廖浚伶，吳 凱，彭紀超，郭 磊，程 溪

(1興義民族師范學(xué)院，貴州 興義 562400；2貴州省黔西南州自然資源局，貴州 興義 562400)

0 引言

喀斯特地貌是可溶性巖石受水的作用而出現(xiàn)溶蝕、崩塌及堆積等綜合作用下所形成的獨特地貌，包含了峰叢洼地、峰林盆地，石林和溶洞等。根據(jù)地貌繼承說，喀斯特發(fā)育有一定的演變順序，由可溶巖層組成的高地開始發(fā)育，經(jīng)幼、青、中年期達到老年期完成一個發(fā)育循環(huán)；即峰林比峰叢較晚出現(xiàn)，且從峰叢發(fā)育至峰林，中間只有間斷沒有跨越[1]。部分學(xué)者則認為地貌的同期異形是大量存在的[2]。其中，朱學(xué)穩(wěn)[3-7]以桂林地區(qū)峰林子系統(tǒng)在特殊水文環(huán)境下獨立發(fā)育為例推翻地貌繼承性，認為峰林和峰叢是系統(tǒng)演化而來。鄒成杰[8]則強調(diào)新構(gòu)造運動和水文網(wǎng)的控制作用。

貴州處于喀斯特地貌最發(fā)育的高原帶，屬于中國喀斯特最發(fā)育的區(qū)域[9]。其錐狀喀斯特地貌，與發(fā)育于廣西丘陵平原的塔狀喀斯特地貌有著明顯的區(qū)別，是云貴高原喀斯特地貌景觀的完美縮影[8]。它作為南方喀斯特的典型代表，更是全方位、多層次地展現(xiàn)了關(guān)于喀斯特回春發(fā)育的完整景觀系列。貴州興義錐狀喀斯特的正地貌主要有針狀石林、基底相連的峰叢和基座不相連孤立散布的峰林。其中以“萬峰林”的西峰林納灰一帶最為典型。實際上，納灰一帶還同時存在峰林盆地(塔狀喀斯特地貌特征)。納灰一帶的峰林與西側(cè)的峰叢毗鄰出現(xiàn)，很好地駁斥了地貌的繼承演化序列，也同時為地貌的同時態(tài)演化提供了證據(jù)。本文從第四紀地質(zhì)學(xué)、地層學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)，以及沉積地質(zhì)學(xué)等多個角度，以興義典型喀斯特地貌中的納灰峰林和西側(cè)峰叢為研究對象，探索能量分配不均對地貌差異性的影響。

1 概況

1.1 地理位置

興義地處貴州西南緣，與廣西、云南毗鄰，位于云貴高原-廣西丘陵的過渡斜坡帶(東經(jīng)104°32′～105°11′，北緯24°38′～25°23′)。在第四紀時期，興義也經(jīng)歷了強烈的新構(gòu)造運動，呈現(xiàn)了西高東低的地貌特征，展現(xiàn)了獨特的地貌景觀。其萬峰林由成千上萬的山峰組成，占地面積為253.15 km2，以馬嶺河為分界劃為東峰林及西峰林。其中的西峰林，南北連綿約15 km，東西跨越約4 km，由納灰的峰林和西側(cè)連續(xù)分布的峰叢所構(gòu)成[3]。

1.2 氣候

該區(qū)處于海拔低且緯度低的地帶，屬于中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候。在海洋性氣候影響之下，構(gòu)成了該區(qū)獨特的季風(fēng)型、高原型的氣候特點。全年平均降雨量達到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總量的55%。該區(qū)所擁有的濕潤氣候、充足的雨水、長的無霜期，為喀斯特的發(fā)育提供了優(yōu)越的氣候外界條件。

1.3 土壤

興義在不同的氣候、地形影響下，土、光、水、溫，熱各異，土壤有明顯的分帶：在海拔1000 m以下，廣泛分布著黃紅壤、紅壤土及紅色石灰土；海拔在1000-1600 m之間，分布著黃壤土及石灰土；在海拔高達1600 m以上的高原處，主要發(fā)育的是黃棕壤土。這些土壤富含水分，主要在亞熱帶氣候條件下所形成。

圖1 興義西峰林Fig.1 West peak forest in Xingyi

1.4 巖性和構(gòu)造

區(qū)域內(nèi)出露的有三疊系、二疊系、石炭系地層。分布最廣泛的三疊系地層，約占了出露地層面積的90%，為喀斯特發(fā)育提供了巖性基礎(chǔ)。三疊系的地層巖性主要為中-下三疊統(tǒng)的碳酸鹽巖，巖性復(fù)雜相變大，自北向南從白云巖、灰?guī)r依次過渡為礁相帶白云巖、藻礁相灰?guī)r，在南盤江則為斜坡相碎屑巖(見圖2)[10]。壟頭組灰?guī)r是在三疊紀時期的碳酸鹽巖臺地邊緣所沉積。由于處于水動力強、海水動蕩，富氧，有利于生物的生存繁殖，碳酸鹽巖生成速率高，使得這套灰?guī)r的方解石含量高，礦物成分單一、質(zhì)純，是興義納灰處典型喀斯特發(fā)育的良好巖性基礎(chǔ)。

圖2 區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)徐柯健等，2008)Fig.2 Regional geologic map

興義地質(zhì)構(gòu)造屬于黔西南普安旋扭構(gòu)造變形區(qū)，主要由頂效、興義、敬南以及七舍四個斷裂褶皺帶組成，斷層帶中疊瓦狀逆沖斷層極其發(fā)育，四個斷褶帶中間由三個向斜區(qū)所控制(圖2；馬嶺河向斜區(qū)、納灰向斜區(qū)，以及丫口寨向斜區(qū))。

而在上新世末期的長期夷平下，貴州經(jīng)歷了自東向西，以大面積大幅度的間歇性抬升為特征的新構(gòu)造運動，其中以上新世末期和早更新世末的地殼隆升尤為強烈[11]。

1.5 水文

興義境內(nèi)河流屬于珠江流域南盤江水系，干流的南盤江在興義總段長84.6 km，其流域面積為1020.4 km2，一級支流分為黃泥河和馬嶺河。該區(qū)江河縱橫交錯，地表徑流充沛。在新構(gòu)造運動影響下，地殼大面積大幅度地間歇性抬升，馬嶺河、南盤江、黃泥河等水文網(wǎng)強烈切割，地下和地表喀斯特發(fā)育空間大力拓寬。與此同時，也造就了獨特的水文結(jié)構(gòu)，地下水的補給、徑流和排泄環(huán)境明顯改善，大氣降水、地表水和地下水的互相轉(zhuǎn)化有了一個良性循環(huán)系統(tǒng)，無疑營造了有利于喀斯特發(fā)育的天然環(huán)境?？傊?，興義喀斯特地貌的回春發(fā)育是巖性、氣候、強烈地質(zhì)活動帶、水以及構(gòu)造運動的穩(wěn)定性等多種因素共同作用的結(jié)果。

2 地貌同期異形的控制因素

納灰峰林與西側(cè)的峰叢毗鄰生長，簡單地以Davis演化序列評定納灰的峰林西側(cè)的峰叢老齡，并不科學(xué)。根據(jù)威廉姆斯理論[13]，興義的峰叢與峰林毗鄰的空間關(guān)系說明峰林可能是由峰叢發(fā)育而來。兩者隸屬同一個喀斯特生成系統(tǒng)，主要形成條件趨同，而實際上，促成要素的不同確有跡可循。

2.1 抬升的差異性

北-北西的斷裂在新構(gòu)造運動影響下使得納灰與其西側(cè)的地塊出現(xiàn)了明顯的差異性抬升，造成納灰東側(cè)的地塊產(chǎn)狀陡峭，西側(cè)的地塊產(chǎn)狀平緩。納灰峰林正處于向斜的軸部位置。該向斜的東、北、西三面均為非可溶性巖(碎屑巖)，控制著納灰峰林的形成。其東翼山脊上的五指山正是巖層走向極陡地排列所造成(圖1A)。在納灰處，一條北西向的斷層穿過，樞紐斷層在東向的產(chǎn)狀陡，在西向表現(xiàn)平緩，薄弱帶剝蝕作用劇烈。漏斗群沿著北西向的線形構(gòu)造帶狀分布。此斷裂帶的節(jié)理、裂隙交匯處漏斗和洼地尤為發(fā)育，呈串珠狀(圖1B)，也由這斷裂帶所控制。

2.2 地勢

朱學(xué)穩(wěn)在對中國西南地區(qū)喀斯特地貌的研究中發(fā)現(xiàn)，地貌的形成與地勢有著密切的關(guān)系：峰叢深洼主要發(fā)育在河谷深切、排水基準面埋深較深的云貴高原斜坡帶，此處河流坡降陡、地下水文埋深深，地表逕流缺乏；而峰林平原地形分布帶在流域的兩極地段，該處地勢平緩，河流坡降變平緩、地下水文埋深淺，地表逕流充沛[3-7]。換而言之地形坡降與地下水位埋深深度，影響著峰林子系統(tǒng)或是峰叢子系統(tǒng)的發(fā)育方向。

在納灰處，地形平緩，地勢相對西側(cè)峰叢區(qū)較低。納灰河在納灰中寨的東向，從西北端流入，向南流淌，穿過耳寨、樂立、雙生、納灰，然后潛入落水洞，匯入南盤江。河流基準面較低的納灰河更是使得該處以側(cè)向溶蝕為主。充沛的地表逕流，促進了該區(qū)薄弱帶的產(chǎn)生。沿著斷裂薄弱帶，喀斯特發(fā)育極為強烈。而在納灰的喀斯特區(qū)與非喀斯特區(qū)的邊界處，源自非喀斯特區(qū)的外源水不斷向地勢平緩的納灰處匯聚，加劇了側(cè)向溶蝕，這無疑造成納灰峰林處的溶蝕速率較西側(cè)峰叢快。

2.3 水文

碳酸鹽巖的層組性(連續(xù)性或互層性)以及地質(zhì)構(gòu)造這兩個影響因素[14]，將興義喀斯特地區(qū)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)分為互層褶皺型水文地質(zhì)和水文二元結(jié)構(gòu)。納灰西側(cè)的為滲入型峰叢喀斯特子系統(tǒng)，生成前提在于可溶巖厚度足夠，水流的垂向滲透可否得以保障[2，5]。西側(cè)峰叢正發(fā)育于舒緩向斜的轉(zhuǎn)折端間，水文結(jié)構(gòu)為連續(xù)型水文結(jié)構(gòu)，地表水保持了動力穩(wěn)定的散流，水的散流方式以下蝕為主；當(dāng)水向河流基準面下流，流至地下水通道、水流的匯聚處，溶蝕以及剝蝕的物質(zhì)能量則通過地下通道搬運轉(zhuǎn)移(圖3)。這種地表水下蝕，地下水暢通的二元水文結(jié)構(gòu)所展現(xiàn)的溶蝕—侵蝕動力過程，讓地表外源水的側(cè)蝕能向有利于峰叢發(fā)育的內(nèi)源水下蝕生生不息地進行轉(zhuǎn)化。換而言之，在基準面下降快的情況下，納灰西側(cè)的包氣帶變厚，在連續(xù)型地層間，物質(zhì)能量輸入并無消失殆盡，輸出的通道暢行無阻，峰叢洼地得以繼續(xù)演化及持續(xù)(圖3)。

而在納灰峰林處，碳酸鹽巖層為納灰向斜所封閉，在地表和地下被非喀斯特區(qū)域所包圍(圖3)，組成了互層褶皺型水文結(jié)構(gòu)。水朝著向斜的軸部以及背斜的轉(zhuǎn)折端匯聚，一個封閉聚水盆地得以形成。在中更新世的新構(gòu)造運動影響下，斷塊差異性抬升，能量分配存在巨大的分異[11，16-17]。納灰處地下水位的包氣帶較臨近地表的包氣帶薄，加諸外部的封閉環(huán)境，水以側(cè)向溶蝕為主，峰叢的平原化得以呈現(xiàn)(圖3)[18]。此外，可溶性巖與非可溶巖相毗鄰，在這中三疊統(tǒng)的相變帶，來自碎屑巖區(qū)的外源水大量注入，大幅度提高了水的碳酸根濃度，具有極強侵蝕性[15]。在構(gòu)造、地形，水文等條件的保障下，具溶蝕性的水會對可溶性巖石超量侵蝕，這使得峰林獨立演化，并非依靠峰叢發(fā)育而來。峰林與峰叢在地域分布上的差異主要源于能量輸入的不均衡。

圖3 水文結(jié)構(gòu)圖(據(jù)楊明德修改，1985)Fig.3 Hydrologic structure map

3 峰叢子系統(tǒng)在地域的分布優(yōu)勢

納灰處峰叢與西側(cè)峰林毗鄰發(fā)育，所構(gòu)成的喀斯特地貌卻仍以峰叢的分布在地域上占優(yōu)勢，這可能與峰叢子系統(tǒng)具備完整的水文網(wǎng)，具更強的發(fā)育適應(yīng)力，以及該系統(tǒng)處于結(jié)構(gòu)演化穩(wěn)定期有關(guān)。峰叢子系統(tǒng)強調(diào)包氣帶的厚度，與新構(gòu)造時期貴州大規(guī)模大幅度地殼隆升相符[13]。而相較峰叢子系統(tǒng)，峰林子系統(tǒng)不僅形態(tài)簡單多，系統(tǒng)也相較脆弱。峰林盆地強調(diào)含水層接近地表，溶蝕以側(cè)向為主的方式并不符合第四紀時期云貴高原的抬升趨勢，其發(fā)育為貴州構(gòu)造的基礎(chǔ)條件所制約。在地殼大力抬升的基礎(chǔ)上，河流基準面下降迅速，水的垂向侵蝕加劇，還造成了納灰峰林子系統(tǒng)出現(xiàn)回春發(fā)育。因此，峰林子系統(tǒng)的穩(wěn)定性明顯不如峰叢子系統(tǒng)。

4 結(jié)語

根據(jù)Davis侵蝕理論，峰林由峰叢演化而成，比峰叢出現(xiàn)得晚。而在貴州興義的納灰一帶的峰林與西側(cè)的峰叢毗鄰發(fā)育，很好地駁斥了地貌繼承演化理論。在大量野外調(diào)查基礎(chǔ)上，加上對地質(zhì)圖，地形圖等資料的綜合分析，輔以對遙感數(shù)據(jù)解譯，我們發(fā)現(xiàn)關(guān)于納灰一帶喀斯特地貌分異的新觀點。北-北西斷裂使得納灰一帶的差異性抬升，造就了地塊的薄弱帶。納灰向斜的東、西以及北面的碎屑巖將該向斜包圍，更與向斜區(qū)碳酸鹽巖構(gòu)成了互層褶皺型水文結(jié)構(gòu)。此外，平緩的地形，基準面相對低的河床的存在組成了一個優(yōu)良的喀斯特發(fā)育系統(tǒng)，使得該區(qū)外源大量匯聚，侵蝕加劇。換而言之，能量分配的不均勻是納灰一帶喀斯特地貌同期異形的關(guān)鍵因素。