凤阳韭山国家地质公园岩溶景观特征及成因

2012-11-16张立明黄丞相魏士书

采矿技术 2012年6期

关键词：凤阳山洞溶洞

张立明，郭庆，黄丞相，魏士书

（1.安徽省地质矿产勘查局312地质队，安徽蚌埠市 233040；2.中国地质大学，湖北武汉430074；3.凤阳县国土局，安徽凤阳县 233100）

凤阳韭山国家地质公园岩溶景观特征及成因

张立明1，2，郭庆3，黄丞相1，魏士书1

（1.安徽省地质矿产勘查局312地质队，安徽蚌埠市 233040；2.中国地质大学，湖北武汉430074；3.凤阳县国土局，安徽凤阳县 233100）

通过实地考察和比较研究，以安徽凤阳韭山国家地质公园1∶25000地形地质填图工作为基础，着重对园内岩溶景观进行详细介绍，联系区域地质特征，分析狼巷迷谷岩溶景观特征和韭山洞岩溶景观特征，并对其成因作了初步分析。

凤阳韭山；地质公园；岩溶地貌；韭山洞；狼巷迷谷

0 引言

安徽凤阳韭山国家地质公园是由国土资源部于2009年批准建立的第五批国家地质公园之一。该公园地处安徽省东北，凤阳县南部与定远县交界处，区内交通便捷，十分利于地质旅游的开展与地质景观遗迹的保护、研究。韭山国家地质公园内部地貌类型以丘陵地貌为主，依其地形将整个园区划分为南北两部分，地势南高北低。南部岩性多为灰岩，发育有喀斯特岩溶地貌，著名的韭山洞与狼巷迷谷即分布于此。韭山洞景观秀丽，其特点是深、大、险、奇、古，被专家誉为江北第一洞，狼巷迷谷被誉为世界第一岩溶溶沟迷宫。

1 区域地质特征

大地构造位置上，韭山国家地质公园位于华北陆块徐淮地块淮南褶断带东段北部边缘，北与蚌埠隆起区衔接，东临郯庐断裂带，南接合肥盆地，外围与大别造山带相毗邻，总体呈东西向带状展布。区域地质活动具有多阶段、多成因的特点，构造－岩浆－褶皱活动发育完全，为岩溶作用的发育、岩溶景观的形成提供了良好的地质条件。

园区保存了从新古界到新生界相对完整的地质历史记录，较清楚地记录了中国华北克拉通（东南部）的发展演化史。从新太古代到新生代，园区大体经历了新太古代－古元古代的结晶基底形成阶段，中、新元古代的陆缘海沉积－陆表海沉积及早古生代的陆表海沉积，海－陆相交互相沉积－陆相沉积期，早中生代板块构造、盖层变形期等地质构造演化阶段。

韭山地质公园发育地层包括：新元古界青白口系八公山群老碑组，震旦系四十里长山组、九里桥组、四顶山组、寒武系馒头组，见图1。地层产状较为平缓，倾角一般为15°～30°。

图1 凤阳韭山国家地质公园园区地质简图

韭山洞与狼巷迷谷发育于寒武系馒头组地层中，该层岩性以紫（砖）红色页岩为主，夹白云质泥岩、泥质白云岩、白云岩、灰岩和砂岩；底以灰岩或白云岩组合结束，杂色页岩或泥质白云岩出现划界；顶以页岩或砂岩结束，大套灰岩出现划界。总厚428 m。本层岩性为化学活动性较强的碳酸盐岩组合，非常有利于岩溶地质作用的发生。

2 韭山洞岩溶景观特征及成因

平面上，韭山洞总体走向为东西，主洞长约1472m，最宽处30m，高20m（见图2）。从岩溶地质学上，韭山洞为一发育在碳酸盐岩地层中的典型溶洞，其本身就是一个以溶洞为特征的岩溶地貌，内部还发育有地下河、钟乳石、石幔、石笋、钙华等岩溶堆积地貌。下文将对这些岩溶地貌的特征及成因进行分析。

图2 韭山洞主洞平面简图

2.1 岩溶堆积地貌景观特征

（1）钟乳石和石笋。在韭山洞中，广泛发育钟乳石和石笋。洞中“一夫当关”景点中的一人多高的石柱就是洞中石笋的代表，见图3（a），而“凤阳凤画”中的荷花瓣就是象形的钟乳石，见图3（b）。钟乳石和石笋的形成源自CaCO3的饱和沉淀，溶洞内的温度与岩石内部、水所承受的压力的变化均可能成为CaCO3的饱和沉淀的诱因。

（2）石幔和壁流石。在韭山溶洞的洞侧壁发育很多如帐幔一样绽开或如凝固的流水一般的岩石，即是石幔和壁流石，见图3（c）和图3（d）。溶洞中，从洞壁沿裂隙渗出的岩溶水，其中的CaCO3呈片状沉积，如同帷幕一样展开，称为石幔。岩溶水顺洞壁下流时，因为物理化学条件的改变而沉淀，形成洞壁流水状沉淀物，称为壁流石，若呈瀑布状，则称为“瀑布石”。

图3 韭山洞岩溶堆积地貌照片

2.2 地下岩溶地貌景观特征

（1）地下河，又称暗河或伏流。在岩溶地区常发育于地下水面附近，是近于水平的洞穴系统，常年有水向临近的地表河排泄。韭山洞中发育有地下河系统（见图2）。地下河主要分布在洞穴的出口处，此处为韭山洞海拔最低处，水流因重力驱动向此处汇聚。地下河夹带着沙砾对韭山洞深部进行着昼夜不停的物理化学侵蚀，不断扩大延长溶洞的规模。

（2）溶洞，即是韭山洞本身。其成因简单来说，就是地下水沿着可溶岩的层面、节理或裂隙、落水洞和竖井下渗，并进行溶蚀和侵蚀而形成的地下孔道。目前国际上较为成熟的岩溶洞穴分类方式是由英国学者D.C.Ford于1971年提出的，该标准以岩溶洞穴发育的水动力带为主要的依据，结合各种地质作用、形态特征和洞穴发展过程，将溶洞具体分为4类：渗流带洞穴、浅饱水带洞穴、深饱和水带洞穴、承压水洞穴。韭山洞整体以水平发育为主，廊道斜切地层层面，洞底较为规则，并有少量的砂石堆积，应当属于浅饱水带岩溶洞穴。

2.3 韭山洞形成过程

溶洞的形成需要多方面的客观条件。首先，溶洞发育的母岩要具有可溶性或易溶性，水必须有溶蚀能力；同时岩石中要存在接力裂隙，即有一定的透水性；除此之外，必须要有适宜的地形、地质构造特征、气候和生物条件。韭山洞所发育的地层以碳酸盐岩为主，可溶性较强；所处的地区植被茂密，土壤层发育，生物新陈代谢产生大量的CO2，可为地下水提供来源。韭山洞所发育的岩层经历了长期的构造活动，不同方向、性质的地质应力造成了岩层节理与裂隙极为发育。同时韭山洞所处的凤阳县为北亚热带季风气候区，气候温和，年降水量876 mm。综上，韭山洞具有发育岩溶洞穴的条件。

在630～800Ma之前，凤阳地区是一片开阔的浅海环境，区域接受了以碳酸盐岩及灰泥相为主的沉积，形成了震旦系四十里长山组、九里桥组、四顶山组，寒武系馒头组地层。这些地层在随后的构造运动过程中，不断地受到地质应力作用，使得其内部发育了大量的裂隙，这些裂隙为地下水的运动提供了良好的通道。随着地壳的抬升，及全球温度的周期震荡，在某个地质历史时期，馒头组地层刚好抬升至潜水面附近，而此时气候环境也温暖湿润，地下岩溶作用迅速发育，逐渐形成了韭山洞。后期河流的深切作用及岩层的抬升，使得韭山洞出露地表，被世人所发现。

3 狼巷迷谷岩溶景观特征及成因

狼巷迷谷总体上是一种密网状构造的岩溶溶沟，地貌景观主要为发育在寒武系馒头组泥质条带白云质灰岩中的规模各异的溶沟，伴随有石芽等岩溶景观。

3.1 岩溶景观

溶沟是形成狼巷迷谷的主要岩溶地质景观，在园区主要表现为深度1～3m、宽度＜3m的狭窄的通道。这些溶沟在地表形成时裸露、时隐蔽的沟谷通道，纵横交错、沟沟相连、谷谷相通，时隐时现、时窄时宽、形成景观独特、别有情趣的错综复杂的迷宫景观。

溶沟与石芽属于地表岩溶地貌，其形成与水的物理、化学溶蚀作用有关。地表水溶蚀和冲蚀作用，使得岩石表面及节理处形成微小的沟槽，以及加深扩大的沟、小盆、斗和不规则坑等，统称为溶痕。溶痕加深形成沟槽的形态称之为溶沟，见图4（a），沟槽间的凸起成为石芽，见图4（b）。

图4 狼巷迷谷岩溶照片

3.2 狼巷迷谷成因

狼巷迷谷中曲径通幽的迷谷即是岩溶景观中的溶沟，而溶沟的形成离不开岩层中错综复杂的节理。

燕山运动期间郯庐断裂和淮南褶皱冲断带强烈的活动，使得凤阳韭山山脉中元古代－晚古生代地层受到北东方向、北西方向两个地质应力作用。在北东方向地质应力作用下，凤阳低山丘陵区发育两组共轭剪切节理，一组走向南北，另一组走向北东60°；在北西方向地应力作用下，出现另两组共轭剪切节理，方向为北西315°和北东20°（见图5）。四组节理面倾角均约90°。喜山期，中国东部整体抬升，棋盘格式节理构造在抬升过程中受到错动和拉伸，在地表水的岩溶作用下逐渐加宽加深成为溶沟，同时植物的根劈作用对溶沟的发育也起到了促进作用。