拉薩北部奪底溝東嘎山周邊第三紀古喀斯特地貌特征及其地質意義

土登次仁 葉 進 白瑪康珠 扎 拉 次仁羅布

（西藏大學理學院 西藏拉薩 850000）

拉薩北部奪底溝東嘎山周邊第三紀古喀斯特地貌特征及其地質意義

土登次仁 葉 進 白瑪康珠 扎 拉 次仁羅布

（西藏大學理學院 西藏拉薩 850000）

青藏高原地區的喀斯特現象一直是國內外研究的熱點問題。文章在拉薩市北部的奪底溝東嘎山及周邊地區發現了石灰巖峰叢和溶溝，并且在東嘎山內部發現了復雜的溶洞地貌和流水沉積物。文章認為，這些典型的古喀斯特地貌——古溶洞群、古峰叢和古溶溝應是在晚第三紀發育，并在地球演化過程中由豐富的活動性流水塑造的；發育在此地區的古喀斯特地貌又是拉薩河谷氣候在第三紀晚期發生巨變的有力證據。

拉薩；奪底溝；第三紀；古喀斯特地貌

對于青藏高原存在古喀斯特地貌的觀點，國內外相關學者存在不同的認識。有學者認為西藏發育的所謂古喀斯特地貌，洞內缺乏溶蝕形態，洞壁呈風化剝蝕的機械破壞狀態，將西藏古喀斯特地貌定性為第四紀冰緣氣候的寒凍風化作用產物，并非是喀斯特作用下形成的地貌[1]。本文結合前人對青藏高原古喀斯特地貌的研究成果，在野外考察的基礎上，從石灰巖峰叢、溶溝以及東嘎山的溶洞和洞內流水沉積物等方面，對拉薩北部奪底溝內的古喀斯特地貌特征進行了研究，分析了其形成時代，探討了青藏高原古喀斯特地貌的發育形成過程和其地質意義。

1 區域地質構造背景

東嘎山位于拉薩市奪底鄉奪底溝深處（見圖1）。本區域位于岡底斯—念青唐古拉板片，岡底斯陸緣火山—巖漿弧的中東段。地層歸屬岡底斯—念青唐古拉區的拉薩—波密分區，南側緊鄰雅魯藏布構造縫合帶。大地構造位于雅魯藏布NWW向構造帶上[2]。拉薩河谷地區的基巖以中生代的變質砂板巖、灰巖和喜馬拉雅期的花崗巖為主[3]。

圖1 研究區域位置及周邊地形

圖2 研究區域全景圖

從奪底鄉政府往北至底囊村附近，巖性以花崗巖、火山噴出巖、碎屑巖和石灰巖為主。東嘎山及其附近石灰巖有大面積裸露，裸露位置海拔4100m左右，石灰巖層厚約400m，產狀：8°∠47°。整套石灰巖的下層為花崗巖，上層為粉砂巖和細砂巖。在東嘎山的石灰巖體下部穿插了一條厚約7m的花崗巖巖脈（見圖2），產狀與石灰巖產狀一致，以此花崗巖巖脈為界，下層石灰巖較上層石灰巖發育破碎，并且下層石灰巖體沿產狀發育有數條節理，節理裂隙被灰白色方解石晶體填充?；◢弾r巖脈與下伏和上覆石灰巖的接觸帶均比較破碎，并伴有輕微變質現象，在接觸帶下層發育有一條厚5cm的灰白、灰綠色大理巖，上層發育有厚0.8m的片麻巖。石灰巖體破碎帶較少，純度更好，東嘎山的溶洞群以及峰叢、溶溝則主要發育在石灰巖體中。

2 地貌特征

2.1 溶洞

東嘎山高百余米，三側峭壁（見圖3）。山體巖性均為灰白色、灰黑色石灰巖，質較純。巖石表面有黃褐色風化殼，峰體表面節理比較發育，內部節理較少。東嘎山山體上有十余個大小溶洞，洞口多呈圓形或近似圓形，整體可劃分為上中下三層。最上層以小的溶洞為主，直徑30cm左右，中、下層主要是大的溶洞，直徑可達3m左右。大的溶洞由東南向西北方向延伸60余米貫穿整座山體，并且大小溶洞在山體內相互連通，組成復雜的立體溶洞網絡。

圖3 東嘎山外觀圖

圖4 溶洞內壁溶蝕狀態圖

在溶洞內，洞頂平整光滑，洞體整體圓潤，節理不發育，洞壁未發現人工鑿挖痕跡。兩側洞壁及洞壁上的次生洞穴口粘附有大量白色鈣華堆積物（見圖4），鈣華厚2～10cm，部分鈣華表面有明顯的波痕層面構造。除此之外，有層理清晰的泥沙、鵝卵石等沉積物粘附于洞壁上（見圖5），結構疏松，用手即可掰下。

圖6 石鐘乳（左）和石柱（右）

圖5 層理結構明顯的已固結的流水沉積物

圖7 鈣華表面黑色風化殼

溶洞部分地段底部，有崩塌的礫石堆積。洞內次生溶洞發育良好，溶洞內有更小的次生溶洞，如溶孔等，這些小的溶洞與峰體內其它大的溶洞相互連通，共同構成了復雜的立體溶洞網絡。在溶洞內，發現有較小規模的石鐘乳和石柱群（見圖6），高度均不超過30cm，寬度不超過1m。溶洞時寬時窄，但是溶洞底部卻異常平整，甚至還有較為完整的臺階，說明此溶洞內受過后期人類較大程度的改造，并且大的石鐘乳、石柱等也已經被破壞掉，僅殘存小規模石鐘乳和石柱。

東嘎山西北側發現有直徑約4m、深約6m的天生橋，橋洞頂部及兩側洞壁同樣有鈣華。鈣華風化嚴重，表面覆蓋一層堅硬的黑色風化殼（圖7）。流水作用產生的沉積物（泥沙、鈣華等）粘附在洞壁上，通過對溶洞內兩側洞壁上沉積物高度的對比，發現南側洞壁沉積物普遍較北側高出20cm左右。在此山體附近進行詳細構造分析發現，東嘎山與西南側大的山體相連部位發育有一條斷層（見圖3）。東嘎山處于下盤，后面巨大的山體處于上盤，通過巖層兩盤位移及擦痕特征判斷是正斷層。兩側洞壁上沉積物的高差，形成原因應是在喀斯特地貌停止發育，溶洞內活動性水流已干涸，沉積物已發生脫水固結后，東嘎山和西南側相連的大的石灰巖山體發育了正斷層，東嘎山所在的下盤上升，導致了其峰體整體向東北側傾斜，而已經固結在了洞壁兩側的原本高度一致的流水沉積物也隨峰體發生傾斜，導致南側比北側普遍高。

2.2 峰叢、溶溝

在距離東嘎山西南側100～200m的石灰巖山體頂部，還發現有十幾座小型山峰和石柱（見圖8和圖9），其基座到峰頂高差10～20m不等，峰體節理較發育，基座相連，單個山峰較為陡峻，遭受物理風化作用嚴重，巖體破碎，節理發育。在山峰之間，可清楚看到有兩條寬約5m、長30～40m左右、深約10～15m的U形溝槽（見圖9），溝底坡度約50°，溝底巖石表面較為平整，應為流水沖蝕作用下形成。槽壁槽底為整塊石灰巖，溝體橫切面呈U形，槽壁槽底有風化嚴重的灰色和黑色鈣華殘余。

據此認為，溝槽是持續而大量的流水沿著巖體節理縫隙形成的交錯水網，經過漫長的地質年代，水網將整塊石灰巖山體逐漸沖蝕成眾多小型孤立的山峰。同時，由于地層短時間內急劇抬升，流水下切作用增強，水更易在坡度大的水槽匯流，形成的U形溝槽更加陡峭，規模也就越大，相對應的溝槽與溝槽之間相夾的山峰也就更顯突兀。這些小型山峰和溝槽的地貌特點及形成過程符合巖溶地貌的基本特征，因此屬于喀斯特地貌中的峰叢和溶溝，走向沿山坡傾向展布的山峰屬于喀斯特地貌中的石墻。青藏高原地區由于地勢抬升嚴重，氣候發生了巨大改變，導致塑造地形的水流基本消失，巖溶作用早已停止。但殘留下的峰叢和溶溝則是此地區曾經擁有豐富水量來塑造喀斯特地貌的有力證據。

圖8 峰叢內單個峰體

圖9 溶溝

3 地質意義

在距今約250萬年的晚第三紀，青藏高原整體是海拔較低的低緯度地區。拉薩地區以南，還普遍是濱淺海環境，是溫暖濕潤的熱帶、亞熱帶氣候，地表流水豐富[4]。拉薩北部奪底溝地區的晚侏羅世的巨厚灰巖地層在此時期遭受巖溶作用，發育了上述較大規模的溶洞群、溶溝以及峰叢等典型的喀斯特地貌。在上新世末期，隨著喜馬拉雅運動青藏高原迅速抬升，氣候迅速由冷變干[5]。拉薩地區地表流水減少，以活動性流水為主導因素的巖溶作用減弱，直至消失，此地區的喀斯特地貌便停止了發育。因此，本區古喀斯特地貌，尤其是復雜的溶洞群地貌應是在第三紀晚期的溫暖濕潤氣候條件下形成的，這與云貴高原喀斯特地貌在成因上是一致的[6]。

本區峰叢、溶溝發育在山體頂部，遭受較強烈的物理風化作用，體態變得低矮殘留在山頂。溶洞群多位于溝底，位置較低，遭受的風化剝蝕作用相對較弱，因此溶洞內的流水沉積物等在漫長的地質年代中得以保留。由于青藏高原抬升具有整體性，使得拉薩北部的石灰巖層在整體抬升過程中，未受到較大的構造變形，在晚第三紀時期形成的古喀斯特地貌保存較完整。

關于東嘎山溶洞兩側洞壁上已經固結的沉積物，其南側普遍高于北側，可能是東嘎山與其西南側山體發育有正斷層，說明研究區域地殼抬升比較強烈。

4 結論

4.1 拉薩奪底溝地區在晚第三紀發育了較為典型的古喀斯特地貌。如：古溶洞、古峰叢和古溶溝地貌。

4.2 在地球演化過程中，豐富的活動性流水塑造了奪底溝大規模的古溶洞群、古峰叢和古溶溝，是溫暖濕潤氣候下的產物，并非第四紀冰緣氣候下的產物。

4.3 拉薩河谷氣候在第三紀晚期發生巨變，氣候由熱帶、亞熱帶溫暖濕潤氣候轉變為現在的高寒半干旱氣候，發育在此地區的古喀斯特地貌便是有力證據。

4.4 溶洞內的殘余沉積物的“南高北低”分布，可能是外部山體間斷層發育的結果，反映出研究區域地殼抬升比較劇烈。

[1]朱學穩.西藏高原喀斯特的性質及“殘余峰林”質疑[J].中國巖溶,1994(13)：220-227.

[2][3]西藏自治區地質礦產局.1：20萬曲水幅區域地質調查報告——地質部分[R].1993：1-215.

[4][5]西藏自治區地質礦產局.西藏自治區區域地質志[M].北京：地質出版社,1993：171-249.

[6]左俊輝.中國地貌三大階梯對喀斯特發育的若干影響——以中國西南巖溶區為例[J].科技信息,2012(18)：210-212.

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Featureof Tertiary paleokarst landform and itsgeologicalsignificance ofDongahilland surroundings in DuodiValley,Northern Lhasa

Thubtan Tserin Ye Jin Baima Kangzhu Zhala Tsering Luobu

（SchoolofScience,TibetUniversity,Lhasa 850000,Tibet）

The karst phenomenon in the Qinghai-Tibet Plateau has been a hot researchissue in theworld.The Donga hill and its surroundings at DuodiValley in Northern Lhasa as the study site,the limestone peak cluster, karstditch and the complex karst cave landscape and flowing sedimentwere found during the investigation.We considered that the typical ancient karst geomorphology had to be developed in the Late Tertiary and had been shapedby the rich activitive flowingwaterin the processofearth evolution.

Lhasa;Duod Valley;Tertiary;ancientkarst landform

10.16249/j.cnki.54-1034/c.2016.02.003

P931

A

1005-5738（2016）02-018-005

[責任編輯：張建偉]

2016-09-16

2015年度西藏自治區大學生創新性實驗訓練計劃項目“拉薩市周邊古喀斯特地貌成因及其地質意義”階段性成果，項目號：2015QCX009

土登次仁，男，藏族，西藏山南人，西藏大學理學院副教授，主要研究方向為區域地質。