梁詩經(jīng) 文斐成 陳斯盾
福建省地質(zhì)調(diào)查研究院福州市塔頭路2號350003
摘 要：石牛山主峰出露晚白堊世石牛山組晚期侵入相鉀長花崗斑巖，山體渾厚壯觀，石堡、石柱高聳，石蛋千姿百態(tài)。石蛋、石堡及崖壁上分布著深厚感情淺不一的石脊、石槽及大小不同的石臼、石盆、石穴等微地貌，構(gòu)成獨具特色的“水蝕花崗巖石蛋地貌”。經(jīng)研究，鉀長花崗斑巖是形成水蝕花崗巖石蛋的物質(zhì)基礎(chǔ)，風化剝蝕、大氣降水擊蝕及其流水侵蝕是形成石脊、石槽、石臼、石盆、石穴的主要外動力地質(zhì)作用。
關(guān)鍵詞：成因水蝕花崗巖石蛋石牛山福建
石牛山位于福建省中南部德化縣水口鎮(zhèn)，戴云山脈中段，這里群山巍峨，云蒸霞蔚，風光旖旎。石牛山主峰海拔1 781.64 m，山體渾厚壯觀，發(fā)育由晚白堊世石牛山組晚期侵入相中粗粒鉀長花崗斑巖構(gòu)成的石蛋地貌，從石牛山主峰至鐵砧山、蜂仔面山、石劍，各種石堡、石柱、石蛋遍布山脊。石蛋表面寬窄不同、深淺不一的“V”、“U”型石槽、石脊和石臼、石盆、石穴，把石蛋雕琢的千姿百態(tài)，構(gòu)成獨具特色的水蝕花崗巖石蛋地貌景觀，不僅極具觀賞性，更是研究水蝕花崗巖石蛋地貌不可多得的理想場所。
1 地質(zhì)概況
石牛山位于浙閩粵火山巖帶中段，為環(huán)太平洋大陸邊緣構(gòu)造活動帶的一部分。經(jīng)長期復雜的地質(zhì)作用，形成多種多樣的火山巖、潛火山巖及火山構(gòu)造（圖1）。
1.1 地層
區(qū)內(nèi)地層為中生代中酸性火山-沉積巖系，主要有晚侏羅世南園組，白堊紀石帽山群及零星分布的第四紀松散堆積物。
南園組：呈弧形環(huán)狀展布于石牛山火山構(gòu)造洼地外圍，巖性為灰、淺灰紫色流紋英安質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r，夾晶（巖）屑凝灰?guī)r、斜長流紋巖、沉積-火山碎屑巖和沉積巖，厚度大于2 181 m。
石帽山群：不整合覆于南園組之上，為一套灰、紫紅色火山-沉積巖系，分為黃坑組、寨下組和石牛山組，地貌上常形成高山陡崖。
黃坑組：分布于石牛山火山機構(gòu)外圍，下段為灰、灰綠色沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂礫巖，夾流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r；上段為灰、淺紫灰色流紋質(zhì)（含角礫）晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)（晶屑）凝灰?guī)r、流紋巖，夾流紋英安質(zhì)含角礫晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r。厚度543.2 m～1 064.0 m。
寨下組：分布于石牛山火山機構(gòu)南部，下段為紫紅色凝灰質(zhì)粉砂巖、含礫砂巖、泥巖、沉凝灰?guī)r；上段為紫紅、紫灰色流紋質(zhì)（含角礫、集塊角礫）晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r夾流紋質(zhì)晶（巖）屑凝灰?guī)r、流紋巖。厚度586.2 m～1 000.9 m。
石牛山組：為一套紫紅色酸（偏堿）性火山-沉積巖系，區(qū)內(nèi)僅出露上段，分布于石牛山火山構(gòu)造洼地內(nèi)，巖性為紫紅色流紋質(zhì)（含角礫、集塊角礫）（晶屑）熔結(jié)凝灰?guī)r夾流紋巖、沉火山角礫巖、凝灰質(zhì)含礫砂巖、凝灰質(zhì)砂巖、細砂巖，厚度大于870.6 m。晚期為侵出相酸性碎斑熔巖及淺肉紅色中粗粒鉀長花崗斑巖侵入。
1.2 斷裂構(gòu)造
石牛山及周邊地區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，自燕山晚期至喜馬拉雅期經(jīng)多次地質(zhì)構(gòu)造運動，形成一系列北東向脆性斷裂以及北西向、東西向斷裂。此外，受火山構(gòu)造影響，還發(fā)育環(huán)狀、放射狀斷裂。新近紀新構(gòu)造運動為繼承性的斷裂活動和斷塊差異活動。
1.3石牛山破火山
石牛山破火山位于石牛山火山構(gòu)造洼地西端，平面上呈圓形。依火山作用及巖性劃分為火山通道相、侵出相、空落相、火山碎屑流相、噴溢相、噴發(fā)-沉積相，各巖性巖相均圍繞石牛山破火山口呈環(huán)狀、半環(huán)狀展布，洼地周邊發(fā)育環(huán)狀、放射狀斷裂及巖墻、巖脈。
火山通道相位于石牛山主峰一帶，為鉀長花崗斑巖充填，巖性具垂直分帶，自深部向淺部由石英二長斑巖→二長花崗斑巖→鉀長花崗斑巖呈漸變過渡，巖石化學成分由中酸性逐漸過渡為酸性，鐵鎂質(zhì)礦物含量逐漸減少，鉀長石含量增多，斜長石含量減少，礦物粒徑變細。侵出相碎斑熔巖呈巖穹產(chǎn)出，分布在火山通道相四周；空落相主要為凝灰?guī)r、火山角礫巖、集塊巖，分布局限；火山碎屑流相由流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)角礫熔結(jié)凝灰?guī)r等組成，呈半環(huán)狀分布在火山通道周圍；噴溢相為呈夾層產(chǎn)出的流紋巖，分布局限，基本上呈環(huán)狀分布；噴發(fā)-沉積相以紫紅色砂礫巖、凝灰質(zhì)砂巖為主，夾沉凝灰?guī)r，沉火山角礫巖，呈環(huán)狀斷續(xù)分布于洼地最外圍。
侵入于火山通道的淺肉紅色中粗粒鉀長花崗斑巖構(gòu)成石牛山主峰，亦是石牛山花崗巖石蛋地貌的成景巖性。
2 石牛山地貌景觀
石牛山淺肉紅色中粗粒鉀長花崗斑巖發(fā)育較稀疏的3組相互垂直節(jié)理，經(jīng)風化剝蝕、流水侵蝕、植物根劈、重力崩塌等外營力作用，巖石沿節(jié)理崩裂和球狀風化、砂狀風化，形成怪峰突兀的穹狀峰叢（照片1）、石堡、石柱和石蛋，與四周石帽山群奇峰幽谷遙相呼應，構(gòu)成雄偉壯觀的水蝕花崗巖石蛋——火山巖地貌景觀（表1）。
3 水蝕花崗巖石蛋微地貌
花崗巖石蛋是因花崗巖體產(chǎn)生球狀風化，表層風化物被剝離后，殘余部分多呈球形而得名，由大量石蛋構(gòu)成的特殊地形稱石蛋地形[1]。福建許多花崗巖出露區(qū)發(fā)育石蛋地貌，石牛山石蛋地貌不同于他山的顯著特征在于其石蛋、石堡及崖壁經(jīng)風化剝蝕、霧雨濕潤、大氣降水沖蝕，表層分布深淺不一的石脊、石槽或大小不同的石臼、石盆、石穴等微地貌，形成一種獨特而罕見的石蛋地貌（表2）。此類地貌是在鉀長花崗斑巖體沿節(jié)理、裂隙崩裂后產(chǎn)生砂狀風化的基礎(chǔ)上，由大氣降水侵蝕而成，故將其命名為“水蝕花崗巖石蛋地貌”。
3.1花崗巖石蛋水蝕微地貌基本形態(tài)
石牛山石蛋、石堡、石柱、崖壁表面經(jīng)霧雨濕潤、風化剝蝕和大氣降水侵蝕形成石槽、石脊、石臼、石盆、石穴等微地貌，根據(jù)其形態(tài)、發(fā)育位置、大氣降水侵蝕方式、水動力條件，分為幾種基本類型（表3）。
3.1.1垂直石槽
巖石在晝夜溫差變化產(chǎn)生的熱脹冷縮和雨霧浸潤產(chǎn)生的濕脹干縮作用下，石蛋表面發(fā)生微—弱風化，在表層2 mm～5 mm深度范圍內(nèi)，常見長石、石英等造巖礦物呈砂粒狀脫落。大氣降水時，雨水匯聚形成寬數(shù)厘米至十余厘米的線狀水流，或霧氣凝聚形成寬數(shù)厘米的線狀水流，自巖石頂面向下沿側(cè)壁流淌，已風化疏松的長石、石英被流水侵蝕脫落，逐漸形成橫斷面呈“V”型的流水沖蝕溝，若流水量大，水流對沖蝕溝的侵蝕能力強，則形成橫斷面呈“U”型的流水沖蝕溝，呈“V”型或“U”型的流水沖蝕溝稱為石槽。
根據(jù)流水侵蝕作用及侵蝕痕跡的不同，可分為流水石槽和跌水石槽，前者再分為光壁流水石槽和梯壁流水石槽；后者分為階狀跌水石槽和梯壁跌水石槽。
光壁流水石槽：在坡面傾角大于30°的石蛋、石堡側(cè)面或崖壁，由于坡面傾角大，流水侵蝕作用以沿崖壁或石蛋側(cè)面垂直內(nèi)切為主，形成底壁、側(cè)壁光滑的石槽，謂之光壁流水石槽（照片2）。
梯壁流水石槽：早期由流水侵蝕形成的深底流水石槽，后期由于流水量的減少，線狀流水的下切能力減弱。雨水以及霧水沿側(cè)壁向底壁呈面狀流淌，侵蝕石槽側(cè)壁和底壁，被侵蝕的槽壁及底壁呈平緩內(nèi)凹，未被侵蝕的槽壁及底壁呈2cm～3cm寬的“U”型脊狀凸起，形成槽內(nèi)具橫石脊的流水石槽，整個石槽頗似一架梯子，稱梯壁流水石槽（照片3）。
階狀跌水石槽：在坡面傾角介于15°～30°的緩坡狀崖頂或石蛋頂面，大氣降水或霧氣凝聚匯集的線狀水流沿崖壁坡面或石蛋表面早期形成的淺底石槽流淌。由于坡面傾角小，流水縱向下切能力低。當降雨量大時，石蛋表面匯聚的流水量大，水流在石槽中與底壁磨擦呈波浪式或跳躍式向前流動，對石槽底壁產(chǎn)生不均一的侵蝕，波谷處的石槽底壁逐漸被侵蝕下凹成依次排列的圓形小凹坑。當石槽中的流水量少時，流水對凹坑后壁產(chǎn)生內(nèi)切侵蝕，凹坑內(nèi)積水外溢對前緣產(chǎn)生下切侵蝕，石槽底壁逐漸被流水侵蝕成階梯狀。當石槽底壁被侵蝕成階梯狀后，流水沿階狀底壁逐級向下流淌，形成跌水沖蝕，逐漸在石槽底壁沖蝕出串珠狀分布的圓形、橢圓形跌水坑，稱階狀跌水石槽（照片4）。
梯壁跌水石槽：跌水石槽經(jīng)水流進一步?jīng)_蝕，石槽底壁被侵蝕下凹，深度逐漸增加。石槽側(cè)壁頂面的雨水以及霧水沿側(cè)壁向下流淌，侵蝕石槽側(cè)壁和底壁呈弧形內(nèi)凹，未被侵蝕的槽壁及底壁向上凸起，形成橫貫石槽的“U”型橫石脊，相鄰2個橫石脊之間分布著大小不一的跌水坑，石槽內(nèi)的橫石脊形似梯子的踏板，整個石槽亦似一架梯子，稱梯壁跌水石槽（照片5）。
3.1.2石脊
與石槽相鄰，未被線狀流水侵蝕的石蛋或崖壁表面呈脊狀或弧形的長條狀凸起，稱為石脊。
石槽、石脊是石牛山水蝕花崗巖石蛋最基本的微地貌，崖壁、石蛋表面發(fā)育的寬窄不一的石脊、石槽將崖壁和石蛋雕琢成千姿百態(tài)，形成惟妙惟肖的象形石?！褒堊κ?、“石南瓜”、“仙桃獻瑞”、“春蠶吐絲”、“雷峰塔”、“擎天巨拳”等如天工巧鑿，栩栩如生。有些石蛋頂面經(jīng)雨水沖蝕及流水侵蝕，形成尖棱的石脊如同山脊，“V”型石槽如同山谷，蜿蜒曲折的石脊、石槽猶如綿延起伏的山脈、縱橫交錯的溝壑，構(gòu)成形象逼真的微型立體山岳景觀（照片6），有的則如同一枚巨大的猛犸象臼齒（照片7）。此類微地貌多發(fā)育于崖頂或石蛋頂面。
3.1.3水平石槽
為崖面上沿節(jié)理呈近水平延伸的弧形凹槽，垂直水流在崖壁或石蛋表面受水的表面張力及巖石吸附作用，沿崖壁或石蛋側(cè)面呈面狀而下流淌，由于節(jié)理是易受流水侵蝕和風化的薄弱面，節(jié)理面兩側(cè)的巖石被流水侵蝕、風化剝蝕，崖壁沿節(jié)理逐漸向內(nèi)凹入，形成近水平狀延伸的弧形凹槽，稱水平石槽（照片8）。
3.1.4石臼
鉀長花崗斑巖濕脹干縮，以及晝夜溫差變化引起的熱脹冷縮，巖石產(chǎn)生砂狀風化。當大氣降水時，雨水沖擊作用使崖頂或石蛋頂面局部已風化疏松的礦物脫落，石蛋頂面逐漸被雨水沖蝕成凹坑。積聚在坑內(nèi)的雨水長時間浸潤凹坑周壁和底板，加劇了物理風化和化學風化，凹坑逐漸擴大，形成大小不一的圓形、橢圓形或不規(guī)則狀內(nèi)壁呈弧形（或腰鼓形）、底板弧形下凹的凹坑，稱石臼（照片9）。一些面積較大的石臼，聚積在石臼內(nèi)的雨水在風的吹拂下，蕩激的水波不斷拍打、沖擊石臼內(nèi)壁，對內(nèi)壁產(chǎn)生侵蝕作用。隨著石臼的擴大和石臼內(nèi)積水的增多，激起的水波越大，對內(nèi)壁的沖擊作用越強，在波浪長期沖蝕下，石臼被侵蝕形成月牙狀內(nèi)壁。此外，匯聚于石臼內(nèi)壁頂部的雨水以及霧水沿內(nèi)壁呈面狀向下流淌，侵蝕石臼內(nèi)壁，亦能將石臼侵蝕成“月牙狀”內(nèi)壁。
石蛋頂面多有石臼分布，石牛山主峰為巨大的石堡，其頂面經(jīng)雨水沖蝕形成許多直徑1 m～2m的大石臼。
3.1.5石盆
隨著石蛋被進一步風化和雨水侵蝕，石臼逐漸擴大加深。降雨時，雨水充滿石臼后向外溢出往低處流淌，流淌的線狀水流對石蛋產(chǎn)生下切作用，逐漸沿流水線侵蝕下凹形成垂直的石槽。久而久之，隨石盆的擴大，石槽的加深，石蛋表面形成深度大于寬度，向一側(cè)開口的圓弧形石臼，稱為石盆。有些石蛋發(fā)育寬大的石盆，整個石蛋如同一把墩實的交椅，故亦稱石交椅（照片10）。
3.1.6石穴
鉀長花崗斑巖發(fā)育水平和垂直等多組不同方向的節(jié)理和裂隙，大氣降水時，崖壁、石蛋頂面的雨水聚集成寬窄不一的垂直水流沿崖壁、石蛋側(cè)面向下流淌，在節(jié)理、裂隙處向內(nèi)滲透侵蝕，崖壁、石蛋側(cè)面逐漸被蝕形成大小不一，弧形內(nèi)凹的圓形、扁圓形的小洞穴，這些小洞穴在石蛋表面沿節(jié)理延伸呈串珠狀分布，形似壁龕。
3.1.7石牛鼻
在大氣降水過程中，水流沿石蛋表面及崖壁向下流淌，部分水流受巖石吸附作用及礦物晶隙毛細管作用上溯至石穴頂壁和側(cè)壁，浸潤石穴內(nèi)壁。內(nèi)壁濕脹干縮產(chǎn)生砂狀、片狀風化剝落，石穴內(nèi)壁不斷擴大。當兩個相鄰石穴的內(nèi)壁沿節(jié)理、裂隙相向侵蝕、風化剝落，石穴內(nèi)壁被蝕穿后，在崖壁上形成外表分隔，內(nèi)部相通的石穴，形似牛鼻孔，稱石牛鼻（照片11）。
3.2水蝕花崗巖石蛋地貌發(fā)育條件及地質(zhì)作用
石牛山水蝕花崗巖石蛋地貌是由晚白堊世鉀長花崗斑巖經(jīng)侵蝕崩塌、砂狀風化、流水侵蝕等外營力作用而形成的一種特殊地貌。其發(fā)育是受巖性、地質(zhì)構(gòu)造、氣候條件、外動力地質(zhì)作用等因素控制。
3.2.1 節(jié)理、裂隙
石牛山主峰及其周邊一帶出露的淺肉紅色中粗粒鉀長花崗斑巖為火山活動后期侵入相潛火山巖，當熔融的巖漿在凝固成巖時形成原生節(jié)理以及成巖后受地殼運動產(chǎn)生多組不同方向的節(jié)理、裂隙。此外，隨著上覆的巖層逐漸被風化剝蝕，鉀長花崗斑巖體釋放了原來承受的壓力，減壓作用產(chǎn)生卸荷節(jié)理。這些節(jié)理、裂隙將鉀長花崗斑巖體切割成規(guī)模不等的方形、菱形或長方形塊體，為后期重力崩塌、砂狀風化、球狀風化和大氣降水侵蝕創(chuàng)造了條件。
鉀長花崗斑巖體被剝露出地表后，裸露的巖體開始遭受風化剝蝕作用（物理、化學、生物風化作用），由于海拔高，晝夜溫差大，使巖石熱脹冷縮，節(jié)理、裂隙不斷擴大加深，最終沿節(jié)理和裂隙發(fā)生塊狀崩裂，形成大小不一的巖塊。由于巖塊棱角部位最易受剝蝕，物理風化首先發(fā)生在棱角部位，巖塊因棱角及表面發(fā)生砂狀風化和片狀剝蝕而逐漸渾圓化成圓形的石蛋。
3.2.2巖石結(jié)構(gòu)
石牛山淺肉紅色中粗粒鉀長花崗斑巖造巖礦物主要為斜長石、鉀長石、石英及少量黑云母，含20％～30％長石斑晶，礦物顆粒大小不均，巖石具斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)礦物粒徑1 mm～2 mm，斑晶粒徑3 mm～10mm。此外，還含有少量粒徑5cm～20cm的暗色包體。由于各種礦物的熱力膨脹系數(shù)不同，加之礦物之間顆粒大小、顏色深淺的不同，當日溫差發(fā)生劇烈變化時，各種礦物膨脹變形量不同，削弱了彼此之間的聚結(jié)力，逐步崩解為松散狀態(tài)的礦物顆?；驇r屑。強烈的風化作用使巖石表層基質(zhì)和斑晶中的長石、石英呈半松散狀態(tài)的礦物顆粒，部分長石弱高嶺土化，巖石表層不斷地產(chǎn)生砂狀風化。
3.2.3 大氣降水侵蝕作用
大氣降水是塑造水蝕花崗巖石蛋地貌最主要的外營力作用，石牛山地處戴云山脈中段，屬南亞熱帶季風氣候區(qū)。戴云山脈是福建東南沿海大陸的第一道大屏障，南來的海洋性暖濕氣流受綿延的山脈阻擋上升與高空冷氣流交鋒，暖濕氣流驟冷水蒸氣凝聚形成霧氣或大氣降水。石牛山頂峰常年云遮霧繞、大霧彌漫，年霧日達200余天，年降雨量達1800 mm～2000 mm，形成濕度大、降水多的特殊小氣候環(huán)境。充沛的雨量為塑造水蝕花崗巖石蛋地貌提供了水動力條件。
大氣降水對石蛋的侵蝕作用主要為雨水擊蝕和水流侵蝕。雨水擊蝕，即降落的雨水對石蛋產(chǎn)生直接沖蝕作用，使石蛋表層已弱風化的長石、石英等基質(zhì)和斑晶逐漸疏松脫落形成細小的凹坑。雨點越大，降落到石蛋表面產(chǎn)生的沖擊力越大，對石蛋的侵蝕作用也越強。水流侵蝕，則是雨水匯聚形成的線狀水流，向低處流淌過程中對石蛋產(chǎn)生侵蝕下切作用，經(jīng)流水長期侵蝕，流水紋逐漸擴大加深，形成石槽。流水侵蝕能力與降雨量、線狀水流匯水量、流速成正比，流水量大的水流常將石蛋表面侵蝕形成寬而深的“U”型石槽，而流水量小則侵蝕形成窄而深的“V”型石槽。
石牛山一帶的鉀長花崗斑巖石堡、石柱及石蛋就是這樣在大氣降水長期侵蝕下，被雕琢上形態(tài)各異的石脊、石槽、石臼、石穴等，塑造了絢麗多彩的水蝕花崗巖石蛋地貌景觀。
4 結(jié)論
福建德化石牛山水蝕花崗巖石蛋地貌是石牛山組中粗粒鉀長花崗斑巖在多霧、多雨的特殊氣候條件下，經(jīng)長期風化剝蝕和大氣降水侵蝕而形成。鉀長花崗斑巖是形成石蛋地貌的物質(zhì)基礎(chǔ)，風化剝蝕、大氣降水侵蝕是形成石蛋及其表面石脊、石槽、石臼、石穴的主要外動力地質(zhì)作用。石蛋頂面及側(cè)面坡面傾角不同，水動力條件不同造成流水侵蝕作用強弱差異，產(chǎn)生不同的侵蝕作用，形成形態(tài)各異的流水侵蝕微地貌景觀。
石牛山水蝕花崗巖石蛋地貌景觀，反映了不同地質(zhì)條件和水動力條件下的風化作用和流水侵蝕作用，在地質(zhì)學、地貌學具有很高的科學研究價值，千姿百態(tài)的水蝕花崗巖石蛋亦具有很高的美學觀賞價值，是一處獨具特色的集地學考察、科普和旅游觀光勝地。
參 考 文 獻
[1] 地質(zhì)礦產(chǎn)部《地質(zhì)辭典》辦公室．《地質(zhì)辭典》（一）普通地質(zhì) 構(gòu)造地質(zhì)分冊 上冊．北京：地質(zhì)出版社，1983
