岩地貌的发展阶段及其相应的地貌标志
即使是同一座山,也往往有多种地貌类型并存,体现了地貌的空间演化规律,比如三清山,关键要看主要地貌所代表的发展阶段。三清山是典型的峰林地貌区,以花岗岩锥形峰和密集的峰柱组合为特征,处于儿童期晚期和成熟期早期,而黄山处于成熟期。这也与地质年代学证据一致,黄山岩体的最后侵入期为(125 1.5) Ma(刘希媛等,2005),与三清山岩体过渡期的形成时间(123Ma±2.2Ma)基本一致。很明显,三清山补相的时间(。