丹霞地貌怎么形成的原因与过程(丹霞地貌特征描述)
2023-12-05 本站作者 【 字体:大 中 小 】
武陵山区覆盖湖北、湖南、重庆、贵州四省多个县市,是一个山连片的集中连片贫困地区。有很多令世界惊叹的喀斯特地质景观,却很少有人知道丹霞地貌正在逐年锐减。
丹霞是什么?丹霞在哪里?丹霞是什么意思?必须是红色的吗?丹霞分布在哪里?武陵山区有丹霞吗?丹霞地貌是
在以陆相为主的红层中发育的陡坡地貌是红层的一种类型。红色陡坡是丹霞地貌最重要的识别因素。秦煌(1982)曾将丹霞的特征概括为:顶平、体陡、足缓。
丹霞,意为“色,是一种具有很高审美价值和科学价值的地貌。1928年,冯景兰将粤北仁化丹霞山地层命名为“丹霞地层”;为了适应地层对比的需要,陈于1939年正式提出了地貌术语“丹霞地貌”。
丹霞的红色主要是水泥中的高价铁离子造成的。但由于沉积环境的差异和后期地质作用的改造,红层的颜色在色度和纯度上差异很大,红层的颜色可能以棕黄、棕黄、棕红、砖红、紫红、棕红、灰紫等各种微红色调变化。
丹霞地貌在欧洲、澳大利亚等国都有分布,其中在中国分布最广。到2015年,中国约有1024种丹霞地貌,分布在28个省、市、自治区,相对集中在中国的东南部、西南部和西北部(秦煌等,2015)。为大众所熟知的有:丹霞山(广东省韶关市仁化县)、武夷山(福建省南平市武夷山市)、甘肃省张掖市丹霞(临泽县、肃南裕固族自治县)。
澳大利亚有艾尔斯岩,美国犹他州有石拱门。鄂西南、湘西北的雾灵山喀斯特地区也有一些丹霞地貌。这些丹霞地貌主要分布在高山峡谷的小盆地中,如恩施盆地、建始盆地、来凤-龙山盆地、马援盆地等。,均为白垩纪(K)红层盆地。因为地处武陵山区腹地,山高路远,长期交通不便,又是集中贫困地区,长期被游客忽视。
红层地貌分为丹霞地貌、红层山脉、红层丘陵和红层高原。在我国红层的岩性组成中,弱粘土岩和泥质粉砂岩一般形成低矮平缓的红层丘陵;丹霞地貌通常由硬砾岩、砂砾岩和砂岩形成,红层受到新构造运动的强烈抬升(彭盛之,2011)。从这个角度来说,用“丹霞”来概括表达武陵山区的红层(以软质泥质粉砂岩为主)是不严谨的,而用红层地貌更准确,在此提醒读者注意。
地质地貌,其特征是什么,什么条件下可以形成丹霞地貌?武陵山区丹霞的地质条件有什么特点和规律?丹霞地貌一般是红色砂砾岩在水的作用下沿垂直节理面不断侵蚀、搬运、磨蚀和风化而形成的独特地貌,其形成主要需要满足四个条件(刘泽东,2017):
(1)一般应发育在红色碎屑岩系中,岩性以陆相盆地沉积的红色、紫红色砂砾岩为主,夹火山碎屑岩和泥岩。
(2)形成丹霞地貌的地层产状平缓,厚度大,地层倾角一般小于10°;
(3)丹霞地貌区普遍存在区域性构造运动。地层受区域性断裂和间歇性地壳振动隆升,形成网格状垂直节理,地表水沿节理不断下切、扩张,形成丹霞地貌。
(4)丹霞地貌通常容易在热带、亚热带湿润气候区发育。在湿润的气候区,充沛的雨水和流水加速了岩石裂隙和节理的切割和溶蚀,从而形成了大量造型独特、景色壮观的丹霞地貌景观。
在南方,由于雨量充沛,丫蛋上近水平薄层软岩的风化岩槽与近垂直节理的侵蚀挂沟交织,形成方形网状槽沟系统,槽沟之间形成方形突起,使整个岩壁形成窗棂,如广东丹霞山周田的第一、二烛山和茶壶山。风化剥落使丹霞地貌的棱角变圆,形成许多圆形丹霞地貌。悬崖顶部和底部平缓崩塌,常有茂密的树木,形成“丫蛋绿树和”瀑布的美景(秦煌,2015)。
丹霞所在的红层一般发育在内陆盆地和湖泊环境中,因此其沉积特征在粒度上表现出一定的规律性。红层盆地边缘往往堆积着冲积相的厚层混合泥砾,向中心逐渐转变为洪水、冲积砾岩、砂砾岩、砂岩、湖相细砂和粉砂岩。可能的原因是这些物质最初来自古盆地周围的高地,边缘带沉积了大粒径的物质,而粒径较小的物质可以被搬运到盆地。可见丹霞地貌主要发育在红层盆地边缘,如建始盆地边缘的朝阳关、恩施盆地西北边缘的隆林宫等。
从垂向看,盆地外围岩石粒度变化较大,常呈互层,即砾岩、砂砾岩与砂岩互层;或砂砾岩、砂岩主要夹砾岩或薄粉砂岩、泥质岩(图2.1)。
而在湖盆中心附近的细碎屑堆积区,岩性垂向变化一般较小。相对而言,河流淡水、泥砂或硅质、铁质胶结的砾岩、砂砾岩相对较硬;而沉积在盆地中心的粉砂岩和泥质岩含可溶性物质多,透水性差,含水多,所以相对较弱(彭盛之等,2003)。
那么,并不是所有的红层都是稳定均匀的,实际上也存在一些“异常和”现象。例如,在来凤盆地的红色泥质粉砂岩中可以看到一些白色的石膏盐(图2.2),在建始盆地和恩施盆地的边坡开挖面和钻孔岩芯中可以清楚地看到一些断层(图2.3)。这些“异常”现象可能指示古环境变化和构造运动,也在一定程度上影响工程性质,如岩石腐蚀性、岩石膨胀性和岩石破碎性。
项目的性质是什么?丹霞地貌区红砂岩强度如何?雾灵山红床项目是什么性质?都适合打粉底吗?武陵山区北部恩施盆地的红砂岩分布在清江河谷两岸,地貌以低山丘陵为主。该盆地红层岩性主要为泥质粉砂岩和细砂岩,形成于白垩纪(距今1.45亿年至6600万年)。肖(2016)曾根据固体颗粒和胶结情况将该盆地的红砂岩分为两类:一类为胶结较差的褐厚层泥质粉砂岩,另一类为胶结较好的褐红色和紫色中厚层粉砂。两者的机械性能差别很大。在* * * *状态下,前者平均强度为1.8~5.4MPa,后者平均强度为10.8MPa,前者明显低于后者。
试样用水饱和后加压,测得的饱和强度有所下降,软化系数分别为0.82~0.96和0.75。一般小于等于30MPa的称为“软岩”,大于30 MPa的称为“硬岩”。说明该盆地红色泥质粉砂岩均为软岩,岩石强度越高,含水量对岩石力学性质的影响越大。实际上,根据笔者在该地区工程勘察中所取岩样的实测数据,饱和状态下的岩石强度在3 ~ 3 ~ 35 MPa之间。可以断定,武陵山区红层盆地的泥质粉砂岩多为软岩(红层丘陵区),而盆地边缘的砾岩多为硬岩(真丹霞区)。
相比之下,福建泰宁红砂岩的干燥强度高达140MPa,江西龙虎山丹霞红砂岩的干燥强度高达50MPa(朱成等,2015);宜昌白垩系红砂岩单轴抗压强度也超过110MPa(贾等,2018)。雾灵山地区红砂岩强度较低,成岩胶结程度也较低。
另外,红层砂岩具有遇水易崩解软化的不良特性,红层的崩解与其所含的亲水性粘土矿物密切相关。极性水分子和水合阳离子很容易进入矿物颗粒之间,在其表面形成水膜,从而削弱颗粒之间的结合力,导致粘土矿物的膨胀和收缩,宏观上就会造成岩石开裂。在干湿循环条件下,亲水性矿物不断吸水膨胀收缩,促进了裂隙的连接,促进了岩石的断裂破碎,形成了红层的逐渐解体。这个过程是不可逆的(彭博兴,2006)。
一般这些红石在保证安全余量的情况下能建多高?当恩施盆地工程师建议的地基承载力参数不存在不良地质结构时,可采用整板基础(筏板)建造30~60层的高层建筑,无需进行任何地基处理。当然,目前武陵山区城市很少有超高层建筑(30层或100米以上)。北京建筑学院的孙宏伟、上海市岩土工程勘察院的尹吉博士、湖南省勘察院的彭百兴都做过这类红砂岩建筑地基承载力的现场试验(主要在长沙),发现实测承载力比以往经验和规范推荐值稍高。在这种红砂岩中挖隧道也相对容易。通常,工程师将隧道围岩分类为中等良好(泥质粉砂岩为ⅲ级,砾岩为ⅱ级,共6个),隧道在10米跨度内,初期无需强支护即可成功开挖,恩施朝阳隧道和徐家坪隧道可能就是这种情况。
从这个角度来看,这些红色的岩石仍然有很大的潜力可以挖掘,它们可以建造更高的建筑,建造更宽的隧道(图3.1)。那么,所有的红砂岩都是稳定而坚固的吗?适合建造高楼。当然不是。工程师们曾经忽略了不利的地质结构(如断层、裂隙、软弱夹层等。)和红砂岩中的裂隙水,造成工程变更和事故,增加投资和安全风险。如在恩施盆地的软质红色泥质粉砂岩(饱和单轴抗压强度为15MPa~30MPa)中,有一层极弱的灰白色泥质粉砂岩(3~5MPa),厚度几米至十几米(图3.2)。这种灰白色极软的岩石不请自来,遇水易崩解软化。地下水稍丰富时,在水中被机械浸泡,迅速扰动成沙泥状。如果勘察阶段错误识别或遗漏该夹层,按照红砂岩的设计,建筑基础可能会落在该地层上,可能会造成风险。
部分边坡开挖非常陡,没有采取护坡措施。而红砂岩的抗风化能力较弱,内部可能还会有一些裂缝,卸载后可能会开裂,严重的会导致坍塌,发生安全事故(图3.3)。红层砂岩隧道的主要病害是地下水治理,如恩施徐家坪隧道,因水毁造成路基翻浆严重,封闭多日抢修。因此,在雾灵山丹霞地貌区的工程勘察设计中,不能掉以轻心。虽然大部分时间我们面对的是它相对稳定的一面,但也会遇到内部隐蔽性很强的不良地质构造,需要特别注意。
随着建设的快速增加,红层越来越少,为什么武陵山区的丹霞越来越少?什么时候能挖出来?值得保护吗?武陵山区是我国三个地形台阶中第一级台阶向第二级台阶的过渡地带,是云贵高原的东部延伸,平均海拔1000米左右。武陵山区以武陵山区为中心,以土家族、苗族、侗族为主体,毗邻湘鄂渝黔四省(市),总面积11万多平方公里,总人口2300多万。这个地区集革命老区、少数民族地区和贫困地区于一体。是一个跨省边界大、少数民族多、贫困人口分布广的连片贫困地区。
武陵山区有许多喀斯特地质景观——重庆武隆天坑、奉节大天坑、恩施大峡谷、利川腾龙洞等。,以及举世闻名的张家界世界地质公园——应时砂岩峰林。由于其特殊的地理、地形和地质背景条件,武陵山区可供开发的土地资源紧张。然而,就像天作之合,有许多红床盆地散落在山区。随着人类的选择性迁移,在这些红层盆地中出现了许多城市。在2010年之前,这些红层盆地的城市发展普遍缓慢,城市扩展面积也非常有限。在市区可以看到许多赤壁峭壁和红层丘陵。但此时已经有人意识到城市的快速扩张即将到达雾灵山,于是邓斌在2011年12月撰写了《恩施市丹霞地貌亟待保护》一文,呼吁* *层面的相关规划积极保护城市丹霞地貌。然而岁月无情。随着城市基础设施建设的快速发展,尤其是最近十年,这些红层丘陵被一个个挖了出来(图4.2)。这里的游客大多只记得附近的高山峡谷,很少有人会知道红山被埋在高楼的地基下。
这些红色的丹霞山什么时候才能挖出来?十年?还是二十年?我想没有人能回答。因为在这片基础设施疯狂的土地上,红层丘陵消失的速度不仅与经济发展有关,还与变化有关,比如城市规划的调整,环境保护的改善。武陵山区交通闭塞,贫穷落后。当地的城市需要建设和发展,附近的资源需要妥善保护。不全是盲目保护,也不全是用于开发建设。而是要结合城市规划和先进理念,在建设中有选择地保护,将一些具有科普和休闲价值的典型区域建设成丹霞公园。
结论:雾灵山丹霞位于喀斯特地区的一系列盆地中。与石灰岩的不良岩溶地质作用和平原区软弱不均匀的冲洪积地层相比,红砂岩具有更稳定的工程特性,基本能满足工程建设的要求。虽然丹霞在全国分布广泛,但武陵山区主要是石灰岩岩溶地貌,城市建设需要在这里挖丹霞山,填无数沟壑。也许有一天雾灵山的丹霞丘陵和山谷会消失,但请不要忘记这些红层盆地的名字:恩施盆地、建始盆地、来凤-龙山盆地、马援盆地等。也许它们没有四川盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地那么富饶,但却为武陵山区脱贫致富提供了宝贵的土地资源。
雾灵山的喀斯特和丹霞相得益彰。前者造就了举世闻名的天坑、溶洞和峡谷,并带来了丰富的旅游资源。后者为基础设施建设提供了坚实的基础,可以把房子建得更高,道路变得更宽,让更多的游客来到这里。
雾灵山丹霞——建造了无数的城市,很大程度上隐于世,逐渐消失。