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像桂林那樣的石山是怎樣形成的?

“桂林山水”的形成

石灰巖可溶於水。巖層的裂隙、層面可被下滲的雨水、流水所溶蝕,由裂隙擴大成為通道。接近地表的壹切孔隙,能吸收雨水,形成了細小的溶孔和較大的落水洞,並在地下溶蝕、沖蝕形成地下河和巖洞。這些也是屬於巖溶地形。華南地區位於熱帶、亞熱帶,氣溫高,雨量多,有利於溶蝕作用的進行,在肇慶七星巖中,有個叮咚井,三十年前,井口直徑只有壹米,今天已變成長達二十多米的落水坑了。溶巖作用是怎樣把石灰巖層蝕成峰林石山地形呢?

最常見的壹類是石山地形發展在廣大的紅土臺地區中。由於紅土層厚度可達50米以上,但也不是每處都有這麽厚。因此,在紅土層薄處首先出露基底的石灰巖層,或在地下河以及巖洞崩落處,出露石灰巖體。這時,地面流水即被石灰巖溶蝕作用而吸引過來,流水在溶蝕石灰巖後形成的窪地及塌陷地點集中,使地表水系瓦解,地表流水向巖溶低地集中,不再沿河谷流出大河。當窪地不斷擴大時,就使未被侵蝕溶蝕部分石灰巖突起窪地之上,成為石山,並且石山成群分布,就成為峰林石山地形了。

在石灰巖和砂頁巖接觸地方,由於砂頁巖區不透水,也會使砂頁巖區地表水流向石灰巖區,並潛流入地,由地下河排出。這樣,砂頁巖區形成的土山,就會被散流和暴流沖刷,合作侵蝕地表,層層剝蝕沖失,高度下降。而在石灰巖區則因地表水都下透入地,少受散流、暴流侵蝕,地表高度少變。年長日久,土山區低落而石山突出,石山就成群突出於砂頁巖低丘和谷地之上,成為峰林石山地形了。

(1)石山——四周壁立拔地而起的奇峰

峰林石山地形是以壹座座石山拔地而起,四坡壁立峭峻為特征。石山四周峭峻,是由於石灰巖體多被溶蝕而成向下透的通路。因此,石山坡面發育是以崩塌為主。它和土山以流水沖刷坡面,並使山坡由急向和緩演化相反,石山山坡上無散流、暴流產生。反之,山足多為地表水下透入地下地點。因此,石山四周有不少山溪、小河和沖溝流入。因而使石山山足成為流水侵蝕、溶蝕地區,小河的側向侵蝕,落水洞的形成,都會使石山山坡由和緩變為急陡。例如在肇慶七星巖區,有個禾婆巖,它就是由西江支流蝕成,今天巖內還堆積著壹層厚達2米的河床卵石層(鵝卵石),表示是河床相沈積。這個巖成立後,巖口處崩塌,而使石山形成峭壁了。這種洞可以稱為“側洞”。

由於地面水流以石山為集中下透區,因而使石山四周陡立。形成拔地而起的孤峰。有時懸崖千丈,雄偉非常,如桂林的獨秀峰即為壹例。石山崩塌實例,可以在石山腳下發現巨大崩石來證明。如肇慶七星巖區,在1970年雨後即產生崩塌,巨石直徑在二米以上,由崖壁上崩落,打穿了水泥建築物的屋頂。崩塌可使崖壁成為懸崖,即額狀突出崖頂的峭壁地形。又如肇慶含珠洞、雙珠洞等,也都是巨石崩落時。剛好卡在巖隙中形成的,表示崖坡是以崩塌作用為主。

(2)“逢山有洞”的石山“腳洞”

峰林石山地形特征是“逢山有洞”,有的不止壹個,如桂林七星巖即有5個洞口。但是最奇特的要算“腳洞”了。腳洞是在石山山腳形成的洞穴,故名“腳洞”。它的地形特征是沿著地下水面發育的。所以,腳洞內部壹般都有廣大的洞穴系統。例如肇慶七星巖的大巖,即在洞中有壹大廳堂,沿廳堂四周分支出了小洞和走廊,在大廳堂處還有壹個地下湖形成,表示腳洞是由地下水面附近有強大的溶蝕力所致。因此,腳洞洞頂壹般按地下水面形成,故頂部平坦是腳洞的壹大地形特色。“頂平如割”是各地縣誌稱呼這種腳洞相似的形容詞。

但是腳洞洞頂也並不是平坦如板,而是有不少石鍋、石鐘地形分布著。這種地形是其他洞穴少見的。石鍋是壹片分布的多個淺平半圓穹形凹入洞頂中的石穴,大小在1米以內,凹入洞頂不到半米,半圓形態完整,互不幹擾,說明石鍋是溶蝕出來的,並且以中心部分溶蝕、沖蝕較強所致。石鍋壹般大小相似,這是洞穴充水時水流呈素流狀態的結果。水流壹般分層流和紊流,層流即水層中各點速度相同,在石灰巖裂隙中流水即是層流,它的速度較慢,每秒在1厘米以下。洞孔大了,水流較暢,流水中各點速度不同,即成紊流,流水按速度分成多股,彼升此降,彼急此慢。如在3厘米溶孔中,流速為0.1厘米時,即可由層流轉為紊流。雨期溶洞充水,水股沖擊處溶蝕力更大,因為沖擊地點壓力大,溶蝕量增加,如按實驗資料,地下水在不承壓狀態下,巖隙每年擴大為0.35毫米,而在充水承壓後,可增加到每年擴大巖隙達5毫米,即承壓後溶蝕力增加15倍。沖擊洞頂的急流就可以在汛期沖蝕、溶蝕出石鍋地形。

石鐘成因全然不同。它是由於地下水沿節理下透並在洞頂滴下處,進行溶蝕成壹深穴如鐘形的結果。如果地下水豐富,沿節理齊流出時,則石鐘形態可變成壹條凹入的頂槽。石鐘只是壹孔滴下水量所成,所以鐘頂即見壹溶孔存在,這在石鍋中是沒有的。整個石鍋就是在壹塊巖面上形成的,而石鐘分布是依據溶孔所在地而形成,多呈疏落分布,也和石鍋成片分布不同。

腳洞兩側還有邊槽發育。這是由於地下水面季節性存在的表示。因為水面附近溶蝕力最大之故。凹入的邊槽在古書中稱為“石床”,因為邊槽底部是平坦如床的。如果邊槽有幾層就表示地下水面季節性有變動了,正象河流有枯水期水面,洪水期水面那樣,洞中常有小河流貫(如在淩霄巖、燕巖等)。

鐘乳石、石筍、石柱、石幕等石灰華沈積不多,也是腳洞沈積地形的特點。因為腳洞雨期充水,紊流沖蝕,石灰質很難沈積在巖面之上,形成灰華沈積。有亦是小型的,如形成了“團龍”、“飛鳳”、“蛇”、“果子”、“花”等薄而小的形態。

腳洞是地面流水流入石山體內的通路。因此,洞口壹般比洞內高,呈廣闊低平洞口,常為較冷空氣積聚洞內,屬於“冷洞”型洞穴。因為冷空氣比重較大,不易上升和排出洞外,無怪夏日人們在此避暑了。廣東雲浮淩霄巖且有地下河貫通。

腳洞沿地下水面向四周沿節理伸展,如果遇到石山外面的河流時,地表上的河流會立即把水量轉向腳洞流下,使地面河流下遊成為無水旱谷,這種現象叫做“地下掠水”。早在宋代我國已有腳洞進行地下掠水或劫奪的記載。當腳洞貫穿了整個石山山體時,就被稱為“穿洞”了。桂林北面的靈川就是這樣形成和得名的。

(3)峰林石山上的“穿洞”

當腳洞上升之後,高出地下水面時,穿過石峰的腳洞,就叫做“穿洞”。這是由於地殼上升了,或者地下水面下降了。從前的腳洞就成為沒有流水、積水的幹涸洞穴,洞底也高出平原地面,變成為於半山上的洞穴,由於洞穴穿過石山,故名“穿洞”。穿洞可以由於不斷侵蝕、崩塌,變成壹個半山上的洞穴,有如窗口,這種奇異的地形,每成為當地風景區,如陽朔的月亮山,即因穿洞有如半月形狀得名,故又名明月洞。此外,桂林穿山的月巖,坪山的穿巖都有象明月高懸天空美景,成為名勝。它們都是上升了的腳洞所成。即在中更新世時(60多萬年前),這裏是壹條地下河所在。當時地面即今天的40~60米比高的階地面。目前桂林峰林石山中最好的穿洞,卻不呈月亮山形態,而是保存良好的腳洞地形,例如平坦的洞頂,邊槽有多層,石鍋、石鐘的發育,平坦而有地下河堆積的洞底等。不過,穿洞畢竟和腳洞不同,因為地下河消失了,洞穴中水流向下流失了。於是無水的洞穴給石灰華沈積帶來良好的保存環境,鐘乳石、石筍、石柱、石幕、灰華階地(包括灰華田)最為發育,還有平緩洞底可發育出深深陷落的落水洞,被稱為“無底洞”。洞口及洞頂每因長期受侵蝕、溶蝕而崩塌,使洞口高而廣大,崩石塞道,洞內大廳又可因崩落而顯得特別高大,破壞平坦的洞頂地形。例如桂林蘆笛巖就是以各種石鐘乳出名,遊覽道路要靠鑿開鐘乳石林來開辟。桂林七星巖更突出,它以四十五個洞連成,主洞長達814米,貫穿著八大廳堂,五個出口;全部洞穴長達3公裏,分為三層,最下壹層仍為腳洞;中層大洞廳堂高27米,寬48米,由二層腳洞崩陷合成;有邊槽(稱白石天篷),腳下聽到地下洞穴的“空谷傳聲”。中心部分較低,即大教場處,為古地下湖所在。落水洞分別被命名為“無底深潭”、“癩子潭”、“雙獅守龍潭”等。在茅茅頭石山(即光明山),除蘆笛巖外,還有大巖(長達875米,唐代僧人墨跡亦已被鈣膜保護起來,墨跡如新)、飛絲巖、穿巖等四個穿洞貫穿,這種穿洞是戰時避難地點,因為洞底平坦,廳堂廣大,支洞眾多,戰時工廠、學校、醫院倉庫均可利用。在峰叢石山區亦常有穿洞發育,如廣東懷集燕巖,廣西靖西穿巖等,即為公路利用穿行。

(4)峰林石山區的“側洞”

在峰叢石山或峰林石山腳下的洞穴,除了腳洞和由腳洞演變成的穿洞之外,還有“側洞”。這是在河岸上的石山被洪水沖擊、溶蝕而成的巖洞,它們和腳洞地形是不相同的。腳洞是沿地下水面發育,每成廣大洞穴系統;側洞卻是在洪水面上發育,壹般成洞不深不大,但它卻能使石山形成峭壁,因為側洞的形成,每使洞頂崩塌,從而促使石山崖壁的形成。

側洞地形上有三大特點,壹是它的地位比腳洞要高,洞口高大,開敞,但深度不大;二是很少形成巨大洞穴系統,由於洞頂不斷崩塌,故形成洞穴不深,不似腳洞洞口低平而寬;三是洞穴內每有遠方帶來的河床卵石堆積層,因為洞口即為河谷或古河谷所在。例如肇慶禾婆巖即有壹層2米厚的鈣質膠結的卵石層存在,巖深不大,高而有光,有如屋室。

側洞下面可以成為腳洞所在,但仍可互不相通。禾婆巖即和雙源洞(腳洞)同在壹處。各地稱為“光巖”、“寶光洞”的,多為側洞性質,著名的觀音洞(廣東英德縣)即屬本類。桂林象鼻山水月洞即為側洞所成的穿洞,象鼻處溶槽,即反映洪水期溶蝕所成,水月洞低水時即出露巖石洞底,表示這個穿洞是洪水期沖蝕、溶蝕所成。伏波山下的試劍石亦為側洞,這條似鐘乳石的巖體即為洪水期桂江洪流沖蝕、溶蝕所成。這裏雖設有石桌石凳供遊人休息,但洪水期仍可淹上的。

上升後側洞成為高位洞穴,伏波山向江壹面的側洞,即為壹例,這個上升了的側洞,成為觀覽桂江的好景處。高位側洞的高度每每和兩岸階地可以對比,即高度基本相同。

(5)巨大的巖洞繽紛的鐘乳石

峰林石山山體上,除了側洞、穿洞、腳洞之外,還有不少洞穴,它們有它們的成因,例如桂林疊彩山的白鶴洞,就是沿著斷層線發育著,人們在石壁上還可見到壹道道、壹片片磨擦過的有磨痕的巖面,表示了斷層的方向。肇慶七星巖中的暖洞,便是沿著傾斜的石灰巖層層面溶蝕出來的,由於洞口在低處,暖空氣比重輕而留在洞內,不能外排,故成為“暖洞”型的洞穴。這些受巖層構造控制的洞穴,稱為“構造性巖洞”。它們也往往有多種多樣的鐘乳石發育,原因有二:壹是構造洞穴多在地下水面之上,經常幹涸,有利於鈣質在洞穴中析出。因為飽和鈣質的地下水滴下洞中時,由於CO2的逸出空氣中,使鈣質立即析出,並積聚在水點附近巖面上,久而久之,在洞頂形成下垂的鐘乳石,在其下接滴水處,又生長起石筍來,如果鐘乳石和石筍相連接起來,則又成為石柱。二是構造性洞穴壹般多在節理或斷裂眾多地點。這裏地下水滲出多,溶解力大,易成溶洞。並且在滴水地點形成石幕、石瀑布等特殊奇景,規模巨大。在洞底由於積水多,鈣質沈積水邊,久之成壹邊壩,多層邊壩又可形成小型灰華階地,稱為石灰田”,或稱為“邊石壩”,即成壹片梯田形態,如蘆笛巖中的“江南水鄉”壹景,即為例子。如果水中有砂粒等,則鈣質又可在碎屑表面形成壹層鈣膜,日久膜厚,成為灰華珠、灰華球等,有如彈丸形態。在巖壁上結晶又成石花,如廣東雲浮蟠龍洞所見。

鐘乳石色白如玉,妝點巖洞成水晶宮,使遊人如置於仙境,溶洞系主要的旅遊資源。要是灰華中含有雜質,又每呈繽紛的色彩,桂林七星巖即有“金山”、“銀山”的石柱,即因含雜質的結晶灰華反光所致。各類沈積物也由於滴水和沈積情況不同,形成人形、獸形和各種山景、物景,它們成了各地洞穴中的勝景。

南方丘陵區的巖洞也是古動物、古人類遺址和考古的良好地點。粵北馬壩獅子巖發現的馬壩人(古人壹種)遺址、柳江通天巖發現的柳江人遺址,來賓麒麟山發現的新人遺址等,都是例子