花岗岩地貌多景观综合研究实例之四：盐风化穴

 2022年5月初，我主笔完成的一篇花岗岩表面多种地质构造综合研究论文终于正式发表了。见地质通报官网：

  吕洪波，浦津，高于. 2022.内蒙古赤峰召庙花岗岩表面的冰川壶穴、泄水槽、盐风化穴和剥离面理。地质通报，41（4）：517—532.

 地质通报原文网络链接：

      http://dzhtb.cgs.cn/gbc/ch/reader/create_pdf.aspx?file_no=20220401&flag=1&year_id=2022&quarter_id=4

  因为该文涉及四个主要问题，而这些问题国内地学同行研究得还很少，所以我用四篇博文将这四种地质景观介绍给国内同行和地学爱好者，也向爱好地质旅游的侠客们展示这些景观的魅力。已经完成的三篇博文是：

 第一篇：花岗岩地貌多景观综合研究实例之一：山脊壶穴

                     https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=39040&do=blog&id=1337981

 第二篇：花岗岩地貌多景观综合研究实例之二：泄水槽

                     https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=39040&do=blog&id=1338508

 第三篇：花岗岩地貌多景观综合研究实例之三：剥离面理

                     https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=39040&do=blog&id=1341037

今天发布：

 第四篇：花岗岩地貌多景观综合研究实例之四：盐风化穴

 对于多数人来说，盐风化穴还是比较新的地质景观，因为五年前基本上还都说成是风蚀壁龛，即使今天在网上仍然充斥着各种将盐风化穴当作风蚀地貌展示的科普图文或视频，甚至有地学专家仍然坚持不当的解释，继续误导大众。鉴于这种现状，我觉得有必要利用召庙花岗岩表面典型的盐风化穴进行详细的科普解读，以便让更多的地学爱好者认识盐风化地貌，纠正以前的错误认识。

一、盐风化作用概念和特征回顾

  盐风化穴（salt weathering tafoni）是常见于砂岩和花岗岩类表面的微型内凹微型地貌，是盐类在岩石露头表面附近因蒸发过饱和而结晶造成的。然而，盐风化穴以前一直被误解为风蚀作用的结果。吕洪波等（2017）全面介绍了盐风化作用的机理及特征，给出了简单的定义：

  盐风化作用（salt weathering）是指因岩石孔隙中的盐类结晶膨胀而导致的露头表面颗粒分解或脱落的物理风化作用。盐风化作用在地貌上表现为形成大小不等的风化穴，小的厘米级，大的可以达到几米以上。由于常常形成密集分布的蜂窝状风化穴，也叫蜂窝状风化（honeycomb weathering）；因为风化的媒介是盐类结晶，所以也叫盐结晶作用（salt crystallization）、盐屑作用（haloclasty）或盐晶生长作用（salt-crystal growth）等。

 盐风化作用主要影响两类岩石：砂砾岩类和花岗岩类（含片麻岩和混合岩）。砂砾岩属于碎屑岩，本身的粒间孔隙连通，岩石渗透性好，是盐风化作用的理想材料；后者虽然本身晶体相嵌不含孔隙，但在地表强烈温变条件下产生微裂隙，成为盐溶液渗透的通道和盐结晶的场所。其他不能渗透液体的岩石不发育盐风化穴。

 盐风化作用的气候和地理特征：干湿交替的陆上环境均可，在海边和干旱内陆更加明显，而中国西部内陆区盐风化作用明显强于东部。

 关于盐风化地貌的详细论述，请见我在科学网的博文

    普遍存在的盐风化地貌：一直被误解，今日始澄清（2017.07.13）

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

 我将论文中典型的野外照片和自己根据照片绘制的两张剖面模式图放在下面，然后放几张西北地区的野外实例，帮助读者进一步理解盐风化穴的形成机理：

 盐风化作用的结果：在岩石露头陡崖或陡坡上逐渐形成凹进的风化穴，诸如以前称作“风蚀壁龛”、“蜂窝石” 、“石格子” 等构造均为盐风化作用的结果。然而，“风蚀壁龛”却是需要剔除的词汇，简单分析如下：

  风蚀壁龛和蜂窝石一直是形容风蚀凹坑的词汇。鉴于其本来是盐风化作用的结果，与风蚀没有任何关系，本文作者建议：弃用“风蚀壁龛”，代之以“盐风化穴”；而“蜂窝石”可以保留，但其意指盐风化作用的结果。

  由于中国近代科技落后，地质学术语的中文词汇绝大多数都是从英文翻译而来（有的译自俄语），而且很多词汇都是日本人率先翻译成中文后我们再沿用。科学术语的命名有遵从原创、遵从本义、遵从专业这些原则，但有时最初的翻译者因为文化和知识的限制而使用了不当的词汇，只要其词汇的专业内涵不错，后人一般继续使用这个不当的名称，时间一久久约定俗成了。例如：地质学中形容火成岩的产出状态术语叫“产状”（英文：occurrence），用以区分喷出岩还是侵入岩，侵入体是岩脉还是岩床等，同时还有产出地之意。然而，在构造地质学部分还有一个同样的汉语名称“产状”，表示地质构造中面状、线状构造倾斜方位和倾斜角度，对应于英文的“attitude（本义为：态度、朝向…）”。显然，这个中文名称确实不当，也许翻译成“定向”更好，但前人已经使用了“产状”一词，而且专业内涵也是指岩层或构造面的走向、倾向、倾角这三要素，出于约定俗成的习惯，地质学界也就一直沿用“产状”这一词汇。

 然而，个别词汇确实应该去除了，因为新的研究证实其本义和专业内涵都是错的，“风蚀壁龛”就是需要摒弃的专业词汇。壁龛本义是墙壁上挖出的凹进空间以存放物件，而“风蚀壁龛”是指岩壁上被风侵蚀成的尺度达几十厘米以上的中大型凹坑，对应的英文是“wind-erosion habitacle”或“tafone（风化穴）”。

 吕洪波等（2017）研究证实，所有这些大型风化穴都不是风蚀所致，而是盐风化作用的结果。既然不是风蚀所致，那为何还要叫“风蚀壁龛”呢？科学的本质是求真，即使我们无比尊重“风蚀壁龛”这个词汇的开创者，也无法坚持一条道走到黑，而是必须拨乱反正，用“盐风化穴”取而代之，对应于英文词汇salt-weathering tafoni。感兴趣的朋友请到网上搜集一下，看还有多少图文在介绍“风蚀壁龛”，告诉他们：尽快改正吧！

 本篇博文不再论述为何这些风化穴不是风蚀地貌而是盐风化穴，因为大家看过这些照片介和简单的文字介绍后基本上都会明白：这些确实是盐风化穴。倘若个别人仍不清楚，请在上面寻找我提供的链接，点击详细阅读我2017年发表博文，或者干脆阅读那篇研究论文吧。

二、召庙花岗岩盐风化地貌

         盐风化穴在召庙花岗岩山脊的两侧均有发育，特别是一系列大小不等的风化穴沿着剥离面理并排连成一体而成为显著的特征。盐风化穴的单体一般具有自下而上延伸扩展的趋势，相对于两侧岩石表面布满黑色的岩石漆或有机质膜，正在发展的盐风化穴内花岗岩表面没有岩石漆附着，看上去相对新鲜而色浅，但表面相对毛糙。对于那些表面覆盖着黑色有机质的风化穴，以前曾经活跃，但今天降水湿润后生长有机质，阻碍盐分进入和结晶，盐风化作用暂时处于停止状态。鉴于赤峰召庙花岗岩盐风化穴与山脊壶穴、泄水槽和剥离面理共存在一起，它们之间必然有着某种联系，我们就从其相互联系入手介绍盐风化穴的特征：

 第一、盐风化作用将剥离面理作为优选场所（请看照片上的文字标注）

 第二、盐风化作用改造壶穴内壁（请看照片上的文字标注）

 第三、盐风化作用改造泄水槽（请看照片上的文字标注）

 第四、盐风化作用是冰后期本区地貌修饰的主角（见下面照片）

 在冰后期的一万多年时间内，召庙花岗岩山区一直遭受这多种风化和侵蚀作用，但影响最明显的是盐风化作用，而且今天仍在进行之中。

三、多景观综合分析与召庙花岗岩区地貌演化史

 我用四篇博文分别介绍了赤峰北部召庙花岗岩体表面的壶穴、泄水槽、盐风化穴等微地貌景观和剥离面理构造，并详细分析了各自的成因机理。现在我们有必要将这些地质景观放在统一的时空中，用统一的气候环境演化模式分析，必须做到逻辑推理不能相悖、机制解析统一协调（单一景观机制合理，多种景观仍然合理）、地质事实足够充分。在此基础上，全面讲述地貌演化历史。

 更新世晚期（距今几万年前—一万多年前）：大兴安岭及其东部相邻区域发育了大陆冰川（标志：冰盖覆盖至少几十万平方千米），而到更新世末期的冰消期（距今一万多年）冰盖消失，经历短暂的山谷冰川后完全消失。

 主要地质事实：召庙花岗岩区保留着宏观和微观冰川地貌，包括两期剥离面理，冰斗、刃脊、角峰、大型羊背石、山脊壶穴、两侧泄水槽等）；大兴安岭上保存着很多冰川侵蚀地貌，东侧邻区（吉林西部）平原地带保留着大片的锅穴湖（kettle lakes），并且发现冰川纹泥（见：科学网吕洪波的博文）。这些证据证明大兴安岭冰盖在更新世晚期曾经的运动轨迹（垂直于大兴安岭向东南运动，然后转向东北，最终奔向海洋）。

 这方面的讨论详见：

    吕洪波，2019.网上发布最新成果：大兴安岭更新世冰盖的证据和影响

                    https://blog.sciencenet.cn/blog-39040-1189267.html

 下面看看这些综合证据的照片和我制作的图片（注意图片中的文字说明）：

 根据这些地质痕迹，我们反推过去发生的事件：

 晚更新世第四纪冰期进入消融阶段，夏季冰盖受热形成无数冰上湖泊，每年湖泊中的冰川融水泄漏虽然属于小概率事件，而在山脊两侧形成泄水槽、在山脊上形成壶穴自然也属偶然事件。然而，在数万年以上的历史时间段内，这些偶然事件在花岗岩山脊上留下壶穴和泄水槽就是注定或必然的结果。只要今天我们见证格陵兰冰盖上有湖泊泄漏，在冰下基岩表面产生壶穴和泄水槽就是符合科学逻辑的推测，尽管我们无法钻到冰盖地下现场体验。这就是将今论古原理的实际应用。看看今天这些现象吧：

  我在给学生讲述冰川地貌时强调，中国华北到东北地区的地貌格局由大地构造奠定基础，而其形貌特征则由第四纪冰川塑造，至于冰后期所遭受的风化与侵蚀并未改变其主要特征。这里可以做个比喻：大地构造把控全局，第四纪冰川建造大楼，而冰后期风化侵蚀则仅仅是内外装修。就召庙花岗岩山区而言，一万多年前第四纪冰川彻底消失后进入相对温暖的间冰期，最主要的修饰作用就是盐风化作用，今天仍然继续改造着本区的地貌景观。其他风化作用实在太弱，相当于游客到此一游。

 我们今天站在召庙花岗岩山脊之上，自然无法亲身体验一万多年前冰期的严寒刺骨，但却可以根据这些痕迹想象过去发生的地质事件。召庙花岗岩山区宏观的冰川侵蚀地貌和剥离面理、壶穴、泄水槽等不是随意地搅和在一起，而是有着必然的成因联系，是大自然写就的天书。我们为自己今天能够读懂这本书感到高兴，并愿意将这种快乐传递给地学同行和自然爱好者，让更多的人参与到与大自然的对话中来。

 本次花岗岩山区多景观地貌综合研究给人启示：相关成因的地质景观必须符合统一的古气候、古地貌时空演化规律，而同一景区内不同成因的地质景观组合在一起，必然有形成的先后次序、相互影响和制约规律，这些都应通过深入讨论提供清晰的成因机制解。地学研究中既要避免用单一的模型解释不同成因的地质景观，也要避免用多成因模糊说回答简单的地质问题。地质学需要想象力，但并非天马行空地胡思乱想，必须有证据支撑。当然，搜集这些证据需要地学基本功，需要到野外与大自然交流。地质学家不能满足于提出某种突然获得追捧的学说，而是追求每一步都踏足于探索真相的旅途中。再次强调：地质学的真谛不是自圆其说，而是尊重事实！与地学同仁和爱好者们共勉！

 赤峰北部召庙花岗岩山区为我们提供了多景观研究的观测场所，其地质现象独特，地质景观优美。如果朋友们感兴趣，就请自己去现场考察吧！或许朋友们在其他地方发现更好的地质景观，那就发出来让更多的人欣赏吧！

 借科学网平台祝愿赤峰召庙景区接待更多的游客和地学爱好者，也祝《地质通报》发表更多的原创性地学论文。

吕洪波

2022.06.10