一、项目基本情况 2008年,国家地质公园研究中心组织全国主要省市,启动“中国花岗岩地质地貌景观综合研究”课题。本项目“福建花岗岩地质地貌景观综合研究”为该课题的子课题之一,以福建太姥山、白云山、石牛山国家地质公园和鼓山国家风景名胜区为研究区域。 项目承担单位:福建省国土资源厅 项目实施单位:中国地质大学(武汉) 项目周期:2009年-2010年 课题研究的任务是根据“中国花岗岩地质地貌景观综合对比研究”总项目组要求,立足现代地球科学理论与手段,在对福建省花岗岩地貌宏观整体特征对比基础上,从“岩石—构造—气候—地貌”耦合关系入手,通过收集资料、野外考察、实地取样、测试分析、综合研究和系统对比等,深入研究区域的岩石学、地球化学特征、地质构造和构造运动过程,尤其是新构造运动的发生过程,并结合古近纪以来的气候变化、海平面升降,以及风化剥蚀、流水侵蚀等外动力因素,对不同形态的花岗岩地貌做出合理的成因解释。同时,通过综合对比评价出福建省花岗岩地貌的景观价值,为全国花岗岩地貌景观的综合分类和评价提供更丰富的基础资料和依据。 二、项目进展 本课题于2009年7月开始启动,在2009年8-9月编写完成项目设计书的同时,并分别于8月和10月进行两次野外实地考察。项目于2010年11月通过评审,获得省内专家一致好评。 三、取得的主要成果 福建省花岗岩地貌分布广泛,类型丰富,具有非常重要的研究意义。本次研究运用岩石矿物学、地球化学、同位素测年、第四季地质地貌学等手段,系统研究了福建省晚中生代以来花岗岩地貌的发育与演化过程,初步探讨了福建东部沿海古近纪以来的地理环境演变及花岗岩地貌的演化模式,并进行了相应的国内外对比研究。在本次研究中主要获得以下几点认识: 1、研究区在岩石类型上,以晶洞钾长花岗岩为主,其次为二长花岗岩,均属A型花岗岩范畴。花岗岩成岩时代均处于燕山晚期,即早白垩世末-晚白垩世初期(94-100Ma)。侵入花岗岩的源区物质以壳源物质为主但熔融过程中受到了地幔物质的混染和改造。花岗岩形成于低温低压环境。花岗岩形成温度应低于750℃,形成的压力在0.5~2kba之间,相当于2~8km的深度,定位于浅部地壳,属于后造山花岗岩型。 2、花岗岩体形成之后,至古近纪中晚期,历经50Ma,厚约5km的上覆南园组、石帽山群火山岩层被剥蚀,花岗岩顶部岩株局部出露地表。花岗岩体平均上升速率为0.156-0.056mm/a,平均侵蚀速度约0.1mm/a。目前研究区花岗岩体仍在小幅抬升,花岗岩石蛋、壶穴、峰丛、堡峰、盆谷和古老山原面十分发育。 3、研究区普遍分布有多级夷平面,基本都在3-5级左右,表明在地质历史时期,本区曾至少经历过3-5次时间较长的稳定期,推测它们发生在古近纪、中新世与上新世—早更新世三个时期。由于保存条件和海拔高度的差异,四景区的剥夷面高程和级数有一定差别。其中太姥山景区有五级剥夷面,其海拔高程分别为900-915m、835-880m、725-790m、620-700m和350-400m;白云山主可划为1230m、940-1000m、800-900m、700-750 m四级剥夷面;鼓山共有三级剥夷面和三级山足剥蚀面。剥夷面海拔高程分别是900m、700-800m、425-500m;山足剥蚀面分别为380m、200m和120m;牛山可分为三级剥夷面,分别为:1600m以上、1200-1500m和1000m以下,基本呈同心圆状,并伴有由西北向东南的掀斜特征。此外,研究区河流最多发育有两级阶地,二级阶地多为基座阶地或覆盖基座阶地。在沿海地区,海蚀台地在附近沿海较常见,依其海拔高度可分为三级:一级为10-20m、二级为30-40m、三级为60-70m。 4、发现研究区存在“回春河”、“谷中谷”和宽—窄谷重复出现现象。“回春河”以杨家溪为代表;谷中谷表现为“上U下V”,以太姥山、石牛山最为典型;宽—窄谷重复出现现象,表现为同一条沟谷的平面形态出现多次“窄—宽—窄—宽”转换,谷底剖面则呈现多次转折,连续性被破坏,在石牛山、太姥山等地区广泛分布。这些现象指示区内曾经历了强烈的新构造抬升运动,塑造出独特的花岗岩地貌类型。 5、构造运动是研究区最主要的内动力因素。燕山运动奠定了福建花岗岩地貌景观带的物质、动力和构造基础。新构造运动的继承性的间歇差异隆升极大促进了花岗岩峰丛、石柱、象形石、谷中谷、深切峡谷等典型地貌的形成。断裂构造控制地貌格架,并以NE—NNE向和NW向两组断裂为主,它们共同控制了花岗岩山体山脊线和河流峡谷的走向。 6、水是福建花岗岩地貌形成的最主要外动力因素。水动力因素主要包括大气降水、地表和地下径流、海浪、海流和河流作用等。研究区常年降雨量在1700mm以上,降雨形式主要以地形雨和台风雨为主,雨水向下击蚀、冲蚀能力极强,四景区普遍发育水蚀沟槽和臼穴;地表径流主要是通过河流下切侵蚀和侧蚀为主,发育有大量深切峡谷;地下径流主要是通过地下水赋存在风化壳和岩石节理、裂隙,缓慢对花岗岩体进行地下侵蚀,以化学风化为主。成型较好的花岗岩球形石蛋和浑圆状山峰、石柱,其发育过程大多都是在地下水的参与下完成的;海浪和海流作用主要是通过海浪击蚀、海流冲蚀、海水溶蚀、海岸碎屑磨蚀及潮水搬运等作用来实现对花岗岩体的风化侵蚀作用。在太姥山沿海地区,海蚀崖、海蚀台地、基岩海岸广泛发育,形成以侵蚀形态为主的花岗岩基岩海岸类型。 7、气候变迁是花岗岩地貌演化的最核心因素,福建地区的花岗岩地貌深受自古近纪以来的干旱气候和现代季风气候的影响。更新世,气候由热带—亚热带干旱、半干旱气候向东亚季风气候突然转变,之后又经历了冰期—间冰期带来的多次气候干湿变化。在干旱气候期,温差、寒冻风化作用普遍而持续,使得花岗岩体不断沿节理和构造断裂崩解,并发生层状剥落,从而造就了犬齿状峰丛、花岗岩石蛋、石柱、堡峰、剥夷面等一系列花岗岩地貌景观。进入湿润气候期,东亚季风和台风带来丰沛降水,花岗岩地貌由物理风化为主向生物化学风化为主转变,原对有干旱地貌被改造,地貌演化方向也因此出现重要转折。 8、福建东部沿海地区的花岗岩地貌演化具有构造基底的同一性与地貌发育的差异性特征。构造基底的同一性具体体现在:晶洞花岗岩构成主体景观;岩体形成时代大致相同;掀斜构造构成演化基底;断裂构造控制地貌发育方向和发育多级剥夷面。地貌发育的差异性具体体现在:主体地貌景观差异明显;发育的空间位置不同;新构造运动表现出差异性;主导外动力形式各不相同和局地气候形成独特的水热条件。 9、研究按照地貌形态和成因相结合原则、内外动力因素综合分析原则和地貌分类体系的完整性原则,将研究区花岗岩地貌类型划分为三个不同尺度,即大型、中型和小型地貌类型。其中,大型地貌分为4类,即构造—侵蚀剥蚀中山、构造—侵蚀剥蚀低山、流水侵蚀剥蚀高丘、流水侵蚀剥蚀低丘;中型地貌分为21类,即峰丛、独峰、石蛋、石柱、石墙、崩积石、洞穴、嶂谷、峡谷、崖壁、天生桥、水体景观(溪、瀑、跌水、潭、泉)、中山湿地、海蚀崖、海蚀洞、海蚀礁、海蚀岩滩、海蚀阶地、滨海沙滩、海岛湖泊、海岛草地;小型地貌分为5类,即流水侵蚀垂直沟槽、河床侵蚀微地貌—壶穴、冲磨蚀臼、水蚀臼和鳞片剥落地貌。 10、通过对比研究,发现福建花岗岩地貌具有以下规律特征:(1)岩体形成时间由北西向南东年龄逐渐变小;(2)花岗岩性从北向南逐渐由碱性A型花岗岩向铝质A型花岗岩过渡;(3)地貌演化正处于幼年期向青年期转变阶段;(4)地貌从内陆到沿海逐渐由高俊的尖峰型中山向低矮的浑圆型石蛋地貌过渡。 四、成果应用 福建花岗岩地貌广泛分布于东部沿海地区,本次研究选取太姥山、白云山、鼓山、石牛山作为研究对象,研究花岗岩地貌的特征、类型、成因和发育演化规律,项目的研究成果对我省花岗岩地貌景区加大宣传和推广力度产生巨大推进作用,特别为宁德国家地质公园的申报创造了科学研究条件,创出自己的市场品牌,吸引更多游客前来参观旅游。
图版 研究区小型—微型花岗岩地貌分类
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