馮潞 || 巖性各異：五臺山脈與太行山脈DNA比較

哲齊66 2020-04-30

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馮潞：地理、地質、古建筑發(fā)燒友?；食窍喔瘓F文化顧問。

作者實習

巖性各異：五臺山脈與太行山脈比較

——從地質、人文角度試探五臺山與太行山脈之關系

北太行：小五臺山

考察兩座山脈的年齡，得先考察其巖性。所謂巖性是指反映巖石特征的一些屬性，如顏色、成分、結構、膠結物、及膠結類型、特殊礦物等。如同人體之DNA，其中夾帶著生命信息。

五臺山古老巖層25.5億年

在五臺山，最具特色的也許是綠石頭，這就是“綠色片巖”，就是1871年由德國地理學家李?；舴易钤绨l(fā)現(xiàn)的?！段迮_山地質趣談》里指出：“五臺山綠色片巖是中國典型的太古代‘綠巖帶’?！逼湫纬膳c在海洋里裂谷內(nèi)沉積與火山噴發(fā)后有關。此種巖層在19世紀70年代被稱為“五臺系”，又叫“五臺群”，內(nèi)分為三群八組。此種巖層形成于“距今25.5億年前”。

五臺山區(qū)交通地形圖

有學者將五臺綠巖由下而上分為繁峙亞群、石嘴亞群和臺懷(高凡)亞群。并判斷其為：“屬變質的火山沉積巖系，總體變質程度達綠片巖相-角閃巖相，下部繁峙群以鐵鋁榴石帶和十字石+藍晶石帶為主，缺少綠泥石帶，中上部主要為綠泥石帶”[1]。說白了，綠片石分布于五臺山體的中上層。

綠巖并不堅硬，而五臺山臺頂之所以以“屋脊”名世，在于其巖石是一個“花崗巖—綠巖”混合體，北臺即由花崗巖組成，民間戲稱其為“長著一顆花崗巖腦殼”。

地質博士、太原理工大學地球科學與工程系副主任趙金貴先生

花崗巖—綠巖”混合體形成

《五臺山地質趣談》一書有所揭露：“距今28.5—25.5億年前晚太古代，五臺山區(qū)處在海底。先是從地殼或者地幔深處分異出鎂鐵質巖漿，而后噴到地表形成綠巖；距今25.5億年前，在地殼運動中，硅鋁質巖漿上升，侵入綠巖層，后凝結成花崗巖—綠巖層。

五臺山臺頂

沈其韓認為，五臺山原巖形成年齡為2 530~2 520 Ma（Ma：百萬年），即25億年多，地學界認識比較一致，但對變質年齡爭論較大，Liu 等認為石咀亞群黑云變粒巖形成于(2508±2) Ma年齡，即25.08億年，誤差為±2億年，代表了五臺群的區(qū)域變質時間；Zhao 等認為五臺地區(qū)不存在新太古代的變質事件；Liu 等根據(jù)金崗庫組藍晶石、石榴石片巖測年，結果為1 887~1 822 Ma，即18億年多，是五臺群的變質作用時間；Qian 等認為五臺群變質年齡為1.95 Ga，即19.5億年；楊崇輝等根據(jù)五臺群上覆的滹沱群底部礫巖，認為五臺群的變質應在滹沱群沉積之前，很可能在新太古代末期。[2]

五臺山雄渾山脊

五臺山各片巖石分類：當然，五臺山不僅有花崗巖—綠巖層，其中北臺由花崗片麻巖組成，這種巖石堅硬，剝蝕緩慢，“北坡下有寒武奧陶紀石灰?guī)r作成的低峰……花崗巖體，西向延伸至中臺及西臺以北及茶鋪趙山一帶的花崗巖相連。

臺懷鎮(zhèn)南北：多分布有板巖系，北東走向，近乎直立，其構造方向，向西南可連接到金閣寺以至伏勝村。但由于受花崗巖侵入改造，不易辨識。但其主題是板巖系。

俯瞰臺懷鎮(zhèn)

中臺、西臺：由花崗片麻巖+石英巖組成，西臺頂是震旦紀的石英巖和礫巖系，呈黃棕色或白色，山底是古老的綠色片巖系；南臺則是石英巖，被命名為五臺系的南臺統(tǒng)；東臺則多為綠片巖。另外還有變質礫巖。譬如清涼寺大殿后面的清涼巨石，長寬高分為5米、2.5米、2米，重達60噸，這就是變質礫巖?！皩⑸街心嗌硲腋A裹著礫石沉滯海中”，又經(jīng)變質作用，于25億年前或稍晚形成變質礫巖。五臺山變質礫巖其中保留了石榴石藍晶石片巖、石榴斜長角閃巖，這在前寒武紀時期的地層中罕見。

白云巖-碳酸鈣鎂節(jié)理

峨水流經(jīng)區(qū)域：此水由五臺山頂發(fā)源，向西北流下來，經(jīng)過茶鋪巖頭元山子出山，在峨口流入滹沱河。

河谷兩岸高峰聳立，巖石以綠色片巖為主，這正是李?；舴夷繐舻降木G色片巖，與西臺頂部巖層一致。“元山子到峨口一段有大片的花崗片麻巖體。峨水溝中雖多為花崗巖，但山的頂部則仍多片巖。安頭村北山，花崗片麻巖的圍巖為含長石的石英混合巖，含云母角閃巖、石榴石云母片巖。石英片巖及云母片巖中都有藍晶石，綠色片巖系中普通石英脈極多，含電氣石及貧銅礦的脈也很不稀奇[4]?！?/span>

總之，這一代河谷還是綠片巖與花崗巖混合體。存在背斜向斜，河谷底部多為花崗巖侵入，上部多為綠片巖，厚度估計在數(shù)千米。

石咀由東北經(jīng)長城嶺、射虎川，去河北阜平的主路上，能發(fā)現(xiàn)一種眼球狀片麻花崗巖，筆者曾組團踏勘，發(fā)現(xiàn)巖石上眼球狀斑品不過一厘米大小，但到長城嶺一帶下車觀察，斑品增大至5、6厘米?！笆孜髂虾诘奈髅嫔缴鲜谴髩K的片麻狀花崗巖，接觸的水成層為片巖及板巖，仍現(xiàn)侵入狀態(tài)，離開接觸不遠到牌樓煙的山頂，見到矽質石灰?guī)r內(nèi)有矽質的 Collenia。[5]”石咀西南至長城嶺，為地理意義上的五臺山與太行山結合部，從地質分析，均是片麻狀花崗巖，但細節(jié)不同，存在“眼球狀”與否。

地質猛男：地學研究中心主任趙金貴副教授

地學專家對五臺巖層認定

對此，地質專家有一系列學術認定，譬如孫占亮等認為：

五臺山90%的出露巖石為變質巖系，而這些變質巖系處于太古代—古元古代。變質巖系包括花崗片麻巖—綠巖帶、古元古代淺變質地層。前者分布于五臺山北部、東部及分水嶺一帶；后者分布于五臺山南坡及西南部。[6]

田永清等、沈保豐等認為：

五臺山變質雜巖與太行山一恒山變質地塊存在著親緣關系，但是又不具有老于2．6Ga（Ga：10億年）的早期演化歷史。[7]

五臺隊集體調(diào)查：

綠色片巖系和以后的震旦紀地層巖相相差很多，前者變質很深，后者比較輕微，……。綠色片巖系作出窄狹多折曲的小型皺褶,震旦紀多較寬展的內(nèi)斜與背斜。華北常見的震旦紀地層以下，往往出露片麻巖或片巖，其間的不整合面就是和五臺山同樣的東西。

[8]

沈其韓等認為：

五臺山地區(qū)的滹沱群分布于五臺群南側, 不整合于五臺群之上, 主要變質巖石類型有變質礫巖、變質砂巖、變質砂板巖、千枚巖、結晶碳酸鹽巖和變質基性火山巖。典型的變質礦物組合有……屬于高壓型綠片巖相變質(黨修鵬,1993)[9]。

冰原地貌：凍脹丘

以上三段的觀點是：五臺山主體為變質巖系，片巖主要有綠泥片巖、云母片巖及角閃片巖。還有其他雜巖，如石英質片巖、鈣質片巖、混成的各色片麻巖及少數(shù)板巖及千板巖，也有石英巖、大理巖?；鸪蓭r在片巖中極為活躍，成礦性能高。綠色片巖系和片麻巖巖相差較大。五臺地塊與北太行——恒山存在親緣關系，巖性有部分相似性；滹沱群與五臺群不整合。不整合，即一系列沉積層中發(fā)生沉積間斷的露頭。地層的接觸關系分為三類：平行不整合，角度不整合，巖性不整合。平行不整合，角度不整合，整合。

太行山巖性年齡

太行山脈由于南北狹長，巖層發(fā)育差異巨大。譬如河北省淶源縣白石山，屬于北太行，其特征是大理巖峰林，輔以花崗巖瀑布群等地質遺跡，在太行山脈中獨具特色。這種峰林特別之處是三層地質結構：山腳基座是肉紅色花崗巖，中部是白色大理巖，山頂是灰色石灰?guī)r。因為景觀新穎，已經(jīng)辟為國家地質公園（Molmt Baishishan national geopark）。

白石山峰林地貌

譬如白石山：從其巖性觀察，有學者做了詳細記錄：基底為太古宇阜平群變質巖，主要為團泊口組和南營組。其中團泊口組為太古宙片麻巖，夾有磁鐵石英巖；南營組為片麻巖、斜長角閃巖和淺粒巖；頂部為大理巖和斜長角閃巖?；字蠟槌练e蓋層，包括元古宇長城系高于莊組和薊縣系霧迷山組。是以碳酸鹽巖為主的地層，其特點是下部含疊層石較多，中部含錳多，上部含各種形態(tài)的結核，頂部含鈣質、瀝青質。霧迷山組構成白石山主體部分，主要有含粉沙泥狀白云巖、含燧石條帶白云巖、巨厚疊層石白云巖夾瀝青質白云巖和硅質巖，“本組巖性層序穩(wěn)定，富鎂碳酸鹽巖占絕對優(yōu)勢，韻律明顯，燧石含量高，形態(tài)復雜，顏色多樣，以富含疊層石和有機質為特征，為濱淺海相沉積?！盵10v]

河北白石山峰林地貌

白石山巖層分布細膩清晰，共分為四段，每段分2—3層。第一段：下部為灰白色中厚層含粉砂泥晶白云巖+燧石條帶白云巖互層，上部為深灰色厚層白云巖；第二段分三層：下部為黑色瀝青質白云巖，上部為厚層白云巖，頂層有鮞狀硅質巖：第三段分三層：底部為磚紅色含礫白云巖，中部為白云巖，上部為灰黑色含白色燧石層白云巖+錐狀疊層石；第四段：底部有石英巖狀砂巖，中部為燧石條帶白云巖，上部為含海綠石+疊層石的灰泥晶白云巖。[11m]

從其巖層分布即可看出地殼運動的特征和巖性發(fā)育時間?？梢哉f，這是滄海桑田億萬年后的遺留。

淶源縣白石山

白石山最獨特的景觀是大理巖構造峰林。其成因與高于莊組、霧迷山組性差異風化，經(jīng)構造作用而成，表現(xiàn)出怪石崢嶸、多層地質結構的奇景。[12n]

譬如南太行：基底出露巖石猶如“蛋糕層”，由下往上大致可分為六層老變質巖、紅色嶂石巖、白色石灰?guī)r、黑色含煤層、中生代巖層和新生代黃土。換一種敘述，依次有片麻巖，石英巖、石英巖狀砂巖，紫色頁巖，灰?guī)r；還有礫巖等。

筆者以河南林州為研究對象，本區(qū)巖石種類豐富。其基部出露的巖石有太古界角閃片麻巖、花崗片麻巖和混合巖等多種片麻巖；在其上為元古界震旦系石英巖及石英砂巖；在其上為紫紅色頁巖，間以薄層灰?guī)r，分布在淅河谷中；鮞狀灰?guī)r出露于太行山頂部及東南部低山丘陵區(qū)；奧陶系深灰色石灰?guī)r出露在東部低山丘陵；而第三紀礫巖，出露于峽谷兩岸巖壁上；第四紀紅色土及黃土厚達數(shù)十米，在盆地、山間分布。

林州太行山的西北翼與黃土高原連接，東南翼為斷層崖，斷層崖又切割，斷裂為“V”形谷，形成一座座南北排列的斷層三角面山?！白粤种菖璧匚魍麛鄬友潞蛿鄬尤敲嫔剑絼莺陚ザ盖?呈堡壘狀。斷層三角面山在林州盆地西緣南北展布，排列整齊，是太行山大斷層的主要證據(jù)之一。[13]”

在張吉獻等看來[14]，內(nèi)外力作用加上巖性使然，除了形成三角面山、低山丘陵、斷陷盆地、崩塌和倒石堆裙、峽谷、沖積扇和洪積扇裙，巖性對于地貌形成作用明顯，使太行山斷崖面呈塔狀，石芽和溶溝廣泛發(fā)育，山頂部巖石渾圓；太行山東麓大斷層呈“E”狀分布及小型橫向斷裂，這是其地貌發(fā)育的主要特征，林州斷塊山和凹陷盆地地貌形成，受到大斷裂控制；微地貌，如“谷—扇”結構，則受到小型斷裂的控制。

以南太行王莽嶺分析，存在兩期夷平面，即太行期夷平面和唐縣期寬谷——山麓面，前者分布于海拔1400—1600ｍ山地，形成于漸新世，夷平面上常見紅土風化殼及古巖溶地貌。這種地貌與濕熱的氣候有關，易溶組分嚴重流失，脫硅富鋁鐵化作用較明顯，屬中等發(fā)育程度；唐縣期寬谷——山麓面分布于海拔1100ｍ附近，形成于上新世，古寬谷中，存在巖溶丘陵與洼地相間組合，發(fā)育有紅土風化殼。氣候環(huán)境與上述夷平面類似，但風化作用強度較漸新世弱，該期發(fā)育程度屬中等偏弱。

石英巖崖壁

南北巖層差異巨大：太行山脈的巖層分布不均衡，南太行成景地層以碳酸鹽巖為主；南部多云臺山地貌，表現(xiàn)為溶洞地貌、瀑布地貌、峽谷地貌等，以早古生界寒武系—奧陶系碳酸鹽巖為主要成景地層[15rrr]。而在中、北太行多白石山、嶂石巖地貌，包括北臺面、甸子梁面和唐縣面。成景地層以中元古界石英巖狀砂巖為主。

白云巖刀砍紋

在河北平山以北，紅色嶂石巖缺失；在平山以南，老白云巖層缺失。從景觀的角度來看，紅色嶂石巖和白色石灰?guī)r是太行山的成景巖石，峽谷以及峽谷兩岸筆直如削的崖壁由其構造?？瓷先コ属骷t色，節(jié)理豐富，多成條狀，經(jīng)水流切割，看上去極富質感和美感，如同上帝之手精心塑造，是精神、視覺追求者追尋、渴望之地，譬如攝影者、畫家、驢友等。而古老變質巖對景觀貢獻不大，看上去比較貧乏，但富藏鐵，卻是鐵礦產(chǎn)出地，對于“唯物者”是巨大吸引，是淘金者的理想之地。

嶂石巖地貌成因、巖性分析：這種紅崖長墻砂巖地貌，于1972年最早被河北省科學院地理所郭康發(fā)現(xiàn)，命名地就在在河北贊皇縣嶂石巖村,屬于長崖?甕谷型。這種地貌處在贊皇大背斜西翼，其主體是中元古代長城紀砂巖，砂巖中夾有薄層黏土巖，上部覆蓋有古生代寒武紀灰?guī)r，大致成型于18億年前，主峰海拔1774m。除此外，另有河北蒼巖山、河南林濾山為代表。

嶂石巖地貌

嶂石巖主要有正地貌、負地貌和均衡地貌三個類別。正地貌屬于抬升速度大于河流切割侵蝕力形成的，譬如長崖、斷墻、方山和低丘；負地貌屬于抬升速度小于切割侵蝕力而成的，譬如裂隙谷、嶂谷和V形谷；在構造穩(wěn)定時夷平剝蝕作用下形成[15]，譬如山麓剝蝕面和山地夷平面為均衡地貌。

嶂石巖地貌如何形成？有專家認為來自兩種力量：橫向楔狀侵蝕作用和橫向掏蝕卸荷作用。他們認為，丹霞地貌、張家界地貌等，是將山體上下切割成豆腐塊狀，而嶂石巖的成因來自于對山體一側陡壁的橫向切入，使之成為豎直的溝縫，這就是“楔狀侵蝕”。而橫向掏蝕卸荷作用，是將溝縫擴大，“對嶂石巖地貌演化的速率及物質總量的搬運也起了舉足輕重的作用，二者共同促進了嶂石巖地貌的形成。[16]

橫向掏蝕作用

這種“橫向掏蝕卸荷”作用的發(fā)生與巖性差異有關[17]。巖層遭侵蝕首先從軟弱層開始，主要是夾砂頁巖和松軟砂巖，而上覆巖層承受的力愈來愈大，其原有的垂直節(jié)理改變，并產(chǎn)生新生節(jié)理，導致整個巖體漸趨于不穩(wěn)定。等臻于極限時，開始卸荷塌落，造成巖壁大面積崩塌，巖壁整體后移[18kmm]。這種作用如同革命陣營里，意志不堅定者最先易被糖衣炮彈腐蝕。因為一批人當了叛徒，隊伍收縮，反而造就了異常險峻的“嶂石巖”景觀。

郭康總結嶂石巖地貌發(fā)育過程，應經(jīng)歷如下階段：巖嶺后退—石縫發(fā)育階段（胚胎-幼年期）；巷谷發(fā)育—套谷形成階段（青年期）；套谷發(fā)育—方山、塔柱形成階段（壯年期）；方山、塔柱發(fā)育—塊狀殘丘階段（老年期）。而目前的嶂石巖，正處于地貌發(fā)育的第二、三階段，即青壯年期，正是芳華絕代、蔚為壯觀，景觀地貌最美的時期[19uuuu]。等到未來的地質年代，嶂石巖也會成為殘花敗柳，但人類在哪里安放，其命運如何，需要一番科考預測。

巖性、地貌文學性描述

筆者考慮到一般讀者的地學障礙，而加以文學性審美。五臺山多花崗巖——片麻巖，顏色看上去是灰綠相間，有仿古青銅之感，一種仿古之美；五臺山最吸引人的是五大臺頂和上面的冰緣地貌。臺頂夷平面，宛如五朵巨型蓮花盛開，——如果從幾萬米高空俯瞰五臺山，筆者臆想這五個青灰色圓頂，形如五個蒙古包，或者叫穹隆包。

在北方，這種雄壯的山體并不多見；雖然北太行有一座小五臺山，也有五座臺，但考察發(fā)現(xiàn)，臺頂比較尖削，更像是五把銳利之尖刀，有穿透力；而五臺臺頂猶如成熟的中年人，釋放出一種沉雄、渾厚之感。

五臺山北臺頂

恒固于世：筆者多次近距離審視、研究五臺山，這座大山仿佛如天外來客，讓我等有了時空交錯、維度穿越之感。五臺山山體足夠高大，給人以“恒固于世”的超穩(wěn)定之感。相比于太行山，尤其南太行，五臺山顯得更加高冷古樸一些，而南太行則顯得鮮艷明麗，峭拔崢嶸，仿佛涂上了濃濃的赭色口紅。南太行的巖層發(fā)育得極為生動活潑山體破碎而多變，巖層多姿多彩，造型奇幻有致……山崖猶如嗮布崖，崖壁壁立似銅墻鐵壁，山峰蜿蜒起伏如自然之脊，人造天成……看上去峭拔生動而富于幻覺，如一個半初長成的后生。

嶂石三疊：舉凡中國，砂巖中有三大奇觀：一是丹霞地貌，二是張家界地貌，三就是嶂石巖地貌。這嶂石巖以南太行最為經(jīng)典，其發(fā)育的如兀然而立的一座巨墻，上下由三層疊置而成，人稱“嶂石三疊”；每兩層間有一綹平臺（民間稱之為“?！?/span>）和灌木野草分開。這種“斷墻”，由紅色石英巖組成，文化人稱之“萬丈紅綾”，地質學上稱之長崖。這種斷墻被侵蝕分割后，就形成了方山、臺柱、塔峰等地質景觀。有人將這種地貌總結出五個特點：丹崖長墻連續(xù)不斷，階梯狀陡崖貫穿全境，Q形嶂谷相連成套，棱角鮮明的塊狀結構，溝谷垂直自始至終。[20e]因為其紅色，因為其壁立，因為其造型……容易在視覺上形成影視蒙太奇之效。古往今來吸引了無數(shù)的畫家攝影人和旅者。他們最想捕捉的，一是其陽剛之美，二是其油畫之性，三是其彌漫出來的一種精神魂魄，20世紀中后期有人稱之為“民族脊梁”，將這種壁立險絕的山體塑造為“太行精神”。

巖性結論小結：

五臺山脈——太行山脈之間在地質歷史、巖性上既有同一性，又存在著差異性。北太行白石巖地貌與五臺山地貌存在一定的親緣性。尤其阜平群與五臺群之間，其共生關系更加明顯。從生成時間觀察，五臺山脈在前，太行山脈在后；而后，兩山聯(lián)袂共生，形成命運共同體；加上恒山山脈，三者共同構成了華北造山運動的基礎，形成三山扭結的奇觀。

五臺山臺頂

當我們面對這幾座大山發(fā)出驚嘆時，應該想象到：造物主發(fā)一下力，來自地心力量的涌動，造成地殼陸塊的破壞，再經(jīng)過各種復雜的運動沉積后，終于，平地起山，將貧乏的陸平面整合得生動起來。在筆者看來，五臺——太行——恒山的塑造，連同燕山山脈，是華北地質史上最壯觀的造山活動。它們各具芳華，各呈風采，而后又聯(lián)袂起舞，最后連接扭結，形成今日之地理奇觀。

參考文獻：

[1][2]參見沈其韓、耿元生、宋會俠：《華北克拉通的組成及其變質演化》，《地球學報》，2016年7月，第37 卷第4期。

[3][4][5][8sss] 參見五臺隊集體調(diào)查：《五臺山五臺地層的新見》，《地質學報》3卷。

[6]孫占亮等：《五臺山國家地質公園地質遺跡特征及形成條件》，《國土資源》2012年第六期。

[7]劉樹文、李江海、潘元明等：《太行山一恒山太古代古老陸塊：年代學和地球化學制約》，《自然科學進展》第12卷第8期。

[9]

[10v][11]安廣義、王桂霞、趙雄偉、趙保順、史中華：《河北淶源白石山國家地質公園地質特征研究》，《地學前緣》第12卷第4期，2005年10月。

[n]

[13][14]參見張吉獻、楊銘、李海嶺：《太行山區(qū)地貌與巖性、斷裂的關系及開發(fā)利用——以林州地區(qū)為例》，《安陽師范學院學報》，2003年版。

[15]張忠慧：《云臺地貌形成之研究》，地圖出版社，2002年版，第2-7頁。

[16]郭康：《嶂石巖地貌之發(fā)現(xiàn)及其旅游開發(fā)價值》，《地理學報》第79?89，1992年,5期總47期。

[17][18]參見雷慶、劉定坤、李圣、季瑋：《太行山的地貌特征及成因分析——以太行山中、南段嶂石巖地貌為例》，《科技創(chuàng)新與應用》，2019年9期。