崂山花岗岩晶洞与天然石臼成因探讨

近年来,一种基岩表面石臼状微地貌(天然石臼)引起了学术界的关注,由此中国东部第四纪冰川问题再度掀起争论.关于天然石臼成因大体有:壶穴说、冰臼说、风蚀穴说、风化坑说,等等.显然,在不同情况下,其成因可能是不同的.笔者对青岛崂山考察发现,这里的晶洞花岗岩本来原生洞穴(晶洞或气泡洞)非常发育,它们对天然石臼的形成存在重要影响...     

驳施雅风“冰臼”“负球状风化”成因论

施雅风院士最近撰文指出笔者等近年来在中国东部发现的若干"冰臼"并非冰川遗迹,而是花岗岩经"负球状风化"而成。然而,他所谓的"负球状风化说"与当地的气候环境条件和客观存在的事实完全相悖。冰臼是地表负地形之一,现今是"堆积区"而不是"侵蚀区",以现代常见的侵蚀作用产生冰臼的所谓"风说"、"壶说"、"风雨说"、"差异风化说"、"负球状风化"等,都是不可能的。这些假说是对过去业己形成冰臼群进行不同成因推断,是对冰臼群成因的最大误解。冰臼只能由大量冰川融水沿冰川裂隙自上向下,以滴水穿石的方式形成滚流水钻,强烈冲击下伏基岩产生。从河流流水动力学特点上看,急流旋涡主要产生水平力为主,而冰臼的形成主要是垂直力才有可能产生,因此河流流水也是无法产生冰臼的。     

韩同林的“冰臼论”是对花岗岩类岩石“负球状风化”的误解

韩同林著《发现冰臼》英文书名Moulin Discovered,将花岗岩类地区大量出现与节理有关的小型臼状地形统称为冰臼,即Moulin,并指为古冰盖的遗迹,以之反推所有臼状地形区均是两、三百万年前全球泛大冰盖所遗留的地质现象。笔者假韩著中丰富图片与记述,对照文献研究,认为冰川区罕见,只有死冰区可能存在的冰臼不可能生成上述臼状地形。这种空间尺度为厘米级至米级的臼状地形,应是花岗岩类地区与节理有关的负球状风化(Negative spheroidal weathering)与风、水协力作用的结果。少量臼底堆积热释光测年证明,这一过程是冰期后即不超过10ka的时段里进行的。韩同林大力宣传其错误的冰臼论,影响读者盲目相信过于夸大的第四纪冰川分布范围,并导致旅游部门广泛布置第四纪冰川景点,对社会舆论和旅游文化产生了不良误导作用。     

崂山山顶风化坑化学风化过程的岩石化学与矿物学证据

2011年5月对崂山山顶风化坑进行考察和采样,通过对风化坑内碎屑和坑外岩石的粉晶X射线衍射矿物分析、X射线荧光光谱化学全量分析,研究了风化坑内外的矿物风化及各元素迁移特征,对风化坑的成因过程进行探讨.研究结果表明:1)崂山山顶风化坑碎屑的英长比总是大于其周边岩石的英长比,说明风化坑的形成是花岗岩造岩矿物差异风化的结果;...     

赤峰等地第四纪大陆冰川的地貌证据

近年来，中国赤峰等地相继发现第四纪冰川遗迹，为第四纪大陆冰川作用的重新讨论提供了新的地貌证据。这些证据主要有：冰臼、冰蚀残丘、古冰斗、刃脊和角峰等。冰臼的相继报道曾经引起“冰蚀成因”与“风蚀成因”的大讨论，而恰恰是这些引起争论的冰臼引发了笔者对中国境内第四纪大陆冰川的重新思考。经过近几年的实地考察研究，笔者认为：中国境内所报道的绝大部分“冰臼”确实是冰川作用的结果。其中，发现于中国北方花岗岩山脊上的冰臼是典型的大陆冰川作用的结果。内蒙古赤峰北部阿斯哈图石林是典型的冰蚀残丘，而花岗岩中与地面平行的“节理”——剥离面理与冰川作用是分不开的，其成因须重新讨论。冰臼与剥离面理的同时存在是冰川作用的重要标志之一。考虑到河北、山东、山西已经发现的第四纪冰川地貌特征，可以推论：华北东部地区曾经发育过第四纪大陆冰川，其范围可能达到山东的泰山以南，而全球更新世大冰盖的范围值得重新厘定。     

A Study on Multi-original Potholes in North China Mountain Regions——A Discussion on “Glacial Potholes” and Other “Glacial Landforms” in North China Mountain Regions

华北山地“距今二、三百万年”的“冰臼”绝大部分位于第四纪河谷内,“距今1～2万年”的“冰川壶穴”位于全新世河谷内,与华北山地地貌演化相矛盾;所谓的“冰川地貌”组合不是真正的地貌组合,而是不同时代、不同成因地貌的混合,因此,华北山地不存在冰臼.所谓的“冰臼”是不同时代、多种成因的壶穴——距今2.50Ma前后的河蚀壶穴,距今10～ 20 ka的雪蚀壶穴,距今10ka以来的溶蚀穴、溶蚀—河蚀壶穴、风化—风蚀壶穴、现代壶穴和水潭.     

PETROCHEMISTRY AND MINERALOGY EVIDENCES FOR THE WEATHERING PROCESS OF THE WEATHERING PITS ON ROCK SURFACES OF MOUNTAIN LAOSHAN,CHINA

2011年5月对崂山山顶风化坑进行考察和采样,通过对风化坑内碎屑和坑外岩石的粉晶X射线衍射矿物分析、X射线荧光光谱化学全量分析,研究了风化坑内外的矿物风化及各元素迁移特征,对风化坑的成因过程进行探讨.研究结果表明:1)崂山山顶风化坑碎屑的英长比总是大于其周边岩石的英长比,说明风化坑的形成是花岗岩造岩矿物差异风化的结果;2)风化坑风化过程中被风化的岩石矿物主要是条纹长石和钾长石;3)风化坑中大量的Mg和Ca主要是外部加入的;4)崂山山顶风化坑内碎屑,坑外岩石面均受到化学风化的作用;5)崂山山顶风化坑内外的风化指数CIA值并不反映崂山当地的气候,山上山下CIA值的差异是风化时间长短不同造成的;6)LOI能很好地反映崂山风化坑内外风化强度的差异,说明长石主要在水解作用下发生分解,也说明了风化坑的积水成因.     

错误的“冰臼”成因说

在过去的20多年中,有学者将暴露于地表,地貌学称之为壶穴的所有臼状地形统称为"冰臼",且作为古冰川作用的证据。事实上,他们宣传的"冰臼"是流水或差异风化形成的壶穴,而非古冰川所成。在众多论著中,以韩同林先生《发现冰臼》造成的混乱为最。从冰川学的角度来看,冰川运动、消融等理论并不支持"冰臼"是由冰川作用所成的观点,其主要错误之处有三:①在冰川学中,"Moulin"一词指的是冰川表面热融形成的负地形,所涉及是冰川冰,而非冰川的下覆岩床;②此书借用早已放弃的冰水穿洞假说来论述"冰臼群"的形成过程,在常态运动的冰川上是行不通的;③书中冰融水形成的圆柱状滚流假说更与事实不符。这几点足以说明"冰臼成因说"是不能成立的,仅是一种错误的推测而已。     

再论山脊壶穴的冰川融水成因——兼与施雅风院士商榷

针对施雅风院士新提出的壶穴之"负球状风化"说,笔者特撰文与施老商榷。笔者认为:壶穴的形成并不受花岗岩中节理的控制,也与风化作用无关,不能用"负球状风化"来解释。壶穴是高速旋转水流侵蚀的结果,在中国东部花岗岩山脊上发现的壶穴是第四纪冰川融水侵蚀的标志。近年来观察到的格陵兰冰上湖泊的突然排泄为壶穴的冰川融水成因说提供了重要的证据。壶穴成因争论的本质是中国东部是否曾经发育过第四纪冰川,建议第四纪学界关注中国东部第四纪冰川的其他地貌标志。韩同林研究员的"冰臼论"促进了中国东部第四纪冰川地貌的再研究,应当给予积极评价。     

崂山花岗岩山脊壶穴的特征及成因探讨

关于中国北方地区花岗岩山脊壶穴(有报刊称之为冰臼、冰川壶穴、A型风化穴、岩臼、锅穴、坑穴等)的争论一直不断,通过对青岛崂山花岗岩山脊壶穴的形态及分布特征的实地仔细观察和分析研究发现,青岛崂山花岗岩山脊壶穴同其他北方地区花岗岩山脊壶穴一样,具有口小、肚大、底平、内有水平纹理的特征。山脊壶穴有一出水口,以出水口水平面为界,以上为"口小"的部分即本文称之为壶檐,以下即"肚大"的部分为壶穴的主体。根据山脊壶穴的这些特征认为,崂山花岗岩山脊壶穴是由于壶穴内冬季水面的结冰对壶穴内壁的冰蚀作用所形成的,每年冬季在不同的水位结冰,便在壶穴内不同的部位产生冰蚀,由于壶穴内最高水位与出水口持平,故其上部分不发生冰蚀,便形成壶檐即"口小",其下部分不断被冰蚀扩大便形成"肚大"的特征。同时,崂山花岗岩山脊壶穴的生长发育必须满足这样的条件:位于山顶部位,没有外来流水、沉积物及生物枝叶等落入壶内。本文用冰蚀作用解释了崂山花岗岩山脊壶穴的基本特征,对花岗岩山脊壶穴发育过程进行了探讨,并指出崂山花岗岩山脊壶穴的产生—发育—消亡是现代花岗岩冰蚀作用的产物,而且这种过程目前仍在进行中,与第四纪冰川无关。