中国南方喀斯特地貌分区纲要
2024-02-14
来源:乌哈旅游
33卷第6期641~648页 山地学报 Vo1.33,No.6 pp641~648 2015年11月 MoUNTAIN RESEARCH Nov.,2015 文章编号:1008—2786一(2015)6—641—08 DOI:10.16089/j.cnki.1008—2786.000079 中国南方喀斯特地貌分区纲要 王世杰 ,张信宝 ,白晓永 (1.中国科学院地球化学研究所/环境地球化学国家重点实验室,贵州贵阳550002; 2.中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,四川成都610041; 3.中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站,贵州普定562100) 摘要:对热带喀斯特地貌形成的动力学机制和任美锷先生提出的喀斯特地貌演化理论展开讨论,并遵循地貌类 型的地带性和非地带性规律,根据地貌形态和成因的相似性:提出我国南方喀斯特地貌分区纲要。根据喀斯特地 貌的气候类型,南方喀斯特地区分为:热带喀斯特地貌类型区和非热带喀斯特地貌类型区。根据喀斯特地貌形态 组合,热带喀斯特地貌类型区再分为:黔中高原浅碟型峰丛洼地,黔一桂斜坡带漏斗型峰丛洼地和广西峰林平原等 3个亚区。根据区域地貌形态,非热带喀斯特地貌类型区再分为:川I西、滇西北中高山,滇东高原盆谷,北盘江高原 峡谷,黔渝川鄂湘接壤的中低山槽谷,湘中、湘南、鄂东中低山丘陵区等5个亚区。 关键词:中国南方;喀斯特;地貌分区;纲要 中图分类号:P931.5 文献标志码:A 我国南方碳酸盐岩分布面积53.26×10 km , 种类型,并认为前三种类型,都是在热带气候条件下 和中美洲、西南欧并立为世界三大碳酸盐岩集中分 形成的,代表着从云南高原的边缘斜坡地带向广西 布区。其中,西南地区喀斯特(岩溶)地貌分布广 盆地中心的岩溶发育的各个阶段,即从峰丛洼地一 泛,景观千姿百态,千百年来吸引了许多地理学家的 峰林洼地一峰林盆地一孤峰残丘平原 。1970年 关注。1637年,我国伟大的旅行家和地理学家徐霞 代,锥状和塔状喀斯特名词从国外传人,这二种喀 客考察广西等地,并用峰丛和峰林表述当地的喀斯 斯特地貌形成于湿热气候条件,仅分布世界的热带 特地貌。1930年代以来,曾昭璇和任美锷等我国老 和亚热带地区,亦称为热带喀斯特。通过中外科学 一代地理学家对西南地区的喀斯特地貌进行了广泛 家的交流切磋,一致认为分别相当于中国的峰丛和 的考察和研究。曾昭璇将广西的喀斯特地貌分为峰 峰林 。袁道先等将 }锥状和塔状的喀斯特丘陵 丛、峰林、孤峰和残丘四种类型¨ J,并绘制了广西 统称为常态山 。1979年出版的《中国岩溶研 岩溶类型发布略图。任美锷提出了地表岩溶组合的 究》将岩溶地貌景观类型分为:溶洼一丘峰、溶盆一 概念,将岩溶地貌分为峰丛一洼地或峰丛一漏斗、峰 丘峰、溶原一丘峰或岩丘、溶洼一峰林、溶盆一峰林 林一洼地、孤峰残丘与岩溶平原和岩溶丘陵洼地四 和溶原一峰林等6种类型 j。1984年出版的《中国 收稿日期(Reeeiyed date):2015—08—1 1;修回日期(Accepted):2015—09—23。 基金项目(Foundation item):国家973项目(No.2013CB956704),国家科技支撑计划(No.2014BAB03B02),贵州省科技计划(N 黔科合重大专 项字[2012]6015号),贵州省农业攻关计划项目(No.黔科合NY字[2014]3039号),贵阳市科技局项目(No.筑合同[2012205]号), “西部之光”之西部博士专项(No.科发人教字(2012]179号)。[Project supposed by the National 973 Program(No.2013CB956704),Na- tional Key Project of Scientific and Technical Suppofling Programs(No.2014BAB03B02),Major special plan of science and technology and So- cila Development Scientiifc Research Programs of Guizhou(Grant No 2012—6015),A cultural Science and Technology Key Project of Guizhou Province(No.Grant No.2014—3039),Science and Technology Plan Projects of the Gdtly'ang Municipal Bureau of Science and Tech— nology(No.Grant No.2012—205),West Light Foundation of the Chinese Academy of Sciences(No.Grant No.2012—179).] 作者简介(Biography):王世杰(1966一),男,研究员,博士生导师,主要从事喀斯特生态环境研究。[Wang Shijie(1966一),male,professor, doctoral supervisor,specialized in kant environment.]E—mail:wangshijie@vip.Skleg.en 山地学报 33卷 自然地理图集》的《中国岩溶地貌图》将岩溶地貌分 为岩溶(峰林、孤峰)平原、岩溶(缓丘、石林)高原、 岩溶(残丘、峰丛、峰林)山地和丘陵,和其他有岩溶 我国现有的地理气候区划、社会经济及行政区划等 成果资料,将南方喀斯特地区分为中高山、岩溶断陷 盆地、岩溶高原、岩溶峡谷、峰丛洼地、岩溶槽谷、峰 林平原和溶丘洼地等八个石漠化综合治理区(图 1)H 。由于南方喀斯特地区多为热带、亚热带气 候,这三个区划的喀斯特分区对地貌分异的气候影 响考虑不多。 现象的地区【 。1984年,覃厚仁和朱德浩提出的我 国南方热带、亚热带岩溶地貌的分类方案,首先分为 热带和亚热带岩溶地貌两大类型,热带岩溶地貌又 分为侵蚀一溶蚀地形和生物堆积一溶蚀地形;亚热 带岩溶地貌分为溶蚀、侵蚀一溶蚀和溶蚀一构造地 我们认为,我国南方地区的喀斯特地貌形态不 仅受控于大地构造和地势条件,也受控于气候条件。 形 】。《贵州喀斯特地貌分区》,也按成因和组合形 态特征,将贵州喀斯特地貌分成三大成因类型:溶蚀 地貌、溶蚀一侵蚀地貌和溶蚀一构造地貌,其中溶蚀 地貌分为峰丛洼地、峰丛谷地、峰林谷地、峰林洼地、 丘峰谷地、溶丘洼地、溶丘盆地、溶丘坡地、 峰林溶盆和丘丛山地等10种类型;溶蚀一侵蚀地貌 分为峰丛峡谷、峰丛沟谷等两种类型;溶蚀一构造 地貌分为断块山沟谷、溶蚀构造平台状山沟谷、溶蚀 断陷谷(盆)地和垄脊槽谷(垄岗谷地)等四种类 型 J。总的来看,前期的岩溶地貌分类局限于以溶 蚀为主的热带喀斯特地貌分类,1980年代以后的分 类考虑了非溶蚀成因的喀斯特地貌类型。 1979年出版的《中国岩溶研究》首次提出了中 国岩溶区划,认为“岩溶发育的状况反映出内外营 力这一对矛盾相互斗争结果,具有地带性与非地带 性。地带性规律起主导作用。”第一级岩溶区划,按 照气候因素分为四种气候型岩溶地区:热带、亚热带 气候,中温一暖温带,青藏高原湿润气候,和青藏高 原及温带干旱气候。第二级,按照大地构造分为岩 溶区,其中热带、亚热带气候区分为扬子准地台区, 华南褶皱系区,滇西褶皱系区和秦岭褶皱系区。第 三级,按照岩溶地貌景观分为岩溶亚区,其中扬子准 地台区分为8个亚区,华南褶皱系区分为4个亚 区_6 J。本世纪以来,为了满足西南喀斯特地区生态 建设和石漠化治理的需要,曹建华和袁道先提出了 《中国西南岩溶生态系统生态区》的划分,根据大地 构造和地貌格局,结合碳酸盐岩分布和岩溶发育的 特征,将西南岩溶类型分为5大区:I,构造隆起带 岩溶生态区;Ⅱ,湘桂沉降带岩溶生态区;m,四川盆 地岩溶生态区;1v,滇东断陷盆地及周边山地岩溶生 态区;V,川西北中高山岩溶生态区¨ 。国务院 2008年批复的《岩溶地区石漠化综合治理规划大 纲》提出了我国南方石漠化治理工程分区,综合考 虑了_『岩溶地质地貌、水文结构特征、生态环境条 件、石漠化成因与治理措施等方面的相似性,借鉴了 气候的区域差异,特别是西南季风区和东亚季风气 候区的气候差异,对西南地区喀斯特地貌的区域分 布格局有重要的影响。在基带条件下(产状水平 的、厚度较大的、厚层致密纯碳酸盐岩层,长期稳定 的较平坦地形),喀斯特地貌类型与气候对应的现 象,称之为喀斯特地貌的地带性。喀斯特地貌类型 的非地带性,系指喀斯特地貌类型与气候不对应的 现象。本文在阐明喀斯特地貌形成演化动力学机制 的基础上,遵循喀斯特地貌类型的地带性和非地带 性规律,根据地貌形态、成因的相似性和差异性,提 出我国西南地区的喀斯特地貌分区框架。 1 喀斯特地貌形成演化的两个理论问题 1.1 热带喀斯特地貌(锥峰和塔峰)形成的动力学 机制 锥峰和塔峰等热带喀斯特地貌仅分布于热带和 亚热带地区,如我国西南和东南亚、中美洲的一些国 家。除炎热多雨的气候条件外,峰丛和峰林地貌的 形成还需要适宜的岩性、岩层产状和地形条件,如, 产状水平的厚度较大的厚层纯碳酸盐岩层,长期稳 定的较平坦地形等 』。 笔者提出的表层喀斯特带径流溶蚀动力学机制 可以较好地解释锥峰和塔峰等热带喀斯特地貌的形 成¨ 。坡地地貌演化是流水侵蚀、重力侵蚀和化学 侵蚀综合作用的结果。化学溶蚀是喀斯特坡地地貌 演化的基本营力,在相同的环境条件下,化学溶蚀量 和径流量成正相关。喀斯特坡地的径流流向见图 2。喀斯特坡地降水径流几乎全部渗入表层喀斯特 带,地表径流系数极低(Q.),地表流水侵蚀不是溶 丘坡地演化的主要营力。渗入表层喀斯特带的径 流,一部分沿表层喀斯特带顺坡裂隙流动(表层喀 斯特带顺坡径流,Q ),一部分沿垂向裂隙向下入渗 (Q )。沿垂向裂隙向下入渗的径流溶蚀山体内部 第6期 王世杰,中国南方喀斯特地貌分区纲要 643 岩石,不影响坡地边坡的发育。表层喀斯特带顺坡 径流溶蚀表层的岩石,对喀斯特坡地的演化具有举 足轻重的影响。喀斯特坡地的降水分配可表述 为 = + (1) =啪 +叩 + (2) 式中 :降水量(mm); :蒸散发耗水(mm);W2: 径流深(mm);wQ :地表径流深(mm);叩::表层喀 斯特带顺坡径流深(mm);叨,:垂向径流深(mm)。 表层喀斯特带顺坡径流的流量随着坡长的增加 而增大,溶蚀量也随着坡长的增加而增加,坡地下部 岩层的溶蚀量大于上部。锥峰和塔峰溶丘坡地陡 峭,由于坡度大于休止角37。的坡地稳定性差,锥峰 和塔峰塔裙坡地坡度多在30。左右。由于松散角砾 易于溶蚀,锥峰和塔峰坡地松散角砾堆积物一般不 发育。热带地区,降水量大,溶蚀速率高,喀斯特坡 地表层喀斯特带顺坡径流量和溶蚀量大,利于锥峰 和塔峰地貌的形成。此外,产状水平的厚层碳酸盐 岩层,不利于垂向裂隙的发育,垂向人渗径流深 (叩)比例小,表层喀斯特带顺坡径流深( )比例 大,也有利于锥状和塔状峰林和峰丛地貌的形成。 时代较新的碳酸盐岩,没有经过长期的压实,孔隙度 高,易于含蓄水分和水分向下垂直人渗,表层喀斯特 带顺坡径流量小,加之岩石强度低不能维持高陡的 边坡,不利于峰丛和峰林地貌的形成。世界上的热 带和亚热带碳酸盐岩区,多侏罗纪以来的时代较新 的碳酸盐岩,老碳酸盐岩分布较少;我国西南地区, 碳酸盐岩多质纯层厚,时代均老于侏罗纪,因此,峰 丛和峰林地貌分布非常广泛。 1.2 “峰丛(青年期)一峰林(壮年期)一孤峰(老年 期)”的喀斯特地貌演化理论 基于Davis地貌侵蚀旋回理论,任美锷先生认 为峰丛一洼地或峰丛一漏斗、峰林一洼地、孤峰残丘 代表着从云南高原的边缘斜坡地带向广西盆地中心 的岩溶发育的各个阶段,即从峰丛洼地一峰林洼地 一峰林盆地一孤峰残丘平原 J。卢耀如则进一步 提出“石芽石林 丘陵漏斗一丘陵洼地 峰林洼地 一孤峰坡地一岩溶准平原”的演化理论 13j。1970 年代以来,以上的喀斯特地貌演化理论受到了挑战。 袁道先、朱学稳和Williams等,主要通过中国桂林一 带的峰林和峰丛地貌的研究认为,多数情况下,峰林 并不是从峰丛演化而来,两者是同一时期(或相近 的年代),不同水文地质环境条件下形成的喀斯特 地貌 ’ ,H J。袁道先还认为,关键是有无外源水 作用,峰林主要是外源水作用的产物,而峰丛则是以 内源水作用为主 'm J。笔者用表层喀斯特带径流溶 蚀动力学机制解释了滇东高原一贵州高原一广西丘 陵平原喀斯特地貌区域差异,认为这三地岩性和大 地构造条件差异不大,气候是这三地溶丘地貌形态 差异的主要原因:昆明准静止锋以西的滇东高原为 干湿季交替的西南季风气候区,降水量较低,溶丘地 貌以常态山为主;以东的贵州高原和广西丘陵平原 为东亚季风气候区,降水量大,溶丘地貌以锥峰和塔 峰为主,其中,广西丘陵平原的降水量大于贵州高 原,前者溶丘地貌以塔峰为主,后者以锥峰为 土+ [11—12] 。 任美锷先生对西南地区昆明准静止锋东西两侧 的气候、土壤和植被的差异有深刻的认识:“以东的 贵州高原,冬季阴雨连绵,‘天无三日晴’,为马尾 松、黄壤区;以西的云南高原,冬季温暖晴朗,为云南 松、红壤区”ll 。他之所以没有将云南高原一贵州 高原一广西盆地的岩溶地貌的区域差异和现代气候 的差异联系起来,可能是他认为西南地区的岩溶地 貌是在第三纪发育形成的,和现代的气候条件关系 不大。他认为:“从峰丛一峰林一孤峰一残丘,代表 广西岩溶发育从不成熟到更成熟的不同阶段,即从 云贵高原边缘向广西盆地中心,岩溶逐渐发育至更 成熟的阶段。如桂林地区,从分水岭至桂江平原,岩 溶地貌类型依次为峰丛-+峰林一孤峰。在贺县一 带,峰林中间的洼地均被下第四系白沙统沉积物所 充填,可见峰林形成的时间当在第三纪” ;“石林 是一种古热带岩溶形态,在路南附近,它常为始新世 路南组所掩覆,可见其形成时代当属老第三纪” 。 第四纪以来,伴随着青藏高原的隆升,绝大部分 西南喀斯特地区也不断抬升,河流下切,大量的阶地 和溶洞沉积物断代的结果表明,河床高程以上的岩 溶地貌是第四纪以来发育形成的¨ 。我们认为, 峰林洼地的沉积物时代不能表征峰林的形成时间; 埋藏岩溶地貌的沉积物的时代有岩溶地貌断代的意 义,如路南的石林,是第三纪古岩溶地貌。黔中平坝 盆地的第三纪岩溶红壤古风化壳¨ 下伏的基岩面 波状起伏不大,表明第三纪时未发育峰丛、峰林热带 喀斯特地貌;当地的地带性土壤为黄壤,岩溶地貌为 峰丛洼地。显然峰丛洼地热带岩溶地貌和黄壤都是 在第四纪期间形成的。由于西南地区岩溶地貌均发 育于第三纪的时间前提不存在,基于Davis地貌侵 山地学报 33卷 3.地貌形态与成因的组合原则 3分区原则与分区方案 3.1 分区原则 3.2分区纲要 一级分区(图7,表1)。根据喀斯特地貌的气 候类型分为:热带喀斯特地貌类型区(I),非热带 我国南方喀斯特地区喀斯特地貌形态的区域分 异不仅受控于大地构造和地势条件,也受控于气候 喀斯特地貌类型区(I1)。热带喀斯特地貌类型区, 为昆明准静止锋以东的,不包括川黔褶皱带和大巴 山褶皱带的扬子准地台,和华南加里东地槽及北缘 条件。基于这一认识,遵循喀斯特地貌类型的地带 性和非地带性规律,根据地貌形态、成因的相似性, 、台缘沉降带的中、西部。该区热带喀斯特地貌,是东 亚亚热带季风气候、连片分布的产状基本水平的碳 酸盐岩和长期稳定的较平坦地形条件叠加的结果。 进行喀斯特地貌类型分区。分区原则如下: 1.地貌形态的相似性原则 2.地貌成因的相似性原则 非热带喀斯特地貌类型区,除以上地区外的其他碳 表1 中国南方喀斯特地貌类型分区纲要 Table 1 Partition an outline of karst landform type in south China 比岛 ,系指丘峰与洼底的相对岛差。 第6期 王世杰,中国南方喀斯特地貌分区纲要 酸盐岩发布区。这些地区热带喀斯特地貌不发育, 是不满足以上三个条件或其中一个条件的结果。 二级分区(图7,表1)。热带喀斯特地貌类型 区(I),根据喀斯特地貌形态组合分为:黔中高原 浅碟型峰丛洼地亚区(I ),黔一桂斜坡带漏斗型 形态再分为:川西、滇西北中高山亚区,滇东高原盆 谷亚区,北盘江高原峡谷亚区,黔渝川鄂湘接壤的中 低山槽谷亚区,湘中、湘南、鄂东中低山丘陵非槽谷 亚区等5个亚区。 峰丛洼地亚区(I )和广西峰林平原亚区(I )等3 个亚区。黔中高原一黔一桂斜坡带一广西峰林平原 的热带喀斯特地貌类型的变化与地势变化、降水量 参考文献(References) [1]Zeng Zhaoxuan,Cheng Minghao,Yao Qingyun,et a1.Tseng Chao— Hsuan and others.Karst Mountain Patterns in The Tropic Monsoon 的增加趋势一致(图7)。非热带喀斯特地貌类型区 (I1),根据区域地貌形态分为:川西、滇西北中高山 亚区(Ⅱ ),滇东高原盆谷亚区(Ⅱ ),北盘江高原 峡谷亚区(II ),黔渝川鄂湘接壤的中低山槽谷亚 区(Ⅱ ),和湘中、湘南、鄂东中低山丘陵非槽谷亚 区(II )等5个亚区。川I西、滇西北中高山亚区,挽 近时期快速隆升山地,岩层褶皱和温带、寒温带气 候,以上特点均不满足热带喀斯特地貌发育;滇东高 原盆谷亚区,西南季风气候区,气候条件不满足;北 盘江高原峡谷亚区,挽近时期河流深切,长期稳定的 较平坦地形条件不满足;黔渝川鄂湘接壤的中低山 槽谷亚区,岩层褶皱,产状基本水平的碳酸盐岩条件 不满足;湘中、湘南、鄂东中低山丘陵非槽谷亚区,岩 层褶皱、碳酸盐岩层分布零星,连片分布的产状基本 水平的碳酸盐岩条件不满足。 4结语 化学溶蚀是喀斯特坡地地貌演化的基本营力, 表层喀斯特带径流溶蚀动力学机制,可以较好地解 释热带喀斯特地貌的形成需要热带、亚热带气候,产 状水平的厚层密实碳酸盐岩层和长期稳定的较平坦 地形三个基本条件组合的原因。 中国南方喀斯特地区喀斯特地貌的区域分异不 仅受控于大地构造和地势条件,也受控于气候条件。 基于Davis地貌侵蚀旋回的“峰丛(青年期)一峰林 (壮年期)一孤峰(老年期)”的喀斯特地貌演化理论 不能成立。 遵循地貌类型的地带性和非地带性规律,根据 地貌形态、成因的相似性,本文将我国南方喀斯特地 区分为热带喀斯特和非热带喀斯特两个地貌类型 区。热带喀斯特地貌类型区,根据喀斯特地貌形态 组合再分为:黔中高原浅碟型峰丛洼地亚区,黔一桂 斜坡带漏斗型峰丛洼地亚区和广西峰林平原亚区等 3个亚区;非热带喀斯特地貌类型区,根据区域地貌 Region,Southern China[J],Acta Geographica Sinica,1960,2 (1):45—51[曾昭璇,程明豪,姚清尹,等.华南喀斯特峰林 区地形类型初步划分[J].地理学报,1960,2(1):45—51] [2]Zeng Zhaoxuan.The Karst Morphological Characters in South Chi— na.Carsologiea Sinica,1982,1:27—32[曾昭璇.论我国南部喀 斯特地形的特征[J].中国岩溶,1982,1:27—32] [3]Ren Meie,Liu Zhenzhong.Introduction to karstology[M].Beijing: The Commercial Press,1983.[任美锷,刘振中.岩溶学概论 [M].北京:商务印书馆,1983.] [4]Zhu Xuewen.Discussions on fenglin karst in China[J].Carsologica Sinica,2009,28(2):155—168[朱学稳.我国峰林喀斯特的若 干问题讨论[J].中国岩溶,2009,28(2):155—168] [5]Yuan Daoxian.Chinag karstology[M].Beijing:Geology Publish— lug House,1993.[袁道先.中国岩溶学[M].北京:地质出版 社,1993.1 [6]Institute of Karst Geology,Chinese Academy of Geological Sciences. 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Key words:Southern China;karst;geomorphology Zoning;outline