堪与美国布莱斯石林媲美的中国地貌景观 --元谋土林

环游世界学地理 2020-09-18 06:51:35

布莱斯峡谷国家公园位于美国西部岩石地层大阶梯的最顶部,是庞沙冈特高原东侧因风化、侵蚀切割河湖相沉积岩而成的一个以峡谷石林而闻名于世的地理景观(图1),边缘海拔2400-2700m。布莱斯峡谷出露的岩石跨越了白垩纪-第三纪,而主要造景的地层是新生代的克拉伦组,由河湖相砂岩、页岩等组成,颜色有红色、橙色和白色等。

1 美国布莱斯峡谷的石林

       笔者在游览布莱斯石林时也曾为其壮观的景象和丰富的色彩所吸引。但当我走进中国云南元谋土林(图2)的那一刻,不禁为元谋的地貌景观所震撼,我的第一个想法就是元谋土林可称为中国的布莱斯。

2 元谋土林远眺和俯瞰

搜索前人研究成果可以发现,元谋土林的形成过程与布莱斯相似,但形成时代元谋比布莱斯新,主要形成于第四纪。元谋土林发育的元谋盆地位于昆明西北约110km的金沙江南岸盆地海拔1050-1380 m。盆地东侧是由侏罗纪和白垩纪地层组成的山体,海拔2700 m左右,西侧是由昆阳群和花岗岩组成的低矮山梁, 海拔小于1700 m(图3)。龙川江纵贯盆地,自南向北在龙街汇入金沙江(图4)。元谋土林主要分布在盆地西侧和南侧(图5),其中以浪巴铺土林、班果土林、马吼土林、芝麻土林、甘棠土林等面积较大。土林顶面的高度多在海拔1100-1380m 之间,元谋西面的新华土林海拔为1500m左右[1]。关于形成土林的地层仍然存在争论。钱方等认为,组成元谋土林的母质主要为上新世-早更新世一套巨厚的、半胶结的河湖相地层,受构造变动,产生低角度的倾斜,抬升后被流水切割,成为低缓的丘岗或阶地的基座。土林景观的主要造貌地层为元谋组的下部和上新统,沉积层以河流相和三角洲相为主,岩性包括砾石层、砂层夹薄层粘土和亚粘土层,其中部分为铁质、钙质胶结,颜色丰富,有紫红、棕红、粉红、棕黄、橙黄、黄绿、褐色、白色、灰色和黑色等。有人研究了元谋土林的形成速度,经用侵蚀模数类比法计算得出,元谋土林形成所需时间为960-6490[2]。近年来,有研究者提出[3],形成土林地层之主体是元谋组之上的多套河流相砂砾石层,而非元谋组。整个地层由老到新分别为:(1)河湖相棕红粉砂、灰白杂色粘土层,ESR 测得地层年代为1.21Ma,该套地层分布较广;(2)棕红砂质土林地层,地层为水平,ESR 测得地层年代为0.84Ma,此套地层分布面积较小,主要分布于挨昌;(3)砂砾石层,地层为水平,ESR 测得地层年代为0.74Ma-0.54Ma,此套地层在尹地、班果、挨昌都有分布,面积也较广;(4)砂砾石层,地层为水平,ESR 测得地层年代为0.3Ma,此套地层主要分布于蜻蛉河的两侧至物茂、湾堡;(5)棕黄、灰白粉砂质土林地层,地层为水平,ESR 测得地层年代为0.21Ma,主要分布在盆地西南部海拔1600m 左右的华新、浪巴铺一带[3]

 

3 元谋盆地地形、地质图[3]

4 元谋盆地水系图[3]

5 元谋土林分布示意图[2]

根据各套地层的沉积特征、接触关系和形成历史,研究者认为元谋土林地貌的形成历史主要分为以下几个阶段[3]

第一阶段,元谋古湖发育阶段。上新世初期,由于断裂活动盆地断陷下沉,堆积了角砾岩的龙川组。随着盆地的持续断陷下沉,中心区水量汇聚而发展成湖沼。进入更新世后,元谋地区发生过一次构造运动,盆地进一步下沉,湖泊面积扩大,形成大湖泊。直到1.3Ma左右,随着金沙江全面下切,湖泊开始逐渐缩小并结束元谋组沉积。在早更新世这段时期,元谋古湖沉积了一套厚约700m的细颗粒沉积物,即元谋组地层。

第二阶段,第1期土林形成阶段。1.2-0.8Ma之间,随着金沙江的下切,元谋组被侵蚀切割,发育了第1 期以细颗粒为主的元谋组土林地貌(图6)。

第三阶段,第2期土林形成阶段。元谋组之后,元谋盆地沉积了一套棕红砂层,地层年代为0.84Ma0.8Ma左右这套棕红砂层沉积结束后,元谋古湖彻底消失,开始沉积一套砂砾石地层。在0.7-0.5Ma之间,随着金沙江的再次强烈下切,前期的棕红砂质地层被切割,形成了第2期土林地貌。

第四阶段,第3期土林形成阶段。0.5Ma左右,盆地由于抬升作用中断了沉积。直到0.3Ma左右盆地再次断陷,接受沉积,沉积物以砂砾石为主。此时,金沙江的下切作用使龙川江再次切割古湖泊中断沉积之前形成的砂砾石地层,形成第3期砂砾石土林地貌。

第五阶段,第4期土林形成阶段。随着盆地的再次抬升,结束了0.3Ma左右开始的那套砂砾石沉积过程,而在元谋盆地东南部的华新盆地沉积了一套湖湘粉砂沉积,地层年代为0.2-0.1Ma。这期间,金沙江再次下切,龙川江的流水切割前期的砂砾石层形成了第4期土林地貌。

第六阶段,第5期土林形成阶段。随着金沙江峡谷继续深切,华新盆地湖泊逐渐消失。湖湘沉积被切割,发育了第5 期粉砂质土林地貌。

 

6 元谋土林分期[3] 

      元谋土林现阶段开发有三个区,物茂土林,班果土林和浪巴铺土林(图7)。由于时间关系,笔者只考察了最西边的浪巴铺土林。仅仅这片土林,匆匆走一遍的时间约5小时。按照前人研究,这片土林应该是第5期土林,也就是最新的土林。土林整体色调偏黄,有些地段出落棕红色地层。从形态上来看,有柱、堡、林等(图8),特别是从高处俯瞰,很是壮观。所以建议想去美国布莱斯的读者,可以先去元谋看看。


7 浪巴铺土林位置示意图[3]


8 浪巴铺土林

      说到元谋,大家首先想到的应该是元谋人吧。确实,元谋盆地产出了元谋人化石。关于元谋人的年代尚有争论。早期研究者认为,元谋组地层的时代为3. 1±0. 1 Ma 1. 50±0. 1Ma,元谋人牙齿化石埋藏的层位与吉尔萨事件(1.79-1.61 Ma)相当。因此,元谋人年代为170Ma[4],后来,刘东生、Urabe等经过多剖面综合研究提出,元谋人的年代约为0.7Ma[5,6]2008年,朱日祥等在《人类进化杂志》(Journal of Human Evolution)发表文章[7],公布了对“元谋人”迄今最新、最系统、最精细的古地磁测年结果,将“元谋人”牙齿的出土层位置定在古地磁奥杜威正极性亚时上界之上的沉积地层中,重新肯定了1.7Ma的结论[7]。近年来,高星也发文进一步肯定了1.70Ma的结论[8]。当然这种争论还会继续,直到获得更加多的证据。

 

 

参考文献

[1] 钱方等. 元谋土林成因及类型的初步研究,中国科学(B),1984,(4

[2] 陈述云等. 元谋土林的形成条件及发育速率,云南地质,1994,134

[3] 何艳花. 元谋土林地层与土林地貌形的成 年代及期次研究,云南师范大学,2014,硕士论文

[4] 钱方, 周国兴. 元谋第四纪地质与古人类. 北京:科学出版社, 1991

[5] 刘东生,丁梦林.关于元谋人化石地质时代的讨论.人类学学报,1983, 2 (1)

[6] Urabe A, Nakaya H, Muto T, et al.Lithostratigraphy and depositional history of the Late Cenozoic hominid-bearingsuccessions in the Yuanmou Basin , southwest China. Quaternary Sci. Rev. , 2001, (20)

[7] Zhu RX, Potts R., Pan YX, et al. Earlyevidence of the genus Homo in East Asia. Journal of Human Evolution, 2008, 55

[8] 高星. “元谋人”的年龄及相关的年代问题讨论. 人类学学报,2015,344


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