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桂林峰林平原、峰丛洼地残留中生代地层空间展布形成机制探讨

罗书文 吕勇 吴克华 邓亚东 杨桃 潘明 傅良同

罗书文,吕 勇,吴克华,等.桂林峰林平原、峰丛洼地残留中生代地层空间展布形成机制探讨[J].中国岩溶,2021,40(5):805-814. doi: 10.11932/karst20210507
引用本文: 罗书文,吕 勇,吴克华,等.桂林峰林平原、峰丛洼地残留中生代地层空间展布形成机制探讨[J].中国岩溶,2021,40(5):805-814. doi: 10.11932/karst20210507
LUO Shuwen,LV Yong,WU Kehua,et al.Formation mechanism of the spatial distribution of Mesozoic strata in Guilin peak-forest plain and peak-cluster depression[J].Carsologica Sinica,2021,40(05):805-814. doi: 10.11932/karst20210507
Citation: LUO Shuwen,LV Yong,WU Kehua,et al.Formation mechanism of the spatial distribution of Mesozoic strata in Guilin peak-forest plain and peak-cluster depression[J].Carsologica Sinica,2021,40(05):805-814. doi: 10.11932/karst20210507

桂林峰林平原、峰丛洼地残留中生代地层空间展布形成机制探讨

doi: 10.11932/karst20210507
基金项目: 

贵州省2016年度高层次创新人才项目 [2016]21

贵州科学院创新人才团队能力提升工程 [2019]08

中国地质调查局地质调查项目 DD20190022

详细信息
    作者简介:

    罗书文(1978-),男,高级工程师,硕士,从事岩溶水文地貌、洞穴等地质遗迹和岩溶环境研究。E-mail:luoshuwen6700167@126.com

  • 中图分类号: P931.5

Formation mechanism of the spatial distribution of Mesozoic strata in Guilin peak-forest plain and peak-cluster depression

Funds: 

 [2016]21

 [2019]08

 DD20190022

  • 摘要: 文章探讨了桂林峰林平原、峰丛洼地内中生代地层空间展布及形成机制,为查清桂林岩溶地貌发育演化过程提供参考。在前人研究基础上,通过调查地层、地貌的空间展布特征,结合区内构造发展史、 岩相古地理环境变化及岩溶水文地貌过程等要素,对桂林峰林平原、峰丛洼地内中生代地层空间展布特征、形成机制,进行归纳总结与分析,认为:三叠纪地层和白垩纪地层覆盖于泥盆纪地层之上,中间缺失二叠纪、侏罗纪地层,其原因是中三叠世时期地壳抬升,三叠系上统和二叠系被剥蚀殆尽,在侏罗纪研究区处于剥蚀期,导致两个时期地层缺失;而三叠系、白垩系残余地层分布在泥盆系形成的洼地、谷地、洞穴、山腰及山顶等地,主要是区内在中三叠世、侏罗纪时代古岩溶发育的天坑、洼地、谷地和洞穴等负地形,为晚三叠世和白垩纪沉积提供空间;现代岩溶地貌发育过程中,形成的岩溶负地貌将上覆地层向纵深方向携带,从而形成不同常理的地层接触关系;同时,这些负地形为堆积或沉积在内的三叠纪、白垩纪地层提供了免受剥蚀场所,使其残留至今。

     

  • 桂林岩溶峰丛洼地、峰林平原堪称热带岩溶之经典,因此成为世界著名旅游胜地,也是中国南方岩溶自然遗产的重要组成部分,吸引了众多科学家对桂林岩溶地貌研究与探讨。朱学稳1-3通过对水动力条件和岩溶地貌空间展布特征的研究,认为外源水是桂林岩溶峰林平原发育的主要动力,提出了岩溶地貌同时态异向演化理论;邓自强等4-8从大地构造角度认为构造对桂林岩溶地貌的发育具有较强地控制作用;袁道先9、蒋忠诚10等人,认为桂林能发育如此壮观的岩溶地貌主要是因为湿热的气候条件和坚硬的可溶岩石;在形态学方面,朱德浩11对岩溶峰丛洼地形态进行研究,认为峰丛洼地的几何形态趋近六变形;罗书文等对桂林岩溶演化地文期进行探讨,将其划分为猫儿山期、山盆期和漓江期等三个阶段。这些研究成果大体上描述了桂林岩溶地貌形成与演化过程,但是岩溶作用极其复杂,桂林岩溶地貌演化的一些细节及现象有待于进一步研究与探讨。例如,在桂林岩溶地质地貌调查研究中,发现在峰丛洼地、谷地、边坡和平原及低洼地带等负地形,零星分布有中生代三叠系、白垩系,用区域性大地构造的一些规律无法解释这一现象。目前对其探讨多见于中生代地层的厘定及其地质意义12、出露特征12-16、古岩溶改造与建造617-19、白垩世古岩溶与成矿研究20等方面,对残余地层空间展布形成机制方面未见报道,关于区内现代岩溶地貌间分布白垩和三叠系地层间的展布关系、形成机制仍不是很清楚。本文以构造发展史、岩相古地理环境为基础,结合岩溶地貌演化过程中独特的岩溶作用,对区内中生代地层残留体的展布特征,以及形成机制进行探讨,为说好桂林岩溶地貌演化故事,丰富其内涵提供科学参考。

    桂林位于我国西南的广西壮族自治区东北部,系贵州省、湖南省、广西区交界带,属于雨热同期的亚热带季风性气候,多年平均气温18.1 ℃,1月平均气温8.2 ℃,7月平均气温28 ℃,年平均降水量1 921 mm,家喻户晓的漓江从中穿越而过。研究区位于中间低四周高的桂林盆地,盆地四周为碎屑岩低山地貌,中间发育了举世闻名的岩溶峰林平原、谷地和峰丛洼地、峰丛谷地等地貌景观。其地层主要以石炭系和泥盆系为主,三叠系、白垩系零星分布,震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、新近系和第四系在外围均有出露。研究区位于湘桂被动陆缘,在龙胜陆缘裂谷、资源陆缘沉降带和桂中—桂东北坳陷带共同作用下,经过多期构造运动改造21,发育有NE向灵川断裂带、NW向阳朔断裂带、NNE向新华夏构造体系、NW向构造带,组成了桂林弧形构造体系。

    桂林至阳朔间的岩溶峰林平原、峰林谷地、峰丛洼地和峰丛谷地等岩溶地貌景观,发育于泥盆系和石炭系。三叠纪、白垩纪地层零星分布于岩溶峰丛洼地、峰林谷地和平原等低洼地带(图1),与成景地层(泥盆系和石炭系)为不整合接触关系,且缺失侏罗系、二叠系等地层。

    图  1  桂林盆地中代地层展布图
    Figure  1.  Distribution of Mesozoic strata in Guilin basin

    桂林岩溶盆地内残留的三叠纪地层以晚三叠世内陆湖盆相堆积物为主,岩性以灰绿色、青灰色、灰黑色夹紫红色粉砂岩、粉砂质页岩、炭质页岩为主,个别地方见油页岩,局部见底砾岩13。残留体面积20~2 000 m2,或更小12,从三叠纪地层残留体的分布来看,地势相对周围环境来说较低,以谷地、洼地和坡腰以下的区域较为多见(表1)。残留的三叠纪地层总体特征为13:①残留体在谷地、峰体坡脚最为多见,占据所发现区域面积的70%以上,相对高差2~10 m,在长海、会仙、雁山—阳朔谷地内较为多见;②在洼地内分布的残留体数量次之,残留体分布的相对洼地高差在10~260 m;③残留体主要在分布漓江两岸杨堤—草坪一带的山坡上,相对洼地高差最大达310 m,绝对标高为400~450 m,其相对高差在20~200 m之间,分布零星。

    表  1  三叠系地层残积状况统计表(据文献[13]修改)
    Table  1.  Statistical table of residual state of Triassic strata13
    残积所处地貌位置岩溶平原及谷地内坡脚处山坡上峰丛洼地内溶隙及洞穴内山顶
    数量/处2696720
    相对高差/m0~300~2520~31020~29013.8~70
    所占比例/%5218121440
    最高海拔/m180180450410220
    最低海拔/m150150390150150
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    资料显示,白垩纪地层在研究区出露特征主要为:①横向上看,面积不大,零星分散于峰丛、洼地、谷地和平原间,出露单体面积不大,除了奇峰镇出露面积较大外,其余面积均较小;②纵向上看,其零星分布于海拔高程为130~680 m的峰顶、山腰裂隙间、谷地和盆地中(表2)。

    表  2  桂林晚白垩世残留分布统计表(据文献[20]改)
    Table  2.  Residual distribution of late Cretaceous in Guilin20
    残留数海拔/m高处残留低处残留高低处之和高低处平均
    比例/%比例/%比例/%比例/%
    581~68021.820.9
    531~58032.731.4
    481~530109.110.9115.021.8
    431~48076.473.221.8
    381~4302220.032.72511.332.7
    331~3801210.921.8146.31210.9
    281~3303027.387.23817.22623.9
    231~280161412.63013.63531.8
    181~230714.52320.73013.62421.8
    161~18016.42219.86127.665.5
    141~1600.93127.9
    131~14076.3
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    研究区内,白垩纪地层在五里店及奇峰镇呈现为湖盆相沉积,其他区域多沿断裂零星分布,以陆地湿热氧化环境的沉积、堆积物为主,与下伏泥盆系、石炭系地层不整合接触21。其结构为层理不清的红色砾岩,岩性为灰岩、白云岩、硅质岩及少量石英组成,砾岩大小不等,一般在1 cm至几十厘米之间,磨圆度较差。胶结物为钙质砂岩,时有纹层状,似粒序层理。残留在洼地、漏斗及坡麓中的岩层则以夹杂钙质灰岩和钙质泥岩的砾岩为主。

    表1表2图1图2可以看出,白垩纪残留地层面积、数量均大于三叠纪残留地层,且多数情况海拔相对较高。研究区三叠纪残留地层分布的最高海拔为450 m的漓江西岸杨堤背斜之上的峰体边坡上,最低残留在150 m的桂林盆地、洼地内;白垩纪地层最高残留在杨堤乡代上海拔为680 m的峰腰上,最低残留在130 m峰丛谷地内(图2)。

    图  2  三叠纪、白垩纪地层残留体统计图
    Figure  2.  Statistical chart of stratigraphic residues of Triassic and Cretaceous

    (1)通过统计残余地层分布海拔高程可知:①白垩系和三叠系残留体分布数量均随着海拔高程降低而增多;②残留体相对高差由分水岭向排泄区逐渐减小;

    (2)按照三叠系早于白垩系形成的自然规律(白垩系覆盖于三叠系之上),将研究区分为五个区(图2),基本代表了区内发育的五个水文地貌分区,即,由分水岭向排泄区及盆地中心,地貌分别为:分水岭峰丛洼地→径流汇流区峰丛洼地→排泄区峰丛洼地、峰林谷地→峰林平原、谷地→盆地中心平原区。如I区展示的是同时残留在杨堤背斜上450 m左右的三叠系和杨堤背斜上630 m左右的白垩系,以及V区展示位于奇峰镇盆地中心平原区出露的白垩纪地层。所以,从流域地貌系统来看:①由分水岭向排泄区及盆地中心,残留地层分布海拔高程依次降低;②在分水岭、径流汇流区峰丛洼地及排泄区峰丛洼地、峰林谷地内,白垩系均在三叠系之上,而在平原及谷地内白垩系在三叠系之上或之下均有分布;③白垩系在纵向上表现出较为显著的成层性,三叠系虽然也存在几十米的高差分布,但成层性不明显;

    (3)从地层的接触关系来看,两个地层与泥盆系融县组(D3r)均为不整合接触关系,三叠系以半山式或充填式残留于成景的古生代地层(地貌形态主要发育地层)中,而白垩系以覆盖或充填式的残留形式较为多见。

    广西地质发展历史,最早可追溯至十多亿年前的中元古代四堡时期。在这漫长的地史时期,区内地壳发展在时间和空间上不平衡,但总的趋势是由不稳定的地槽向相对稳定的准地台演化。广西地质发展史划分为:元古代、早古生代、晚古生代、中生代和新生代五个大的发展阶段,构造运动共有19次之多21。以四堡、广西、东吴、印支和燕山运动最为剧烈,其余均较微弱,仅局部具造陆或轻微的褶皱,不具普遍意义。根据区内构造运动、沉积建造、岩浆活动和变质作用等特点,将中元古代以来的大地构造的发展划分为四堡、雪峰、加里东、华力西和喜马拉雅五个构造旋回。研究区地处太平洋构域与古地中海-喜马拉雅构域复合部,具有多期多次构造特征,地质构造复杂。区内晚古生代地壳相对稳定,以不均一震荡运动为主,在此之前,地壳活动性强;中生代构造运动强烈,在三叠纪晚期,印支运动结束了区内海相沉积的历史,成为本区地貌隆起夷平的开始。调查中区内未发现推覆、倒转等特殊构造。

    根据上述残余地层展布空间来看,残留在峰丛洼地、或谷地内,相距峰顶100~300 m,按照正常地层叠置关系,三叠系和白垩系应该分布于古生代地层形成的峰体顶部,而不是洼地或谷地内。因此,从三叠系残留地貌部位来看,很容易让人联想到:在晚三叠纪前,桂林就已经发育成现在的岩溶地貌景观,在三叠纪晚期接受沉积,将原发育离立化的岩溶地貌覆盖,后在白垩纪时期又一次被覆盖,白垩纪以后,覆盖层被剥蚀,岩溶峰体出露,覆盖层残余体遗留于洼地以及低洼部位,形成现在的格局。有学者通过统计三叠纪地层在区内的空间分布特征,认为:在外动力地质强烈差异作用下,研究区被塑造成不同地貌类型,桂林—阳朔谷地和其它一些谷地已经形成,且谷地内一些山体也出现离立化16,峰丛洼地已经形成,并且发育得相当深化,高、低洼地均有。这一观点具有一定的合理性,但无法解释为什么在后期地质剥蚀过程仅将覆盖地层剥蚀掉,而成景地层(泥盆系、石炭系)的峰体仍然保存高大挺拔地貌景观等问题。因此,推测区内不正常的地层叠置关系,除了与区内古地理环境、区域地质演化史有关外,与岩溶地貌发育过程表现出的特殊作用更是密不可分。

    3.2.1 三叠纪地层残留形成机理

    从残余地层与区内成景地层来看,三叠系与泥盆系不整合接触关系,中间缺失石炭系、二叠系。从区内古地理环境来看21,区内石炭纪时期为局限台地相沉积环境,二叠纪早期,区内为海沟和局限台地沉积相,到二叠纪晚期,以滨海相沉积,中三叠至晚三叠世,因桂西运动隆起成陆受到剥蚀13,三叠纪晚期进入湖盆沉积环境。由此可以说明,在中三叠纪到晚三叠世早期,研究区处于剥蚀期,早二叠世地层被剥蚀殆尽,石炭纪地层被剥蚀呈支离破碎,很多地方泥盆纪地层开始发育出岩溶洞腔、洼地、谷地及漏斗,以及洞腔崩塌形成的天坑等负地形的岩溶形态。进入三叠纪晚期研究区为陆相沉积,将前期形成的地下管道和天坑等负地形充填。长海厂西山采石场残留在相对高度分别为13.8 m、26.0 m的溶隙和溶洞中的三叠纪地层,可以说明洞穴早已发育;位于下岩大队峰体三叠纪地层与灰岩山呈半边山式接触关系(图3),在岩溶区形成半山式接触关系主要有以下几种方式:①上覆地层滑塌作用;②洞顶崩塌,上覆地层整体下榻;③岩溶天坑形成后,天坑内沉积成岩。从下岩大队峰体三叠纪地层与灰岩山接触关系,笔者认为系天坑形成后接受沉积成岩作用的结果;而位于大埠西隆三叠纪地层底部可见砾岩,砾石成分有中、上泥盆统及下石炭统的灰岩,认为系滑塌或洞底崩塌的结果。

    图  3  下岩大队峰体剖面13
    Figure  3.  Peak profile of Xiayan group13
    图  4  长海厂西山采石场素描13
    Figure  4.  Sketch of Xishan quarry in Changhai factory13
    3.2.2 白垩纪地层残留形成机理

    白垩系与三叠系、泥盆系同样为不整合接触关系,中间缺失侏罗系、三叠系、二叠系、石炭系。根据调查结果认为在侏罗纪,研究区处于剥蚀区,石炭系和三叠系被剥蚀殆尽,岩溶地貌较为发育。进入白垩纪后断块升降运动剧烈,形成了地貌形态反差较大的断陷盆地21。此时剥蚀变为沉积,自盆地中央向边缘,沉积环境由湖盆沉积向陆地堆积的沉积相转变,形成岩系产状多样、厚度变化大、且砾岩多不具层理的白垩纪地层。因此,呈现出在盆地中海拔较低的奇峰镇、五里店残留的白垩纪地层厚度较大,最大达100 m,且砾岩粒度相对较小;在海拔较高的区域,白垩纪地层通常充填于断裂、裂隙、溶隙之中,或与下伏泥盆系、石炭系呈不整合接触,以钙质砾岩为主,其接触面凹凸不平,说明进入晚白垩世时区内泥盆纪地层已成为主要岩溶成景地层,并将剥蚀残留、滑塌或崩塌于岩溶洼地、天坑等负地形内的三叠纪地层覆盖(图6C)。

    图  5  旺塘至南边山地形剖面示意图(地质剖面据文献[13])
    Figure  5.  Diagram of topographic section from Wangtang to Nanbianshan
    图  6  区内中生代残留地层形成模式图
    Figure  6.  Formation pattern of residual strata of Mesozoic in the area
    3.2.3 三叠系白垩系残留关系形成机理

    从区内三叠系、白垩系残留的海拔高程来看,白垩系残留区变化幅度大于三叠系残留体(图2)。从图2可以知道,区内分布于分水岭峰丛洼地、径流汇流区峰丛洼地、排泄区峰丛洼地峰林谷地的白垩纪地层高于三叠纪地层,且两残余地层高差逐渐减小,在峰林平原及谷地内重合;分布于峰林平原及谷地的白垩纪地层低于三叠纪地层。按照正常的地层接触关系应该是白垩系上覆于三叠系的接触关系,但在区内仅在峰林平原及谷地内发现其直接的接触关系(图5中地质剖面)。可以说明:①在白垩纪堆积或沉积地质时期,由于某一事件导致白垩纪地层不直接覆盖于三叠系之上;②因后期岩溶地貌发育过程而形成由排泄区向分水岭方向,两残留地层相对高差逐渐增大的现象。

    调查发现三叠纪地层中岩石普遍具纹层及波状斜层理构造,说明研究区当时地形差异较小,形成水动力较弱、较为宁静的沉积环。白垩纪时期,断裂活动较为强烈,区内形成断陷盆地,地形差异较大,因此在盆地中心沉积白垩系,将三叠系覆盖,加上后期周围山体隆起增强,盆地中心相对地势越来越低,接受堆积,减少剥夷作用,下伏的三叠纪地层被白垩纪地层和堆积物覆盖而未出露地表,因此表现为盆地中央仅有白垩系出露未发现三叠系(图6B,图6C)。与此同时,四周山体隆起加强,对研究区内地块挤压持续增强,导致地块形变,形成反差较大的地表形态(图5),两侧的海洋山、架桥岭持续隆起对研究区内地块挤压,导致杨堤背斜持续抬高,雁山向斜相对变低,岩溶包气带厚度由高向低逐渐变薄,进而峰丛洼地的峰洼差由高向低变小22-23。在岩溶作用过程中,因泥盆系上覆地层已剥蚀、溶蚀殆尽,而沉积、堆积在断裂、裂隙中的白垩纪地层不会因为洼地向下发育而发生位移变化,只会因峰体削小而消失;而发育于负地形的三叠系,因受到白垩系保护免受剥蚀而残留至今,同时在峰丛洼地发育过程,随着洼地等负地形向纵深发育,三叠系及上覆白垩系堆积体以整体崩塌或滑塌的形式随着洼地降低而下移,从而形成由分水岭峰丛洼地→径流汇流区峰丛洼地→排泄区峰丛洼地峰林谷地,残留体相对高差逐渐变小的展布格局。

    如仅以非岩溶区常规地质构造发育、沉积环境去探讨区内三叠系、白垩系的空间展布格局,会发现有很多现象让人无法理解和解释。由上述成因分析可知,除了地质构造发育、沉积环境外,岩溶双重系统的共同作用对形成独特的岩溶地貌演化至关重要。天坑、洼地、竖井及洞穴管道系岩溶地貌演化中最常见的岩溶形态,由于这些负地形的存在,覆盖于碳酸盐岩之上的地层,随着负地形的纵深发育产生的崩塌、滑塌等作用向下移动,导致上覆地层残留于相对峰顶高差100~300 m的洼地内。因此,认为桂林峰林平原、峰丛洼地内中生代地层空间展布特征形成模式如图6所示。

    3.3.1 区域构造和古岩溶作用塑造独特的岩溶地貌形态作为沉积载体,系中生代地层在区内展布格局的基础和前提

    中三叠世开始至晚三叠世诺利期之前的17.7 Ma时限内,研究区经历了印支运动的强烈褶皱、断裂和大幅度抬升为陆地,此时,区内为热带气候条件,剥、侵、溶等外动力地质作用非常强烈,在卡尼期内将本区上部还不坚固、总体厚度也不大的早三叠纪至二叠纪地层基本剥蚀殆尽,中、上石炭纪地层也可能受到强烈破坏而频临解体消失16,进而岩溶作用波及下伏泥盆纪地层,形成岩溶洼地、天坑和洞穴等岩溶形态。进入晚三叠纪,沉积物将负地形或地下管道空间填满,并覆盖在出露的泥盆系、残留的石炭系之上。晚三叠纪未,地壳由西向东呈掀斜式上升24,湖水退出,进入侏罗纪剥夷,该时期将三叠纪地层剥蚀殆尽,此时气候干涸,地表、地下岩溶发育不强,在印支运动影响下节理断裂较为发育,研究区进入剥蚀阶段,同样发育大量的洼地、天坑、竖井和溶洞等岩溶形态(图6A)。侏罗纪末白垩纪初,区内活动断裂较为活跃,研究区沿NE向断裂下沉形成中央低四周高、地形反差大的断陷盆地。因此,在盆地中心为沉积环境,盆地边缘坡麓前为沉积、堆积环境,盆地边缘坡地为堆积环境,并充填岩溶裂隙、管道、岩溶洼地和天坑等岩溶形态,覆盖于残留的三叠系、石炭系及出露的泥盆系地层之上(图6)。

    3.3.2 封闭地理环境的岩溶形态,为沉积或堆积在其中的中生代地层免受剥蚀提供场所

    岩溶过程受地表、地下双重动力系统作用,形成独特的二元结构,地表形成相对封闭的洼地、谷地、天坑等负地形,地下形成规模宏大的洞穴系统25。这些岩溶形态具有受外界扰动较少、相对封闭的地理环境属性。岩溶天坑的形成与演化26-27由未成熟→成熟→退化的演变过程,经历了地下洞顶崩塌、侧壁崩塌和坑壁深度削低变浅形成洼地的岩溶地貌过程。在此过程中,沉积或堆积在坑底的地层,随着坑体变浅逐渐被剥蚀,直到天坑完全消失,暴露地表。堆积或沉积在裂隙、溶隙、洞穴及洼地内的较新地层,在地质作用的历史长河中本应该早就被剥蚀掉的上覆地层才得以保存至今。如图6所示,三叠纪晚期,卡尼期沉积形成的洞穴、天坑和洼地内的砂页岩,在侏罗纪时期免受剥蚀得以保存下来。同样在白垩纪时期,堆积在高处山体裂隙、断裂、洞穴中的白垩纪地层免受后期剥蚀而得以保存。碳酸盐岩地区地表剥夷不同于非碳酸盐岩区域,由表及里层层剥蚀,碳酸盐岩地区因受控于地表、地下双重动力系统,相互联动各个击破形成支离破碎的地表形态,导致上覆地层支离破碎分散于其中,这是区内中生代地层零星分布于峰丛洼地、峰林平原、谷地间的直接原因。

    3.3.3 岩溶作用过程中的崩塌、滑塌作用,系上覆中生代地层纵深位移成景的直接动力

    古近纪以来,地壳以抬升作用为主,研究区由沉积、堆积环境变为剥蚀环境,上覆白垩纪地层剥蚀殆尽,碳酸盐地层逐渐出露地表。随着研究区四周的海洋山、架桥岭、天平山及猫儿山等山体隆起作用加强,对区内挤压也随之增强,形成强烈的反差地貌,自分水岭向排泄区包气带逐渐变薄22,岩溶垂向作用随之减弱。在岩溶作用下,天坑、洼地等负地形内的三叠纪、白垩纪地层周围的碳酸盐岩被溶蚀、侵蚀,逐步暴露,并随天坑、洼地向纵深发育,中生代地层也随崩塌、滑塌。如:①研究区内大埠西隆洼地内残留三叠纪地层底部见有砾岩,砾石成分包括中、上泥盆统及下石炭统的灰岩;②三叠纪地层残留体在漓江两岸杨堤—草坪一带,在相对高差20~200 m间呈零星分布,充分说明残留体经历了崩塌和滑塌作用过程。分水岭地区包气带厚、洼地纵深发育强,峰洼高差大,排泄区包气带薄纵向发育较弱,峰洼高差小,在分水岭地带洼地纵向作用较强,堆积物滑塌的范围较大。因此,在岩溶地貌发育过程中,上覆三叠纪地层逐渐被剥蚀掉,三叠系随着洼地、天坑纵深发育下移,而断裂裂隙中的白垩纪地层保留在峰体内,相对位移基本不变,是三叠系和白垩系残留体由分水岭峰丛洼地→径流汇流区峰丛洼地→排泄区峰丛洼地峰林谷地逐渐变小的直接动力,也是残留的中生代地层出露在不同高程的直接原因。

    (1)本文以构造发展史、岩相古地理环境为基础,结合岩溶地貌演化过程,审视研究区内三叠纪、白垩纪地层在桂林岩溶峰丛洼地、峰林平原中的残留展布特征,认为:三叠系和白垩系覆盖于泥盆系之上,中间缺失二叠系、侏罗系原因在于,中三叠世时期地壳抬升,三叠系上统和二叠系被剥蚀殆尽,在侏罗纪时期,研究区处于剥蚀期,因此缺失两个时期地层;而三叠系、白垩系残余地层分布在泥盆系形成的洼地、谷地、洞穴、山腰及山顶等区域,主要是因为在中三叠世、侏罗纪时代,古岩溶发育的天坑、洼地、谷地和洞穴等负地形为晚三叠世和白垩纪沉积提供空间,在现代岩溶地貌形成过程中,岩溶负地貌将上覆地层向纵深携带,从而形成不同常理的地层接触关系;同时,这些负地形为堆积或沉积在内的三叠系、白垩系提供了免受剥蚀场所,使其残留至今;

    (2)碳酸盐岩地区演化过程,受到地表、地下双重动力系统作用,发育成峰丛洼地、谷地,峰林平原、谷地等地貌景观,形成支离破碎复杂的地表形态和复杂的地层关系,如果用区域性大地构造规律来理解和诠释岩溶区地貌特征,往往形成错误认识,因此,在岩溶区开展区域地质调查工作要结合实地,查明其成因和形成过程尤为重要;

    (3)桂林地区地貌的形成演化过程还有很多科学问题仍未解释清楚,如二叠纪地层缺失的确凿证据和演化机制仍有待于进一步研究与探讨。

    1)  罗书文,吕 勇,吴克华,等.桂林峰林平原、峰丛洼地残留中生代地层空间展布形成机制探讨[J].中国岩溶,2021,40(5):805-814.
    2) 

  • 图  1  桂林盆地中代地层展布图

    Figure  1.  Distribution of Mesozoic strata in Guilin basin

    图  2  三叠纪、白垩纪地层残留体统计图

    Figure  2.  Statistical chart of stratigraphic residues of Triassic and Cretaceous

    图  3  下岩大队峰体剖面13

    Figure  3.  Peak profile of Xiayan group13

    图  4  长海厂西山采石场素描13

    Figure  4.  Sketch of Xishan quarry in Changhai factory13

    图  5  旺塘至南边山地形剖面示意图(地质剖面据文献[13])

    Figure  5.  Diagram of topographic section from Wangtang to Nanbianshan

    图  6  区内中生代残留地层形成模式图

    Figure  6.  Formation pattern of residual strata of Mesozoic in the area

    表  1  三叠系地层残积状况统计表(据文献[13]修改)

    Table  1.   Statistical table of residual state of Triassic strata13

    残积所处地貌位置岩溶平原及谷地内坡脚处山坡上峰丛洼地内溶隙及洞穴内山顶
    数量/处2696720
    相对高差/m0~300~2520~31020~29013.8~70
    所占比例/%5218121440
    最高海拔/m180180450410220
    最低海拔/m150150390150150
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    表  2  桂林晚白垩世残留分布统计表(据文献[20]改)

    Table  2.   Residual distribution of late Cretaceous in Guilin20

    残留数海拔/m高处残留低处残留高低处之和高低处平均
    比例/%比例/%比例/%比例/%
    581~68021.820.9
    531~58032.731.4
    481~530109.110.9115.021.8
    431~48076.473.221.8
    381~4302220.032.72511.332.7
    331~3801210.921.8146.31210.9
    281~3303027.387.23817.22623.9
    231~280161412.63013.63531.8
    181~230714.52320.73013.62421.8
    161~18016.42219.86127.665.5
    141~1600.93127.9
    131~14076.3

    注:①一片残留建造分别统计其最高,最低分布高程;②最高分布点,代上为海拔656.6 m,最低点,水岩头为海拔130 m。

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-30
  • 发布日期:  2021-10-25
  • 刊出日期:  2021-10-25

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