杨鸿连韦京莲刘连刚
北京市地质研究所西城区黄寺大街24号100011

摘要：中国岩溶地貌发育非常广泛，约占国土面积的七分之一强（125万平方公里），但南方和北方的岩溶地貌在形态上是完全不相同的。南方的岩溶地貌纤巧秀丽，北方的则粗犷豪放，这是由岩石、气候、构造三大因素造成的。南方的岩溶地貌是以溶蚀作用为主形成的，而北方的岩溶地貌则是以构造冲蚀作用为主形成的。

关键词：岩溶、冲蚀、十渡地貌

　　我国碳酸盐岩类岩石分布面积非常广泛，约占国土面积的七分之一强（125km2），所以岩溶地貌在我国广泛发育，特别是西南诸省，其中广西、云南、贵州三省岩溶地貌占全国岩溶地貌面积的一半以上。广西桂林山水、云南路南石林都是闻名遐迩的岩溶景观，由此可以看出，岩溶地貌是科学性和观赏性结合得异常完美的产物。但是，在中国广袤的大地上，南方和北方的岩溶地貌无论在形成机理上，仰或在形态上都有很大的区别：南方的岩溶地貌纤巧、秀丽，北方的岩溶地貌则显得粗犷、豪放，这种差异的出现是与一个地区地貌形成的控制因素有极大关联的。

1　十渡地貌的提出

　　地貌是自然环境的重要组成要素，同时又是影响环境的重要条件。一种地貌类型的形成实质上是地球内外营力相互矛盾、相互制约的过程。一般讲地貌成因类型取决于三大要素即气候条件（外力作用）、岩石类型（物质基础）、构造状况（内力作用）。笔者在全面考察了北京房山世界地质公园十渡－河北省野三坡－白石山的地质、地貌后，根据上述三大要素，我们提出 “十渡地貌”这一地貌理念，与各位同仁共同商榷。

　　“十渡地貌”的定义是指：赋存于华北地区广泛分布的中元古界蓟县系雾迷山组燧石条带白云岩中的地貌，地层特征是岩层厚度巨大、产状平缓、垂直节理发育。这是由于自更新世开始，特别是晚更新世以来，受新构造运动影响，在华北地区普遍出现的半干旱与半温湿、冷暖频繁交替的气候条件下形成的一种巨型“构造－冲蚀岩溶地貌”。

　　岩溶又称“喀斯特”。喀斯特原是克罗地亚西北部石灰岩高原的一个地名，那里发育着各种奇特的石灰岩地貌，十九世纪末前南斯拉夫学者司威伊奇（J.Cvijic）在研究了这个石灰岩高原的各种地貌特征之后，把这种奇特的地貌现象称之为“喀斯特”。由此之后，喀斯特一词便成为世界各国石灰岩地貌的通用专业术语，它特指由岩溶作用形成的地形地貌。我国曾在1966年全国岩溶学术会议上，建议把喀斯特改为岩溶，但在1981年又议定“喀斯特”和“岩溶”可以通用。

　　实际上，岩溶是指地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用及其所形成的水文现象和地貌现象。这里有两点需加以注意，一是主观上要有可溶性岩石，二是客观上要有地表水或地下水的参与，二者缺一不可。

2　发育分布特点

　　“十渡地貌”发育在太行山与燕山衔接部位的中、低山区，这里是华北板块的中部，同时也是太行山隆起、燕山型陆内造山作用和新构造运动表现强烈的地区之一。自北京房山十渡－霞云岭地区至河北省野三坡、百里峡、白石山，在上千平方公里的范围内，“十渡地貌”表现的蔚为壮观，这里有直立陡峻的岩壁；线条刚直、棱角分明的半面山、岩峰、塔状山、墙状山、板状山、棱柱山以及两壁对峙的峡谷、嶂谷、“一线天”岩缝等。十渡地貌的最大特点是：从正面看有如山峰林立，但从侧面观察，“峰丛”与岩壁紧贴在一起，恰似“岩壁上的浮雕”。如十渡地区的笔架山（照片1）、蝙蝠山；圣莲山的莲子峰；白石山的大理岩峰丛（照片2）；野三坡百里峡的嶂谷（照片3），就是这类地貌的代表。可以说“十渡地貌”是太行山－燕山地区“构造－冲蚀岩溶地貌”中非常具有特色的重要组成部分，在中国北方岩溶地貌中具有典型意义和广泛的代表性。

3　十渡地貌形成与控制因素分析

3.1 岩性对十渡地貌的影响和控制

　　形成十渡地貌的地层为距今1200Ma年前沉积形成的中元古界蓟县系雾迷山组地层。岩性为中厚层状、厚层状含燧石条带白云岩及硅质白云岩，沉积厚达500m以上。地层总体产状平缓，倾角一般不超过10°。

　　雾迷山组燧石条带白云岩岩性致密、坚脆，是碳酸盐岩中比较难溶蚀的岩石。在十渡地区曾对白云岩中的（Ca、Mg）CO3进行过“岩溶测试”，结果表明，园区的白云岩CaO和MgO的溶蚀量都很低，年溶蚀量普遍在100mg以下，为11.18m3/km2·a。这就表明雾迷山组燧石条带白云岩在岩溶作用过程中，化学溶蚀不是主导作用。

　　由于出露在这里的中元古界蓟县系雾迷山组燧石条带白云岩其岩石结构致密、性脆，溶蚀度和溶解度均较低，岩石的力学强度低，机械破坏量较大。这些岩石特征表明了岩石因难于受化学溶解而不易被整体破坏，但另一方面却有利于流水的冲蚀、切割作用和机械崩解作用的发生，造成局部的块体移动。

3.2 古气候对十渡地貌的影响

　　华北地区古气候演化是由上新世早期“亚热带湿热气候”→上新世晚期“北亚热带半湿润气候”→早更新世早期“温暖带气候”→早更新世晚期“冰缘气候”→中更新世“温带潮湿气候”→晚更新世至今“温带半干旱气候”环境。

　　古气候对本区岩溶地貌的形成与演化至关重要，这套岩层在温带半干旱半湿润气候中，曾反复出现多次干冷和暖湿气候的交替，极大地促进了岩石中的裂隙扩大和物理风化剥落的进程。

3.3 构造节理对地表岩溶地貌的控制

　　十渡地貌是由板状山、墙状山发展而成的。其形成机理是燕山晚期E-W向张节理导控形成的E-W向板状、墙状山，被喜马拉雅期N-S向张节理及燕山晚期NNW向剪节理分割形成多个“岩柱”和 “峰丛”。同时喜马拉雅期NE向剪节理与燕山早期NNE向的剪节理，也参与对峰丛地貌的塑造。

　　中生代以来华北地区一直处在“燕山型陆内造山强变形带”的范围内，受不同时期周邻板块的挤压，岩层中产生了5期宏大的透入性节理，这些构造节理对本区地表岩溶地貌的形成具有明显的控制作用。岩石中发育的垂直共轭节理、裂隙其密度非常大，一般密度大于5条／米，最密大可达近20条／米。一个观测点常有3～4组节理交叉，倾角一般都大于80°。密集发育的节理、裂隙为物理风化剥蚀作用提供了极为有利的基础条件，垂直节理更有利于肢解岩层，由此便形成了“十渡地貌”中极具代表性的边坡陡崖和棱角分明的石柱、石墙、塔状山、嶂谷等。在这些地貌形态中，可以清晰的看到在岩石表面保留着不同方向、棱角分明的解理面（照片4）。

　　另一个导致“十渡地貌”形成的构造因素是新构造运动。新近纪上新世以来，华北地区一直处于强烈的间歇性抬升过程之中，有资料显示，新构造运动以来北京西山地区的抬升幅度在500m以上。如此大的抬升幅度使岩石的崩塌作用更易发生，同时流水的冲蚀切割作用也会十分强烈，在大量节理裂隙的配合下，非常有利于深切峡谷的形成。

　　我们从沟谷堆积、坡积物中也可得到构造影响的佐证，在“十渡地貌”发育的地区，堆积和坡积物主要是以崩塌、垮落的岩屑、岩块为主。

3.4河流侵蚀作用对十渡地貌的影响

　　流经华北地区的河流具有相当多的共性，即化学迳流模数与年侵蚀模数之比均较低。以流经白石山、野三坡、十渡地区的拒马河为例：拒马河在十渡地段年化学迳流模数与年侵蚀模数之比仅为“0.11:1”，这是因为拒马河从源头开始，大多在碳酸盐岩地区流动。干旱季节，河水中方解石和白云石离子含量已基本达到饱和状态，进入十渡地段后，已不再具有溶蚀能力，进而以侵蚀—冲蚀作用为主。进入雨季后，拒马河侵蚀能力加强，对本区白云岩地形冲刷切割起重要作用。尤其是山洪瀑发时，对岩石的冲刷切割更为强烈，拒马河两岸的陡壁就是在河流强烈冲蚀切割下形成的。

　　奔流在太行山间的拒马河及其支流由于受优势节理裂隙方位的控制形成了一个格状水系，支流水系常与主流干道成直角或逆流相交。顺直的河谷具有更加强烈的下切侵蚀动力，所以常导致支流水系两侧的山体崩塌形成陡壁。由于受优势节理方位的控制，拒马河干流发育为一条蜿蜒曲折的蛇形河曲，而且曲流的曲率很大。这种作用的结果是在河流的凹岸由于冲刷侵蚀使岩石产生崩塌，形成高大陡峻的悬崖，凸岸则形成浅滩。

　　综上所述，“十渡地貌”是在更新世以来，尤其是晚更新世以来地壳多次间歇性快速抬升和古气候环境冷暖频繁交替的条件下，物理风化＞化学风化作用的结果。

　　在华北地区也发育众多的岩溶洞穴，这些溶洞群与广泛发育在地表的十渡地貌在形成机理、形成时间上都有明显的不同：（1）溶洞群大都发育在寒武－奥陶系石灰岩和铁岭组灰质白云岩中，这些岩石的溶蚀度和溶解度都大于形成“十渡地貌”的雾迷山组燧石条带白云岩。（2）溶洞群发育在唐县期之前（即2.60MaBp），那时整个华北地区长时间处于亚热带温热湿润的气候条件下，构造相对比较稳定，这与早更新世以后尤其是晚更新世时期形成“十渡地貌”时的温带半干旱并历经数次冷暖变化的气候条件有极大的区别。同时，形成“十渡地貌”时期地壳处于不稳定的频繁间歇性抬升阶段。

　　从严格意义上讲，“十渡构造－冲蚀岩溶地貌”不具备真正的 “峰林”的特征，而是处于“峰丛”发展阶段，它与中国南方以及世界各地热带、亚热带潮湿气候条件下形成于显生宇（543MaBp以来）石灰岩中的，表面布满溶蚀沟槽、形状千姿百态的成熟型峰丛、峰林地貌有明显的不同。这是由于那些地区在形成峰丛、峰林地貌时气候湿热，石灰岩溶蚀速度快，因此早期喀斯特地貌在这些地区保留时间不会太长，这是中国南方早期构造－冲蚀地貌保存不多的原因，也是中国南、北方喀斯特地貌的差异之处。

[1] 杨景春，《地貌学教程》1985，高等教育出版社
[2] 蒋忠诚等，《北京西山岩溶》1996，广西师范大学出版社
[3] 鲍亦冈等，《北京百年地质研究》 2001，地质出版社