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绝美!岩溶地貌的“沧海遗珠”!汉中天坑群是这样形成的 →

2023-06-03 03:22:42 501

摘要:天坑的地质背景汉中天坑群,地处扬子板块—扬子陆块北缘,地层同属扬子地层大区。位于我国重要的地质、地理和气候分界线(带)的南侧,巨厚的二叠纪、三叠纪海相碳酸盐岩沉积地 层,以及亚热带丰沛降雨量等自然气候条件,孕育了米仓山脉具带状分布特色的天坑...

天坑的地质背景

汉中天坑群,地处扬子板块—扬子陆块北缘,地层同属扬子地层大区。位于我国重要的地质、地理和气候分界线(带)的南侧,巨厚的二叠纪、三叠纪海相碳酸盐岩沉积地 层,以及亚热带丰沛降雨量等自然气候条件,孕育了米仓山脉具带状分布特色的天坑、溶洞等岩溶地质遗迹,具有重要的科学价值和景观价值。下面,小游将带您探寻汉中天坑群的神奇地质背景。

天悬天坑俯视图

特定构造发育岩溶遗迹

汉中天坑群岩溶地貌主要位于扬子陆块北缘。主要构造形迹有断裂构造、褶皱构造、裂隙及节理构造等。其中,断裂构造多以逆冲断层和走滑剪切断层性质为主;而褶皱构造样式在中西部地区多以宽缓的背、向斜褶皱为特点,东部地区则表现为相对紧闭的背斜褶皱和宽缓的向斜褶皱样式,往往宽缓向斜核部是天坑发育的重要构造部位;裂隙和节理构造受主断裂构造、褶皱构造和岩浆侵入等因素的影响和控制,表现出相对密集发育的特点,与断裂活动相关的裂隙和节理构造与岩溶遗迹的发育明显成正比。

汉中天坑群大地构造划分图

古地理环境孕育天坑地层条件

汉中天坑群的地层从太古代—新生代均有出露,但与汉中天坑群岩溶地貌有关的地层,主要为晚古生代二叠纪和中生代三叠纪。另外,震旦纪灯影组、寒武纪仙女洞组以及奥陶纪大堡组等除未发育天坑群外,溶洞、石林、石芽、峰丛、洼地、陡崖等岩溶地貌也较为多见。

天坑等岩溶地貌形成的物质基础为二叠纪阳新组和吴家坪组碳酸盐岩,在三叠纪大冶组、震旦纪—寒武纪灯影组及奥陶纪宝塔组也有少量溶洞发育。

天坑内部钟乳石

含生物碎屑—藻屑粉晶灰岩、厚层状藻屑砂屑灰岩、中薄层状藻屑微晶灰岩、中薄层状微晶灰岩、中薄层状白云质微晶灰岩、等13种岩石为二叠纪地层最主要的岩石类型,其中95%为碳酸盐岩类岩石。岩石组构特征、矿物成分、含量、粒径等是形成天坑及其他岩溶地貌的物质基础。其中矿物粒度的大小对碳酸盐类岩石的溶蚀速率,以及包气带内H₂O、CO₂含量的变化起着重要的作用。

地形特征塑造水文特征

水文地质条件

米仓山—巴山地区是陕西省最主要的岩溶分布区。地下水主要赋存于震旦纪至三叠纪碳酸盐岩中,含水层岩性为各种灰岩、白云岩夹碎屑岩。断裂构造对岩溶水的赋存起着明显的控制作用。在镇巴地区,泉、地下河大都沿断裂带发育,其断裂交汇部位富水性更佳;褶皱,尤其是复向斜构造,对岩溶水的赋存起着极为显著的控制作用,在向斜轴部及翘起端岩层底部发育张裂隙,其下往往又有志留纪页岩作为良好的隔水垫层,从而形成良好的储水构造。

天生桥天坑底部水流

地下水类型

汉中天坑群位于碳酸盐岩中山区,受区内自然地理及地质条件控制,形成一个个相对独立的水文地质单元。按地下水含水介质可划分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、碳酸盐岩类岩溶水3种类型。

地下水化学特征

米仓山地切割强烈,地下径流从分水岭向河谷方向运移,多以泉水的形式排泄于河谷。又因山势陡峻,水力坡度大,从而出现就地补给、就地排泄的形势,使得地下水径流途径较短,交替循环迅速,矿化作用微弱。

镇巴青水镇大龙洞

古地理境的精雕细琢

汉中天坑群是典型的岩溶地貌,其形成在古地理时代大致经历了4个阶段的构造地质演化过程。

晚古生代二叠纪—三叠纪陆表海沉积阶段

天坑群岩溶地貌发育地区在经历了加里东运动旋回的末期后,一直处于隆升剥蚀阶段。主要体现在志留纪早—中期沉积后,缺失了晚志留世、顶志留世及以上的泥盆纪、石炭纪等沉积地层,直至华力西运动旋回快结束时,扬子陆块北缘才被扬子海由东南向西北逐渐海侵,形成米仓山陆表海,并接受了二叠纪早期后段至三叠纪早—中期的地层沉积。根据二叠纪、三叠纪地层沉积的岩性、地层结构、沉积构造、生物活动等特征,认为该时期的沉积环境属浅海相碳酸盐台地,沉积物质主要为碳酸盐岩, 为汉中天坑群岩溶地貌的形成奠定了物质基础。

印支期末—燕山期地壳的频动升降阶段

中三叠世以后,米仓山地区和扬子陆块北缘大范围海水退出,由海相环境逐渐过渡到内陆湖泊相环境,并沉积了一套滨湖相的早三叠世及侏罗纪等碎屑岩。米仓山一带大概从中三叠世受喜神坝杂岩、碑坝杂岩和汉南杂岩抬升影响而开始露出海面,处于剥蚀状态。因而,南郑小南海、宁强禅家岩之间广泛缺失了中三叠世及以上沉积。这一构造演化为天坑群岩溶地貌发育地区以后地表水下渗至下部碳酸盐岩层位的距离 大大缩短,使地表岩溶发育达到最大化程度。

喜马拉雅期地壳缓慢抬升阶段

本区喜马拉雅构造运动期,地质演化进入到了陆相湖泊消亡,山间断陷盆地、拉分盆地随陆块上升调整的断裂构造而萌生,大范围陆地表面随地表水径流开始下切形成沟谷、溪流、河流等。在一些抬升缓慢和相对凹陷地方,形成汇水盆地、洼地等负地形地貌,在发育断裂、裂隙、节理构造密集地段,地表径流开始下潜或下渗,对地下埋藏的碳酸盐岩开始侵蚀和溶蚀,随着气候条件变暖、降水增多和水动力加强,岩溶作用也跟着提速,漏斗微地貌开始发育,为地下径流提供了水源,一些溶洞开始生成。

观音天坑坑底溶洞

新构造运动脉动式隆升阶段

新构造运动大约发生在180万年前后,表现形式以陆块间平衡和差异升降运动为主。印度洋大洋板块向北北东方向俯冲,而太平洋板块则向南南西俯冲,这种动力作用,造成喜马拉雅山脉快速抬升,带动了中国大陆各小陆块的移动、碰撞和差异升降。而在西乡—镇巴一带受中国新大陆的南西向推移,进一步呈叠瓦式伴随旋转推覆,与龙门山断隆之间的米仓山北麓东西向挤压缩短,巴山弧前锋地带应力增强而趋 向南北向展布,并形成差异升降的断块或岩片(星子山、褚河等地)。随着构造运动的持续,一些发育溶洞的碳酸盐岩地层被抬升,地下河下移,而抬高的溶洞逐渐退化 或趋向死亡。新的溶洞系统在温热带气候降雨量增强过程中,进一步发育壮大,个别溶洞水平上扩大和纵向上侵蚀加速,溶洞大厅愈来愈大,在重力支撑到达极限时,天坑就形成了。

汉中天坑群的发现,为中外各界所惊叹,为地质领域所振奋,为汉中地区所造福,为旅行者所向往。殊不知,这一二十一世纪地理大发现的形成需要数亿年的雕琢,其形成在特定的地质构造、地形、水文等条件下相互作用,缺一不可。

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来源:三秦地质

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