拉薩北部奪底溝東嘎山周邊第三紀(jì)古喀斯特地貌特征及其地質(zhì)意義

土登次仁 葉 進(jìn) 白瑪康珠 扎 拉 次仁羅布

（西藏大學(xué)理學(xué)院 西藏拉薩 850000）

拉薩北部奪底溝東嘎山周邊第三紀(jì)古喀斯特地貌特征及其地質(zhì)意義

土登次仁 葉 進(jìn) 白瑪康珠 扎 拉 次仁羅布

（西藏大學(xué)理學(xué)院 西藏拉薩 850000）

青藏高原地區(qū)的喀斯特現(xiàn)象一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題。文章在拉薩市北部的奪底溝東嘎山及周邊地區(qū)發(fā)現(xiàn)了石灰?guī)r峰叢和溶溝，并且在東嘎山內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了復(fù)雜的溶洞地貌和流水沉積物。文章認(rèn)為，這些典型的古喀斯特地貌——古溶洞群、古峰叢和古溶溝應(yīng)是在晚第三紀(jì)發(fā)育，并在地球演化過程中由豐富的活動性流水塑造的；發(fā)育在此地區(qū)的古喀斯特地貌又是拉薩河谷氣候在第三紀(jì)晚期發(fā)生巨變的有力證據(jù)。

拉薩；奪底溝；第三紀(jì)；古喀斯特地貌

對于青藏高原存在古喀斯特地貌的觀點(diǎn)，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者存在不同的認(rèn)識。有學(xué)者認(rèn)為西藏發(fā)育的所謂古喀斯特地貌，洞內(nèi)缺乏溶蝕形態(tài)，洞壁呈風(fēng)化剝蝕的機(jī)械破壞狀態(tài)，將西藏古喀斯特地貌定性為第四紀(jì)冰緣氣候的寒凍風(fēng)化作用產(chǎn)物，并非是喀斯特作用下形成的地貌[1]。本文結(jié)合前人對青藏高原古喀斯特地貌的研究成果，在野外考察的基礎(chǔ)上，從石灰?guī)r峰叢、溶溝以及東嘎山的溶洞和洞內(nèi)流水沉積物等方面，對拉薩北部奪底溝內(nèi)的古喀斯特地貌特征進(jìn)行了研究，分析了其形成時代，探討了青藏高原古喀斯特地貌的發(fā)育形成過程和其地質(zhì)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景

東嘎山位于拉薩市奪底鄉(xiāng)奪底溝深處（見圖1）。本區(qū)域位于岡底斯—念青唐古拉板片，岡底斯陸緣火山—巖漿弧的中東段。地層歸屬岡底斯—念青唐古拉區(qū)的拉薩—波密分區(qū)，南側(cè)緊鄰雅魯藏布構(gòu)造縫合帶。大地構(gòu)造位于雅魯藏布NWW向構(gòu)造帶上[2]。拉薩河谷地區(qū)的基巖以中生代的變質(zhì)砂板巖、灰?guī)r和喜馬拉雅期的花崗巖為主[3]。

圖1 研究區(qū)域位置及周邊地形

圖2 研究區(qū)域全景圖

從奪底鄉(xiāng)政府往北至底囊村附近，巖性以花崗巖、火山噴出巖、碎屑巖和石灰?guī)r為主。東嘎山及其附近石灰?guī)r有大面積裸露，裸露位置海拔4100m左右，石灰?guī)r層厚約400m，產(chǎn)狀：8°∠47°。整套石灰?guī)r的下層為花崗巖，上層為粉砂巖和細(xì)砂巖。在東嘎山的石灰?guī)r體下部穿插了一條厚約7m的花崗巖巖脈（見圖2），產(chǎn)狀與石灰?guī)r產(chǎn)狀一致，以此花崗巖巖脈為界，下層石灰?guī)r較上層石灰?guī)r發(fā)育破碎，并且下層石灰?guī)r體沿產(chǎn)狀發(fā)育有數(shù)條節(jié)理，節(jié)理裂隙被灰白色方解石晶體填充。花崗巖巖脈與下伏和上覆石灰?guī)r的接觸帶均比較破碎，并伴有輕微變質(zhì)現(xiàn)象，在接觸帶下層發(fā)育有一條厚5cm的灰白、灰綠色大理巖，上層發(fā)育有厚0.8m的片麻巖。石灰?guī)r體破碎帶較少，純度更好，東嘎山的溶洞群以及峰叢、溶溝則主要發(fā)育在石灰?guī)r體中。

2 地貌特征

2.1 溶洞

東嘎山高百余米，三側(cè)峭壁（見圖3）。山體巖性均為灰白色、灰黑色石灰?guī)r，質(zhì)較純。巖石表面有黃褐色風(fēng)化殼，峰體表面節(jié)理比較發(fā)育，內(nèi)部節(jié)理較少。東嘎山山體上有十余個大小溶洞，洞口多呈圓形或近似圓形，整體可劃分為上中下三層。最上層以小的溶洞為主，直徑30cm左右，中、下層主要是大的溶洞，直徑可達(dá)3m左右。大的溶洞由東南向西北方向延伸60余米貫穿整座山體，并且大小溶洞在山體內(nèi)相互連通，組成復(fù)雜的立體溶洞網(wǎng)絡(luò)。

圖3 東嘎山外觀圖

圖4 溶洞內(nèi)壁溶蝕狀態(tài)圖

在溶洞內(nèi)，洞頂平整光滑，洞體整體圓潤，節(jié)理不發(fā)育，洞壁未發(fā)現(xiàn)人工鑿?fù)诤圹E。兩側(cè)洞壁及洞壁上的次生洞穴口粘附有大量白色鈣華堆積物（見圖4），鈣華厚2～10cm，部分鈣華表面有明顯的波痕層面構(gòu)造。除此之外，有層理清晰的泥沙、鵝卵石等沉積物粘附于洞壁上（見圖5），結(jié)構(gòu)疏松，用手即可掰下。

圖6 石鐘乳（左）和石柱（右）

圖5 層理結(jié)構(gòu)明顯的已固結(jié)的流水沉積物

圖7 鈣華表面黑色風(fēng)化殼

溶洞部分地段底部，有崩塌的礫石堆積。洞內(nèi)次生溶洞發(fā)育良好，溶洞內(nèi)有更小的次生溶洞，如溶孔等，這些小的溶洞與峰體內(nèi)其它大的溶洞相互連通，共同構(gòu)成了復(fù)雜的立體溶洞網(wǎng)絡(luò)。在溶洞內(nèi)，發(fā)現(xiàn)有較小規(guī)模的石鐘乳和石柱群（見圖6），高度均不超過30cm，寬度不超過1m。溶洞時寬時窄，但是溶洞底部卻異常平整，甚至還有較為完整的臺階，說明此溶洞內(nèi)受過后期人類較大程度的改造，并且大的石鐘乳、石柱等也已經(jīng)被破壞掉，僅殘存小規(guī)模石鐘乳和石柱。

東嘎山西北側(cè)發(fā)現(xiàn)有直徑約4m、深約6m的天生橋，橋洞頂部及兩側(cè)洞壁同樣有鈣華。鈣華風(fēng)化嚴(yán)重，表面覆蓋一層堅(jiān)硬的黑色風(fēng)化殼（圖7）。流水作用產(chǎn)生的沉積物（泥沙、鈣華等）粘附在洞壁上，通過對溶洞內(nèi)兩側(cè)洞壁上沉積物高度的對比，發(fā)現(xiàn)南側(cè)洞壁沉積物普遍較北側(cè)高出20cm左右。在此山體附近進(jìn)行詳細(xì)構(gòu)造分析發(fā)現(xiàn)，東嘎山與西南側(cè)大的山體相連部位發(fā)育有一條斷層（見圖3）。東嘎山處于下盤，后面巨大的山體處于上盤，通過巖層兩盤位移及擦痕特征判斷是正斷層。兩側(cè)洞壁上沉積物的高差，形成原因應(yīng)是在喀斯特地貌停止發(fā)育，溶洞內(nèi)活動性水流已干涸，沉積物已發(fā)生脫水固結(jié)后，東嘎山和西南側(cè)相連的大的石灰?guī)r山體發(fā)育了正斷層，東嘎山所在的下盤上升，導(dǎo)致了其峰體整體向東北側(cè)傾斜，而已經(jīng)固結(jié)在了洞壁兩側(cè)的原本高度一致的流水沉積物也隨峰體發(fā)生傾斜，導(dǎo)致南側(cè)比北側(cè)普遍高。

2.2 峰叢、溶溝

在距離東嘎山西南側(cè)100～200m的石灰?guī)r山體頂部，還發(fā)現(xiàn)有十幾座小型山峰和石柱（見圖8和圖9），其基座到峰頂高差10～20m不等，峰體節(jié)理較發(fā)育，基座相連，單個山峰較為陡峻，遭受物理風(fēng)化作用嚴(yán)重，巖體破碎，節(jié)理發(fā)育。在山峰之間，可清楚看到有兩條寬約5m、長30～40m左右、深約10～15m的U形溝槽（見圖9），溝底坡度約50°，溝底巖石表面較為平整，應(yīng)為流水沖蝕作用下形成。槽壁槽底為整塊石灰?guī)r，溝體橫切面呈U形，槽壁槽底有風(fēng)化嚴(yán)重的灰色和黑色鈣華殘余。

據(jù)此認(rèn)為，溝槽是持續(xù)而大量的流水沿著巖體節(jié)理縫隙形成的交錯水網(wǎng)，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代，水網(wǎng)將整塊石灰?guī)r山體逐漸沖蝕成眾多小型孤立的山峰。同時，由于地層短時間內(nèi)急劇抬升，流水下切作用增強(qiáng)，水更易在坡度大的水槽匯流，形成的U形溝槽更加陡峭，規(guī)模也就越大，相對應(yīng)的溝槽與溝槽之間相夾的山峰也就更顯突兀。這些小型山峰和溝槽的地貌特點(diǎn)及形成過程符合巖溶地貌的基本特征，因此屬于喀斯特地貌中的峰叢和溶溝，走向沿山坡傾向展布的山峰屬于喀斯特地貌中的石墻。青藏高原地區(qū)由于地勢抬升嚴(yán)重，氣候發(fā)生了巨大改變，導(dǎo)致塑造地形的水流基本消失，巖溶作用早已停止。但殘留下的峰叢和溶溝則是此地區(qū)曾經(jīng)擁有豐富水量來塑造喀斯特地貌的有力證據(jù)。

圖8 峰叢內(nèi)單個峰體

圖9 溶溝

3 地質(zhì)意義

在距今約250萬年的晚第三紀(jì)，青藏高原整體是海拔較低的低緯度地區(qū)。拉薩地區(qū)以南，還普遍是濱淺海環(huán)境，是溫暖濕潤的熱帶、亞熱帶氣候，地表流水豐富[4]。拉薩北部奪底溝地區(qū)的晚侏羅世的巨厚灰?guī)r地層在此時期遭受巖溶作用，發(fā)育了上述較大規(guī)模的溶洞群、溶溝以及峰叢等典型的喀斯特地貌。在上新世末期，隨著喜馬拉雅運(yùn)動青藏高原迅速抬升，氣候迅速由冷變干[5]。拉薩地區(qū)地表流水減少，以活動性流水為主導(dǎo)因素的巖溶作用減弱，直至消失，此地區(qū)的喀斯特地貌便停止了發(fā)育。因此，本區(qū)古喀斯特地貌，尤其是復(fù)雜的溶洞群地貌應(yīng)是在第三紀(jì)晚期的溫暖濕潤氣候條件下形成的，這與云貴高原喀斯特地貌在成因上是一致的[6]。

本區(qū)峰叢、溶溝發(fā)育在山體頂部，遭受較強(qiáng)烈的物理風(fēng)化作用，體態(tài)變得低矮殘留在山頂。溶洞群多位于溝底，位置較低，遭受的風(fēng)化剝蝕作用相對較弱，因此溶洞內(nèi)的流水沉積物等在漫長的地質(zhì)年代中得以保留。由于青藏高原抬升具有整體性，使得拉薩北部的石灰?guī)r層在整體抬升過程中，未受到較大的構(gòu)造變形，在晚第三紀(jì)時期形成的古喀斯特地貌保存較完整。

關(guān)于東嘎山溶洞兩側(cè)洞壁上已經(jīng)固結(jié)的沉積物，其南側(cè)普遍高于北側(cè)，可能是東嘎山與其西南側(cè)山體發(fā)育有正斷層，說明研究區(qū)域地殼抬升比較強(qiáng)烈。

4 結(jié)論

4.1 拉薩奪底溝地區(qū)在晚第三紀(jì)發(fā)育了較為典型的古喀斯特地貌。如：古溶洞、古峰叢和古溶溝地貌。

4.2 在地球演化過程中，豐富的活動性流水塑造了奪底溝大規(guī)模的古溶洞群、古峰叢和古溶溝，是溫暖濕潤氣候下的產(chǎn)物，并非第四紀(jì)冰緣氣候下的產(chǎn)物。

4.3 拉薩河谷氣候在第三紀(jì)晚期發(fā)生巨變，氣候由熱帶、亞熱帶溫暖濕潤氣候轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的高寒半干旱氣候，發(fā)育在此地區(qū)的古喀斯特地貌便是有力證據(jù)。

4.4 溶洞內(nèi)的殘余沉積物的“南高北低”分布，可能是外部山體間斷層發(fā)育的結(jié)果，反映出研究區(qū)域地殼抬升比較劇烈。

[1]朱學(xué)穩(wěn).西藏高原喀斯特的性質(zhì)及“殘余峰林”質(zhì)疑[J].中國巖溶,1994(13)：220-227.

[2][3]西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局.1：20萬曲水幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告——地質(zhì)部分[R].1993：1-215.

[4][5]西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局.西藏自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社,1993：171-249.

[6]左俊輝.中國地貌三大階梯對喀斯特發(fā)育的若干影響——以中國西南巖溶區(qū)為例[J].科技信息,2012(18)：210-212.

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Featureof Tertiary paleokarst landform and itsgeologicalsignificance ofDongahilland surroundings in DuodiValley,Northern Lhasa

Thubtan Tserin Ye Jin Baima Kangzhu Zhala Tsering Luobu

（SchoolofScience,TibetUniversity,Lhasa 850000,Tibet）

The karst phenomenon in the Qinghai-Tibet Plateau has been a hot researchissue in theworld.The Donga hill and its surroundings at DuodiValley in Northern Lhasa as the study site,the limestone peak cluster, karstditch and the complex karst cave landscape and flowing sedimentwere found during the investigation.We considered that the typical ancient karst geomorphology had to be developed in the Late Tertiary and had been shapedby the rich activitive flowingwaterin the processofearth evolution.

Lhasa;Duod Valley;Tertiary;ancientkarst landform

10.16249/j.cnki.54-1034/c.2016.02.003

P931

A

1005-5738（2016）02-018-005

[責(zé)任編輯：張建偉]

2016-09-16

2015年度西藏自治區(qū)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“拉薩市周邊古喀斯特地貌成因及其地質(zhì)意義”階段性成果，項(xiàng)目號：2015QCX009

土登次仁，男，藏族，西藏山南人，西藏大學(xué)理學(xué)院副教授，主要研究方向?yàn)閰^(qū)域地質(zhì)。