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浅述古冰川运动与观赏石的地质成因

发布时间:2011-04-19 20:42访问次数:

浅述古冰川运动与观赏石的地质成因

 

 

    

 

 

    观赏石是天然形成的艺术品,而其“天然形成”大有科学奥秘,除岩石的火成、沉积、变质和化石的石化等内在成因外,还有风力、水力和古冰川作用力及沁蚀、水 镀、熏染等外在成因,其内在作用是观赏石保“质”的基础,而外在作用则是观赏石塑“形”呈象的关键,而古冰川运动是不可忽视的重要地质成因。本文试作浅 述:

 

 

    一、国内外关于古冰川遗迹的研究成果

 

 

    17世纪末至20世纪初,研究古冰川遗迹证明,地球有史以来,曾发生过三次大冰期,分别发生在震旦纪、石炭-二叠纪和第四纪。随着对第四纪冰川遗迹与冰的物理性质的认识的提高和调查资料的积累,终于导致冰川地质学的产生与发展。

    19世纪30年代,瑞士自然科学协会会长阿伽西提出冰期理论,形成冰川学说,被尊称为“冰川之父”。国外古冰川研究成果,已广泛运用于全球海平面变化的研究。

    中国第四纪冰川研究由著名地质学家李四光开创,1931年李四光到庐山考察,首先发现了这里的第四纪冰川遗迹,从事实出发,力排众议,发表了《冰期之庐 山》专著。从20世纪80年代以来,出现了对庐山第四纪冰川真伪的争论,形成了截然对立的观点。一种观点是建立在理论分析的基础上,认为中国东部处于低海 拔、低纬度、低湿度,简称“三低”环境,不具备古 冰川的发育条件;另一种观点是建立在大量野外地质调查的基础上,在中国东部发现了大量第四纪冰川的遗迹,用大量事实证明李四光的研究是正确的。主要代表有 青岛中国海洋研究所的赵松龄和中国地质科学院的韩同林,他们均到过浙江新昌,在笔者陪同下考察了第四纪冰川遗迹,发现了万马渡冰石河巨型漂砾带、鸳鸯池冰 臼群和冰碛砾石“李四光环”构造等第四纪冰川遗迹。

 

 

    二、古冰川运动的动力成因和机制

 

 

    据冰川地质学理论,冰川活动分为冰期、间冰期和冰消期,冰期是指冰川形成存续期,间冰期是指冰期与冰期之间的冰退时期,而冰消期是指冰川消融时期,由于冰川活动导致冰川冰和水产生特殊物理作用:

    一是水结成冰,体积要增加9%左右。当融化的冰雪水在岩石裂缝里冰结时,对周围岩体施展了强大的侧压力,压力最大可达2吨/平方厘米,造成大量岩石破裂,如多种类型的劈石、对石。

    二是冰川庞大的体积,由于气候、地形、自重等因素,会对周围环境产生明显的影响。冰川体一方面有巨大厚度而产生静压力(100米厚的冰体、冰床基岩所受的 静压力为90吨/平方米),使冰川底部的岩石遭到侵蚀,甚至压弯压扁;另一方面冰川体又是运动着的,并伴随数量不等的冰碛物,使底部岩石遭受强力的磨蚀、 刻蚀、刨蚀、拔蚀等侵蚀,其巨大的侵蚀力可超过一般河流的10-20倍。李四光先生庐山考察时发现,在巨大厚度冰川缓慢的运动中,对底部岩体会产生挤压作 用,在石英质岩体上会留下环状构造,而洪积和冲积过程中则不会出现这样的情形,这一构造的发现成为判断发现第四纪冰川的遗迹的重要标志,受到国内外专家的 普遍认可,被命为“李四光环”。

    三是当冰消期来临时,大量的冰川融水,自上而下不停地冲击冰层、漂砾、岩体,发育成形态各异的冰消期地貌。当冰融水在冰川体内的冰洞中运行形成旋转流不断冲击基岩时,就形成了特殊地貌的冰臼。同时冰融水的冲击还会形成冰水流痕槽、冰水夷平面、冰水喀斯特(雪蚀地貌)、冰椅石、冰融水冲击变形石(如桃形石、扁平石、羊背石、猴面石、马鞍石、鹅卵石、蛤蟆石、磨刀石、熨斗石、灯盏石、小品石等)。

 

 

    三、古冰川运动与观赏石的呈象成因浅析

 

 

    据我所知,现在已有不少石界同行对地质力学和冰川地质学等产生浓厚兴趣,试图将地质科学引入观赏石研究领域,探索观赏石呈象成因的奥秘,这是值得推崇的。在此,我从古冰川运动角度对一些观赏石的呈象成因作粗浅的分析和研讨,恳望批评指正。

    (一)关于“李四光环”构造

    李四光是我国第四纪冰川学的创始人和开拓者。他在长期从事第四纪冰川遗迹研究过程中,首先发现由石英岩和硅质岩形成的冰碛砾石表面有许多似指甲印状的弧形 或环状的挤压裂纹,而其它成因的砾石(如泥石流、冲洪积砾石)则不存在。因此提出这是与冰川作用有关的特有的构造标志。后经广大地质工作者实践证实,它是 鉴别冰川作用存在的良好和可靠的标志。后人为纪念李四光的这一发现,特命名为“李四光环”构造。我们石界则俗称为“圈纹”、“指甲纹”、“金钱纹”、“富 贵纹”、“孟姜女恨秦石”等,笔者在和田玉子料、广西三江彩卵石、水冲硅化木、黄蜡石等优质石种上均有发现。

 

图示1,庐山地质博物馆陈列的砾石

 

 

 

 

    图示2,水冲硅化木上的“李四光环”构造

 

 

    (二)关于压弯石和压痕石

    1940年冬,李四光率学生赴野外考察,在广西桂林良丰雁山村第四纪冰碛和冰水沉积物中寻找到一枚一寸多长,形状类似马鞍的小砾石,他仔细端详这方奇石表 面的擦痕、弯曲的褶皱和清晰的纹路,又考察了石头存在的环境,推测这块小砾石一端被紧紧夹在坚硬的石缝里,另一端长期地被冰流推压着,渐渐地形成了这个形 状,它证明岩石并非只会碎裂,在一定条件下(比如在极低的湿度下即冰川运动),经过冰川静压力,它也是具有可塑性,会产生弹塑性和塑性形变。为此,李四光 还为此撰写了专题论文《一个弯曲的砾石》于1946年在英国《自然》杂志上发表。这块小砾石作为珍宝一直伴随李四光教授。在观赏石收藏过程中,我们稍作留 意,就会发现奇石塑性形变的现象,如压弯石、压痕石、磨刀石、马鞍石等。

 

    图示3,弯形石“观音”

 

    图示4,压痕石

 

    (三)关于冰臼和冰消期地貌冰碛砾石

    中国地质科学院第四纪冰川遗迹陈列馆研究员韩同林教授,通过大量野外考察,提出了古冰川冰臼的成因,发表了《发现冰臼》专著,被誉为“冰臼之父”。他认 为,冰臼是古冰川的直接产物,是冰川融水携带冰碎屑、岩屑,沿冰川裂隙自上而下以滴水穿石的方式强烈冲击和研磨其下的岩石,形成类似舂米的石臼,其特点是 口小肚大底平。有的岩体因冰川融水反复冲击,只留下冰臼残体,呈现叠加、成层、连体、破裂、蜂窝状的冰臼群。在赏石界,有代表性的石种是广西原称为“磨刀 石”的摩尔石。

 

 

    图5,冰臼群

 

 

    图6,摩尔石“启迪”

 

    (四)关于古冰川变形砾石

    古冰川遗迹包括冰蚀遗迹和冰碛遗迹,在大量冰碛物的考察研究中,可以不断发现经过冰川作用形成的变形砾石,也就是可供我们石界收藏鉴赏的观赏石。

 

    1、桃形石

    图示7,水冲硅化木《瑶池蟠桃》

 

    2、扁平石

    图示8,水冲硅化木《灵芝》

 

    3、蛤蟆石

    图示9,黄蜡石《金蟾》

 

 

    4、猴面石

    图示10,水冲硅化木《安禅》

 

 

 

    5、熨斗石

    图示11,乌江石《观音·普度众生》

 

    6、冰水喀斯特地貌砾石

    图示12,西藏那木措湖石《海枯石烂》

 

 

 

 

 

 

    主要参考书目:

    1、《发现冰臼》韩同林著  华夏出版社

    2、《中国东部低海拔型古冰川遗迹》赵松龄著  海洋出版社

 

 

 

    作者简介:中国观赏石协会首届理事、浙江省观赏石协会副会长,著有《水冲硅化木》、《松石物语》、《中国松化石》(待出版)等。

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