构造在地貌发育过程中起主导作用。首先,它控制了地壳的隆升或沉降,使地表遭受风化剥蚀或接受沉积,形成山地、盆地或丘陵等地貌单元。正是由于构造条件的不同,怀玉山花岗岩区呈现出四种不同风格的花岗岩地貌,即三清山式密集尖峰峰林地貌,灵山黄山式壮阔雄浑峰林地貌、梧风洞华山式断崖峭壁地貌和怀玉山泰山式穹状雄伟地貌(杨明桂等,2009)。三清山花岗岩峰尖坡陡,棱角分明,石蛋较少,相对高差大,第四纪堆积物很少。一方面说明三清山目前仍处在不断缓慢抬升的状态,且抬升速率大于风化剥蚀的速率,这在第四章已进行了具体的定量计算;但另一方面,三清山剥露出地表的时间不长,剥蚀程度不及黄山,这与地貌发育的阶段是对应的。三清山山体上部三清宫附近(28°52′36″N,118°04′02″E)保留有残留顶盖(图版Ⅱ之5),点北为细粒斑状黑云母花岗岩,点南为寒武系西阳山组条带状灰岩夹粉砂质页岩、钙质泥岩,产状为135°∠45°,见有三叶虫化石和少量底栖腕足类化石,而黄山没有类似现象的报道。三清山岩体不仅侵位于下寒武统地层中,侵入接触关系最新的是泥盆系西湖组地层,而与黄山岩体侵入接触最新的是寒武系地层。这都说明黄山经历了比三清山更大程度的剥蚀,这与两者裂变径迹的证据也是吻合的。三清山山体下部300~400 m为沉积围岩,并还能见到岩体与围岩的原始侵入接触界面,中心相出露面积最小。这些都是三清山还处在地貌发育的早期阶段、剥蚀程度不高的证据。
其次,断层和节理等次一级的断裂构造使岩石发生破碎,降低其抗风化的能力,易发育形成各种微地貌景观,在控制景观发育方面也起到至关重要的作用。三清山花岗岩体中的断层和节理发育十分典型和独特,是研究不同尺度构造现象的理想场所。
6.1.1.1 断层
三清山岩体在燕山晚期形成后,地壳仍以抬升作用为主,三清山花岗岩断层(带)主要有三组方向:北东向、北北东向和北西向,七条主要断层(带):长棚断层、冷水坑—徐家村断层、吴家—土城断层、小坑—芭蕉坞断层、鹅公岭—下西坑断层、枫林-紫湖镇断层带(表6.1;图6.1)。后三者是控制三清山“三角形断块山”的主构造,发育早期分别为逆冲断层、左行走滑断层和张性断层,时间依次从早到晚。到喜马拉雅伸展期转化成为区内三条正断层,即相对三清山山体而言,其倾向均向外倾,即断块山以内的岩石为上升盘,以外的为下降盘。这三条断层基本呈等边三角形,将三清山主岩体分割成一个典型的断块山。
小坑—芭蕉坞断层:位于公园的西北部,走向北北东,倾向北西,倾角70°,切断了北东-南西走向的断层。其南东盘上升而北西盘下降。沿断层可见构造角砾岩、硅化岩和碎裂岩,沿断层走向形成很深的断层谷地貌。
鹅公岭—下西坑断层:位于公园的东部和东北部,走向北西,倾向北东,倾角65°,其南西盘上升而北东盘下降。断层面展示片理化花岗岩、构造角砾岩,岩石强烈硅化。沿断裂形成大的峡谷,其东南段断断续续可见由硅化岩石形成的断层崖(图版Ⅱ之6)。
枫林—紫湖镇断层带:位于地质公园东南部,由数条呈北东50°~60°延伸断层所组成,倾向南东,倾角60°,沿此断层可见到早期剪切作用形成的劈理带、片理带和断层角砾岩带。断层带宽10~40 m。
三清山在怀玉山地体隆起的背景上又受到三条断层围限的三角形断块控制,构成一个独特的“隆上隆”地质构造山体。这进一步加剧了三清山的隆升,使得其抬升幅度明显比周边地质体大得多,即以最新的补充期花岗岩株为主峰,突立于群山之上。
6.1.1.2 节理
克鲁斯根据节理与“流动构造”的关系将节理分为三类:同时平行于流线和流面的为L节理,又叫平行节理;平行流线但垂直于流面的为S节理,又叫纵节理;同时垂直于流线和流面的为Q节理,又叫横节理(王根厚等,2007)。从与造景关系的角度出发,分为造景节理、保景节理和损景节理三种,造景节理主要指纵节理,稀疏纵节理主导的花岗岩多形成悬崖峭壁的峰峦,密集纵节理主导的花岗岩多形成峰丛、峰柱、造型石等景观;保景节理主要指水平节理,如河南伏牛山因水平节理控制形成“摞摞石景观”;损景节理主要指横节理,通常有一定的斜度,俗称斜节理,倾角越大越不稳定,容易沿节理面产生滑塌(崔之久等,2007)。
三清山在岩体形成过程中,岩浆侵位上升,减压降温,体积收缩,形成原生节理。据统计(表6.2),主要有三组方向,即与岩浆侵位时的流线平行的北东—北北东向节理(纵节理),与流线垂直的北西—近东西向节理(横节理),以及与地面平行的水平节理(水平节理)。北东—北北东和北西西走向的节理整体上构成棋盘式的格局。前者自南西往北东呈带状展布,整体走向具有由收敛到撒开的趋势,在宏观上呈似帚状形态,发育规模较大;后者总体走向北西西向,往南东部转为近南北向(图6.2)。“三清山式”花岗岩地貌成因与这三组节理是密切相关的,锯解石(见图版Ⅱ之7)就是节理控景的实例。这些节理具有规模大、延伸长、切割深、网格状的特征,将花岗岩切割成块状、厚板状、棱柱状的块体。其中纵节理的规模较大且成带发育,是控制西部峰墙(如西海重墙、九天长城等)和南部峡谷(如福寿门、一线天等)的主要构造。横节理是控制中部峰柱、南东部峰墙及部分峡谷的主要构造。同时发育的近水平节理裂隙是造型石的主控构造,产生球形风化的必备条件之一。即峰墙、峰丛、峰柱等形成棱角分明的岩块,经水平节理切割和球形风化剥蚀及流水侵蚀等作用,棱角被磨圆,变成(椭)球形景观,如东方女神、神龟探海等造型石。即使同一组节理在不同区段的规模、密度也有差异,致使有的形成峰墙,有的形成峰丛,如在多组节理交汇的三清山中部,形成了天门峰丛。在外营力的继续作用下,有的峰墙、峰丛逐渐被切断而形成峰柱,也有的变窄形成规模更小的石芽。
图6.1 三清山地质公园断裂构造图
(据三清山地质公园管理委员会,2009)
1.上泥盆统;2.下志留统;3.寒武系—奥陶系;4.震旦系;5.南华系;6.燕山晚期花岗岩;7.背斜/向斜;8.正断层;9.逆断层;10.节理;11.地层界线;12.岩体侵入接触界线;13.角岩(化)带边界;14.岩层面产状;15.褶皱编号;16.断层编号
表6.1 三清山地质公园断层构造一览表
(据实测和三清地质公园管理委员会,2009)
表6.2 三清山地质公园节理统计表
续表
(据实测和三清山地质公园管理委员会,2009)
图6.2 三清山地质公园构造解译和节理玫瑰花图
(据三清山地质公园管理委员会,2009)
三清山区域构造的主应力方向在晚白垩世至始新世为南北向,在渐新世至中新世为东西向(万天丰,1993),可见区域主应力方向与花岗岩体的原生节理走向是基本吻合的,这就使岩体在受区域主应力作用下更容易沿着花岗岩的节理裂隙薄弱面发生挤压和断裂等现象。在三清山经常看到一些发生在花岗岩中的断裂结构面。图6.3为西霞港附近见到的一个断裂带的素描图,断裂破碎带宽约5m,岩壁直立,由花岗岩的劈理化带、断层泥和花岗岩透镜体组成,从两壁的阶步和擦痕判断,这是一个压剪性右旋断层。离地面有1~1.5 m的高度被剥蚀,易遭受进一步的侵蚀破坏,形成一线天、河沟和峡谷等负地形。
图6.3 三清山某断裂素描图
①⑦为花岗岩体;②为断层泥;③⑥为劈理带;④⑤为透镜体
浦庆余等(1997)还用岩体结构力学知识分析了“三清山式”花岗岩成因。岩体结构和结构面是主导岩体稳定性的主导因素,决定了岩体的排列和岩体边坡的稳定性。岩体结构可以分成五类,即块裂结构、板裂结构、完整结构、破裂结构和散体结构(谷德振等,1963,1979;孙玉科等,1965;孙广忠,1983,1987;许兵,1994)。三清山花岗岩体的三组互相垂直的节理面,将岩体切割成似长方体,形成了块状的花岗岩结构体和硬性的结构面,岩体的稳定性能较好。三清山的两组垂直节理使岩体沿节理面陡立,近水平节理起到“承上启下”的承接作用,正如砖块可以砌起高大的建筑一样,巨蟒出山峰柱高达128m,但重心稳定,见图6.4。可见三清山现存的峰墙、峰柱等尖峰陡坡地貌是地质历史演化过程中,不稳定岩体破坏之后的重新平衡状态。
图6.4 “巨蟒”重心示意图