贵州兴义喀斯特地貌的同时态演化*——纳灰峰林子系统和西侧峰丛子系统

廖浚伶，吴 凯，彭纪超，郭 磊，程 溪

(1兴义民族师范学院，贵州 兴义 562400；2贵州省黔西南州自然资源局，贵州 兴义 562400)

0 引言

喀斯特地貌是可溶性岩石受水的作用而出现溶蚀、崩塌及堆积等综合作用下所形成的独特地貌，包含了峰丛洼地、峰林盆地，石林和溶洞等。根据地貌继承说，喀斯特发育有一定的演变顺序，由可溶岩层组成的高地开始发育，经幼、青、中年期达到老年期完成一个发育循环；即峰林比峰丛较晚出现，且从峰丛发育至峰林，中间只有间断没有跨越[1]。部分学者则认为地貌的同期异形是大量存在的[2]。其中，朱学稳[3-7]以桂林地区峰林子系统在特殊水文环境下独立发育为例推翻地貌继承性，认为峰林和峰丛是系统演化而来。邹成杰[8]则强调新构造运动和水文网的控制作用。

贵州处于喀斯特地貌最发育的高原带，属于中国喀斯特最发育的区域[9]。其锥状喀斯特地貌，与发育于广西丘陵平原的塔状喀斯特地貌有着明显的区别，是云贵高原喀斯特地貌景观的完美缩影[8]。它作为南方喀斯特的典型代表，更是全方位、多层次地展现了关于喀斯特回春发育的完整景观系列。贵州兴义锥状喀斯特的正地貌主要有针状石林、基底相连的峰丛和基座不相连孤立散布的峰林。其中以“万峰林”的西峰林纳灰一带最为典型。实际上，纳灰一带还同时存在峰林盆地(塔状喀斯特地貌特征)。纳灰一带的峰林与西侧的峰丛毗邻出现，很好地驳斥了地貌的继承演化序列，也同时为地貌的同时态演化提供了证据。本文从第四纪地质学、地层学、构造地质学，以及沉积地质学等多个角度，以兴义典型喀斯特地貌中的纳灰峰林和西侧峰丛为研究对象，探索能量分配不均对地貌差异性的影响。

1 概况

1.1 地理位置

兴义地处贵州西南缘，与广西、云南毗邻，位于云贵高原-广西丘陵的过渡斜坡带(东经104°32′～105°11′，北纬24°38′～25°23′)。在第四纪时期，兴义也经历了强烈的新构造运动，呈现了西高东低的地貌特征，展现了独特的地貌景观。其万峰林由成千上万的山峰组成，占地面积为253.15 km2，以马岭河为分界划为东峰林及西峰林。其中的西峰林，南北连绵约15 km，东西跨越约4 km，由纳灰的峰林和西侧连续分布的峰丛所构成[3]。

1.2 气候

该区处于海拔低且纬度低的地带，属于中亚热带湿润季风气候。在海洋性气候影响之下，构成了该区独特的季风型、高原型的气候特点。全年平均降雨量达到1520.9 mm，降雨期集中分布于在夏季。在夏季的降雨量可占全年总量的55%。该区所拥有的湿润气候、充足的雨水、长的无霜期，为喀斯特的发育提供了优越的气候外界条件。

1.3 土壤

兴义在不同的气候、地形影响下，土、光、水、温，热各异，土壤有明显的分带：在海拔1000 m以下，广泛分布着黄红壤、红壤土及红色石灰土；海拔在1000-1600 m之间，分布着黄壤土及石灰土；在海拔高达1600 m以上的高原处，主要发育的是黄棕壤土。这些土壤富含水分，主要在亚热带气候条件下所形成。

图1 兴义西峰林Fig.1 West peak forest in Xingyi

1.4 岩性和构造

区域内出露的有三叠系、二叠系、石炭系地层。分布最广泛的三叠系地层，约占了出露地层面积的90%，为喀斯特发育提供了岩性基础。三叠系的地层岩性主要为中-下三叠统的碳酸盐岩，岩性复杂相变大，自北向南从白云岩、灰岩依次过渡为礁相带白云岩、藻礁相灰岩，在南盘江则为斜坡相碎屑岩(见图2)[10]。垄头组灰岩是在三叠纪时期的碳酸盐岩台地边缘所沉积。由于处于水动力强、海水动荡，富氧，有利于生物的生存繁殖，碳酸盐岩生成速率高，使得这套灰岩的方解石含量高，矿物成分单一、质纯，是兴义纳灰处典型喀斯特发育的良好岩性基础。

图2 区域地质图(据徐柯健等，2008)Fig.2 Regional geologic map

兴义地质构造属于黔西南普安旋扭构造变形区，主要由顶效、兴义、敬南以及七舍四个断裂褶皱带组成，断层带中叠瓦状逆冲断层极其发育，四个断褶带中间由三个向斜区所控制(图2；马岭河向斜区、纳灰向斜区，以及丫口寨向斜区)。

而在上新世末期的长期夷平下，贵州经历了自东向西，以大面积大幅度的间歇性抬升为特征的新构造运动，其中以上新世末期和早更新世末的地壳隆升尤为强烈[11]。

1.5 水文

兴义境内河流属于珠江流域南盘江水系，干流的南盘江在兴义总段长84.6 km，其流域面积为1020.4 km2，一级支流分为黄泥河和马岭河。该区江河纵横交错，地表径流充沛。在新构造运动影响下，地壳大面积大幅度地间歇性抬升，马岭河、南盘江、黄泥河等水文网强烈切割，地下和地表喀斯特发育空间大力拓宽。与此同时，也造就了独特的水文结构，地下水的补给、径流和排泄环境明显改善，大气降水、地表水和地下水的互相转化有了一个良性循环系统，无疑营造了有利于喀斯特发育的天然环境。总之，兴义喀斯特地貌的回春发育是岩性、气候、强烈地质活动带、水以及构造运动的稳定性等多种因素共同作用的结果。

2 地貌同期异形的控制因素

纳灰峰林与西侧的峰丛毗邻生长，简单地以Davis演化序列评定纳灰的峰林西侧的峰丛老龄，并不科学。根据威廉姆斯理论[13]，兴义的峰丛与峰林毗邻的空间关系说明峰林可能是由峰丛发育而来。两者隶属同一个喀斯特生成系统，主要形成条件趋同，而实际上，促成要素的不同确有迹可循。

2.1 抬升的差异性

北-北西的断裂在新构造运动影响下使得纳灰与其西侧的地块出现了明显的差异性抬升，造成纳灰东侧的地块产状陡峭，西侧的地块产状平缓。纳灰峰林正处于向斜的轴部位置。该向斜的东、北、西三面均为非可溶性岩(碎屑岩)，控制着纳灰峰林的形成。其东翼山脊上的五指山正是岩层走向极陡地排列所造成(图1A)。在纳灰处，一条北西向的断层穿过，枢纽断层在东向的产状陡，在西向表现平缓，薄弱带剥蚀作用剧烈。漏斗群沿着北西向的线形构造带状分布。此断裂带的节理、裂隙交汇处漏斗和洼地尤为发育，呈串珠状(图1B)，也由这断裂带所控制。

2.2 地势

朱学稳在对中国西南地区喀斯特地貌的研究中发现，地貌的形成与地势有着密切的关系：峰丛深洼主要发育在河谷深切、排水基准面埋深较深的云贵高原斜坡带，此处河流坡降陡、地下水文埋深深，地表迳流缺乏；而峰林平原地形分布带在流域的两极地段，该处地势平缓，河流坡降变平缓、地下水文埋深浅，地表迳流充沛[3-7]。换而言之地形坡降与地下水位埋深深度，影响着峰林子系统或是峰丛子系统的发育方向。

在纳灰处，地形平缓，地势相对西侧峰丛区较低。纳灰河在纳灰中寨的东向，从西北端流入，向南流淌，穿过耳寨、乐立、双生、纳灰，然后潜入落水洞，汇入南盘江。河流基准面较低的纳灰河更是使得该处以侧向溶蚀为主。充沛的地表迳流，促进了该区薄弱带的产生。沿着断裂薄弱带，喀斯特发育极为强烈。而在纳灰的喀斯特区与非喀斯特区的边界处，源自非喀斯特区的外源水不断向地势平缓的纳灰处汇聚，加剧了侧向溶蚀，这无疑造成纳灰峰林处的溶蚀速率较西侧峰丛快。

2.3 水文

碳酸盐岩的层组性(连续性或互层性)以及地质构造这两个影响因素[14]，将兴义喀斯特地区水文地质结构分为互层褶皱型水文地质和水文二元结构。纳灰西侧的为渗入型峰丛喀斯特子系统，生成前提在于可溶岩厚度足够，水流的垂向渗透可否得以保障[2，5]。西侧峰丛正发育于舒缓向斜的转折端间，水文结构为连续型水文结构，地表水保持了动力稳定的散流，水的散流方式以下蚀为主；当水向河流基准面下流，流至地下水通道、水流的汇聚处，溶蚀以及剥蚀的物质能量则通过地下通道搬运转移(图3)。这种地表水下蚀，地下水畅通的二元水文结构所展现的溶蚀—侵蚀动力过程，让地表外源水的侧蚀能向有利于峰丛发育的内源水下蚀生生不息地进行转化。换而言之，在基准面下降快的情况下，纳灰西侧的包气带变厚，在连续型地层间，物质能量输入并无消失殆尽，输出的通道畅行无阻，峰丛洼地得以继续演化及持续(图3)。

而在纳灰峰林处，碳酸盐岩层为纳灰向斜所封闭，在地表和地下被非喀斯特区域所包围(图3)，组成了互层褶皱型水文结构。水朝着向斜的轴部以及背斜的转折端汇聚，一个封闭聚水盆地得以形成。在中更新世的新构造运动影响下，断块差异性抬升，能量分配存在巨大的分异[11，16-17]。纳灰处地下水位的包气带较临近地表的包气带薄，加诸外部的封闭环境，水以侧向溶蚀为主，峰丛的平原化得以呈现(图3)[18]。此外，可溶性岩与非可溶岩相毗邻，在这中三叠统的相变带，来自碎屑岩区的外源水大量注入，大幅度提高了水的碳酸根浓度，具有极强侵蚀性[15]。在构造、地形，水文等条件的保障下，具溶蚀性的水会对可溶性岩石超量侵蚀，这使得峰林独立演化，并非依靠峰丛发育而来。峰林与峰丛在地域分布上的差异主要源于能量输入的不均衡。

图3 水文结构图(据杨明德修改，1985)Fig.3 Hydrologic structure map

3 峰丛子系统在地域的分布优势

纳灰处峰丛与西侧峰林毗邻发育，所构成的喀斯特地貌却仍以峰丛的分布在地域上占优势，这可能与峰丛子系统具备完整的水文网，具更强的发育适应力，以及该系统处于结构演化稳定期有关。峰丛子系统强调包气带的厚度，与新构造时期贵州大规模大幅度地壳隆升相符[13]。而相较峰丛子系统，峰林子系统不仅形态简单多，系统也相较脆弱。峰林盆地强调含水层接近地表，溶蚀以侧向为主的方式并不符合第四纪时期云贵高原的抬升趋势，其发育为贵州构造的基础条件所制约。在地壳大力抬升的基础上，河流基准面下降迅速，水的垂向侵蚀加剧，还造成了纳灰峰林子系统出现回春发育。因此，峰林子系统的稳定性明显不如峰丛子系统。

4 结语

根据Davis侵蚀理论，峰林由峰丛演化而成，比峰丛出现得晚。而在贵州兴义的纳灰一带的峰林与西侧的峰丛毗邻发育，很好地驳斥了地貌继承演化理论。在大量野外调查基础上，加上对地质图，地形图等资料的综合分析，辅以对遥感数据解译，我们发现关于纳灰一带喀斯特地貌分异的新观点。北-北西断裂使得纳灰一带的差异性抬升，造就了地块的薄弱带。纳灰向斜的东、西以及北面的碎屑岩将该向斜包围，更与向斜区碳酸盐岩构成了互层褶皱型水文结构。此外，平缓的地形，基准面相对低的河床的存在组成了一个优良的喀斯特发育系统，使得该区外源大量汇聚，侵蚀加剧。换而言之，能量分配的不均匀是纳灰一带喀斯特地貌同期异形的关键因素。