世界喀斯特石林地貌的分布与比较
1.全球喀斯特石林景观分布
研究表明,剑状岩溶的形成是地质、气候、水文等条件综合作用的结果。由于形成条件恶劣,世界上很少有剑形喀斯特或石林地貌,仅在少数热带、亚热带地区发育。一些有大面积碳酸盐岩的地区,如欧美,表面也有类似的剑状喀斯特地貌,但都属于“高石芽”或“残岩”,而不是真正的剑状喀斯特或石林。
(1)大陆剑喀斯特及类似地貌的分布。
地中海地区
法国:与云南石林相似的是法国南部考索诺瓦的蒙佩利耶勒维约(图3-60),面积1.2km2,海拔800m。侏罗纪白云岩被交错的裂隙网络分割,由于雨水侵蚀和风化作用,裂隙不断变宽,形成起伏的地形和奇形怪状的形状。这种白云石喀斯特地貌在中欧寒冷的温带地区和阿尔卑斯山东部的石灰岩地区非常典型。蒙彼利埃(Montpe-lier-le-Vieux)地貌的形成受到大西洋潮湿气候的影响,常年降雨,白云石被缓慢侵蚀。
同样位于Causenoir地区,与Montpellier-le-Vieux相邻,情况类似的还有Chaos du Rajol地区,面积3.4km2,海拔170 ~ 256m。经过长期的风化和腐蚀,这个地区还保留着一些高大壮观的剑形石柱。
土耳其:土耳其南部的金牛山是一个高原,面积有几平方公里。主要出露晚第三纪中新世砾岩,高原边缘有两条小而深的岩溶峡谷。由于侵蚀,该区域形成了几米高的不规则岩石锥和岩柱(图3-61)。
图3-60法国南部Causenoir的森林柱状岩溶
图3-61土耳其南部金牛山森林柱状岩溶
西班牙:西班牙北部的Solares地区被称为“有岩针的山坡”。在湿润的温带气候下,该地区的石灰岩被6 ~ 10m深的岩溶裂隙群分割成独立的岩柱(图3-62)。
南部的托尔卡尔德安特奎拉喀斯特高原海拔1377米。年降水量为800毫米,夏季有几个月是旱季。地层为侏罗系白云岩和白云质灰岩,层理发育,裂隙密集,还发育类似“建筑废墟”的森林柱状岩溶地貌,面积28km2。其现代地貌是由于冰缘的动力作用,在快速侵蚀区留下高达8m的岩柱。
在西班牙南部的Sierra Morena的Cerro de Hierro(图3-63)也出土了一个古岩溶,它是由古生代石灰岩的大溶痕发育而成,海拔700 ~ 800 m,这个古岩溶是在1950 ~ 1970因铁矿开采而出露的。古岩溶在形态上与石林相似。
黎巴嫩:黎巴嫩Jeita东部的石灰岩地层被深达20米的裂缝分割成垂直的块和柱。由于岩性的多样性和石灰岩地层的多孔性和溶解性,块柱组合特征如同建筑废墟。这种地貌的形成是古气候潮湿条件下的侵蚀、强烈溶蚀和现代雨季风化作用的综合结果。冬季持续多日的霜冻和降雪,夏季持续多日的高温暴晒,促进了岩石的分解。
大洋洲
澳大利亚:澳大利亚有一定范围的石灰岩,分布在沿海一带,但基本都是白垩纪以后的地层。它断续地分布在大陆的北、东、南边缘。由于形成时间晚,气候干燥,流水微弱,石灰岩地区的岩溶景观一般不典型。但在一些地方,由于特殊的地理环境,澳大利亚形成了类似“剑”的景观,少数地方还留有“龙牙”脊,还有类似石林的景观。
图3-62西班牙北部索拉利斯的林柱喀斯特。
图3-63西班牙南部Sierra Morena地区的林柱喀斯特。
在新南威尔士州的雪山公园里,有一个地方叫雅朗戈壁。有一个小剑形岩溶,沿志留系致密块状灰岩上的裂隙发育成短粗高石芽岩溶,个体孤立。新南威尔士州邦戈尼亚保护区的志留纪地层中也发育有一个岩溶。被称为“龙牙”地貌。奇拉贡(图3-64),位于昆士兰州北端,有着类似云南石林的喀斯特地貌。高石芽呈尖顶针状,个别高度可达20m。因为直径大,所以往往是孤立的,没有连成一片,和石林不一样。
北美、南美、非洲和中国大陆的剑喀斯特不发达,有关喀斯特石林景观的报道很少。
(2)剑喀斯特在热带岛屿的分布
马达加斯加Bemalaha自然保护区的Tsingy de Benaraha Strict自然保护区(Madagascacar)。
马达加斯加位于南半球,非洲大陆东部,面积595800km2,是世界第四大岛。被海洋包围,形成了一个相对独立的地理单元。马达加斯加历史悠久。东侧陡峭,西侧平缓。这座山朝东,最高峰海拔2700米。马达加斯加的西部是沉积岩地区。地层自东向西逐渐变化,依次为古生代砂岩页岩、侏罗纪灰岩、白垩纪和第三纪砂岩、泥灰岩和第四纪沉积岩。这些岩石由北向南呈带状延伸,在岛的中部向西隆起,使沉积岩带形成弓形。石灰岩带因此被分成南北两部分。岛上气候基本为热带气候,岛内年平均气温在20℃以上,由于东西部降水的差异,有雨林-季雨林和稀树草原(稀树草原)两种气候类型。东部年降水量可超过3000毫米,西部从350毫米到2000毫米不等,北部多,南部少。岛上河流众多,都发源于中部高原的山脉,向两边流出。流量很短,但由于充沛的降水和强烈的河流切割侵蚀,山谷往往形成峡谷地貌。有大量的动植物种群,由于地理上与大陆隔离,一些特有和特有物种得以保存。全岛植被可分为热带森林和热带稀树草原两种类型。前者分布在岛东侧的迎风坡,后者广泛分布在岛西侧的背风坡。由于自然和人为原因,热带森林面积不到全岛面积的10%,灌木草地占很大比例。
图3-64澳大利亚昆士兰州奇拉戈的森林柱状岩溶
马达加斯加石灰岩分布面积不大,形成时间比较晚,主要是侏罗纪地层。从北到南,呈窄条状延伸。在岛的中部,由于基底花岗岩的挤压和切割,分为南北两部分。由于石灰岩分布在古生代沉积岩和新生代沉积物之间,古生代沉积岩较软,容易被侵蚀成洼地,而坚硬的石灰岩则陡然上升,形成悬崖。石灰岩和古生代沉积岩之间形成了一条长长的南北向悬崖带。由此向西,石灰岩带西侧地形凹凸不平,发育独特的尖峰喀斯特地貌。再往西,峰顶喀斯特地貌逐渐消失,出现穹丘喀斯特地貌。全岛石灰岩面积约20000平方公里。有五个剑峰形状的石灰岩地区,分别是Ankarana、Narinda、Namoroda、Bemaraha和Bemarivo。五个尖峰岩溶区总面积约7000km2,断续分布在马岛西部,其中Bemalaha面积最大,达到4000km2,其次是Nalin,为1500km2,其他三个地区在150 ~ 500 km2之间。侏罗纪石灰岩石塔和剑峰在这五个地区广泛发育。高度为1 ~ 10~40m的剑峰非常锋利,像刀刃,而高度为10~40m的剑峰形状像剑。最典型的尖峰地貌分布在贝马拉哈。
贝马拉哈自然保护区位置南纬18 7' ~ 19 6 ',东经44 6' ~ 44 8 ',面积1520km2,海拔150 ~ 700m(图3-65)。这个保护区在1990被列入世界自然遗产名录,被定为高级保护区,需要严格保护。这里是热带草原气候,年平均气温26℃,其中井切月平均气温保持在20℃以上。年降雨量为980毫米;65438+2月至次年3月为雨季,其余6-8月为旱季。
图3-65马达加斯加贝纳拉哈自然保护区的剑喀斯特
贝马拉哈由侏罗纪石灰岩组成,是一座东高西低的单斜山脉。悬崖东侧是南北向的悬崖,悬崖东侧是松散的沉积岩洼地,这里堆积着从结晶岩高地侵蚀下来的冲积物质。坚硬的石灰岩抗侵蚀能力强,形成悬崖。这些悬崖比马纳波罗河谷高出300 ~ 400米,从北向南延伸数十公里。从悬崖向西,地面的坡度变缓,遍布圆顶状的石灰岩山丘。这些圆顶斜坡陡峭,顶部平缓。最典型的剑状石灰岩岩体分布在保护区的南部。这里的碳酸盐岩纯度较高,含碳酸钙95% ~ 98%,孔隙度约为1% ~ 3%,为裸露岩体。尖锐的高石芽从地面升起,高度从几米到30 ~ 40米不等。边缘很锋利,像刀刃,最高的像剑,它们紧密相连,形成刀墙。因为这里是典型的石灰岩地形,所以当地用地名“Tsingy”来代表这种地形——尖峰喀斯特地形,代表了茂密的丛林状“石林”地貌。
贝马拉哈剑形石林非常发达,数量众多,规模可观。石柱伸出地面,形状有刃状、剑状、锯齿状,形态各异,景观壮丽。同时,由于节理发育,到处形成垂直岩壁。保护区还有一只大河马在穿越南布鲁河。这条河自东向西,深入山谷,逐级而下,形成陡峭的山谷和瀑布。两岸壁立,呈窄谷状,河水水位变化可达10m m以上,最大瀑布落差在100m m以上,一旦雨季来临,场面十分壮观。由于气候炎热,雨量充沛,风化作用很强。坚硬的石灰岩在外力作用下形成非常破碎的喀斯特地貌,非常难通过。只有在旱季才能顺流而下,通常需要直升机。
Gunung Mulu国家公园(马来西亚沙捞越特区)马来西亚沙捞越乌鲁山国家公园。
Gunung Mulu位于马来西亚沙捞越第四和第五行政区之间,东北与文莱接壤(图3-66)。地理位置:北纬3° 56 ' ~ 4° 16 ',东经114° 47 ' ~ 115..面积52.865公顷。海拔变化很大,在38-2376米之间,木鲁岛属热带季风气候:每年2-3月受东北季风控制,5-6月受西南季风控制。年平均降雨量在5000毫米以上,虽然这里没有明显的枯水期,但降雨量仍有季节性,4-5月和10-11为高峰,8-9月最低。相对湿度很高,很少低于90。年高温低地26℃,高地14 ~ 18℃。
图3-66马来西亚沙捞越五鹿山国家公园的剑喀斯特
五鹿山国家公园有许多类型的地形和地质地貌。它位于加里曼丹向斜,包含所有主要的岩石类型。陆吾区块覆盖了整个公园的西半部,由厚度为4000米至5000毫米的页岩和砂岩组成,其中包括高达2376米的Gunung Mulu主峰..其特点是沙土被深深切割,深谷水系,树枝状密集。Melinau区块的岩溶灰岩分布在陆吾的西坡,由Gunung bena rat(1515m)、Gu-nung Apil (750m)、south Qiu shan(457m)等山脉组成,宽约5km,长约5km。他们有陡峭的悬崖,圆形或针状的山峰。此处石灰岩质非常纯,为白色、灰色碳酸盐岩和应时灰岩,属第三系硬碳酸盐岩,厚度1500mm,产状40~50w,单层厚度一般大于50m,风化土厚,露头较少。悬崖高差600米的峡谷从陆吾地区的石灰岩体中带水,在Guna Abi峰和Guna Benala峰之间切割山体,进入冲积平原,然后沿西南方向进入Sungei TutLih。河流侵蚀石灰岩,沿着断层、层理和节理流入岩石中复杂的洞穴系统。Setap页岩区块占据了公园的西北角,山谷中有粘土页岩,斜坡上有沉积岩和应时砂岩。这一地块被河流强烈切割侵蚀,形成网格状水网。沿着文莱的边界,有狭窄的Belait露头,与页岩和砂岩交替,主要是砂岩。在这里和石灰岩之间是冲积平原,沉积物从粘土和碎屑岩变成应时砾石,砾石上覆盖着巨砾。平原地形起伏较大,这是因为废弃河道逐渐被丰富的泥沙所充填。现代水系发达,河深水多。
五鹿山国家公园有两个突出的喀斯特景观。一个是发育良好的洞穴。第二个是剑形石林。石林面积很小,大约5公顷,在两组走向为5°和95°的相互垂直的节理之间。它分布在古那比峰北侧的陡坡上,海拔1200 ~ 1600 m,这里的降水量高达5500 mm,在这个小小的区域内,有大量的剑形喀斯特地貌。垂直节理发育良好,断裂面几乎垂直,形成岩石剑峰。剑尖像一把薄剑,刀刃锋利,倾斜度70 ~ 80。剑峰丛生,主群内约有100个剑状岩体,一般高度30 ~ 40m,最大高度45m,远高于云南石林。岩柱上部呈白色,其上附着的藻类很少,可能是由于丰富频繁的降水和强烈的热带阳光照射,使得生物无法生存。但石峰岩体下有苔藓和藤本植物。剑锋上部的刃面上有三组明显的沟纹,每组宽15mm,长500mm,最大的沟纹宽100 ~ 600 mm,比100~600mm长。此外,古纳主峰和附近的贝纳拉山也有分布,但尖石剑峰的高度较低,约为10m。由于节理发育,岩体中裂隙较多,大部分已被植被和土壤填充,但也有一些裂隙深不见底。建峰喀斯特地区地面十分崎岖,茂密的热带丛林使其几乎无法通行。从空中乘飞机往下看,尖尖的石芽突兀而起,一簇簇剑锋密密麻麻地挤在一起,灰白色的岩体显得格外纯净。这剑峰喀斯特景观非常壮观。
巴布亚新几内亚凯金德山的凯金德山(巴布亚新几内亚)。
巴布亚新几内亚有两个剑形岩溶,分别位于穆勒山和凯京德山(图3-67)。后者位于山林线附近,发育在中新世石灰岩上。由于第四纪以来的持续隆升,现海拔已达3000m左右,穆勒山海拔2900-3000m,开敬德山海拔2600-3700m,是世界上尖锋岩溶分布最高的地区。开敬德山的剑喀斯特分布在林线附近,位于苔藓林中。平均气温只有5 ~ 8℃,降水较多,气候寒冷潮湿。中新世厚层石灰岩夹钙质泥岩和燧石分布于此。一些岩石厚度较大的地方发育剑状岩溶。由于岩石节理发育,裂隙很宽,垂直站立的岩体在潮湿的气候下溶解成直立的剑状,呈刀片状。山脊的顶部就是由这种剑状的岩体组成,形成一个尖脊。节理交汇处还发育另一种岩溶景观——环状洼地。凹陷直径约100米,深度50 ~ 100米。它有一个几乎直立的圆形岩壁,底部生长着茂密的植物,顶部是陡峭的山脊。
图3-67巴布亚新几内亚凯京德山的剑喀斯特
开景德山的喀斯特地貌形成于第四纪,是在持续隆升过程中形成的。并且自形成以来,完全处于自然进化中,几乎没有受到人类社会的干扰和破坏,原始状态保存完好。
2.云南石林喀斯特地貌对比与评价。
前人对云南石林(鲁南石林)的全球比较评价,有过许多精辟而科学的评论。在此,笔者摘录几位世界著名岩溶专家的评论。
朱莉娅·詹姆斯(澳大利亚悉尼大学国际洞穴联合会前主席):“我去过已经开发成旅游区的地区,即大石林、小石林、乃古石林和清水塘石林,这些地方还没有开发成旅游区。我去过澳大利亚和世界上很多类似石林的喀斯特地区,所以可以对路南石林做一个全面的评价。
路南石林是一个非常重要和成功的旅游景点。目前年游客量达到654.38+0万人次。作为一个旅游景点,它对当地经济有很大的价值。石林以其世界奇迹的美誉吸引了大多数游客。大石林、小石林、乃古石林之美,源于石灰岩柱与剑形喀斯特的结合。石灰石被溶解成许多丰富的外在形式,变成各种形式的灰色,以红土和绿色植被为背景。以上特点都得到了充分的发挥。为了游客的安全和舒适,石林修建了台阶、走道等设施,与石林景区的各种大型溶溶痕迹形态和湖泊、瀑布、溶洞相结合。此外,所有微溶痕的典型形态在鲁南都能找到。鲁南石林面积350平方公里,是迄今为止世界上最大的剑喀斯特地区。石林有着复杂的地质历史,其各个演化阶段都在申请的世界遗产区展示。石林完美地解释了微生物藻类和高等植物与石灰岩的相互作用。这样就可以得出如下结构:生物活动在石林各种形态的形成中起到了重要作用。大剑岩溶是溶痕发展的一种极端形式。产生的各种形态类型是它们的一系列复杂进化。类似的模式也可以在马来西亚的穆鲁、菲律宾的巴拉望、巴布亚新几内亚的开京德山、马达加斯加的京格和澳大利亚的奇拉戈发现。前四个地区的剑喀斯特要古老得多,但只有极小规模的喀斯特遗迹与路南石林相似,没有其他类似的喀斯特地区像路南石林一样进行过广泛的基础研究。这是石林中国与国际荣誉的一大特色。路南石林范围内的所有地点都很容易到达。应该说,路南石林的经营是建立在长期科研成果基础上的。路南石林进一步研究的潜力是无限的。将在Oishinohayashi建立的喀斯特研究中心将受到所有喀斯特科学家的欢迎和支持。对于所有游客,中小学生,大学生来说,路南石林是东南亚最理想的地方。目前,路南石林管理局有许多教育游客的设施。这里的彝族人民创造的鲁南石林文化活动历史悠久。幸运的是,彝族人愿意和游客一起欣赏石林的美景和他们的文化。很明显他们强烈支持路南石林申报世界自然遗产名录。路南石林的地形曾被许多科技论文和教科书引用。它们是世界上最复杂的剑喀斯特。我个人的看法是,国际喀斯特界应该采用“石林”这个术语,来轻视其相似的地形特征。因此,路南石林应该成为这种形式在岩溶发育中的参照点。
中国科学院院士、著名岩溶专家袁道贤,曾任联合国教科文组织和国际地球科学联合会资助的IGCP299项目“地质、气候、水文与岩溶形成”(1990 ~ 1994)国际工作组主席。本项目对土耳其、中国、俄罗斯、澳大利亚、美国、伊朗、加拿大和英国等8个国家的岩溶进行了实地对比。此外,日本、南斯拉夫、泰国、匈牙利、罗马尼亚、墨西哥、古巴、巴西等国为该项目提供了44个对比数据),称:“从IGCP299的结果来看,路南石林以其独特的岩溶组合形式而闻名,由溶裂、石柱、土壤上的溶痕和土壤下的溶痕组成。因为路南石林具有独特的地质、气候、水文条件,即坚硬的二叠纪石灰岩赋存水平;新生代以来的大规模斜向隆升;潮湿的亚热带气候、古近纪红层的覆盖和逐渐侵蚀以及由此产生的有利水文条件;以及末次冰期未被侵蚀的大陆冰川,路南石林以其深深的腐蚀裂缝、高大的石柱、土壤上壮观的溶痕、土壤下五彩斑斓的溶痕,成为世界上独一无二的喀斯特景观。类似石林的喀斯特形态在世界其他地区也出现过,或由于岩性松软(东南亚、中美洲、澳大利亚南部),或由于缺乏必要的地壳隆起(尤卡坦半岛、澳大利亚南部、墨西哥),或由于降水不足(如许多干旱半干旱地区的喀斯特),或由于末次冰期时大陆冰盖的刨削,冲沟溶痕发育时间短(英格兰约克郡、加拿大东南部)。它的类型和形状没有路南石林那么壮观。有些地方虽然降雨量比鲁南高,但发育了更大更深的溶痕,没有其他形态(如马来西亚、巴布亚新几内亚的岩溶)。因此,鲁南石林在世界上具有极其鲜明的特色,不仅具有很高的观赏旅游价值,而且具有很高的教育科研价值(如全球变化、岩溶形成机制研究)和保护的必要性。