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赤壁丹崖谁开洞?盐类结晶乃功臣!

已有 3524 次阅读 2019-4-13 08:34 |个人分类:地学探讨|系统分类:图片百科| 丹霞山, 丹霞地貌, 崖壁, 风化穴, 盐风化


广东丹霞山世界地质公园风化穴流行看法:多成因说。如:

  朱诚等讨论了丹霞山景区洞穴的成因,认为是岩性导致的差异侵蚀、化学溶解和重结晶、冻融作用、酸腐蚀、风化作用、河流的侧向侵蚀、构造抬升等综合作用的结果(ZHU et al.,2015),唯独没有谈及盐风化作用!

  谭艳等的中文文章也阐述了类似的认识,但在讨论蜂窝石构造时却明确排除了盐风化的作用,理由是他们于2011年6月15日在“玉女拦江洞”内采集蜂窝石构造发育处的砂岩之全岩分析结果显示:硫酸钠、硫酸镁和氯化钙含量都很低(谭艳等,2015)。

  此外,还有砾石掉落、早期河流侧蚀、风蚀等说法,但都缺少令人信服的证据。

参考文献如下:

        谭艳. 2015. 广东丹霞山砂岩蜂窝状洞穴及白斑成因。山地学报,333):279—287.

        ZHU Cheng, et al. 2015. Experimental studies on the Danxia landscape morphogenesis in Mt. Danxiashan, South China. Journal of Geographical Sciences, 25 (8): 943—966.

  同一现象的多种解释不是“百花齐放、百家争鸣”,恰恰是研究程度不够。

  同样,多成因说? = 没弄清楚!没有找到风化穴的真正成因。

  丹霞山地貌虽然是多种因素促成的,但不同因素导致的地貌景观形成方式还是应该区分清楚的,其中砂岩陡崖面上的洞穴主要就是盐风化造成的。盐风化定义如下:

 盐风化作用salt weathering),也叫盐晶生长作用(salt-crystal growth)、盐结晶作用(salt crystallization)、盐屑作用(haloclasty),有时也叫蜂窝状风化(honeycomb weathering),是指因地表蒸发而引起的岩石孔隙(或裂隙)中的盐类结晶膨胀所造成的岩石颗粒分解或脱落的物理风化作用。

 实验表明:对岩石表面破坏力最大的盐类为硫酸钠,其次为碳酸钠、硫酸镁、氯化钠等,而硫酸钙相对较弱。

 受盐风化影响明显的岩石为砂岩(少量砾岩)和花岗岩、片麻岩类。

 盐风化作用在地貌上表现为形成大小不等的风化穴(tafoni),小的厘米级,大的可以达到几米以上。盐风化现象可见于陆地上任何气候带,只要有干湿交替的气候条件即可发生,但在内陆干旱区和海边表现更为明显。

 盐风化作用为过去被当作风蚀穴、海蚀穴看待甚至令人困惑的很多微地貌景观从机理上给出了全新的科学解释。

   需要指出的是:虽然我们提及前人的认识缺陷,不代表前人的工作没有价值。即使是错误的认知也为我们提供了宝贵的研究经验甚至值得汲取的教训。为此,我们应向那些在丹霞地貌区不断探索的地学同仁们致敬。同时也欢迎同仁们提出更加合理的认识,关键是要有支撑材料,而非不顾实事的自圆其说!

下面是我的解释:

  丹霞山晚白垩世红层(砂砾岩互层为主,夹少量泥岩)是典型的陆相沉积,在新生代受构造挤压而发生褶皱隆起,NE向和NNW向断裂将红层岩石切割成大小不等的岩块,随着地壳上升岩块遭受雨水强烈冲刷而侵蚀,断裂带因破碎而下切形成河流或峡谷,两侧岩块随着河流的下切而发生重力崩落呈现出陡立的绝壁,进而形成一系列孤立的残山或连片的丘陵。这种红层受断裂切割而形成的赤壁丹崖就是今天丹霞山的重要景观特征。

  中国南方亚热带气候湿润,但仍然存在着干湿交替的季节性变化,这就为盐风化奠定了必要的气候条件,而巨厚层的红层砂岩则是最基本的物质基础。盐类随着雨雾从山体顶部沿着裂隙下渗或者崖壁向下流动,经过渗透性好的某些砂岩层时则渗入其内部,而干旱季节或者晴天浸湿的砂岩表面局部率先蒸发,内部盐分随着连通的空隙而向蒸发表面补充移动,致使盐分在崖壁表面局部过饱和而结晶,结晶力将砂岩表面碎屑颗粒撑掉,这便形成盐风化穴的雏形。随着时间的推移,盐风化穴逐渐加深,雨水难以淋到而以蒸发为主,因此一个个风化穴逐渐加大甚至顺层连通,同时向崖壁内部延伸,于是形成更大的盐风化穴。巨大的风化穴一般从厚层砂岩的下部开始发育并向上扩展,某些局部顶板受重力影响而崩塌脱落,直到向上到达巨厚层砾岩组成的顶板,巨厚层砾岩如果不受断裂切割就成了巨型岩洞的保护体,延缓洞穴的垮塌。锦石岩寺就建在一个巨大的盐风化穴内,当然有后期人工改造痕迹。

 丹霞山的砾岩成熟度低,空隙被红色的泥质物充填,与泥岩一样不易渗透,所以受盐风化作用的影响较小,所以丹霞山的盐风化穴仅仅发育于可渗透的砂岩层内。因而,只有巨厚层砂岩才能形成巨大的盐风化穴。让我们一起看图说话:

注意有白色的盐霜!

 通过上述看图说话,估计大家对丹霞山世界地质公园陡峭的崖壁上出现的大小不等的洞穴之成因有了清晰的认识。实际上,江西的龙虎山世界地质公园、福建的泰宁世界地质公园丹霞地貌也有类似的崖壁洞穴,其成因都是盐风化造成的。

 下面顺便对丹霞山世界地质公园中其他相关现象进行简单的科普,继续看图说话:


下面是侯荣丰老师的作品,请大家欣赏!

  在丹霞山考察期间,丹霞山世界地质公园管理委员会侯荣丰、黄兰珍、朱定文等老师提供了无私的帮助,在此顺便致谢!

 也希望朋友们去丹霞山享受大自然的美丽,探索更多的奥秘!


参考文献(研究论文):

吕洪波,苏德辰,章雨旭,冯雪东,李春旺. 2017. 中国不同气候带盐风化作用的地貌  特征。地质论评,634):911926.

吕洪波. 2014. 红岩怪石酒泉青稞地。科学画报,20141):38—39.


参考文献(博文):

普遍存在的盐风化地貌:一直被误解,今日始澄清!

http://blog.sciencenet.cn/blog-39040-1066209.html


新疆博乐怪石峪:怪就怪在盐风化!

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=39040&do=blog&id=1159965


2018第一篇地学科普--海森楚鲁盐风化地貌

http://blog.sciencenet.cn/blog-39040-1098316.html


甘肃张掖冰沟丹霞地貌形成机理解析

http://blog.sciencenet.cn/blog-39040-894874.html


甘肃酒泉青稞地--鲜为人知的红层盐风化地貌

http://blog.sciencenet.cn/blog-39040-781198.html



http://blog.sciencenet.cn/blog-39040-1173004.html

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