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石林的形成

作者:  來源:  發布時間:2022-02-08

說起雲南,就自然會聯想起石林。 來到雲南,如果不去石林一遊,無疑會留下“不到長城”般的遺憾。 的確,石林已成為雲南這塊紅土高原上最顯著的標誌之一。


石林世界地質公園位於雲南省石林彝族自治縣境內,總面積約400平方公里。 公園整體呈南北向展布,在公園範圍內,大大小小的石林成簇成片分佈於山坡、嶺脊、溝穀和窪地中,辟為遊覽區的大小石林、乃古石林只是其中具有代表性的兩片。

到石林之前,無論人們對它如何想像,一旦真正置身其中,還是免不了要被它獨有氣勢和無以倫比的美所震撼,進而是對大自然鬼斧神工和神奇力量的讚歎。

震撼和讚歎之餘,自然又有幾分疑惑:這罕見的自然奇觀從何而來? 何時有之……要瞭解石林,還得先從“喀斯特”一詞說起,因為石林也被稱為喀斯特地貌。 “喀斯特”是德語“karst”一詞的譯音。 喀斯特原是前南斯拉夫西北部石灰岩高原的地區名稱。 十九世紀末,南斯拉夫學者J? 斯威奇(cvijic)對那裡奇形怪狀的石灰岩地形進行了研究,並在其代表作《喀斯特現象》一文中將該地貌命名為“喀斯特”。 此後“喀斯特”一詞逐漸成為世界各國通用的地學專門術語。 在中國,“喀斯特”的同義詞是“岩溶”。 囙此,石林也同時被稱為岩溶地貌。


形成石林的岩石主要是石灰岩,屬於碳酸鹽岩。 而碳酸鹽岩又屬於沉積岩,既岩石是在水體中沉積形成的。 石灰岩最大的特點是容易被水溶解,尤其是當水中富含二氧化碳時,囙此石灰岩又被稱為可溶性岩石。

在中國,碳酸鹽岩分佈的面積約為130萬平方公里,其中60%也就是約80萬平方公里分佈在貴州、廣西、四川西部和雲南東部,形成了世界上一塊最大的岩溶區。 由於面積巨大,跨越不同的緯度和海拔,處於不同的地理環境,也就不難理解為什麼這塊區域被稱為世界上研究喀斯特的理想之地。 也就明白了為什麼在這塊區域內發育豐富多彩的喀斯特地貌,包括象石林、桂林山水這樣奇特的景觀。


有了石灰岩,並非就能形成石林,否則石林就成了隨處可見的一般景觀了。 實際情況是石林的面積只占喀斯特面積中極小極小的部分,在中國西南這片最大的喀斯特區域,石林的面積連萬分之一都不到。 由此可見石林景觀的獨特和珍貴,它的形成可以說是一部真正的地質傳奇。

石林的形成是由地質、氣候、水文等許多因素有利的結合,甚至是巧合的結果,缺少了任何一方面都不可能形成石林。

在地質方面,首先是區域大地構造條件,或者說要有地殼的抬升作用。 發育石林的石灰岩最初形成於海底,而今的石林已伫立在近2000米的高原之上。 這其中經歷了間歇性的持續抬升過程,因為只有不斷的抬升,才能使水有較大的向下侵蝕的動能,才能發育像石林這樣的垂向立體景觀。 否則一個地區如果長期處在穩定狀態,久而久之,自然風化,削高填低,地形就會形成越來越平緩,最終向平原演化。 其次地殼在抬升過程中,岩層要大致保持水准,不能發生明顯的傾斜。 或者有過傾斜,但隨後又恢復水准。 這對石林的發育和保存至關重要,否則那竹節狀高大的石柱就會戰立不穩,順“節”(層理面)滑塌。


石林是因高大的石灰岩溶柱呈樹林狀分佈而得名。 而這些石柱又是怎樣叢當初完整的石灰岩中分離出來的呢? 那是因為岩石受到力的作用後,在垂直方向上產生了兩組以上的裂隙,在平面上將岩石分割成了網格狀,以後水和生物等沿著這些裂隙往下溶蝕,隨著溶溝的加深加寬,一個個石柱就逐漸分離出來,組合在一起,形成了石林。 可見,如果岩石中只發育一組裂隙,那麼溶蝕後,形成的就不是石林,而是一道道石牆了。

另外,兩組裂隙的密度要適宜,不能太密集也不能太稀疏。 太密集則岩石容易被全部溶蝕,太稀疏則只形成一些石丘。

發育石林地貌,往往還要有蓋層條件的配合,就是石灰岩頂部要有一層其他岩石的覆蓋。 此蓋層的存在有兩方面的重要意義,一是蓋層可以改變地表水和地下水的運動管道,造成局部水的集中,有利於蓋層下麵石林的發育。 二是蓋層的存在可以保護早期形成的石林。 石林地區在地質歷史上就曾被厚厚的玄武岩覆蓋,歷經了上億年剝蝕,如今玄武岩已大部分消失,只剩下零星殘餘。 如果沒有這層玄武岩的存在,不要說古老部分的石林保存不下來,恐怕連發育石林的石灰岩都已不復存在了。

氣候條件對石林的發育也很重要,氣候主要是通過降水量和氣溫來影響喀斯特作用的。 降水多、氣溫高有利於石灰岩的溶解和石林地貌的形成。 研究表明石林地區2億多年來,古氣候幾經變化,曾長期處於低海拔、低緯度的溫暖潮濕熱帶地區,雨量充沛,氣溫較高,為石林的發育提供了很好條件。 如今石林地區已處於亞熱帶高原季風氣候,對石林的發育來說已非最佳時期。


水文條件主要是指水的類型及活動管道對喀斯特的影響。 石灰岩溶隙與溶洞中的地下水,被稱為喀斯特水,它們主要來自大氣降水和地表河水。 進入岩石後便以分散流或筦道流等管道,迂回曲折神出鬼沒,最終又以泉水的形式流出地表。 在此過程中,水就象一把神奇的雕塑刀,將岩石雕塑成千奇百怪的喀斯特形態。

石林的歷史有多長? 簡而言之,形成石林的石灰岩的年齡是2.7億年,而從這些岩石中發育石林地貌則是從2.5億年前開始,並延續至今。

地質上稱為早二疊世的2.7億年前,石林地區是一片廣闊的海洋,陽光充足,溫度適宜,海水中生活著大量的貝殼、珊瑚類生物。 海底則慢慢沉積形成了幾百米厚的石灰岩。 生物死亡之後,他們的軀殼會被保留在岩石中,成為化石。 在石林的一些地方,仍可以看到岩石幾乎全部由這些生物軀殼和殘片組成,既所謂的生物碎屑灰岩,可見當時是個多麼熱鬧和充滿生機的海底世界。

2.7億年前的早二疊世,石林地區為海洋環境。 海底沉積形成了石灰岩,後期上升為陸地,石灰岩受到擠壓破裂,形成兩組裂隙。

2.5億年前的早二疊世未期,石林地區為海洋邊緣環境。 石灰岩中發育了最早期的石林地貌。

2.4億年前的晚二疊世早期,石林地區受火山作用影響,早期石林被玄式岩覆蓋並一直持續到中生代末期。

6千5百萬年前的新生代早期,玄式岩大部分被剝蝕,局部一些地方早期石林再次出露地表。

5千2百多萬年前的早第二紀始新世-漸新世,石林地區受到掀斜式抬升,西側形成路南古湖,部分石林被湖泊沉積物覆蓋。 同時,湖周又有新的石林發育。

2千多萬年前的晚第三紀中新世以來,古湖消失,逐漸向現今的高原河谷(巴江)環境演變。 同時發育了最新一期的石林。

2.5億年前,地殼運動,石林地區脫離海洋環境,上升成為陸地,同時石灰岩受到擠壓,產生破裂,在海洋邊緣濕熱氣候條件下,雨水等沿裂隙溶蝕,形成了最早期的石林。

隨後的晚二疊世初期,沿四川西部、貴州西部和雲南東部一線,爆發了大規模的岩漿噴溢活動,基性岩漿從地下深處沿斷裂溢出地表。 在石林地區,灼熱的熔岩流進石林,使早期形成的石芽、石柱被烘烤和掩埋。 使這些來自水中的岩石經受了一次火的考驗。 熔岩冷卻後成為玄武岩,厚度可達四、五百米,就象一層厚厚的棉被覆蓋在早期石林之上。

2.2億年前,二疊紀結束,進入中生代時期(由三疊紀、侏羅紀、白堊紀三個紀組成)。 在延續1.6億年的整個中生代時期,石林地區一直處於被玄武岩覆蓋和緩慢抬升狀態。 由於剝蝕作用,玄武岩蓋層變得越來越薄。 至6千萬年前,中生代結束,新生帶開始,石林地區局部玄武岩蓋層全部被剝蝕,石灰岩和早期石林重新出露地表,並開始新一輪石林的發育。 這一輪石林發育的時間並不太長,只持續到早第三紀古新世末。

至5千多萬年前的始新世時,石林地區的地貌格局又發生了重大變化。 由於受到早喜馬拉雅運動的影響,產生了區域性的掀斜式抬升,石林地區形成了一個大型的內陸山間湖泊,稱為路南古湖。 由於地表水不斷從湖周向古湖彙集,同時也將剝蝕下來的物質帶入湖中,在湖底形成了厚厚的碎屑沉積,因顏色呈紅色,又稱紅層沉積。 路南古湖存在了約3千萬年(始新世?D?D漸新世)。 這一時期,石林的發育又分兩種情况,一是在湖水淹沒範圍,早期石林又被湖泊碎屑沉積物所覆蓋。 二是湖周地區,因為有較强的水動力條件,在早期喀斯特地貌的基礎上,延續石林的發育演化,很有可能這一時期湖周山坡上有一片片不亞於現今所見的高大雄偉的石林。

到2千3百萬年前的漸新世末期,石林地區由於地殼抬升,古湖中心南移,湖水面積也逐漸縮小,最後在南部大疊水一帶出現地貌裂點,湖水泄出,古湖消亡。

從晚第三紀至今,伴隨著青藏高原的隆起,石林地區處在持續的抬升過程,這期間形成了以巴江為侵蝕准面的地貌格局並延續至今。 由於剝蝕作用,一些曾被湖泊沉積物覆蓋的石林再次出露地表,繼續發育。

從上不難看出,石林地區在2億多年的時間裏,地理環境從海洋到陸地,從湖泊到高原河谷幾經變遷。 早期形成的石林先後被火山熔岩和湖泊碎屑沉積所覆蓋。

如今見到的石林可謂“輩分”齊全。

那些剛從玄武岩中露出腦袋的石牙,是形成於2.5億年前的最早期的石林,它們黑乎乎的身軀,似乎在訴說著被熾熱岩漿烘烤和被埋藏了2億多年的經歷。

那些剛從紅土層中冒出的石林,是6千多萬年前形成的,它們曾被湖水淹沒和被湖底沉積物所覆蓋,如今也重見天日。

那些位於山頂、嶺脊之上的稀疏石柱,也有幾千萬年的歷史,只是由於不曾被湖水淹沒,歷經風吹雨蝕,如今已零零星星,歪歪倒倒,呈垂暮之態。

那些位於現今窪地之中,甚至還泡在水中的石牙、石柱,是真正的“新生代”,它們密密匝匝,尖銳鋒利,呈現出向上的活力。

石林由眾多石柱組成,石柱的形狀千姿百態,難以一一劃分和描述,其中有四種較為典型和常見,分別是柱狀石林、劍狀石林、塔狀石林和蘑菇狀石林。

世界其他一些地區也有類似的石林地貌,如馬來西亞的穆魯、巴布亞新磯內亞的凱靖德、馬拉加西的安卡林那以及歐洲的西班牙、美州的古巴、大洋州的澳大利亞等。 但上述石林地貌同中國雲南石林相比,要麼面積狹小,要麼形態單一,要麼是位於熱帶雨林深處使人難以到達。 很少有能象雲南石林這樣,成片成片的石林分佈在一個地區的山嶺、溝穀、斜坡、窪地等各種地形上。 而且每片石林形態各異,猶如將世界各地的石林都搬來這裡展示,使人覺得忽而到了古巴,忽而又到了西班牙……無怪乎石林被中外喀斯特專家學者譽為集石林形態之大全的“石林博物館”,有著極高的美學價值。

石林地區除石林地貌外,還發育有其它喀斯特地貌,如石牙原野、溶蝕岩丘、溶蝕窪地、漏斗、溶蝕湖、暗河、天生橋、瀑布、溶洞及洞穴沉積等等,它們與石林一起構成了一幅從地上到地下完整的喀斯特全景圖,是研究喀斯特的理想之地,具有重要的科學價值。

石林以其演化的古老性、複雜性,以其類型和形態的多樣性和重要的科學、美學價值而被列入世界地質公園名錄。

石林是大自然鬼斧神工的傑作,在我們觀賞和體會其神韻和美麗的同時,別忘了對這一珍貴地質遺產和世界奇觀的保護。

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