地层建造对生态特征的影响作用研究——以罗山地区南湾岩组为例

黄武彪，吴 丰，罗敏玄，刘品谦，谢 翔，边其军

（中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心，湖南宁乡 410600）

1 概述

生态是支撑人类生存和发展的重要基础，随着时代进步与经济发展，生态问题及现状受到国内外学界的高度关注。生态地质调查是全国较新的研究领域，指以地球系统科学理论为指导，调查研究各种生态问题或生态过程的地学机理、地质作用过程及其环境条件[1-2]。罗山县位于大别山区西北部，地处中国地理南北过渡带，地质与生态状况复杂，南湾岩组是罗山地区典型的地质建造，查清南湾岩组生态地质特征具有重要的意义。依托中国地质调查局生态地质调查有关项目，通过1∶5000剖面、1∶20000路线、浅钻等生态地质调查方法，系统地查明生态地质因子的特征。并重点分析各生态地质因子相互作用关系，为大别山区西段生态修复支撑调查项目提供修复支撑依据。

2 地质背景

研究区位于大别山北麓，淮河南岸，罗山县中南部，面积约135km2。地势稍有起伏，海拔在170m以内，地形变化较小，以丘陵、垄岗为主。气候为亚热带向暖温带过渡区域，属北亚热带大陆性季风湿润气候，四季分明，雨量充沛。水资源丰富，河流、水库、池塘全区均有分布，水库主要分布在中部和东部。

2.1 地层建造

古生界泥盆系南湾岩组（Dn）：南湾岩组在罗山县范围内大面积出露，主要分布于罗山县中南部，北部以五岳韧性剪切带与龟山岩组断层接触，东南部以春秋庙—白门楼韧性剪切带逆冲推覆到定远组之上，中南部被灵山超单元吞噬，面积约为135km2。

在罗山县内共分布有三个岩段，南湾岩组一段主要岩性为含“斑”黑云斜长变粒岩、含斑二云石英片岩、二云变粒岩、黑云斜长片岩；南湾岩组二段主要岩性为黑云斜长变粒岩、二云斜长变粒岩、黑云母片岩及绢云斜长片岩；南湾岩组三段主要岩性为绿帘白云石英片岩、绿帘二云石英片岩、绿帘白云片岩、绿帘（泥）二云石英片岩。

2.2 构造

总体上为一套快速沉积、成熟度低的被动大陆边缘环境下的深水复理石泥砂质碎屑岩沉积建造。南湾岩组主要发育构造有：

白门楼韧性剪切带：位于罗山县中南部白门楼一带，北西向延伸至栈板堰被灵山花岗岩体吞噬，南东向经楼子塆与春秋庙韧性剪切带相连，区内长约1km，宽150～600m，总体走向300°，倾向北东，倾角较陡，系区域上桐柏—商城断裂带的一部分。上盘为泥盆系南湾岩组，下盘为定远组变质火山岩，带内主要变形岩石为南湾岩组绢云（二云）石英片岩，定远组部分变质火山岩和少量辉长岩。

五岳韧性剪切带：位于罗山县中东部徐楼一带，在罗山县内长度约1.7km，向西延伸经五岳水库至黑冲山，全长约20km，近东西向延伸。本断裂是南湾组与龟山岩组之间的一条离散型韧性剪切带，带内发育的各种运动学标志都表明上盘南湾组由北向南滑移。五岳韧性剪切带内发育宽约10～20m的糜棱岩，真原岩主要是下盘龟山岩组中斜长角闪岩和部分上盘南湾组黑云斜长变粒岩，分别形成角闪质糜棱岩类及长英糜棱岩类。

2.3 岩脉

罗山县地区南湾岩组中侵入三十多条岩脉，主要为酸性、基性、超基性、铜矿化脉、石英脉、萤石石英脉等。在南湾岩组中出露面积不大，分布较均匀，几处岩脉相互交叉。

3 生态地质现状及生态地质问题

3.1 生态地质现状

罗山县地区南湾岩组地层多为岗地、丘陵，海拔在170m内，坡度相对平缓，局部较陡，部分相对平缓区域已人为更改为梯田、旱地及水塘等。通过生态地质剖面和生态地质路线调查数据分析研究，现从风化壳、成土母质层、土壤层、水、植被覆盖率5个生态因子，对地层内的生态地质特征进行描述。

（1）风化壳：野外调查表明，71个垂向剖面中28个点为强风化，38个点为全风化，5个点为中风化，岩石的风化程度主要为全风化和强风化，少部分地区风化程度为中风化（图1）。全风化多成土状，用手可轻易捏碎；强风化仅岩块中心保持少量原岩结构；中风化保持较好原岩结构，岩石整体较破碎，发育有多组节理，将岩石分割成大小不同的岩块，形成了不稳定的生态基底。风化壳也为动、植物和微生物提供了生存空间[3]。

（2）成土母质：厚度0～100cm，平均约20cm，成土母质整体较薄（图2），野外调查涉及南湾岩组的垂向剖面有71个，其中有18个未发育有成土母质层，占比约25%，成土母质类型主要为残坡积物，只发育有少量残积物（图3），成土母质的岩性主要为砂砾石土和粉质壤土，其次为砾石土和壤土，砂质壤土、砂砾质壤土、砂质粉土、砂质壤土、粘壤土和粘土只有小面积发育，成土母质整体含有较多的砾石。这些特征集中反映了基岩的风化程度虽强但成土能力不高，使得成土更加困难。

图2 南湾岩组成土母质厚度发育情况

图3 南湾岩组成土母质类型发育情况

（3）土壤层：成熟度不高，多数仅发育腐殖质层。厚度2～48cm，平均约11cm，土壤层整体较薄，部分区域因水土流失土壤层不发育（图4）。土壤层的岩性主要为砂质壤土和粉质壤土，只有小面积发育有砂砾石土、粘壤土、粘土和粉土。土壤层中粉砂含量较多，并含少量原岩的砾石，土壤粘性相对较差，遇坡度较陡地段，易发生侵蚀造成水土流失，土壤养分易被流水带走。

图4 南湾岩组土壤厚度发育情况

（4）水：主要是地表水及地下水，主要受大气降雨补给。地表水主要分布于河流、水库和池塘，分布较为均匀，水库主要位于中东部区域，经调查，整体水质偏酸。地下水主要通过垂向剖面研究，未能探测到潜水面，为包气带水，整体土壤润—干燥，受多种因素影响，受大气降雨补给、气候及腾发作用影响较大。

（5）植被覆盖率：植被覆盖率30%～85%，植被覆盖率多为50%～75%，覆盖度高于75%和低于45%的仅占小部分，平均约65%，整体较好（图5）。植被类型主要为人工种植的板栗树、栎树，其次为杨树、松树、落叶松、杉树，灌木、草本均有分布。植被类型多以耐旱的植被为主，且受人类农业活动影响较大。

图5 南湾岩组植被发育情况

3.2 生态地质问题

通过实地调查及资料收集，南湾岩组存在的生态问题主要为地质灾害和水土流失。其中崩塌、滑塌点共12个，水土流失共20个，有两个共有地质灾害点（图6），面积分别约1700m2、1.4km2、55m2。

图6 南湾岩组生态问题现状

（1）生态地质灾害多为小范围崩塌和滑塌，多发生在道路两侧，因人类修路、建房、采石开挖山体，形成高陡的边坡，边坡卸载，加大向下垮塌的力，植被破坏，保水保土能力大大降低，加上整体土壤层薄，岩石风化程度较强，节理裂隙发育，岩石多成碎块状，稳定性大大降低。在降雨天气的影响下沿路两侧已有多处地质灾害发生，造成一定经济损失和安全隐患[4]。

（2）水土流失的主要为林改茶园地，大面积林改茶园多分布于坡度较陡的山坡，坡度一般为20°～45°不等，乔木林地遭到砍伐并人为机械形成梯田，大大降低了植被覆盖率，仅生长少量小茶树和草本植物，覆盖率多在15%～40%之间，土壤和强风化基岩裸露地表，加之土质粘性不强，大量有机质和有益元素流失，土壤层流失，造成水土流失，程度为中度（三级）—剧烈（五级）。

4 讨论

4.1 地层建造对生态特征的控制作用

南湾岩组风化壳、成土母质、土壤、植被、水相互作用、相互影响形成一个稳定的生态系统。风化壳进一步风化、搬运、堆积形成成土母质，成土母质又是土壤前身，土壤是植物生活的基质，为植物提供养分和生存条件，植物也能巩固土壤，提升土壤肥力改良土壤。水在这个动态平衡中起到重要作用，是生物生存的保证，在各过程中也起一定作用。当然，它们还受微生物等一系类因子的影响，从而形成动态平衡。

风化壳是成土母质的来源，土壤又是成土母质在一定的条件下经过一系列物质能量交换和转化形成的。地层内基岩的结构、构造、成分影响风化壳风化程度，基岩对成土母质、土壤的质地、成分、元素等进行有效控制，是其发育的根本基底。地层岩性控制成土母质、土壤从而对植被有控制作用，主要体现在植被类型和生长情况；植物根系生长能加快基岩风化，枯枝落叶腐质分泌的有机酸也能加快基岩风化。水来源于大气降雨和矿物水，在生态系统中是不可或缺的一部分，参与整个系统演化，基岩、风化壳、成土母质、土壤都对水起存储作用，并且矿物风化也能提供一定的矿物水，保持一定的水量，为生态系统提供有益循环保障。

就南湾岩组而言，基岩、风化壳、成土母质、土壤、水、植被相互联系、相互作用共同维持生态平衡。它们受各种因子影响，其中以人类影响较大。南湾岩组原生植被覆盖率达65%以上，生态环境相对平衡，朝着有利方向发展；部分区域因人为发展经济，种植茶树、板栗树及修路等工程建设破坏原有的稳定的生态平衡，引发一系列连锁反应，造成一些生态问题。

4.2 典型生态地质问题的修复治理研究

治理生态问题主要以自然恢复为主、人为干预为辅，针对不同类型的生态问题有不同的方法。在崩塌、滑塌区域，严重影响人类活动出行并伴有安全隐患，需人为干预排查和工程修复。其中对于水土流失不严重的区域我们应以自然修复为主，辅佐以人为手段。体现人与自然的和谐统一，实现绿水青山就是金山银山。

自然修复：随时间线拉长，充分依靠大自然的自我修复能力。

针对崩塌滑塌主要依靠以下手段：较低边坡坡度，降低其卸载，增强稳定性；在边坡上修建排水沟用于导水；移植原有土壤，加之生物巩固，种植原生树种，植树育苗。

针对水土流失主要依靠以下手段：

强化造林治理：适地、适树、营养袋育苗，整地施肥，高密度、多层次造林，争取快速成林、快速覆盖。对流失严重、坡度过陡，造林不易成功的陡坡地，要辅以培地埂等强化措施。

因地制宜：沟壑斜坡上适宜种护坡林，沟壑中则应沿着侵蚀沟道植树，种植杨树一般较好，有些地区还应辅以工程措施。

工程措施：兴修水库、修建水平梯田、打坝淤地等，在沟道里打坝淤地，拦蓄泥砂，不仅可以防止泥砂流入河中，还可以在淤地上种植庄稼，治沙效果显著。

5 结论

（1）生态地质剖面、路线、浅钻是研究生态地质工作较好的手段，能直观揭露各生态因子现状。

（2）各个生态因子相互依存，共同形成一个相互作用的具有一定稳定性的动态平衡。在外力的干预或单独生态因子失衡会造成整个生态系统失衡，产生一系列生态地质问题。

（3）罗山地区南湾岩组生态情况总体良好，植被覆盖率约为65%，有较好的水土保持能力，局部存在的生态问题有水土流失、崩塌、滑塌等。

（4）地质建造对生态地质因子具有控制作用。