廣州地區(qū)花崗巖球狀風(fēng)化特征及地貌景觀
——以火爐山森林公園為例

郭小飛 ，周 云

1.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西贛州341000；2.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所/同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510640；3.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西桂林541004

廣州地區(qū)花崗巖球狀風(fēng)化特征及地貌景觀
——以火爐山森林公園為例

郭小飛1，2，周 云3

1.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西贛州341000；2.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所/同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510640；3.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西桂林541004

廣州地區(qū)現(xiàn)有眾多森林公園如火爐山、鳳凰山、帽峰山森林公園，其中花崗巖廣泛發(fā)育，是很好的地質(zhì)遺跡，并且區(qū)域內(nèi)花崗巖普遍發(fā)生了球狀風(fēng)化.通過對(duì)火爐山森林公園內(nèi)花崗巖球狀風(fēng)化體的地質(zhì)考察與分析，總結(jié)了一系列花崗巖球狀風(fēng)化的特征，簡要闡述了球狀風(fēng)化體的形成機(jī)制，并認(rèn)為它們是兼具科學(xué)和美學(xué)價(jià)值的地質(zhì)景觀，值得進(jìn)一步保護(hù)和開發(fā).

火爐山森林公園；花崗巖；球狀風(fēng)化；形成機(jī)制；廣州

花崗巖地貌景觀古已有之，五岳之中屬于花崗巖的名山占大多數(shù)，“五岳歸來不看山，黃山歸來不看岳”的黃山亦如是，比這些名氣小的山更是數(shù)不勝數(shù).位于廣州地區(qū)眾多森林公園，如火爐山、鳳凰山、帽峰山森林公園內(nèi)的花崗巖，普遍存在的一種地質(zhì)現(xiàn)象就是球狀風(fēng)化，雖不及諸多名山的雄奇險(xiǎn)峻，但也能形成壯美的奇觀，自有一番風(fēng)味.為什么花崗巖能夠產(chǎn)生這種現(xiàn)象？花崗巖的凝固深度雖然深淺不一，均是在地下深處強(qiáng)大壓力下的熔巖冷卻而成，當(dāng)巖體上升時(shí)，只要上覆沉積巖被剝?nèi)?，就?huì)露出大面積的花崗巖巖體［1-2］.花崗巖在形成演化過程中，受到構(gòu)造應(yīng)力和風(fēng)化應(yīng)力等作用的影響節(jié)理發(fā)育，當(dāng)花崗巖接近地面或暴露時(shí)，由于塊狀巖石的突出棱角部位逐漸被磨平，形成了近似于球形的風(fēng)化體，這種過程可以稱之為球狀風(fēng)化.這種球狀風(fēng)化體俗稱“孤石”，孤石形狀各異，大小不同，可以在地表裸露，也可以隱伏于地下，有些時(shí)候因?yàn)槭艿降乇戆徇\(yùn)作用的影響而堆積起來成為孤石堆，還有些塊度很小與其他種類花崗巖共生成為“石蛋群”［3-5］.筆者通過實(shí)地考察廣州地區(qū)花崗巖球狀風(fēng)化分布特征（圖1），向世人展示球狀風(fēng)化花崗巖地貌的壯美景觀，并詳細(xì)分析了花崗巖球狀風(fēng)化的形成過程，指出了廣州地區(qū)花崗巖的科學(xué)價(jià)值和美學(xué)價(jià)值，讓人們?cè)谛蕾p大自然的神奇之時(shí)，能夠收到寓教于樂的體驗(yàn).

圖1 廣州地區(qū)花崗巖分布地質(zhì)簡圖（據(jù)文獻(xiàn)［6］修改）Fig.1 Geological sketch map of Guangzhou with granite distribution（Modified from Reference［6］）

1 球狀風(fēng)化花崗巖分布及特征

廣州市周邊森林公園主要有白云區(qū)帽峰山森林公園，天河區(qū)火爐山、龍眼洞、鳳凰山森林公園，黃埔區(qū)龍頭山森林公園，蘿崗區(qū)金坑、天鹿湖森林公園，番禺區(qū)大夫山、滴水巖、十八羅漢森林公園，南沙區(qū)黃山魯森林公園，花都區(qū)九龍?zhí)渡止珗@，從化市風(fēng)云嶺、石門森林公園，增城市蕉石嶺、南香山、白洞森林公園等.火爐山森林公園位于廣州市天河區(qū)東北部，廣汕公路南側(cè)，西接華南植物園，北臨廣東樹木公園，東隔大觀路，與世界大觀、航天奇觀2個(gè)大型娛樂場所遙遙相對(duì)，涵蓋沙河鎮(zhèn)的柯木村、岑村，東圃鎮(zhèn)的凌塘村［7］.長約3 km，面積600 hm2，自然氣息濃厚，空氣清新，林木繁盛，水源富饒［8］，其中白架頂、豬頭石、雞枕石三個(gè)高點(diǎn)海拔分別為327、240和236.8 m.通過對(duì)火爐山森林公園實(shí)地考察，我們發(fā)現(xiàn)火爐山到龍眼洞沿線山峰、巖壁、溝谷等處大量分布球形風(fēng)化體（圖2），綜合分析可以得出以下分布及特征.

1）球形風(fēng)化體多出現(xiàn)在沖刷強(qiáng)烈的地點(diǎn)，如山坡和山頂坡度轉(zhuǎn)折的地方，分布位置包括山腰、山頂，多呈橢圓形、次圓形、偶見紡錘形（圖2D）.石蛋直徑大小不一，既有完全裸露在外也有隱伏產(chǎn)出的（圖2F），最大的球形風(fēng)化體當(dāng)屬雞枕石（圖2E）.其總體分布趨勢(shì)具有上多下少，上大下小的特征.

2）花崗巖類型主要為二長花崗巖，主要由長石、石英、云母等構(gòu)成，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造（圖2A）.風(fēng)化程度不一，從球狀風(fēng)化體表面可以看出，在風(fēng)化過程中主要?dú)埓媸⒑外涢L石斑晶（圖2B、C）.

3）出露地表的球形風(fēng)化體呈灰黃色或褐紅色，物理、化學(xué)、生物等風(fēng)化嚴(yán)重的球體表面可見層層剝落（圖2H）.花崗巖從巖漿形成、上升到定位，在動(dòng)力作用下形成各種各樣的構(gòu)造，如褶皺、斷層、劈理、節(jié)理（圖2G、I），成為花崗巖景觀的重要基礎(chǔ).

圖2 廣州火爐山森林公園內(nèi)花崗巖特征Fig.2 Characteristics of granite in Huolushan Forest Park in Guangzhou

2 形成機(jī)制

體積巨大、堆疊高聳的裸剝型石蛋，它的形成，既有球狀風(fēng)化又有流水沖刷的作用［2］，其成因是巖漿中的石英等富集部分不容易風(fēng)化所致［5］.當(dāng)花崗巖體形成之后上升接近地面或暴露時(shí)壓力松弛，在物理、化學(xué)、生物的風(fēng)化作用下，沿著節(jié)理呈現(xiàn)球狀層層剝落，遺下外觀以石英、長石等抗風(fēng)化能力強(qiáng)為主的孤立巖塊［1］.從圖3的示意圖可以大體看出花崗巖球狀風(fēng)化體的形成過程，具體來講，花崗巖球狀風(fēng)化主要受以下幾個(gè)因素控制.

1）巖性.花崗巖巖性主要表現(xiàn)在它的塊狀結(jié)構(gòu)、不透水性和礦物成分構(gòu)成.塊狀的、致密的結(jié)晶結(jié)構(gòu)使風(fēng)化作用只能在巖石表面進(jìn)行，由外表再向內(nèi)層層深入；不透水性使得雨量能在巖體表面發(fā)生徑流，加強(qiáng)了表層沖刷和水對(duì)巖石的侵蝕作用，當(dāng)巖體上的紅色風(fēng)化殼被剝蝕之后，流水就沿著節(jié)理下滲，巨大的花崗巖體被分離開來，成為巨大石蛋地形的初期狀態(tài).隨著風(fēng)化作用的深入，塊狀巖體的棱角脫落、消失，方塊狀的巖體就向圓滑的外形轉(zhuǎn)變［9］.此外，巖體中不同礦物的抗風(fēng)化能力不同，花崗巖中常見的造巖礦物有石英、長石、云母和角閃石等.一般來說，石英、長石的抗風(fēng)化能力要優(yōu)于云母類和角閃石，這也是我們野外能看到的大多數(shù)球形風(fēng)化體大都具有石英、鉀長石殘斑的原因.這和學(xué)者［10］認(rèn)為真正出類拔萃的景觀和二氧化硅與鉀含量較高的花崗巖體有關(guān)相吻合，他認(rèn)為這些巖體往往是巖漿演化序列晚期的產(chǎn)物，巖石成分和結(jié)構(gòu)的純度更高，巖體的整體性更好，抗風(fēng)化能力更強(qiáng)，似乎也更有利于具有觀賞價(jià)值的地貌景觀的塑造.

圖3 花崗巖球形風(fēng)化體形成過程示意圖（引自文獻(xiàn)［10］）Fig.3 Illustration for the formation of granite spheroidal weathering body（From Reference［10］）

2）構(gòu)造.事實(shí)上，花崗巖作為一種深成侵入巖，其形成就位均是在地下深處，之所以我們能夠見過如此之多的花崗巖地貌，其本身必定經(jīng)歷過構(gòu)造抬升至近地表或完全暴露.構(gòu)造活動(dòng)性的升降或者斷層作用造成的地形起伏，可以形成地壘地塹式的布局形態(tài).這樣一來，造成花崗巖節(jié)理發(fā)育非常明顯，由此為花崗巖球狀風(fēng)化提供了地質(zhì)基礎(chǔ).在以后的地質(zhì)歷史中，眾多菱格狀節(jié)理構(gòu)造系統(tǒng)破壞了花崗巖本身的堅(jiān)固性和不透水性.地下水和化學(xué)風(fēng)化作用、生物風(fēng)化作用都可隨垂直或水平節(jié)理透入［9］.在具有厚層風(fēng)化殼的花崗巖丘陵上，往往形成強(qiáng)烈割切的溝谷；在花崗巖山地的頂部，表層風(fēng)化土沖走后，通過球狀剝落，散布成巨大的石蛋［2］.

3）氣候.氣候?qū)◢弾r風(fēng)化的影響非常明顯，在濕熱條件下可發(fā)生高度風(fēng)化，因?yàn)榇蠖鄶?shù)化學(xué)反應(yīng)均是在高溫下發(fā)生的；在干旱寒冷的氣候環(huán)境中，主要發(fā)生物理風(fēng)化，碎裂成小碎塊［11］.廣州地區(qū)地處亞熱帶沿海，北回歸線從中南部穿過，屬海洋性亞熱帶季風(fēng)氣候，光熱充足，水熱同期，雨量充沛，還時(shí)常遭受臺(tái)風(fēng)影響.花崗巖受到雨水沖刷，表面的細(xì)顆粒礦物被大量的沖刷走，長時(shí)間如此就演變?yōu)闆_刷溝槽，這對(duì)花崗巖球狀風(fēng)化的形成提供了有利的外部環(huán)境條件［4］.

3 價(jià)值評(píng)價(jià)

3.1 科學(xué)性評(píng)價(jià)

園區(qū)內(nèi)球狀風(fēng)化花崗巖，發(fā)育規(guī)模較大，保存完整，是全方位觀察研究球狀風(fēng)化的有利地區(qū)，可以作為基礎(chǔ)地質(zhì)科普教育的試點(diǎn)地區(qū).然而需要注意的一點(diǎn)是，從巖土工程方面來講，球狀風(fēng)化區(qū)不利于施工建設(shè).因?yàn)楣率ǔ４嬖谟谧苑€(wěn)能力不好的殘積層，相對(duì)于孤石的強(qiáng)度，周邊風(fēng)化土層強(qiáng)度小得多，且容易遇水軟化崩解，甚至泥化［5］.待到工程施工、隧道挖掘時(shí)非常容易造成地質(zhì)災(zāi)害［4］.隨著工程建設(shè)的增多，一旦受到外力作用影響，極其容易出現(xiàn)崩塌滑坡以及塌方等工程地質(zhì)災(zāi)害問題.

3.2 美學(xué)評(píng)價(jià)

如前所述，花崗巖景觀形式多樣、豐富多彩，其中花崗巖球形風(fēng)化體做出了一定的貢獻(xiàn)，形成了一些令人嘆為觀止的景觀.廣州地區(qū)花崗巖球狀風(fēng)化區(qū)同樣也不例外，是一處不可多得的城市休閑地.生活在都市中的人越來越多地選擇戶外鍛煉，諸如徒步、騎行、越野等方式來放松身體與精神享受，而廣州地區(qū)花崗巖球狀風(fēng)化所在的地方則得天獨(dú)厚，良好的地理優(yōu)勢(shì)造就了多條經(jīng)典的徒步路線，如火龍、火鳳、火帽線等.人們?cè)诘玫藉憻挼耐瑫r(shí)，可以欣賞到大自然的鬼斧神工，更能愉悅身心.

4 結(jié)論

花崗巖球狀風(fēng)化現(xiàn)象廣泛分布于廣州地區(qū)，對(duì)其進(jìn)行初步的考察和分析得到以下結(jié)論：

1）球狀風(fēng)化花崗巖主要為二長花崗巖，球狀風(fēng)化體主要分布在山坡和山頂坡度轉(zhuǎn)折的地方如山腰和山頂，節(jié)理等發(fā)育有利于球狀風(fēng)化體的形成.

2）花崗巖球狀風(fēng)化體的形成主要受控于自身巖性特征、所處構(gòu)造背景以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件.花崗巖體形成之后上升接近地面或暴露，在物理、化學(xué)、生物的風(fēng)化作用下，沿著節(jié)理呈現(xiàn)球狀層層剝落，遺下外觀以石英、長石等抗風(fēng)化能力強(qiáng)為主的孤立巖塊.

3）這些球狀風(fēng)化花崗巖具有一定的科學(xué)與美學(xué)價(jià)值，在保證當(dāng)?shù)鼐用袢松碡?cái)產(chǎn)安全的前提下，建議加以宣傳與保護(hù)并做進(jìn)一步的合理開發(fā).

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［1］施雅風(fēng).韓同林的“冰臼論”是對(duì)花崗巖類巖石“負(fù)球狀風(fēng)化”的誤解［J］.地質(zhì)論評(píng)，2010，56（3）：349－354.

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［3］葉起行.花崗巖的球狀風(fēng)化的危害及防治措施建議［J］.中國西部科技，2013，12（8）：51－51.

［4］劉虎.關(guān)于花崗巖球狀風(fēng)化不良地質(zhì)發(fā)育特征及其工程地質(zhì)問題［J］.黑龍江科技信息，2016（16）：83－83.

［5］劉樂元.盾構(gòu)機(jī)通過花崗巖球狀風(fēng)化體的掘進(jìn)施工技術(shù)［J］.廣東科技，2010，19（4）：180－182.

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［7］吳翠雯.火爐山森林公園溪澗疊石建設(shè)［J］.現(xiàn)代園藝，2015（20）：178－179.

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［9］楊逸疇，尹澤生.平潭島海蝕花崗巖地貌——兼述花崗巖地貌的系列研究和創(chuàng)新［J］.地質(zhì)論評(píng)，2007，53（B8）：125－131.

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CHARACTERISTICS OF GRANITE SPHEROIDAL WEATHERING AND GEOMORPHOLOGIC LANDSCAPE：A Case Study of the Huolushan Forest Park in Guangzhou

GUO Xiao-fei1，2，ZHOU Yun3
1.School of Resources and Environmental Engineering，Jiangxi University of Technology，Ganzhou 341000，Jiangxi Province，China；2.State Key Laboratory of Isotope Geochemistry，Guangzhou Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou 510640，China；3.College of Earth Sciences，Guilin University of Technology，Guilin 541004，Guangxi Autonomous Region，China

There are many forest parks in Guangzhou，such as the Huolushan Forest Park，F(xiàn)enghuangshan Forest Park and Maofengshan Forest Park，where granites are widely developed.The granites，generally occur in spheroidal weathering，are valuable geoheritages.With geological survey and analysis on the spheroidal weathered granite bodies in Huolushan Forest Park，a series of characteristics of the granite spheroidal weathering，as well as its formation mechanism，are summarized.It is believed that the spheroidal weathering bodies are worthy of further protection and development as scientific and aesthetic geological landscape.

HuolushanForestPark；granite；spheroidalweathering；formationmechanism；GuangdongProvince

1671-1947（2017）05-0525-05

P931.1

A

2016－09－06；

2016－10－24.編輯：李蘭英.

廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目“廣西欽防海槽沉積巖鋯石U-Pb年代學(xué)和Hf同位素礦究”（編號(hào)2015GXNSFBA139204）.

郭小飛（1990—），男，博士，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)，主要從事構(gòu)造地球化學(xué)研究，通信地址江西省贛州市紅旗大道86號(hào)，E-mail//niubidrbsr＠126.com