湖南衡阳大围山第四纪冰雪遗迹特征及形成条件

湖南衡阳大围山第四纪冰雪遗迹特征及形成条件

1大围山自然地理1.1大西南合山北北分布大围山位于长沙滩“两类社会”区的湖广东北部，南北河岸、小河河北岸。东与江西省铜鼓县毗邻,面积193km2。距浏阳市69km,距长沙118km,交通便捷。1.2水资源及生物资源丰富本区属构造剥蚀、侵蚀花岗岩中低山地貌。最高点七星岭海拔1607.9m。地形坡度一般15°～35°。本区属于中亚热带季风湿润气候,年均气温11℃～16℃。无霜期243天。雨量充沛,年均降雨量1800～2000mm,年相对湿度83%以上。园内溪流纵横,水资源丰富。地表水年径流量达1200mm。地下水资源丰富,且分布广,属花岗岩裂隙水。在海拔1200m以上还分布着13个大小不等的天然沼泽地,如祷泉湖、天星湖、玉泉湖等。大围山属于我国中亚热带常绿阔叶林带。园内森林覆盖率达99%,植物种类有23个群系,3000多种。属于国家一级保护的有银杏、伯乐树、水杉、南国红豆杉等。大围山已发现的野生动物有60余种,其中被列入国家一、二类保护动物的有14种。2大围山地质背景2.1冷家溪群ptsh(1)第四系(Q)包括:中更新统(Q2)冰碛相陈家咀组棕红色冰碛泥砾层;上更新统(Q3)冰碛相铁山组棕黄色泥砾层。(2)中元古界冷家溪群。双娇山群(Ptsh),其中从上而下划分为宜丰组(Ptshy1)及花门组(Ptshh),它们之间为连续过渡接触关系。为一套巨厚含火山碎屑岩及熔岩的浅变质砂泥质岩系,灰色、灰绿色千枚状板岩、千枚岩、凝灰质粉砂岩、绿泥石绢云母板岩、变质石英砂岩、石英二云片岩等。局部受热液蚀变形成角岩及混合岩化之片麻岩类,总厚度大于5700m。2.2延部分成岩具有扩张性出露花岗岩岩性为中粒堇青石二云母花岗闪长岩,为江西九岭岩体西延部分,成岩年龄约8.4亿年,属于雪峰期。长轴方向近东西向,侵入于中元古界冷家溪群。外接触带为斑点板岩及角岩等接触变质带。玉泉山庄一带残留有围岩,其岩性有混合片麻岩、黑云斜长片麻岩等。3大围山第四纪冰川地质遗迹特征大围山第四纪冰川地质遗迹包括冰蚀地形、冰溜遗痕、冰川停积物。3.1冰蚀地形(1)冰斗、角峰、鱼脊峰和冰川大围山冰蚀地形最后一期冰川(庐山冰期,Q3)撤退后的遗迹保存较好,其中以扁担拗冰斗的地貌特征最典型。(1)岩坎冰坎天然气槽角峰标高1563.3m,左右各有一个圈椅状冰斗,标高1400m,右侧稍大冰斗向东出口处残留有阻止冰流下行的岩坎(冰坎),其两侧为冰流下泻的冰笕,而今为流水沟。冰斗间鱼脊峰(刃峰)上冰川溢口清晰可见,岩坎向南东陡倾斜形成冰坡,其下为冰川流行痕迹—U形谷向南东倾斜伸展。虽经长期侵蚀改造,但结构仍较清晰。(2)桃岩u形谷范围位于祷泉湖及七星湖冰窖北侧,鱼脊峰近东西向伸展,标高1560m左右。脊岭被一系列呈U形的冰川溢口分割,U形缺口向北偏西倾斜并将鱼脊峰改造呈孤形“锯齿”状。与此类似的鱼脊峰在桃树岩U形谷的南西侧也有分布。扁担坳冰斗及七星岭鱼脊峰、冰川溢口保存较好,也较典型,是大围山地区第四纪冰川存在的重要标志之一。(2)大围山期冰酒遗迹大围山的冰窖常呈浑圆形或长条形的山间湿地,面积不等,单个面积20hm2以上,最大的为祷泉湖,面积超过90hm2。大围山庐山期冰窖遗迹有祷泉湖冰窖、玉泉湖冰窖、七星湖冰窖、船底窝冰窖、桃坪冰窖等,分布在标高1400m左右地带。大姑冰期(Q2)冰窖保存较差,有水打坝冰窖、石古田(山)冰窖等,分布在标高650～800m地带。(1)要自然文化.位于七星岭主峰南西约1.5km左右,呈近东西方向的高山湿地,为缓坡宽底的U形宽谷,面积500×300(均)m2。窖底标高1500m,微向东倾斜。朝东偏南出口,出口处有一近南北向并向东陡倾斜之岩坎横亘,并与呈南东伸展的U形谷相接。出口处岩坎上及两旁谷坡地带巨形花岗岩漂砾随处可见。窖底分布有棕黄色冰碛泥砾及带有擦痕的花岗岩漂砾。清澈见底的溪水流淌于繁花似锦的湿地中,山青水秀,溪水中有鳅鱼游动,花丛中鸟儿欢鸣。北侧鱼脊峰保留有典型的U形冰川溢口。(2)细、大周边地区,深处理“两”图2,其也作冰坎位于张坊镇文竹村,呈北西向倒葫芦形洼地,长1000m左右,最宽处约300m,向南东倾斜,出口处宽仅50m左右。窖底标高700～650m。出口处基岩冰坎横亘,并与U形谷相接。紫红色泥砾形成侧碛堤(标高290m)。(3)底窝—U形谷(槽谷)大围山发育较好的有船底窝—栗木桥U形谷,玉泉寺(遗址)—细棚子—石羊城U形谷,邱家老屋—大王坑U形谷等;南坡有水打坝—文竹U形谷等。以船底窝—栗木桥U形谷为代表叙述。该槽谷从天星湖冰斗及船底窝冰窖伸出的冰舌在山谷中向西流动磨蚀而成。纵剖面呈阶梯状。由后缘向西约2000m左右连续出现4级岩坎,东端第1级岩坎标高1300m左右,西端第4级岩坎标高740m左右,落差达460m。岩坎横亘于谷地收缩处,使整个槽谷呈现为东西向阶梯状葫芦谷。这些岩坎横断面呈现东缓西陡,并于第2级岩坎(独木桥附近)西侧陡坎上保留清晰的垂向基岩冰溜面。其余冰斗、冰窖、U谷简况见表1。3.2冰滚的痕迹(1)五子石带抗剪裂装置冰川条痕石在张坊镇文竹村及大围山镇暗潭村的U形谷出口处的大姑冰期(Q2)紫红色冰碛泥砾层中较发育,尤其是在细粒坚硬的角岩砾石上,钉头鼠尾形冰川擦痕及新月形冰川擦口保存较好。五子石一带花岗岩漂砾及栗木桥块砾碛上见有一边陡、一边缓的粗大条形刻痕及磨光面。这些条痕石的存在为大围山地区冰川流行提供了重要依据。(2)下一种冰液流表面形态特征至今仅在船底窝U谷第2级岩坎(花岗岩)冰川下流的流面上见有冰川擦痕垂向分布,面积大约7～8m2。宝贵的冰溜面守护了大围山地区山谷冰川流行的耀眼光彩。(3)积分法上冰wsop3花岗岩质羊背石坐落在玉泉湖冰斗出口附近的冰斗南边的底部湿地中。走向近东西,长宽不足2m,呈上流缓、下流较陡的流线形。面上有相互平行呈东西向排列的条带状擦痕并代表了冰川的流向。羊背石在我国东部极为稀有珍贵(见照片4)。3.3冰川停滞大围山冰川停积物包括冰川泥砾、冰川漂砾、块砾碛、纹泥。(1)m及以下的私家车带大姑冰期(Q2)棕红色泥砾分布于标高290m及其以下的山麓带;庐山冰期(Q3)棕黄色泥砾基本上分布于标高1400～1200m之间的山地地带,局部见其抵达低山地带。(1)山下山板岩砾石分布于大围山体南北两侧山麓地带的张坊镇文竹、杨梅岭及大围山镇暗潭朱砂桥一带,胶结紧密。文竹棕红色泥砾分布于水打坝U谷南东出口处,构成侧碛堤,标高290m。其中角岩砾石上钉子形擦痕及新月形冰川擦口清晰可见。杨梅岭棕红色泥砾分布于石古田槽谷向南东出口处,泥砾覆盖在板岩上,形成长约50m、厚7～8m近东西向侧碛堤,标高220m。其中一板岩砾石直立,规模3×10m2。其中还有FeMn锈砾石,表明当时气温小于10℃。暗潭棕红色泥砾位于邱家老屋—大王坑槽谷向北西出口处,成侧碛堤,标高200m,其中角岩砾石有丁字形冰川擦痕。(2)馆蒙古包鼓丘分布于大围山山体峰顶间的冰斗、冰窖及槽谷中,胶结较疏松。常形成侧碛及底碛—鼓丘。井窝子冰窖与船底窝槽谷出口汇合处森林宾馆蒙古包鼓丘,标高680m,棕黄色泥砾分布于花岗岩基岩上,厚约10余m;玉泉湖冰斗与玉泉湖冰窖出口交汇处有一高出窖底5～6m、面积20×40m2的鼓丘,棕黄色泥砾分布于花岗岩上。长轴指向北东东,代表冰流方向至玉泉湖冰窖折向西流动。天星湖冰斗向西出口处沿冰笕堆积有棕黄色泥砾,呈近东西向并向西陡倾斜,坡度达40°以上,构成冰坡,延长约500m。(2)谷及谷坡山地大围山冰川漂砾较醒目,不仅分布于冰斗(冰窖)中,槽谷及谷坡地带乃至山岭地带也有分布。其成分以花岗岩居多及少量条带状混合岩。有的漂砾可见有冰臼、擦口、压蚀坑等冰川动力痕迹,有的具有冰冻裂隙及漂砾压在另一漂砾之上,形成冰桌。(3)最大的砾石妇人石分布于栗木桥至龙泉溪出口一带,断续延长1km左右。由对径一般1～5m左右的花岗岩漂砾堆积,形成近东西向的条形垄状地貌。其中最大的砾石(壮士石)达22×8×7m3,近5000t。巨砾有的横卧,有的直立、斜靠,有的架空。砾石呈棱角状、扁平状、浑圆状,其中不乏磨光面、挖蚀坑。栗木桥如此巨大、数目众多的漂砾来源于其上游冰斗、冰窖,还有的源于主槽谷两旁,尤其是北边次级槽谷及其源头的冰斗、冰窖。只是在主谷下游开阔地带汇集停积在主槽谷北侧,形成侧碛堤。(4)纹泥的对比分布于栗木桥一带,海拔700～800m。由数层颜色较深的细砂层和颜色较淡的粘土层相互交替组成。纹泥又称为季候泥,颜色较深的代表春夏季沉积,颜色较浅的代表秋冬季沉积。颜色深、浅相间一次,表示一年的沉积。总之,大围山第四纪冰川遗迹大姑冰期(Q2)除冰窖、泥砾、冰水沉积、条痕石保存尚好外,冰蚀地形大多被剥蚀破坏,而庐山冰期(Q3)遗迹类型较全,保存较好。4第四纪冰川地质遗迹的形成条件4.1高空雪线位置据中国气象局统计资料,详见表2。我国东部某些山地第四纪冰川的发生并非受纬度限制,而是受高空雪线位置影响。大围山、庐山冰期气候雪线在1500m以上,而这些山地的地形高度在1600～1700m。因此,具备了发生冰川的条件。4.2气候变化为推动物北坡山地区若无充沛的大气降水补充,同样只能处于寒冷干燥的冰缘气候条件下而无冰川发生。大围山、庐山等中国东部山地处于我国1000～2000m高空寒潮强烈影响地带。东部地区平原辽阔,无高大山岭阻隔,强烈的寒潮由北向南长驱直入,畅行无阻。第四纪以来因青藏高原的隆起,使得中国东部地区,来自孟加拉湾的西南暖湿气流得到加强,中国东部地区在东亚季风带控制下,尤其是长江流域及其以南地区,在冷暖气团交锋地带形成丰沛的降水(雨雪)。这就为大围山在第四纪雪线附近获得大气降水的不断补给,从而为第四纪冰川流行提供了必要的条件。大围山地区气温低、降水丰富,云量高,山顶温度比山下低7～10℃。第四纪冰期中雪线降低较大,尤其是庐山冰期雪线降至1000～2000m之间,与最大降水线相近或遇合。此时,积雪量大增,气候迅速恶化,有利于山谷冰川发生。由于东(西)北风凝结度最低,大围山、庐山等地第四纪冰川也以北坡最发育。目前,大围山地区仅发现更新世以来两次山谷冰川遗迹,即大姑冰期(Q2)及庐山冰期(Q3)。并可与庐山地区对比,两处山谷冰川冰蚀地形及冰川泥砾的高程及特征基本类似。大围山较老的大姑冰期(Q2)遗迹分布高程在700～800m上下,保存较差,而冰川泥砾直抵山麓河谷地带,属复式山谷—山麓冰川;较新的庐山冰期(Q3)遗迹分布高程在1200m以上地带,冰川泥砾未达山麓河谷地带,属于复合式冰斗一悬冰川。5谷、鱼脊峰、冰流速大围山第四纪冰川遗迹具有山谷冰川停积及其流动的U形谷和冰川堆积物一套较完整的第四纪冰川分期、发生、发展及消亡系统,可与庐山、黄山等中国东部地区在内的国内外现代及第四纪山谷冰川遗迹媲美。尤其是冰斗、U谷、鱼脊峰、冰川溢口及冰川条痕石较典型,而栗木桥块砾碛、基岩冰溜面及羊背石较为罕见。大围山存在第四