梁诗经 文斐成 陈斯盾
福建省地质调查研究院福州市塔头路2号350003

摘 要：石牛山主峰出露晚白垩世石牛山组晚期侵入相钾长花岗斑岩，山体浑厚壮观，石堡、石柱高耸，石蛋千姿百态。石蛋、石堡及崖壁上分布着深厚感情浅不一的石脊、石槽及大小不同的石臼、石盆、石穴等微地貌，构成独具特色的“水蚀花岗岩石蛋地貌”。经研究，钾长花岗斑岩是形成水蚀花岗岩石蛋的物质基础，风化剥蚀、大气降水击蚀及其流水侵蚀是形成石脊、石槽、石臼、石盆、石穴的主要外动力地质作用。

关键词：成因水蚀花岗岩石蛋石牛山福建

　　石牛山位于福建省中南部德化县水口镇，戴云山脉中段，这里群山巍峨，云蒸霞蔚，风光旖旎。石牛山主峰海拔1 781.64 m，山体浑厚壮观，发育由晚白垩世石牛山组晚期侵入相中粗粒钾长花岗斑岩构成的石蛋地貌，从石牛山主峰至铁砧山、蜂仔面山、石剑，各种石堡、石柱、石蛋遍布山脊。石蛋表面宽窄不同、深浅不一的“V”、“U”型石槽、石脊和石臼、石盆、石穴，把石蛋雕琢的千姿百态，构成独具特色的水蚀花岗岩石蛋地貌景观，不仅极具观赏性，更是研究水蚀花岗岩石蛋地貌不可多得的理想场所。

1　地质概况

　　石牛山位于浙闽粤火山岩带中段，为环太平洋大陆边缘构造活动带的一部分。经长期复杂的地质作用，形成多种多样的火山岩、潜火山岩及火山构造（图1）。

1.1 地层

　　区内地层为中生代中酸性火山-沉积岩系，主要有晚侏罗世南园组，白垩纪石帽山群及零星分布的第四纪松散堆积物。

　　南园组：呈弧形环状展布于石牛山火山构造洼地外围，岩性为灰、浅灰紫色流纹英安质晶屑熔结凝灰岩、熔结凝灰岩，夹晶（岩）屑凝灰岩、斜长流纹岩、沉积-火山碎屑岩和沉积岩，厚度大于2 181 m。

　　石帽山群：不整合覆于南园组之上，为一套灰、紫红色火山-沉积岩系，分为黄坑组、寨下组和石牛山组，地貌上常形成高山陡崖。

　　黄坑组：分布于石牛山火山机构外围，下段为灰、灰绿色沉凝灰岩、凝灰质砂砾岩，夹流纹质晶屑凝灰岩；上段为灰、浅紫灰色流纹质（含角砾）晶屑熔结凝灰岩、流纹质（晶屑）凝灰岩、流纹岩，夹流纹英安质含角砾晶屑熔结凝灰岩。厚度543.2 m～1 064.0 m。

　　寨下组：分布于石牛山火山机构南部，下段为紫红色凝灰质粉砂岩、含砾砂岩、泥岩、沉凝灰岩；上段为紫红、紫灰色流纹质（含角砾、集块角砾）晶屑熔结凝灰岩夹流纹质晶（岩）屑凝灰岩、流纹岩。厚度586.2 m～1 000.9 m。

　　石牛山组：为一套紫红色酸（偏碱）性火山-沉积岩系，区内仅出露上段，分布于石牛山火山构造洼地内，岩性为紫红色流纹质（含角砾、集块角砾）（晶屑）熔结凝灰岩夹流纹岩、沉火山角砾岩、凝灰质含砾砂岩、凝灰质砂岩、细砂岩，厚度大于870.6 m。晚期为侵出相酸性碎斑熔岩及浅肉红色中粗粒钾长花岗斑岩侵入。

1.2 断裂构造

　　石牛山及周边地区断裂构造发育，自燕山晚期至喜马拉雅期经多次地质构造运动，形成一系列北东向脆性断裂以及北西向、东西向断裂。此外，受火山构造影响，还发育环状、放射状断裂。新近纪新构造运动为继承性的断裂活动和断块差异活动。

1.3石牛山破火山

　　石牛山破火山位于石牛山火山构造洼地西端，平面上呈圆形。依火山作用及岩性划分为火山通道相、侵出相、空落相、火山碎屑流相、喷溢相、喷发-沉积相，各岩性岩相均围绕石牛山破火山口呈环状、半环状展布，洼地周边发育环状、放射状断裂及岩墙、岩脉。

　　火山通道相位于石牛山主峰一带，为钾长花岗斑岩充填，岩性具垂直分带，自深部向浅部由石英二长斑岩→二长花岗斑岩→钾长花岗斑岩呈渐变过渡，岩石化学成分由中酸性逐渐过渡为酸性，铁镁质矿物含量逐渐减少，钾长石含量增多，斜长石含量减少，矿物粒径变细。侵出相碎斑熔岩呈岩穹产出，分布在火山通道相四周；空落相主要为凝灰岩、火山角砾岩、集块岩，分布局限；火山碎屑流相由流纹质熔结凝灰岩、流纹质角砾熔结凝灰岩等组成，呈半环状分布在火山通道周围；喷溢相为呈夹层产出的流纹岩，分布局限，基本上呈环状分布；喷发-沉积相以紫红色砂砾岩、凝灰质砂岩为主，夹沉凝灰岩，沉火山角砾岩，呈环状断续分布于洼地最外围。

　　侵入于火山通道的浅肉红色中粗粒钾长花岗斑岩构成石牛山主峰，亦是石牛山花岗岩石蛋地貌的成景岩性。

2　石牛山地貌景观

　　石牛山浅肉红色中粗粒钾长花岗斑岩发育较稀疏的3组相互垂直节理，经风化剥蚀、流水侵蚀、植物根劈、重力崩塌等外营力作用，岩石沿节理崩裂和球状风化、砂状风化，形成怪峰突兀的穹状峰丛（照片1）、石堡、石柱和石蛋，与四周石帽山群奇峰幽谷遥相呼应，构成雄伟壮观的水蚀花岗岩石蛋——火山岩地貌景观（表1）。

3　水蚀花岗岩石蛋微地貌

　　花岗岩石蛋是因花岗岩体产生球状风化，表层风化物被剥离后，残余部分多呈球形而得名，由大量石蛋构成的特殊地形称石蛋地形^[1]。福建许多花岗岩出露区发育石蛋地貌，石牛山石蛋地貌不同于他山的显著特征在于其石蛋、石堡及崖壁经风化剥蚀、雾雨湿润、大气降水冲蚀，表层分布深浅不一的石脊、石槽或大小不同的石臼、石盆、石穴等微地貌，形成一种独特而罕见的石蛋地貌（表2）。此类地貌是在钾长花岗斑岩体沿节理、裂隙崩裂后产生砂状风化的基础上，由大气降水侵蚀而成，故将其命名为“水蚀花岗岩石蛋地貌”。

3.1花岗岩石蛋水蚀微地貌基本形态

　　石牛山石蛋、石堡、石柱、崖壁表面经雾雨湿润、风化剥蚀和大气降水侵蚀形成石槽、石脊、石臼、石盆、石穴等微地貌，根据其形态、发育位置、大气降水侵蚀方式、水动力条件，分为几种基本类型（表3）。

3.1.1垂直石槽

　　岩石在昼夜温差变化产生的热胀冷缩和雨雾浸润产生的湿胀干缩作用下，石蛋表面发生微—弱风化，在表层2 mm～5 mm深度范围内，常见长石、石英等造岩矿物呈砂粒状脱落。大气降水时，雨水汇聚形成宽数厘米至十余厘米的线状水流，或雾气凝聚形成宽数厘米的线状水流，自岩石顶面向下沿侧壁流淌，已风化疏松的长石、石英被流水侵蚀脱落，逐渐形成横断面呈“V”型的流水冲蚀沟，若流水量大，水流对冲蚀沟的侵蚀能力强，则形成横断面呈“U”型的流水冲蚀沟，呈“V”型或“U”型的流水冲蚀沟称为石槽。

　　根据流水侵蚀作用及侵蚀痕迹的不同，可分为流水石槽和跌水石槽，前者再分为光壁流水石槽和梯壁流水石槽；后者分为阶状跌水石槽和梯壁跌水石槽。

　　光壁流水石槽：在坡面倾角大于30°的石蛋、石堡侧面或崖壁，由于坡面倾角大，流水侵蚀作用以沿崖壁或石蛋侧面垂直内切为主，形成底壁、侧壁光滑的石槽，谓之光壁流水石槽（照片2）。

　　梯壁流水石槽：早期由流水侵蚀形成的深底流水石槽，后期由于流水量的减少，线状流水的下切能力减弱。雨水以及雾水沿侧壁向底壁呈面状流淌，侵蚀石槽侧壁和底壁，被侵蚀的槽壁及底壁呈平缓内凹，未被侵蚀的槽壁及底壁呈2cm～3cm宽的“U”型脊状凸起，形成槽内具横石脊的流水石槽，整个石槽颇似一架梯子，称梯壁流水石槽（照片3）。

　　阶状跌水石槽：在坡面倾角介于15°～30°的缓坡状崖顶或石蛋顶面，大气降水或雾气凝聚汇集的线状水流沿崖壁坡面或石蛋表面早期形成的浅底石槽流淌。由于坡面倾角小，流水纵向下切能力低。当降雨量大时，石蛋表面汇聚的流水量大，水流在石槽中与底壁磨擦呈波浪式或跳跃式向前流动，对石槽底壁产生不均一的侵蚀，波谷处的石槽底壁逐渐被侵蚀下凹成依次排列的圆形小凹坑。当石槽中的流水量少时，流水对凹坑后壁产生内切侵蚀，凹坑内积水外溢对前缘产生下切侵蚀，石槽底壁逐渐被流水侵蚀成阶梯状。当石槽底壁被侵蚀成阶梯状后，流水沿阶状底壁逐级向下流淌，形成跌水冲蚀，逐渐在石槽底壁冲蚀出串珠状分布的圆形、椭圆形跌水坑，称阶状跌水石槽（照片4）。

　　梯壁跌水石槽：跌水石槽经水流进一步冲蚀，石槽底壁被侵蚀下凹，深度逐渐增加。石槽侧壁顶面的雨水以及雾水沿侧壁向下流淌，侵蚀石槽侧壁和底壁呈弧形内凹，未被侵蚀的槽壁及底壁向上凸起，形成横贯石槽的“U”型横石脊，相邻2个横石脊之间分布着大小不一的跌水坑，石槽内的横石脊形似梯子的踏板，整个石槽亦似一架梯子，称梯壁跌水石槽（照片5）。

3.1.2石脊

　　与石槽相邻，未被线状流水侵蚀的石蛋或崖壁表面呈脊状或弧形的长条状凸起，称为石脊。

　　石槽、石脊是石牛山水蚀花岗岩石蛋最基本的微地貌，崖壁、石蛋表面发育的宽窄不一的石脊、石槽将崖壁和石蛋雕琢成千姿百态，形成惟妙惟肖的象形石。“龙爪石”、“石南瓜”、“仙桃献瑞”、“春蚕吐丝”、“雷峰塔”、“擎天巨拳”等如天工巧凿，栩栩如生。有些石蛋顶面经雨水冲蚀及流水侵蚀，形成尖棱的石脊如同山脊，“V”型石槽如同山谷，蜿蜒曲折的石脊、石槽犹如绵延起伏的山脉、纵横交错的沟壑，构成形象逼真的微型立体山岳景观（照片6），有的则如同一枚巨大的猛犸象臼齿（照片7）。此类微地貌多发育于崖顶或石蛋顶面。

3.1.3水平石槽

　　为崖面上沿节理呈近水平延伸的弧形凹槽，垂直水流在崖壁或石蛋表面受水的表面张力及岩石吸附作用，沿崖壁或石蛋侧面呈面状而下流淌，由于节理是易受流水侵蚀和风化的薄弱面，节理面两侧的岩石被流水侵蚀、风化剥蚀，崖壁沿节理逐渐向内凹入，形成近水平状延伸的弧形凹槽，称水平石槽（照片8）。

3.1.4石臼

　　钾长花岗斑岩湿胀干缩，以及昼夜温差变化引起的热胀冷缩，岩石产生砂状风化。当大气降水时，雨水冲击作用使崖顶或石蛋顶面局部已风化疏松的矿物脱落，石蛋顶面逐渐被雨水冲蚀成凹坑。积聚在坑内的雨水长时间浸润凹坑周壁和底板，加剧了物理风化和化学风化，凹坑逐渐扩大，形成大小不一的圆形、椭圆形或不规则状内壁呈弧形（或腰鼓形）、底板弧形下凹的凹坑，称石臼（照片9）。一些面积较大的石臼，聚积在石臼内的雨水在风的吹拂下，荡激的水波不断拍打、冲击石臼内壁，对内壁产生侵蚀作用。随着石臼的扩大和石臼内积水的增多，激起的水波越大，对内壁的冲击作用越强，在波浪长期冲蚀下，石臼被侵蚀形成月牙状内壁。此外，汇聚于石臼内壁顶部的雨水以及雾水沿内壁呈面状向下流淌，侵蚀石臼内壁，亦能将石臼侵蚀成“月牙状”内壁。

　　石蛋顶面多有石臼分布，石牛山主峰为巨大的石堡，其顶面经雨水冲蚀形成许多直径1 m～2m的大石臼。

3.1.5石盆

　　随着石蛋被进一步风化和雨水侵蚀，石臼逐渐扩大加深。降雨时，雨水充满石臼后向外溢出往低处流淌，流淌的线状水流对石蛋产生下切作用，逐渐沿流水线侵蚀下凹形成垂直的石槽。久而久之，随石盆的扩大，石槽的加深，石蛋表面形成深度大于宽度，向一侧开口的圆弧形石臼，称为石盆。有些石蛋发育宽大的石盆，整个石蛋如同一把墩实的交椅，故亦称石交椅（照片10）。

3.1.6石穴

　　钾长花岗斑岩发育水平和垂直等多组不同方向的节理和裂隙，大气降水时，崖壁、石蛋顶面的雨水聚集成宽窄不一的垂直水流沿崖壁、石蛋侧面向下流淌，在节理、裂隙处向内渗透侵蚀，崖壁、石蛋侧面逐渐被蚀形成大小不一，弧形内凹的圆形、扁圆形的小洞穴，这些小洞穴在石蛋表面沿节理延伸呈串珠状分布，形似壁龛。

3.1.7石牛鼻

　　在大气降水过程中，水流沿石蛋表面及崖壁向下流淌，部分水流受岩石吸附作用及矿物晶隙毛细管作用上溯至石穴顶壁和侧壁，浸润石穴内壁。内壁湿胀干缩产生砂状、片状风化剥落，石穴内壁不断扩大。当两个相邻石穴的内壁沿节理、裂隙相向侵蚀、风化剥落，石穴内壁被蚀穿后，在崖壁上形成外表分隔，内部相通的石穴，形似牛鼻孔，称石牛鼻（照片11）。

3.2水蚀花岗岩石蛋地貌发育条件及地质作用

　　石牛山水蚀花岗岩石蛋地貌是由晚白垩世钾长花岗斑岩经侵蚀崩塌、砂状风化、流水侵蚀等外营力作用而形成的一种特殊地貌。其发育是受岩性、地质构造、气候条件、外动力地质作用等因素控制。

3.2.1 节理、裂隙

　　石牛山主峰及其周边一带出露的浅肉红色中粗粒钾长花岗斑岩为火山活动后期侵入相潜火山岩，当熔融的岩浆在凝固成岩时形成原生节理以及成岩后受地壳运动产生多组不同方向的节理、裂隙。此外，随着上覆的岩层逐渐被风化剥蚀，钾长花岗斑岩体释放了原来承受的压力，减压作用产生卸荷节理。这些节理、裂隙将钾长花岗斑岩体切割成规模不等的方形、菱形或长方形块体，为后期重力崩塌、砂状风化、球状风化和大气降水侵蚀创造了条件。

　　钾长花岗斑岩体被剥露出地表后，裸露的岩体开始遭受风化剥蚀作用（物理、化学、生物风化作用），由于海拔高，昼夜温差大，使岩石热胀冷缩，节理、裂隙不断扩大加深，最终沿节理和裂隙发生块状崩裂，形成大小不一的岩块。由于岩块棱角部位最易受剥蚀，物理风化首先发生在棱角部位，岩块因棱角及表面发生砂状风化和片状剥蚀而逐渐浑圆化成圆形的石蛋。

3.2.2岩石结构

　　石牛山浅肉红色中粗粒钾长花岗斑岩造岩矿物主要为斜长石、钾长石、石英及少量黑云母，含20％～30％长石斑晶，矿物颗粒大小不均，岩石具斑状结构，基质矿物粒径1 mm～2 mm，斑晶粒径3 mm～10mm。此外，还含有少量粒径5cm～20cm的暗色包体。由于各种矿物的热力膨胀系数不同，加之矿物之间颗粒大小、颜色深浅的不同，当日温差发生剧烈变化时，各种矿物膨胀变形量不同，削弱了彼此之间的聚结力，逐步崩解为松散状态的矿物颗粒或岩屑。强烈的风化作用使岩石表层基质和斑晶中的长石、石英呈半松散状态的矿物颗粒，部分长石弱高岭土化，岩石表层不断地产生砂状风化。

3.2.3 大气降水侵蚀作用

　　大气降水是塑造水蚀花岗岩石蛋地貌最主要的外营力作用，石牛山地处戴云山脉中段，属南亚热带季风气候区。戴云山脉是福建东南沿海大陆的第一道大屏障，南来的海洋性暖湿气流受绵延的山脉阻挡上升与高空冷气流交锋，暖湿气流骤冷水蒸气凝聚形成雾气或大气降水。石牛山顶峰常年云遮雾绕、大雾弥漫，年雾日达200余天，年降雨量达1800 mm～2000 mm，形成湿度大、降水多的特殊小气候环境。充沛的雨量为塑造水蚀花岗岩石蛋地貌提供了水动力条件。

　　大气降水对石蛋的侵蚀作用主要为雨水击蚀和水流侵蚀。雨水击蚀，即降落的雨水对石蛋产生直接冲蚀作用，使石蛋表层已弱风化的长石、石英等基质和斑晶逐渐疏松脱落形成细小的凹坑。雨点越大，降落到石蛋表面产生的冲击力越大，对石蛋的侵蚀作用也越强。水流侵蚀，则是雨水汇聚形成的线状水流，向低处流淌过程中对石蛋产生侵蚀下切作用，经流水长期侵蚀，流水纹逐渐扩大加深，形成石槽。流水侵蚀能力与降雨量、线状水流汇水量、流速成正比，流水量大的水流常将石蛋表面侵蚀形成宽而深的“U”型石槽，而流水量小则侵蚀形成窄而深的“V”型石槽。

　　石牛山一带的钾长花岗斑岩石堡、石柱及石蛋就是这样在大气降水长期侵蚀下，被雕琢上形态各异的石脊、石槽、石臼、石穴等，塑造了绚丽多彩的水蚀花岗岩石蛋地貌景观。

4　结论

　　福建德化石牛山水蚀花岗岩石蛋地貌是石牛山组中粗粒钾长花岗斑岩在多雾、多雨的特殊气候条件下，经长期风化剥蚀和大气降水侵蚀而形成。钾长花岗斑岩是形成石蛋地貌的物质基础，风化剥蚀、大气降水侵蚀是形成石蛋及其表面石脊、石槽、石臼、石穴的主要外动力地质作用。石蛋顶面及侧面坡面倾角不同，水动力条件不同造成流水侵蚀作用强弱差异，产生不同的侵蚀作用，形成形态各异的流水侵蚀微地貌景观。

　　石牛山水蚀花岗岩石蛋地貌景观，反映了不同地质条件和水动力条件下的风化作用和流水侵蚀作用，在地质学、地貌学具有很高的科学研究价值，千姿百态的水蚀花岗岩石蛋亦具有很高的美学观赏价值，是一处独具特色的集地学考察、科普和旅游观光胜地。

参 考 文 献
[1] 地质矿产部《地质辞典》办公室．《地质辞典》（一）普通地质 构造地质分册 上册．北京：地质出版社，1983