丹霞崖壁的形成机制初探——以丹霞山为例.pdf
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1、第 69 卷增刊 1Vol.69Supp.12023 年6 月Jun.,2023地质论评GEOLOGICALREVIEW113丹霞崖壁的形成机制初探以丹霞山为例一李燕文1,2),李宏卫2),程亮开2),涂华1),赖忠平1,3)1)汕头大学海洋灾害预警与防护广东省重点实验室,广东汕头,515063;2)广东省地质调查院,广州,510080;3)南方海洋科学与工程广东省重点实验室,广东珠海,519082注:本文为丹霞山地质地貌科考专项(编号:2021GJGY026)的成果。收稿日期:2023-04-10;改回日期:2023-04-30;责任编辑:周健。DOI:10.16509/j.georevie
2、w.2023.s1.046作者简介:李燕文,女,1998 年生,硕士研究生,资源与环境专业;Email:。通讯作者:李宏卫,男,博士,高级工程师,主要从事基础地质与地质遗迹调查研究工作;Email:。关键词:关键词:丹霞山;丹霞地貌;崖壁后退;崩塌丹霞地貌是一种以陡崖坡为特征的红层地貌(彭华等,2020),在流水侵蚀、重力崩塌、风化剥落等地质营力的作用下(郭福生等,2020),形成高数十米至数百米的赤壁丹崖。丹霞崖壁与方山、石墙、石柱、石峰、丘陵、孤石、崩积堆和崩积巨石 8 类地貌共同组成典型的丹霞地貌。其中丹霞崖壁特指坡度60,高度10 m 的陡崖坡。以往丹霞地貌的研究中,学者们对于丹霞崖壁
3、的研究多关注崖壁上蜂窝状洞穴、顺层洞穴等微观形态的形成机制(彭华等,2014;陈留勤等,2019),对于丹霞崖壁宏观上形成机制的研究相对较少。本研究通过野外观察和倾斜摄影影像分析,对丹霞山世界地质公园范围内的典型崖壁进行了统计分析,并尝试结合构造、岩性、流水等多重影响因素解析不同类型崖壁的形成机制。1丹霞山崖壁崩塌的空间分布特征丹霞地貌的坡面形态为“顶平、身陡、麓缓”或“顶斜、身陡、麓缓”,顶平或顶斜主要受岩层产状控制,身陡主要为崩塌作用所致,而麓缓与崩塌物山麓脚堆积有关,因此,丹霞地貌形成与重力崩塌密切相关。为厘清丹霞山地区崩塌事件的情况,我们对景区的重点地区进行了野外调查,并对整个区域的倾
4、斜摄影进行了详细的分析,共发现 174 处崩塌或滑坡点,并呈现以下几个特点(图 1):丹霞山的崩塌集中在景区的东部和东北部(占 80%),西部次之,南部最少;长寨苗竹坑一带存在较多的崩塌洞穴、岩壁崩塌新鲜面和崩塌破碎面;崩塌和滑坡主要发生在山体的南坡和北坡,可能与山体多为东西走向有关。景区东部崖壁受构造作用控制,在近东西向的密集节理影响下,东部多为近东西走向的山体。受北东向和近东西向两组大节理的控制,在断裂或节理交汇处在构造作用影响下岩体发生破碎,形成崩塌破碎面和崩塌洞穴。东北部崖壁受岩性和流水作用控制,长老峰至僧帽峰一带山体底部普遍存在水平凹槽,发育凹槽的层位以细砾岩为主,其胶结物为较易风化
5、的碳酸盐岩,因此极易被坡脚汇聚的流水冲刷侵蚀,形成凹槽。而底部凹槽的存在加剧了坡面不稳定性和发生重力崩塌的风险,因此加速了崖壁的后退,棺材寨崖壁即是一个典型案例。锦江沿岸崖壁受流水作用控制,锦江从北到南贯穿整个景区,对丹霞山地貌发育起重要作用。锦江沿岸有多处正在侧蚀的崖壁,底部形成水平洞穴后,上方崖面失去支撑形成不稳定坡面最终沿节理发生重力崩塌,如锦石岩和朝石顶大崖壁为典型的流水侵蚀形成的新鲜崖壁面。为了更为系统地理解丹霞山不同类型崖壁的形成机制,我们总结出 5 种崖壁形成模型。2崖壁形成机制流水侵蚀、风化作用、重力崩塌作为地貌塑造的外营力,在丹霞地貌形成演化发挥了重要作用。就丹霞崖壁形成机制
6、而言,流水侵蚀、风化作用仅是崖壁发育的条件,而重力崩塌才是赤壁丹崖形成的直接原因。地质论评 2023 年 69 卷 增刊 11142.1岩性差异岩石的孔隙度、裂隙密度、渗透率和胶结物可溶性等差异决定着岩石的差异风化,图 2A 为砂岩地貌岩性控制的崖壁差异侵蚀变化。从平面上看,可分为两种类型,一种是由砂岩盖层中不同密度的垂直节理形成的交错带,控制着陡崖后退的速度,从而形成槽脊交错的平面轮廓;一种是盖层内部节理的密度变化大,使得悬崖随着时间的推移形成不同的形态,山体曾经凸出的脊部可能会变成凹槽。如长老峰舵石下方的崖壁(图1a)。从侧面看,最初垂直陡崖上方的岩层发生球状风化,侵蚀后退。中间节理密集的
7、层位,容易发生破碎,导致风化和侵蚀加剧。易被侵蚀的软弱岩层不断的侵蚀剥落,形成水平沟槽,随着侵蚀的加剧形成水平洞穴,洞穴上方岩体失去支撑,最终盖层坍塌,出现新的陡崖坡,而后进入下一个侵蚀循环。2.2河流侧蚀流水侵蚀可分为地表水的地表径流冲刷,河流侧蚀和地下水的泉水侵蚀。地表径流对丹霞崖壁的侵蚀有着极为重要的作用,大气降水在崖壁上形成坡面漫流,蚀去并带走坡面上的风化物质,逐渐侵蚀冲刷形成垂直沟槽。流水在坡脚汇流侧蚀形成水平沟槽,随着流水的侧向掏蚀水平沟槽逐渐加深变成水平洞穴,使上覆岩块悬空,悬空岩体沿原生构造节理或减压(卸荷)节理发生崩塌。崩塌的岩体部分留着原地,部分被水流冲走(图 2B)。如丹
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