一、庐山地质地貌(一)庐山位在江西省九江以南约13千米,兀立在鄱阳湖西北,主峰海拔1,543米,高出附近平原约1,400多米,为江南名山之一。
1933年,李四光教授在这里首先发现了冰川遗迹,1937年完成他的“冰期之庐山”名著(1947年出版),从此以后,庐山成为我国研究冰川地形的典型区域之一。
1951年5月,南京大学地理系同学,由马溶之教授和著者领队,往庐山作土壤和地形的实习,同行者尚有地质调查所于天仁同志、中国科学院地理研究所祁延平和汪安球二同志,与南大地理系文振旺和刘振中同志。
我们于5月5日离南京,5月31日返南京,在庐山及其邻近地区工作时间共11天。
因为时间的短促,我们所到的地方不多,观察也不够深入,不过有几点可以补充庐山地形的知识,所以大胆地把它写出来,以求于国内的地形工作者。
一、地质基础庐山是一个由断层作用而上升的块状山(block mountain)。
构成山岭的岩层很复杂,主要为震旦纪和五台纪的变质岩,但在汉阳峰一带,则有许多火成岩侵入体。
关于庐山的地质情况,李四光教授已有详细论述,这里不再重复。
变质岩系包括许多不同的岩层,主要有牯牛岭层、大月山粗砂岩、仰天坪页岩、匡顶板岩和片麻岩等,它们的抵抗风化的力量差异很大,再加以褶曲的影响,因此造成了各种很不相同的地形。
在庐山,岩石和构造对地形的影响,表现得特别清楚。
牯牛岭层主要分布在牯岭附近,包括两种不同的岩层,即(i)女儿城砂岩和(ii)砂质页岩与干枚岩。
它们往往交互成岩,其中女儿城砂岩较为坚硬,页岩和干枚岩则较为软弱。
在褶曲地带,女儿城砂岩往往突起成山,页岩和千枚岩则被侵蚀成为次成谷地。
例如小天池附近的谷地,就是这样造成的。
大校厂谷地居大月山背斜的西北翼,这里的地层大致向西北倾斜,自下至上为大月山粗砂岩,页岩和千枚岩与女儿城砂岩,因差别侵蚀的结果,页岩和千枚岩发育为大校厂次成保地,而粗砂岩和砂岩则耸起为山,即大月山和女儿城。
牯岭市区位于大月山西北的一个向斜中,这里的岩层是砂岩及千枚岩交互成层,页岩和千枚岩被蚀成中谷、西谷和医生洼等谷地,砂岩则突立为牯牛岭、猴子岭等小山。
在中谷与西谷之间,砂岩向东南倾斜540,因此,次成山成为猪背伏的狭山,岭上的道路两旁,种了很多黄山松,称为松树路,是牯岭附近著名的风景之一,在大于池和佛手岩一带,女儿城砂岩因层的关系,成为极陡的崖壁。
著名的仙人洞则由女儿砂岩的岩壁中,夹有页岩和千枚岩,这里,岩层倾角很小,几成水平,侵蚀作用把软弱的页岩和千枚岩蚀去较速,因此,形成岩洞。
大月山粗少岩多由粗粒石英,加以矽质,结合而成,非常坚硬。
在庐山,都成为高大山岭,悬崖峭壁。
在五老峰一带,粗砂岩向西北倾斜约20多度,形成了显著的单面山地形。
在东南一面,受断层影响,为极高峻的悬崖,西北一面的倾角坡(dipslope),风坡斜平缓。
在五老峰悬崖的陡坡上,溪流向源侵蚀很快,在若干地方,已切到悬崖顶部,造成显著的垭口,如狮子口等;从大月山顶上望去,这些哑口非常清楚。
将来溪流循着哑口方向切割,七里冲的河流便要被其劫夺了。
大月山粗砂岩和女儿城砂岩中,节理很多,凡岩层倾斜较平的地方,节理几乎直立,尤其是在大断层地带,溪流切割成为深邃的峡谷,峡谷的谷底上,常有宝塔状的危峰,孤峰使峡谷和峭壁的风景,格外奇险壮观,它们就是溪流循着岩层的节理切割而成的。
仰天坪页岩是一种破碎很烈的砂质页岩,质地软弱,在仰天坪的以南,常成为浑圆的山峰,与片麻岩或大月山粗砂岩所造成的峻巍山岭,大不相同,这大概是由于风华作用沿着侵入体的表面进行,火成岩表面层层剥落,所以就成为圆顶的山峰。
站在大汉阳峰的最高点向东南眺望,附近尽是圆顶的山峰,山上疏疏落落地长着苍老的黄山松,景色另具一式。
二、冰川地形的讨论庐山在第四纪时,曾经有过冰川,目前冰蚀地形和冰川堆积物都非常显著,这是毫无疑问的。
我们这里所要提出讨论的,是庐山冰川侵蚀的数量问题,换句话说,庐山的U谷、冰斗、悬谷等地形主要是由冰川侵蚀造成的呢?还是主要由流水和风化作用造成,而冰川仅把原来地形,略略加以改变?作者的观察,认为后者较合于事实。
研究冰蚀地形,必须与河流和风化作用所造成的地形联系比较来看。
现在的某一种地形,是由多种营力造成的,我们决不能把某一种营力(例如,冰川作用)孤立地来观察。
庐山的地形处处显示河流上游的地形发育原来已达壮年阶段,山上的U谷、冰斗等都是冰川在原有河谷的基础上,加以修改而造成的。
为什么我们认为河流上游原来已达壮年呢?这可以从河流的纵剖面和横剖面来加以证明。
在纵剖面和横剖面来加以证明。
在纵剖面上,庐山的河流在下游几乎都是幽深狭隘的峡谷,河旁少平地,也绝少耕地和房屋。
但到上游,则谷地较宽,可以耕种,庐山山区的房屋几乎都分布在上游的宽谷里。
这种宽广的壮年的上游谷地,与狭隘的幼年的下游峡谷,成为极明显的对比。
两者相交的地方,河流纵剖面的坡度突然改变,成为显著的裂点(Knickpoint)。
例如石门涧在四野*子弟学校和交芦桥以下,坡度极陡,峡谷深,河旁山岭高出谷底的相对高度多在400米以上,但在子弟学校以上,则相对高度一般不过一百多米。
从卫弟学校到石门涧出山的地方,相距4.5千米,高差差别约达820千米,即河流纵剖面的比降为18%。
反之,从子弟学校到庐山管理局,距离1.4千米,高差110米,即比降仅7%。
站在交芦桥上眺望,桥以下是陡峭的峡谷,水流湍急,往往成为瀑布;桥以上则为平广的芦林盆地,水流潺缓,宛然是两种全然不同地貌。
子弟学校和交芦桥就是石门涧正流和支流的裂点的所在。
这种上游壮年、下游幼年的地形,在庐山的许多河流上,都呆以看到。
如西谷的河流,窑洼的溪沟,都有这种情况。
仰天坪以南,页岩和板岩成为许多馒头形的小丘,溪流蛇蜒曲折于其间,流势平缓,但仰天坪以北,则峡谷深邃,地形完全不同。
大汉阳峰北面的筲箕洼是庐山垅河流的上游,谷地平宽,但其下的庐山垅谷地,则切割极深,相对高度至少在400米。
又如三叠泉为庐山胜景之一峡谷陡削,瀑布高约三百多米,但其上游的七里冲则是一个宽平的谷地。
以上这些事实充分说明庐山在断层没有发生以前,山上的河流已循向斜构造或软弱岩层而发育,成为壮年或壮年初期的谷地。
后来山地因断层上升,河流的下游迅速向下切割,造成幼年期的深狭峡谷,并迅速向源侵蚀,把峡谷逐渐向上游推进,破坏原来的壮年保地。
只有在向源侵蚀还没有到达的地方(即裂点以上),壮年谷地保存较为完好。
在峡谷两旁,我们有时也可见原来的壮年谷地,残留在峡谷以上,成为小块的台地。
例如在石门涧的庐山垅,都可看到这种台地。
这种台地的形成并不是由于构造的关系,是显著的如大天池寺和天池新塔,都位在一块宽平的台地上,这台地就是切平倾角400的女儿城砂岩和千枚岩而造成的。
用冰川侵蚀来解释山上这些壮年谷地,也是不够的。
冰川无疑曾经侵蚀这些谷地,但在冰种未发生以前,这些谷地显然已经存在,冰川不过把原有的地形略加修饰而已,据作者的观察,庐山最显著的U谷是王家坡,大校厂和七里冲谷地。
这里谷地笔直,谷旁的山嘴(spur)似乎曾被切去(truncated),所以谷底常宽平。
但王家坡和七里冲谷地都在向斜中,向斜槽中的牯牛岭层抵抗力较弱,所以发育为较广的谷地。
大校厂谷地是一个次成谷地,切割于页岩和千枚岩中,这里的页岩和千枚岩的厚度大概较宽,所以也发育为极宽的平谷。
反之,在较弱的地层较狭的地方,如谷中和谷西,虽然也曾经冰川流过,谷地却没有这样宽广,形状也并不成为显著的U字形,由于可见王家坡等宽广的U谷,并不完全是冰川侵蚀造成而是主要受构造控制,由河流和风华作用造成。
经冰川侵蚀的修饰,才成为目前的形状。
否则,芦林盆地周围的谷地,据李先生的地图,都曾经冰川流过,但为什么标准的U谷却只见于构造上最适宜的大校厂谷地呢?窑洼位在牯岭胡金芳馆*以北,是一个显著的凹地或宽谷,谷旁山坡平缓,高出谷地约百余米。
它显然是一个原来的壮年谷地,并不是完全由冰川侵蚀造成的。
窑洼以北,溪流深切,成为陡峭的剪刀峡峡谷,在峡谷谷底旁,可见零星的台地,高度约与窑洼谷地相同,台地地面切平倾角约300的女儿城砂岩。
这种台地不但成为窑洼出口处的狮子山,并且在狮子山以北,也见有小块台块。
按窑洼宽谷在狮子山以内,已为两旁山嘴所束,假如这些台地都是以原来冰窑的一部分,则照地形来说,窑洼冰窑应限于山嘴以内,在山嘴以外,似不应再见这种台地。
因此,作者认为窑洼代表原来的壮年宽谷,它可能曾为冰雪储积的场所,但其地形的造成,却主要并不由于冰川的力量(当然,庐山也有典型的冰斗,如大月山东北端的大坳冰斗)。
在裂点以下的深切峡谷中,我们一般看不到冰川侵蚀的痕迹,这些峡保成为深狭的V字形,且常可见标准的交锁山嘴(或重叠山嘴)的地形(interlocking spur),如石门涧,这些事实指出峡谷是未曾经冰川流过的,换句话说,即峡谷是在大姑冰期以后造成的。
因为假如大姑冰期时候已有峡谷,则冰川一定要在峡谷里流过,冰川在较平缓的上游壮年谷地里流动,已有的侵蚀力量一定更大,对于峡谷的形状就不可能不有所修改。
现在,峡谷里几乎毫无冰川侵蚀的痕迹,则其造成一定的大姑冰期以后。
假如以上的解释合乎事实,则我们从河流地形和冰川地形的研究,对于庐山上升的时代,可能作新的推测,又在石门涧和庐山垅*等处,我们看不到现代V状峡谷深切于冰蚀U谷之中,由此也可见庐山的冰川侵蚀U谷之中,由此也可见庐山的冰川侵蚀在这些地方,是很不强烈的。
据李四光教授在庐山志中所述,庐山造山运动的时代约在白垩纪末期,但在“冰期之庐山”一书中,李教授也认为“山体上升,今日容未歇止”。
从上面地形现象看起来,庐山的大断层和主要上升运动的发生,时代英尺较为新近。
假如主要上升运动在白垩纪末期,距今约三千万年,则上升后,循断层崖或山坡发育的河流,侵蚀很久,早已呈壮年或老年地形,不可能成为幼年峡谷。
在中国其他地区,就是保存较好的断层崖或峡谷地形,地面上升运动的时期大都在第三纪末期(或更晚)。
庐山恐怕也不能例外。
在湖南南部,杨锤健先生等曾见第三纪红色岩层受强烈褶曲和断层,他们把这种造山运动称为衡阳运动,其时代大概在第三纪末期。
衡山东面大断层的发生,大概也在第三纪末期,因此,断层地形还十分显著。
庐山河流的下游毫无例外的是陡峭的峡谷,河道上有许多我刀流和瀑布,断层崖的切割也刚在幼年时期(如五老峰等),这些都证明庐山的主要上升运动和断层的发生,最早不过在第三纪末期,可能与衡山造成的时代相似。
在第四纪初期,由于庐山高度升高,气候更冷,山上就发生了冰川,冰川漫溢到周围的平原,当时离上升运动的时间,或许并不很久,峡谷尚未充分发育,冰川主要循着原来的壮年谷地下流。
现在庐山周围的深陡峡谷,大概主要是大姑冰期以后,流水所切割的。
这样,庐山的峡谷未曾经强烈冰川侵蚀,就不足为奇了。