大巴山國家地質公園喀斯特地質遺跡特征及成因

尹顯婭，羅旭剛，牟成通，陳斌，張煥新

（1.四川省地質礦產勘查開發局區域地質調查隊，成都 610059；2. 達州市國土資源局，四川 達州 635000）

四川大巴山國家地質公園位于川、陜、鄂、渝四省（市）結合部的大巴山腹心地帶。行政區劃隸屬于四川省達州市的宣漢縣與萬源縣，包含宣漢百里峽園區和萬源八臺山園區（圖1），總面積218.5km2。

大巴山國家地質公園屬于四川省盆周山地質遺跡大區，大巴山中山地質遺跡分區（圖2）。公園內喀斯特地貌和峽谷、瀑布、急流、湖泊，泉水等碧水遍布，植被繁茂，氣候溫潤，是個令人神往的地方。喀斯特地貌在公園中占有重要地位。

圖1 地質公園交通位置圖

圖2 大巴山在四川地質遺跡分區圖的位置

1 地質公園喀斯特地貌景觀類型與特征

公園內廣泛發育二疊系和三疊系中下統的碳酸鹽巖，因而形成了大片的喀斯特地貌景觀，包涵絕壁、孤峰、石芽、峰叢、溶洞、鐘乳石以及許許多多的象形石景等。（表1）

1.1 絕壁

公園內的絕壁多樣，八臺絕壁位于八臺山主峰，崖高300m，壁頂出露三疊系嘉陵江組生物灰巖、角礫灰巖及白云巖，巖層產狀陡傾，受沖刷和溶蝕，沿巖層面發生溶蝕崩塌現象，形成公園內的大型絕壁景觀。仙女崖為直立陡巖景觀，由碳酸鹽巖構成，從由志留系碎屑巖構成的緩坡上迥然凸起，形成了兩個侍女跟隨翩翩仙子的形象，成為八臺美景之一。

1.2 溶溝、石芽

公園二疊系和三疊系中下統碳酸鹽巖地層厚度大，分布較廣，節理裂隙規律的發育其中。地表水沿著這些可溶性巖石的節理裂隙向下滲流過程中，對巖石進行化學溶蝕、剝蝕，使節理裂隙面擴大，造就了地面形成凸凹不平的現象。向下凹的溝槽稱溶溝，深幾厘米到十幾米。溶溝之間凸起的石山峰稱石芽，高深幾厘米到十幾米[1]。在這里，溶溝和石芽相間出現。在坡度較大的地面，它們順地面最大傾斜方向平行排列；在平坦的地面，它們縱橫交錯。株株石芽千姿百態，成為一道靚麗景觀。石芽群是石林的早期階段，是巖溶地貌發育初期形成的一種特殊地貌形態。公園八臺山園區在海拔1300～1600m范圍內出露大量石芽，分布范圍廣，數量多，密度大，排列有序，保存完整，形態不一，遠望像排排車軌縱橫在山間[2]。

表1 大巴山喀斯特地質遺跡分類表

1.3 孤峰

獨秀峰，高25m，海拔1930m，基座長30m，寬95m，是由三疊系嘉陵江組碳酸巖地層在前期褶皺構造的基礎上，經溶蝕殘留的“巖柱”，形成了石灰巖地區的典型孤峰地貌景觀。獨秀峰頂部孤松蔥郁挺拔，常年青翠，亦奇亦幽，孤身于天地之中，得名“獨秀峰”[1]。

1.4 峰叢

峰叢、峰林都是高聳的石灰巖石峰，其中峰基相連的為峰叢[2]。在地表流水侵蝕、地表水及地下水的溶蝕等綜合作用下，公園內峰叢頂部呈圓錐狀、丘狀的山峰，而基部相連成簇狀[3]。據前人研究成果，本公園區域處于中國南方錐狀巖溶地貌（錐丘）分布的北界地帶。錐狀喀斯特是濕潤熱帶、亞熱帶三大喀斯特地貌景觀（錐狀喀斯特、塔狀喀斯特和針狀喀斯特）的重要組成部分。錐狀喀斯特形態類型由南向北，隨著緯度的升高，由典型的錐峰式的復合型峰叢洼地逐漸轉變為錐丘式的丘峰型地貌類型[1]。

園內的峰叢較多，以棋盤山為典型。從八臺山頂鳥瞰，有40余座孤峰，狀若棋子；峰峰之間，溝谷相連，共同展布在長3600m，寬1800m范圍內，恰似一塊碩大棋盤，鑲嵌山間，故名“棋盤山”。這是四川叢聚狀錐峰巖溶地貌的典范。（圖3）

圖3 叢聚狀錐峰巖溶—棋盤山

鑄劍峰峰叢是公園內的鎮園之寶，位于八臺山絕壁崖北約500m。呈一巨大三角形巖塊，似拔地而起的正在接受鑄造的利劍粗坯。其成因為構造運動持續掀斜抬升，使三疊系嘉陵江組地層陡傾或幾近直立，裂隙發育，后經流水溶蝕-侵蝕作用，巖石沿直立層面溶蝕垮塌，最終保留了巖層中的單層，形成了巨大的單一層面的三角形“巖墻”，其保存幾率極低。

1.5 溶洞

吊洞、紅軍洞、潭子洞、盤龍洞、雄獅洞、觀音洞……公園內的溶洞數不勝數，成層分布。

位于龍潭河跳蹬村以東的吊洞，巖溶洞穴洞口懸嵌于陡壁上，呈橢圓形。有3個大小不等洞穴沿石灰巖層面發育，并由上到下次第排列，其內部相通，似一根繩索自高向低串吊在一起而得名。百里峽大河邊東側的盤龍洞，洞穴亦分上、中、下三層，中層主洞約2×104km2。

公園區發育溶洞100余處，水平巖溶和垂直巖溶交替發育，并大多發育在晚二疊世吳家坪組及早三疊世嘉陵江組地層中。在碳酸鹽巖傾角較陡或沒有可溶性巖夾層區域，在相對標高1～2m、10～20m、40～70m三個高度分布的水平溶洞河，反映了公園區3次相對穩定停歇期。由于溶蝕作用一般滯后于河流的侵蝕作用，谷底巖溶較地面巖溶發育弱，巖溶多分布于侵蝕基準面以上，發育程度隨深度增加而減弱，沒有低于當地河床的大型洞穴。

1.6 漏斗群

在八臺山洞子溝及周邊布滿了大大小小的漏斗狀豎井，約30余個，深幾十米到數百米不等。是石灰巖在地表水與地下水共同作用下溶蝕坍塌而成。

1.7 地下河古河道

飛龍峽谷天井峽地段存在地下暗河，降水匯入豎井后，流水潛入地下河道而去，后期受新構造運動的影響，古河道被快速抬升，河流向下侵蝕與河岸崩坍使其形成了目前懸掛于崖壁中的巖槽。

1.8 天生橋

位于百里峽楠木園。于河谷當中自然生就跨度為15m，寬2m，高3m的拱形橋。登上橋面，仿佛凌空欲飛，橋下雷鳴般的河水也只是隱隱入耳。天生橋是碳酸鹽巖經溶蝕沖蝕作用而形成的拱橋形地貌，是先期的地表水流經碳酸鹽巖地區時，沿巖石裂隙溶蝕下滲成為地下伏流，久之其通道成為溶洞系統，隨著地殼的抬升露出地表，洞體變為橋孔，橋自天然塑造，故稱“天生橋”。

2 大巴山國家地質公園喀斯特地貌景觀成因分析

二疊紀以及早中三疊世公園范圍內沉積了豐富的碳酸鹽，為喀斯特地貌的形成打下了良好的基礎。喜馬拉雅運動特別是晚喜山運動控制著公園區的巖溶地貌，即現今所見到巖溶地貌大多都是晚喜山運動的產物。公園區峽谷、孤峰、絕壁、峰叢、巖溶豎井、溶蝕洼地、漏斗等是在喜馬拉雅運動持續掀斜抬升過程中，在地表水和地下水作用下溶蝕、侵蝕形成的。八臺山層狀地貌（多級剝蝕臺地）是喜馬拉雅運動多次間歇性快速抬升中，豐沛的地下水和地表水強烈下切快速溶蝕形成的[1]。

2.1 巖石特征

經歷了泥盆紀和石炭紀的長期隆起狀態后，華力西運動使南秦嶺出現以勉略主縫合帶為標志的泥盆紀～二疊紀的洋盆打開擴張期，公園區總體是以海侵和擴張為主。二疊紀海侵范圍擴大，形成了早、中二疊世穩定型臺地碳酸鹽沉積建造，二疊系的棲霞組為含燧石條帶、結核微晶灰巖、塊狀灰巖、泥質微晶灰巖。茅口組上部為灰色厚層含燧石結核塊狀生物灰巖、灰巖。下部白云質灰巖、泥質灰巖與灰巖互層。

早三疊世為潮坪-淺海環境，沉積了的大冶組、嘉陵江組，巖性主要是灰色灰巖、塊狀鹽溶角礫巖、白云巖、泥灰巖夾淺紫色白云質灰巖及泥質白云巖及紫紅、灰紫色鈣質泥巖、白云質灰巖等，常見石膏、巖鹽。巖性比較穩定，沉積厚度大，咸化程度逐漸增大，在整個公園分布比較廣，所含化石稀少[1]。

2.2 構造因素

燕山運動是指侏羅紀～白堊紀末時段的構造運動，是公園區強烈褶皺構造形成的重要階段，形成北西-南東向的復式褶皺和斷裂。褶皺的軸部和斷裂的兩側因為存在虛脫空間和裂隙，成為了主要的富水部位，而發生褶皺的地層上部多為下三疊統、二疊系厚層—塊狀灰巖，質純性脆，有利于巖溶發育。另一個典型的富水部位為可溶巖與非可溶巖界面處，由于非可溶巖層限制了巖溶水的滲流方向，使其沿可溶巖與非可溶巖界面運動，加強了界面附近的溶蝕作用。

2.3 主要的成景作用

公園區域氣溫較高，降水較多，地下水的補給充足，加快了地下水的循環，增強了地下水的溶蝕能力，巖溶不斷發育。公園區巖溶發育也受地質構造的影響也很明顯，如背斜軸部、斷裂帶等構造部位巖石破碎，節理發育，是地下水的良好通道，所以地下河、溶蝕洼地、溶洞和溶斗常沿背斜軸部及斷層分布。加之公園區中低山區地形，坡度中等，較有利于匯水，也有利于巖溶的不斷發育，形成種類多樣的巖溶地貌景觀。

2.3.1 流水侵蝕作用

流水侵蝕是物理侵蝕，可分為風化、溶解、磨蝕、浪蝕和搬運作用。公園區屬北亞熱帶秦巴氣候區，年降水量約1400㎜，水量豐富。園區內為中低山地形，坡度適中，較利于匯水。通過流水的沖刷作用形成的石芽、溶溝是典型地表的流水物理侵蝕的結果。

地下水的剝蝕作用發生在地面以下，故稱潛蝕作用。公園區大部分地下水在孔隙、節理中流動緩慢，動力微弱，僅能帶走松散堆積物中顆粒細小的粉沙和粘土物質，使其結構變得更加疏松，空隙擴大。經地下水長期機械潛蝕作用后，巖層中細小顆粒大量流失，形成大大小小、形態各異的地下洞穴，洞穴擴大導致頂部坍塌，出現落水洞和洼地。在寬大的節理和洞隙中，大量的地下水集中，長期進行著各種形式的潛蝕作用，使其節理不斷擴大，最終形成地下暗河。

2.3.2 溶蝕作用

喀斯特形態演化的動力是富含 CO2和其他酸性物質的運動水[4]。水的主要溶蝕能力來源于二氧化碳（CO2）與水結合形成的碳酸（H2CO3），二氧化碳是喀斯特地貌形成的功臣，水中的二氧化碳主要來自大氣流動、有機物在水中的腐蝕和礦物風化。下面幾個化學方程式反映了巖溶作用的進行：

H2O + CO2=H2CO3；（第一步：形成碳酸）

H2CO3=H＋+ HCO；（第二步：碳酸離解生成H＋）

H＋+ CaCO3=HCO+ Ca2＋（第三步：H＋與CaCO3反應生成HCO，從而使CaCO3溶解）

這幾步反應在大自然間是十分復雜的過程，因為溫度、氣壓、生物、土壤等許多自然條件制約著反應的進行，并且這些反應都是可逆的，水中的二氧化碳增多，反應向右進行，就有利于CaCO3的分解；巖溶作用進行就比較容易，反之則不利于巖溶作用。水沿著裂隙運動，發生溶蝕作用裂隙逐漸變大，水量增加，流速亦隨之加快，帶入更多的CO2，亦帶走更多的Ca2＋，推動反應向右進行，加快了巖溶作用，促進更多的碳酸鈣的溶解，裂隙繼續增大，是一個不斷促進的過程。

2.3.3 崩塌作用

公園區峽谷、絕壁、孤峰等諸多景觀的形成，除了流水侵蝕作用、巖溶作用外，崩塌作用也是關鍵的作用。崩塌可分為板狀崩塌、巖崩、巖石剝落、粒狀崩解四種類型[1]。在峽谷、絕壁、孤峰等形成的初期，一般以侵蝕和溶蝕作用占主導地位。隨著河谷的被切深，崩塌作用越來越重要，由于巖層卸荷節理的擴大，使崩塌作用趨于加強[1]。在龍潭河峽谷公路對岸時偶爾可見及崩塌下來的石塊及巖體。

3 結語

大巴山國家地質公園內的喀斯特地質遺跡景觀類型豐富，形態典型，其中又以絕壁、峰叢、溶洞為主。八臺山絕壁氣勢恢宏，鳥瞰棋盤山，40余座孤峰，狀若棋子，峰峰之間，溝谷相連展布，也不知道誰人有這以地為盤，以山為棋的魄力。碧野青山之間，飛瀑涌泉，山若熊掌、像駱駝、似利劍、如大刀，“見說好峰三十六，峰峰如立玉”，令人目不暇接。溶洞內更是多姿多彩，鐘乳林立，自然天成。在連綿不絕的大巴山中，地質公園取其精華，集中體現了大巴山之美。

大巴山國家地質公園不是一個單一的喀斯特地貌類型的地質公園，還包括有生物礁灘碳酸鹽巖沉積相、推覆褶皺構造等典型的地質遺跡。特色鮮明、類型齊全、組合完美，而且自然生態原始性強，環境優美，加之豐富的人文景觀（包括巴人文化、土家文化和紅色文化）與地質跡遺景觀交相輝映，構成了大巴山完美而和諧的整體。作為公園的重要組成部分，喀斯特景觀具有不可替代性。但是與流水作用密切相關的喀斯特地貌十分脆弱，一旦水資源遭到破壞，勢必會影響景觀，破壞其自然生態的狀況。借以此文，希望地質公園管理及研究人員能深入公園喀斯特地貌的研究，以 “以保護為主，在保護中求利用，以利用促保護”為原則，從源頭做起，讓喀斯特地質景觀資源成為我們寶貴的財富。

文章在編寫過程中得到了趙友年、楊更等老師的指導和幫助，在此深表誠摯的謝意。

[1] 成都理工大學. 四川大巴山國家地質公園綜合考察報告[R]. 2009.6.

[2] 杜伊路. 喀斯特風景地貌及其吸引力[J]. 重慶師范學院學報（自然科學版）1991,1(3): 67～70.

[3] 康艷梅, 周申立, 韓敏, 等. 四川宣漢百里峽地質遺跡景觀資源特征與評價[J]. 安徽地質, 2006, 4(16)：273～276.

[4] 宋林華. 喀斯特地貌研究進展和趨勢[J]. 地理科學進展, 2000, 3(19): 193～201.