粤北坪石附近之武水河曲
2020-05-13 下午 03:14   作者:陈国达   
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  本文发表于1943年中国地理研究所地理编辑委员会编《地理》第3卷第3/4期《粤北坪石附近之武水河曲(附图)

 

(一)武水概观

  武水为江北之西支流,源出湖南临武县之华阴山,经临武及宜章县之梅田,东南流入粤境,迂回于乐昌乳源二县间红色盆地之丘陵地中,复经乐昌峡及乐昌盆地以达曲江县城,与浈水会,乃成北江。计由源至末,全长约二百六十公里;乐昌县属之坪石,约位于其全程之中途。

  就自然之形势言,武水河道显然可分为上下两段,自发源至乐昌间,河道大体尚在幼年时期,而乐昌以下,则已渐呈壮年状态。乐昌峡位于乐昌之上,长凡四十余公里,为割切于由泥盆纪盲仔峡系石英岩及泥盆纪前之龙山系变质岩所成之傜山大背斜层中者,两壁削而高峙,谷底狭小而多险滩,其尚在幼年状态,殊属明显。自管埠以上,武水流经坪石红盆地中,就河谷枞断面观之,则沿途急滩相接,受岩石影响甚大,显尚距等斜(Gra-dec)状态甚远,此实非壮年河谷应有之特性也。

  坪石附近之武水河道,上自武阳司东之石灰冲附近,下至管埠间,几全部刻在坪石红盆地中。仅石灰冲附近,沿武水两旁谷坡,有下石炭纪见于红色岩层之下,二者成明显之不整合接触,及管埠附近有下石炭纪及石炭二叠纪石灰岩,典侏罗纪及石炭纪煤系出露。红盆地中,由坚緻之块状砂岩及砾层所成之丹霞层分布甚广,因此沿河「丹霞地形」甚得发育,尤以金鸡岭为最好代表(图一),顶本坡直,远望有如一座朱色城堡,尤富于悬崖绝壁,石柱石针之胜。自金鸡岭之东南,武水蜿蜓于由此高二百公尺之丹霞层山峯所成之峡谷中,两岸赤壁千仞,溜纹石罅,点缀其间;岩层之坚者突出面成额,楔者凹陷而成岩,形形式式堪称奇丽。凡此皆成功于块状之砂岩砾岩,及其水平或近于水平之产状,而直立之柱状节理,尤为造成此种地景之要因。

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图一为自武水北望金鸡岭顶平坡直,奇石矗立。其处丹霞层3°向北70°西倾斜。

 

(二)深切曲流及其与地贺构造之关系

  武水自宜章梅田以下,管埠以上之蛇行状态,颇饶兴趣。兹就流坪石红盆地中之一段观之(图二) :三星坪以上至石灰冲间,河道大致先自西南流向东北,继折向东南,再转为大致向东东北。比与神步来之长乐水会后,则折为北北东流,以后复变为西北以至北西北,随后又变为北6°东。经三星坪后,折向北55°西,至上车田坝,复折向北62°东。至下车田坝附近,则转为南60°东。经塘口后,以重转向北70°东,随后在肖家湾转向北50°西。比坝莲塘,乃再向北65°东,耀竹溪塘后,以至梯子岭附近,则又大致折向东南流。梯子岭以下一小段,河道折向北10°东,在将军寨北端再折为北60°东,其后乃转向南50°东,以至大岭;大岭以下,流向南10°西,以达管埠。管埠以下,仍转向北40°东以至正北流,迨经白面石以下,流入深峻雄壮之乐昌峡以后,武水河谷已完全脱离上述蛇行之特性矣。此种深切于红色岩层中所成之河曲现象,乃使武水在坪石附近二三十公里内之一段河谷,成一明显而颇有特殊规律之深切河曲( Incised meander )。由两侧次第相接之凸岸构成之连锁山嘴( Interlocking spurs ),其袂状部有时可甚长,而颈部(Neck)则甚狭,如肖家湾至水牛湾一段河曲,其袂状部长一公里半强,而颈部之宽,仅约600公尺,即其著例。武水支流流入坪石红盆地以后,亦每构成同型之河曲,如长乐水自湖塘至神步间之张车、九龙两段河曲,与宜章水在观音岩附近,均可见之。每一段河曲顶点之河道横断面,皆呈不对称形,坡凹岸之攻击坡( Under-Cut slope)恒为急峻之赤壁,而凸岸之滑走坡( Slip-off slope )则成阶段状之缓斜面,如肖家湾剖面所示,即其著例(图三)。故在此河曲中,武水河道显向凹岸挖掘磨削,使曲率渐增,足证其为一种闪生河曲(Ingrown Meander)。同时每一段河曲复靠近凸岸之上游方面,而显示全部河道有向下沥迁移之趋向。此种作用使凸岸之颈部渐狭。完全割断者虽末之见,然武水支流长乐水之张车一段河曲,其凸岸颈部现余宽度仅40公尺,离切断之期,恐已不远,行将使袂状部脱落,而成一环流丘陵(Umlaufberg)矣。(编者按: Umlaufbe即我国之所谓离堆山,见李承三周廷儒著离堆与离堆山(考))。

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图二为粤北坪石附近武水曲流。

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图三为肖家湾武水曲流横断面图,示凸岸之阶状缓坡及凹岸之削壁,并示红珠岭期(Ⅰ)及水牛湾期(Ⅱ)两阶地。1,红珠岭层;2,水牛湾层;3,近代冲积层。

  坪石附近武水之深切河曲既为一生育河曲,其成因似可视为河道渐次增加曲率而穿入其石中之结果。惟据地质观察,则其湾曲之状态与地质构造之关系,亦颇密切。通常之深切河曲,其外观多作环形,蜿曲愈烈,其弧愈显。但上述武水河曲,则多呈折线形,即每段河曲之各部分,省略近于直线,且方向与河道所割切之红色岩层中之节理方向恰相符合。坪石附近红色岩层中盛见之节理,主要属于柱状节理。因地层均近水平,节理亦常作直立。其走向难到处略有变化,惟大致显然可分隶于两组主节理:即第一组走向西西南——东东北,间或偏为西南东北,甚或南西南——北东北;第二组走向西北——东南,间或略偏为西西北——东东南。此两者发生完全同时,显为同一区域应力之产物,且代表由水力生成之一节理系 ;细察此等节理之性质,亦确常具剪力节理之特点,而非纯由随砂岩砾岩固结时体积变化所生之张力所成者。兹若假定此节理系之构成,为一不旋转应变,则依hartmann氏定律,其最小应力轴应作西路偏北——东略偏南向 ,间或转为东西向,亦即代表最大应力轴之方向。此种假定与分析,若再就坪石附近红色岩层中之主要构造线方向比较,愈觉吻合与显明,盖自管埠西侧,坪石红盆地东缘以西,以至坪石以西之三星坪一带,红色岩层中(或与较老地层间之褶曲轴及横断线)大多数作南北以至西南至南北东北向,又或偏为北西北至北东北向,乃粤北一带盛之新华夏式构造代表区域之一,其褶曲及逆掩进行时所受之直接应力,显与上述节理生成时最大应力轴之方向相一致,亦即二者同为一时期同一区域应力之产物也。武水河谷具此地质基础,则上述深切河曲之生成,殊非无故矣。

 

(三)深切河曲之发育史

  坪石附近武水河谷侧所保存之地形,以金鸡岭侵蚀面为最古,为一外貌颇篇完整之宽阔阶地,远望天际线平直如一。金鸡岭海拔332.3公尺,其武水对岸近代冲积平原为142公尺,二者高差190.3公尺。就一般言,金鸡岭侵触面比高约200公尺。管埠之东南,傜山山山脉之西侧,有若干悬谷均为与比期地形相当之产物。如乳源县之梅花街宽阔壮年旧谷是也。兹统名之日金鸡岭期地形。自金鸡岭侵蚀面而下,尚有清洞期地形,为若干比高约120公尺之谷悬,谷底平坦,宽度有达一公里以上者,村落散布,田畴相望,完全属于壮年状态,而其下则恒为谷壁峻峭,富于小瀑与急涧之幼年河谷。属于清洞期地形者,例如乳源骒之清洞,西山桥等壮年旧谷是也。惟与武水河谷发育史最具明显之关系者,则为沿河发育而每保存于曲河凸岸缓斜河曲及凹岸之下游方面之阶地。

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图为武水景致。

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图为武水坪石段旧码头。

  武水河谷在坪石附近发育之阶地,除小规模之近代冲积平原(冬季天早时高出河面五—六公尺一,散见于河曲凸岸之最外部外,共有两层,此处分别称之曰红珠岭阶地及水牛湾阶地,兹依次述之如次:

  (1)红珠岭阶地:为一砂砾岩石阶地 ( Gravel and rock terrace ),比高平均约50—70公尺 ,由红珠岭砾石岩堆积于各种较老地层之上而成。此砾石层之物质,除砂及砾石外,尚有红士。就一般言,砾石相当圆滑,近较高山麓处,间亦有棱角相当保存者,如塘口之东南见之。直径自数公分至三、四十公分或更大不等。物质以坚硬之白色或杂色石英岩为最多,亦有砂岩及他种岩石。此砾石得之厚度,平均20—30公尺,间亦有更厚者。其堆积面多已受后来侵蚀作用之破坏,不甚完整,间或砾石层更侵蚀迨尽,其下之岩石侵蚀面完全露出,或仅局部残留少数卵石,可资识别而已,如塘口村西及对河诸丘陵均是。红珠岭层下之侵蚀面大部由红色岩所成,间亦有由其他地层而成者,高度颇不规则,平均约为3140公尺,然间亦有低于后述水牛湾期阶地之下面不出露,致红珠岭层与水牛湾层相接者。此两层物质原细显著区别,非籍二者所成之阶面( Terrace plain)前者所成之明显阶崖( Terrace scarp )实难辨识。如红珠岭之北坡及该处东南一带,均是其例。

  (2)水牛湾阶地:自红珠岭期阶地而下,降至比高平均10—55公尺处 ,复有一阶地,由水牛湾砾石层所堆成。其下之侵蚀面每低于近代冲积平原,但在水牛湾东南一带,亦间可见其出露,故仍为一砂岩砾石阶地。水牛湾砾石层由砾石,砂及红士所成,其外观与红珠岭层颇相近似。在肖家湾西北一带,此层中之砾石均圆滑或半圆滑,直径二至十五公分或更大,其主要物质为白至灰黑色或其他色之石英岩,及红黄等色砂岩;风化甚深之中粒状花岗岩间亦有之。在水牛湾东南,此层中并产砂金。水牛湾层一般厚度约十余公尺以上,惟以底部常隐蔽于近代冲积平原以下之故,实际最大厚度不详。水牛湾层常见于红珠岭阶地与近代冲积平原之间,以时代收新,受侵蚀作用之破坏较红珠岭层为轻,故所成阶地之阶面亦保存较为完整平滑,而其余冲积平原间之阶崖,尤为清晰。

  上述两阶地及近代冲积平原,恒依次保存武水河曲之凸岸,顺序而降,其所示著乃河道之曲率愈增;武水河曲之发育过程,于此可见一般。就中红珠岭期地面,据目前所见,分布甚广,似为一极阔之壮年河谷遗迹。武水河曲之最初河道,似即为发生于此古河谷,当时冲积平原上之自由河曲,其后地盘日渐上升,遂深切岩石之中,而成一侵蚀河曲(Intreached: Meander),继复一面下切,上面侧蚀凹岸使曲率渐增,乃逐步演进而成今日之内生深曲。然武水河曲余一般内生深水之巽点,仍在于发育之始,即受节理之影响。其在每一发育阶段中,其曲率不论大小,而每段河曲多由折线所构成;试观红珠岭阶地与水牛湾阶地凸岸之轮廊,每与现在之河道曲折状态相似,而不作强烈湾曲之弧形,有如一般深切曲流中所见者,即可为一有力之证。

 

  作者简介:

  陈国达(1912.1.22—2004.4.8),广东省新会县人,地质学家,活化构造学说和递进成矿理论的创立者。国际地质界称之为“地洼学说之父”。1934年毕业于中山大学地质系;1942年从江西回到粤北坪石的国立中山大学地质系任系主任兼两广地质调查所代所长;1946任中山大学地质系教授;1952年院系调整,随中山大学地质系并入湖南长沙中南矿冶学院地质系,任系主任;1978-1984年,任中南矿冶学院副院长、中国科学院长沙大地构造研究所所长,兼国际地科联矿床大地构造委员会副主席;1985年起任中南工业大学(前身中南矿冶学院,现为中南大学)学术顾问、中国科学院长沙大地构造研究所名誉所长,兼中国地质学会副理事长、中国地洼学说研究会理事长、国际地洼构造与成矿学研究中心主席。1980年当选为中国科学院学部委员;1998年起为中国科学院资深院士。

  另注:

  1、坪石时期国立中山大学理学院有地质学系和地理学系两系,两广地质调查所属地质学系管辖,由地质学系系主任兼任所长,1939年至1942年为杨遵义,1942年后为接任的陈国达,地理学系主任是吴尚时;

  2、关于“丹霞地貌”研究,最早由冯景兰1928年提出“丹霞层”、1939年由陈国达提出“丹霞地形”,陈国达、吴尚时等彼时均有做粤北红色岩石地形的调查,但以“丹霞地形”来命名研究的,还是陈国达。

 

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责任编辑:熊灿坚