科技发展
您当前的位置 > 首页 > 科技发展
名称 土林地貌分类研究
发布机构 科技外事处 索引号 2189234/2020-00082
主题分类 科技发展 文号
发布日期 2020-12-09 主题词

土林地貌分类研究

发布日期:2020-12-09 10:04 信息来源:科技外事处 访问量:? 字体 :[ 大 ][ 中 ][ 小 ]

土林地貌分类研究

土林地貌是指在干旱半干旱地区,由半松散.半固结的碎屑沉积物经过流水剥蚀、堆积形成的林柱状、墙状及沟谷等一系列地貌的统称。关于土林的研究,始于1965年中国地质科学院地质力学研究所钱方教授的工作。在《元谋盆地第四纪冰期与地层》(钱方等,1977)文中将这种地貌现象命名为“土林”。土林作为一种特殊的地貌景观,自20世纪90年代以来,受到越来越多的重视,在我国其他地区相继发现了成片的土林景观,然而对于土林地貌的归属一直没有明确的定义。钱方和凌小惠(1989)对土林进行了初步研究,将其归类为流水地貌;陈安泽(2004)在对砂砾岩地貌进行研究总结的时候,将土林地貌归类为砂砾岩地貌,并且与黄土地貌和丹霞地貌区分开来:朱学稳(2005)将土林地貌归类为“假喀斯特”地貌中的一种,属于劣地(badlands)假喀斯特,和黄土地貌归为一类;谢洪忠(2005)从旅游角度,将土林地貌纳入了林柱状地貌的范围;陈安泽(2016)从旅游地质的角度,将土林归为风景地貌大类,山石景观类,层状硅铝质岩亚类;最新的《地质遗迹调查规范》(DZ/T0303-2017)将土林归为黄土地貌。由于没有对土林地貌进行过系统的研究,以上的划分方法都有失偏颇。本文将从分布、形成影响因素和形态等方面综合对土林地貌进行分析,并对土林地貌进行分类。

1土林地貌的分布

土林是一种特殊的地貌形态,全世界不少国家都有土林地貌或者类似土林地貌的报道和记录,例如美国的布莱斯峡谷(Mayand Traverse,1973)、土耳其的卡帕多西亚、哥伦比亚的La Playa Bad-lands(Hermelin,2016),玻利维亚的Valle DeLuna(月亮谷),以及中国的许多地区。中国的土林地貌主要分布在西藏阿里札达盆地(孟宪刚等,2006)、青海龙羊峡、山西大同(赵艺学,2012张慧,2014)、四川的西昌(王小群和魏玉峰,2007)、甘肃天水等地,但就面积、数量、密集程度和景观性来讲都不能与云南相比。云南楚雄元谋(钱方和凌小惠,1989何艳花,2014)、云南大理南涧(宁英铸,1997)、云南普洱景东、云南临沧永德均分布有大大小小的土林景观,其中又以云南元谋土林最具典型性和代表性。

这些土林地貌的成因、成分都大不相同,由于认知上的差异,很多人们以往认为的“土林”地貌其成景地层实际上是高度固结的砂岩(布莱斯)或凝灰岩(卡帕多西亚),风化类型也与元谋土林有较大差异,但是形态非常接近而得名“土林”,严格来讲它们有自己的地貌归属:布莱斯属于砂岩地貌,风化类型为流水、风和冰蚀,卡帕多西亚属于喀斯特地貌,风化类型为流水和化学风化;而一些没有明显林柱状形态的地貌,例如加拿大阿尔伯塔、甘肃天水在时代、物质成分、风化类型、结构组成等方面与元谋土林有很多相似之处,也可以归为土林地貌。因此对于土林地貌的界定应当考虑更多的因素,尽量客观的。本文将元谋土林作为参照物,从地层时代、物质成分、固结程度、沉积结构、风化类型、形成气候、形态、高度等八个方面与其他类似地貌对比,并用相似度的概念来区分评判,把相似度大于60%的地貌归类为土林地貌,而相似度小于等于60%的为其他地貌类型。将土林地貌的异同直观的展示出来。

对比各类土林地貌,可以发现土林地貌的形成和形态具有一定的规律,首先是必须沉积有一套粗细颗粒相间的地层,并且尚未完全固结成岩,具备一定强度而强度又不是太高,容易被侵蚀又具有一定的稳定性;因此成景地层一般为新生代地层,更老的地层固结成岩程度一般较高,而更年轻的地层强度一般不够。其次,所在气候环境一般要求干湿季节分明,降雨集中,干燥的季节有利于柱体强度的形成,降雨集中有利于土林的发育,从另一方面讲,长期持续的降雨反而不利于柱体的稳定,长期的干旱也不利于土林的形成,因此半干旱干旱的气候对于土林的形成是非常重要的。

进一步分析可以发现,大部分土林地貌的地层成分并不是黄土,黄土是风成的第四纪沉积物,而土林一般为古近纪到新近纪的陆源碎屑沉积物,成分不同。黄土是以粉土为主,并含一定比例的细沙、极细砂和黏粒的沉积物(刘东生,1985)而土林除了细颗粒的成分,一般都含有粗颗粒的砾石层,强度远高于黄土,导致黄土形成的土林从几米到十几米普遍不高,无法与其他的土林柱体相比(最高可达30~40m),结构差异较大。因此之前将土林地貌归为黄土地貌是不妥的。

2土林地貌形成的影响因素

土林地貌的形成主要受到五个因素的影响:构造、岩性、结构、流水和气候(Luoand Zhang,2017)。

2.1构造

构造运动是塑造土林地貌最主要的内营力,现有的土林地貌基本都位于大大小小的盆地内。这些盆地往往由断陷作用形成,并接受沉积(陆源沉积)形成土林地貌的成景地层。随着构造运动的抬升作用,一方面使原来的沉积地层出现倾斜、褶皱、节理和裂缝,另一方面使地面比降加大,为同时发生的地表侵蚀创造了条件。

2.2岩性

目前发现的土林地貌,其成景地层大部分为新生代半松散一半固结状的河湖相沉积地层,地层岩性绝大部分为砾石、粉砂、粉土和黏土,尚未成岩或者成岩程度(胶结程度)不高,对流水剥蚀的抵抗能力有限,容易被流水剥蚀形成冲沟,进一步发育成土林。

2.3结构

目前发现的土林地貌大部分都具有粗颗粒与细颗粒互层沉积的现象,并具备不同程度的胶结。单纯的细颗粒物质很容易被水流带走,单纯的粗颗粒粘聚力太差,不足以维持稳定的结构,而粗细颗粒互层的结构形成了良好的级配,粗颗粒充当骨架,细颗粒充当粘合剂一起形成了相对较为稳定的结构、而胶结体的存在一方面充当了骨架结构,一方面由于强度较高,当水流侵蚀到胶结体所在层位时受到阻挡,保护了此层位以下的土体结构。

2.4流水

地表水侵蚀是塑造土林地貌最重要的外营力。地表河水沿着沉积地层的节理和裂隙等软弱构造面冲刷侵蚀,伴随着构造运动造成的地层抬升,更加剧了地表水的下切作用,形成纵横交错的冲沟,长年累月就形成了土柱和土林,这种作用直到现在依然影响着土林地貌的演化。水流侵蚀作用冲刷下来的泥沙、砾石,顺着切沟、冲沟向下游输送,到达地势相对平缓开阔的坳沟和平地后,因水流减速而卸载沉积在沟内和平地上形成沙沟、沙地。在土柱侧壁和底部,从上部侵蚀下来的泥沙与雨水混合成泥浆状淋漓到土墙、土柱上形成沙幔、沙笋。这些堆积地貌也是土林地貌家族中的重要分子,它们的存在不但丰富了土林的景观类型,美化了土林景观,还对土林本身起到减缓侵蚀,加固和保护作用。可以说土林地貌本质上是一种流水剥蚀地貌,并伴随有堆积地貌的特征。

2.5气候

干湿分明,降雨集中的气候有利于土林地貌的形成。降雨集中,有利于地表水的侵蚀和冲沟的发育,促进了土林的形成;由于干燥,蒸发量较大,便于Fe2+Fe3+Ca2+等阳离子运移和富集,更容易形成强度较高的胶结物质,有利于土林土柱的稳定。

3土林地貌的分类

3.1划分原则

我国的地貌复杂多样,在水平方向和垂直方向上的分布差异很大。在地貌类型的划分原则上长期存在成因分类和形态分类之争(中国科学院自然区划工作委员会,1959李炳元等,2013),随着研究工作的深入,采用形态与成因相统一的原则进行地貌类型的划分己在学术界获得共识。

由于成景地层时代、结构、成分和颜色的差异,土林的造型、大小和颜色也各不相同,可以说形态各异,变化万千。甚至同一片土林在其发育的不同阶段也会表现出不同的形态。为了更好的定义土林地貌,应当对地貌形态进行梳理。在对土林地貌类型进行划分时,应当从形成成因和地貌形态两方面进行综合考虑。

3.2土林地貌分类

根据成因将土林划分为剥蚀地貌和堆积地貌.其中剥蚀地貌主要为流水剥蚀,根据地貌形态进一步划分为沟谷地貌、林柱地貌和潜蚀地貌。

(1)沟谷地貌

①细沟:为斜坡上小股水流顺坡往下流动,形成宽度不超过0.5m、深0.1~0.4m、长约数米至数十米的细沟,纵向与斜坡一致的沟槽地貌。

②切沟:为细沟进一步展宽加深都达1m.切穿土壤层,走向与坡向不一致,沟床下蚀形成陡坎.有水时使溯源侵蚀加快的沟槽地貌。

③土芽:土柱的初始形态,在沟谷的形成过程中,侧壁和底部的地层如果含有铁质胶结体或者强度较高的粗颗粒胶结物,就有可能在地表水和雨水的冲刷下保存下来,细颗粒和强度不高的物质会被冲走,剩下的部分就像是从地里长出来的土芽。

④冲沟:为切沟进一步发育而成,是在水流溯源侵蚀作用下,沟头不断后退,并产生陡坎和跌水,同时由于侧蚀作用,沟槽加宽,横剖面呈宽展V型沟槽地貌,在土林内通常其长度数十米至数百米.冲沟纵剖面与沟身所在坡面不一致,沟底剖面呈凹弧曲线。

⑤坳沟:冲沟发育到一定程度,溯源侵蚀和下切侵蚀减弱,不再加深沟底,纵剖面坡度相当平缓.沟床上有沉积物覆盖;沟坡逐渐变得平缓,不在有明显的沟缘。这种宽浅的干谷,称为坳沟,坳沟的形成标志着沟谷发育已进入衰亡阶段。坳沟进一步发育充满沙粒就成为沙沟。

(2)林柱地貌

①柱状土柱:指呈圆柱状或多边形柱状的土柱上部和下部大小粗细相当。此类土柱通常有砾石层或铁质层保护,因而经常形成高大挺拔的土柱,人多相连形成组合型的林状土林,也常有单独存在者。

②塔状土柱:指有明显粗细分段的土柱,一般为平顶状或多层状,大多为组合型土林。因为成景地层中含有多层粗颗粒层或铁质胶结层而形成明显的多个分段沉积旋回。

③锥状土柱:指顶部呈圆锥状或方锥状的土柱。此类土柱类似剑状土柱,因成景地层为质地较均匀的细沙、粉砂,缺乏砾石层或铁质层的保护,容易受到侵蚀,保存时间相对较短,大多相连形成组合型土林,少见单独个体。

④剑状土柱:指由于缺乏坚硬层保护,土柱往往被雨水冲刷成尖锐剑状的土柱。大多相连形成组合型土林,少见单独个体。

⑤蘑菇状土柱:土林的一种异形形态,顶部一般顶着一个圆盘状、斗笠状或王冠状的黑色或褐色帽子,状如一朵朵巨型蘑菇。实际上是铁质胶结层,由于强度较高抗风化能力强,发生了较大的变形。

⑥残柱:指土林发育晚期,多数土柱已经倒塌,残留的较独立的土柱,周围多侵蚀为平地或沙地。

⑦残丘:指土林发育晚期,侵蚀基准面上的孤立土柱、孤峰倒塌或侵蚀殆尽的残留土丘或土堆,多为几十厘米-2m以下,周围已侵蚀为沙滩或平地。

⑧墙状土林:指发育初期.成熟期形成的单面墙体,墙面上发育有土芽或细沟等微地貌;或是单组节理优先发育形成的双面墙体,为各种形态的土柱相连形成的组合型土林。

⑨林状土林:指各种形态土柱成片相连,无共同基座、相对独立又成片分布的组合型土林地貌。

⑩丛状土林:指各种形态土柱密集相连形成有共同基座的组合型土林地貌。

城堡状土林:指在平地上由多个土柱、土墙连结共生,土林产出相对集中且整体性较强的组合型土林地貌,远看就像一座残破的古城。

(3)潜蚀地貌

水的侵蚀作用不仅发生在地表,在地下同样存在,形成土洞、暗沟、土桥等潜蚀地貌。潜蚀地貌虽然没有形成林柱状的景观,但同样是士林形成过程的一个重要阶段,对土林的强度和稳定性有很重要的影响,考虑到地貌系统的完整性,应当把潜蚀地貌列入土林地貌、

土洞:为一种垂直发育的土坑,形成于地下潜蚀和溶蚀产生的地下空腔塌陷作用,或地表水沿裂隙向下跌入地下空洞、暗沟的冲刷作用。

②暗沟:为地表流水或地下水沿成景岩组已有的节理裂隙冲刷侵蚀,因潜蚀溶蚀作用掏空地下形成的地下沟渠。

③土桥:为地表流水或地下水沿成景岩组已有的节理裂隙冲刷侵蚀,因潜蚀溶蚀作用掏空地下形成地下沟渠,因地下沟渠塌陷的残留部分,就像一座天生桥。

(4)堆积地貌

水流对上述侵蚀地貌不断冲刷雕刻下来的泥沙、砾石,顺着切沟、冲沟向下游输送,到达地势相对平缓开阔的坳沟和平地后,因水流减速而卸载沉积在沟内和平地上形成沙沟、沙地。在土柱土林壁上和底部,从上部侵蚀下来的泥沙与雨水混合成泥浆状淋漓到土墙、土柱上形成沙幔、沙笋。这些堆积地貌也是土林地貌家族中的重要分子,它们的存在不但丰富了土林的景观类型,美化了土林景观,还对土林本身起到减缓侵蚀,加固和保护作用。

①沙地(沙滩):地表流水对土林进行侵蚀以后,大量流沙经流水搬运于土林周边较平缓区域堆积形成面积较大的平坦冲积扇或冲积小平原。

②沙沟:地表流水对土林进行侵蚀以后,大量沙粒经流水搬运于土林间沟槽内堆积形成的地貌,是坳沟的进一步发育形态。

③沙笋:地表流水对土柱或土墙上部的泥沙侵蚀以后与水混合形成泥浆,在重力和水力作用下沿缺口下滴,在土柱、土墙根部或中部突出部位逐渐堆积,向上生长形成的笋状、锥状小土柱。沙笋常常成排分布,就像一尊尊排列整齐的小佛像。有些成排的沙笋生长连接起来后可形成沙幔。沙笋的形成也对土林起到加固和保护作用。

④沙幔:地表流水对土柱上部的细颗粒地层进行冲刷侵蚀以后,泥沙与水混合形成泥浆,在重力和水力作用下沿柱体表面向下流动,在土柱根部或中间凹陷处堆积,逐渐形成幔状泥墙将柱体底部包裹或部分包裹起来。沙幔的形成是土林地貌的自我修复,对土林起到明显的保护作用。

4结论

(1)土林地貌是指在干旱一半干旱地区,由半松散一半固结的碎屑沉积物经过流水剥蚀、堆积形成的林柱状、墙状及沟谷等一系列地貌的统称。

(2)土林地貌与黄土地貌在成分、成因和形态上均有较大差异,不应当为从属关系。

(3)从地层时代、物质成分、固结程度、沉积结构、风化类型、形成气候、形态、高度等八个方面将不同地区的土林地貌和类似地貌与元谋土林对比,并用相似度的概念来区分评判,将土林地貌的异同直观的展示出来。其中布莱斯峡谷和卡帕多西亚不属于土林地貌,分别为砂岩地貌和喀斯特地貌。

(4)土林地貌从物质组成和形态上属于沉积岩地貌的一种,与喀斯特地貌、红层地貌、砂岩地貌和黄土地貌并列;从成因上划分应属于剥蚀地貌中的流水剥蚀地貌,并伴随有流水堆积地貌的特征,其中剥蚀地貌进一步划分为沟谷地貌、林柱地貌和潜蚀地貌。

(5)土林的形成主要受到构造运动、岩性、结构、流水和气候等因素的影响。因此具有独一无二的特性,仅在世界上部分地区有所分布。

摘自《地球学报》2020年第4期

 

 

 

扫一扫在手机打开当前页

土林地貌分类研究

科技外事处 2020-12-09

土林地貌分类研究

土林地貌是指在干旱半干旱地区,由半松散.半固结的碎屑沉积物经过流水剥蚀、堆积形成的林柱状、墙状及沟谷等一系列地貌的统称。关于土林的研究,始于1965年中国地质科学院地质力学研究所钱方教授的工作。在《元谋盆地第四纪冰期与地层》(钱方等,1977)文中将这种地貌现象命名为“土林”。土林作为一种特殊的地貌景观,自20世纪90年代以来,受到越来越多的重视,在我国其他地区相继发现了成片的土林景观,然而对于土林地貌的归属一直没有明确的定义。钱方和凌小惠(1989)对土林进行了初步研究,将其归类为流水地貌;陈安泽(2004)在对砂砾岩地貌进行研究总结的时候,将土林地貌归类为砂砾岩地貌,并且与黄土地貌和丹霞地貌区分开来:朱学稳(2005)将土林地貌归类为“假喀斯特”地貌中的一种,属于劣地(badlands)假喀斯特,和黄土地貌归为一类;谢洪忠(2005)从旅游角度,将土林地貌纳入了林柱状地貌的范围;陈安泽(2016)从旅游地质的角度,将土林归为风景地貌大类,山石景观类,层状硅铝质岩亚类;最新的《地质遗迹调查规范》(DZ/T0303-2017)将土林归为黄土地貌。由于没有对土林地貌进行过系统的研究,以上的划分方法都有失偏颇。本文将从分布、形成影响因素和形态等方面综合对土林地貌进行分析,并对土林地貌进行分类。

1土林地貌的分布

土林是一种特殊的地貌形态,全世界不少国家都有土林地貌或者类似土林地貌的报道和记录,例如美国的布莱斯峡谷(Mayand Traverse,1973)、土耳其的卡帕多西亚、哥伦比亚的La Playa Bad-lands(Hermelin,2016),玻利维亚的Valle DeLuna(月亮谷),以及中国的许多地区。中国的土林地貌主要分布在西藏阿里札达盆地(孟宪刚等,2006)、青海龙羊峡、山西大同(赵艺学,2012张慧,2014)、四川的西昌(王小群和魏玉峰,2007)、甘肃天水等地,但就面积、数量、密集程度和景观性来讲都不能与云南相比。云南楚雄元谋(钱方和凌小惠,1989何艳花,2014)、云南大理南涧(宁英铸,1997)、云南普洱景东、云南临沧永德均分布有大大小小的土林景观,其中又以云南元谋土林最具典型性和代表性。

这些土林地貌的成因、成分都大不相同,由于认知上的差异,很多人们以往认为的“土林”地貌其成景地层实际上是高度固结的砂岩(布莱斯)或凝灰岩(卡帕多西亚),风化类型也与元谋土林有较大差异,但是形态非常接近而得名“土林”,严格来讲它们有自己的地貌归属:布莱斯属于砂岩地貌,风化类型为流水、风和冰蚀,卡帕多西亚属于喀斯特地貌,风化类型为流水和化学风化;而一些没有明显林柱状形态的地貌,例如加拿大阿尔伯塔、甘肃天水在时代、物质成分、风化类型、结构组成等方面与元谋土林有很多相似之处,也可以归为土林地貌。因此对于土林地貌的界定应当考虑更多的因素,尽量客观的。本文将元谋土林作为参照物,从地层时代、物质成分、固结程度、沉积结构、风化类型、形成气候、形态、高度等八个方面与其他类似地貌对比,并用相似度的概念来区分评判,把相似度大于60%的地貌归类为土林地貌,而相似度小于等于60%的为其他地貌类型。将土林地貌的异同直观的展示出来。

对比各类土林地貌,可以发现土林地貌的形成和形态具有一定的规律,首先是必须沉积有一套粗细颗粒相间的地层,并且尚未完全固结成岩,具备一定强度而强度又不是太高,容易被侵蚀又具有一定的稳定性;因此成景地层一般为新生代地层,更老的地层固结成岩程度一般较高,而更年轻的地层强度一般不够。其次,所在气候环境一般要求干湿季节分明,降雨集中,干燥的季节有利于柱体强度的形成,降雨集中有利于土林的发育,从另一方面讲,长期持续的降雨反而不利于柱体的稳定,长期的干旱也不利于土林的形成,因此半干旱干旱的气候对于土林的形成是非常重要的。

进一步分析可以发现,大部分土林地貌的地层成分并不是黄土,黄土是风成的第四纪沉积物,而土林一般为古近纪到新近纪的陆源碎屑沉积物,成分不同。黄土是以粉土为主,并含一定比例的细沙、极细砂和黏粒的沉积物(刘东生,1985)而土林除了细颗粒的成分,一般都含有粗颗粒的砾石层,强度远高于黄土,导致黄土形成的土林从几米到十几米普遍不高,无法与其他的土林柱体相比(最高可达30~40m),结构差异较大。因此之前将土林地貌归为黄土地貌是不妥的。

2土林地貌形成的影响因素

土林地貌的形成主要受到五个因素的影响:构造、岩性、结构、流水和气候(Luoand Zhang,2017)。

2.1构造

构造运动是塑造土林地貌最主要的内营力,现有的土林地貌基本都位于大大小小的盆地内。这些盆地往往由断陷作用形成,并接受沉积(陆源沉积)形成土林地貌的成景地层。随着构造运动的抬升作用,一方面使原来的沉积地层出现倾斜、褶皱、节理和裂缝,另一方面使地面比降加大,为同时发生的地表侵蚀创造了条件。

2.2岩性

目前发现的土林地貌,其成景地层大部分为新生代半松散一半固结状的河湖相沉积地层,地层岩性绝大部分为砾石、粉砂、粉土和黏土,尚未成岩或者成岩程度(胶结程度)不高,对流水剥蚀的抵抗能力有限,容易被流水剥蚀形成冲沟,进一步发育成土林。

2.3结构

目前发现的土林地貌大部分都具有粗颗粒与细颗粒互层沉积的现象,并具备不同程度的胶结。单纯的细颗粒物质很容易被水流带走,单纯的粗颗粒粘聚力太差,不足以维持稳定的结构,而粗细颗粒互层的结构形成了良好的级配,粗颗粒充当骨架,细颗粒充当粘合剂一起形成了相对较为稳定的结构、而胶结体的存在一方面充当了骨架结构,一方面由于强度较高,当水流侵蚀到胶结体所在层位时受到阻挡,保护了此层位以下的土体结构。

2.4流水

地表水侵蚀是塑造土林地貌最重要的外营力。地表河水沿着沉积地层的节理和裂隙等软弱构造面冲刷侵蚀,伴随着构造运动造成的地层抬升,更加剧了地表水的下切作用,形成纵横交错的冲沟,长年累月就形成了土柱和土林,这种作用直到现在依然影响着土林地貌的演化。水流侵蚀作用冲刷下来的泥沙、砾石,顺着切沟、冲沟向下游输送,到达地势相对平缓开阔的坳沟和平地后,因水流减速而卸载沉积在沟内和平地上形成沙沟、沙地。在土柱侧壁和底部,从上部侵蚀下来的泥沙与雨水混合成泥浆状淋漓到土墙、土柱上形成沙幔、沙笋。这些堆积地貌也是土林地貌家族中的重要分子,它们的存在不但丰富了土林的景观类型,美化了土林景观,还对土林本身起到减缓侵蚀,加固和保护作用。可以说土林地貌本质上是一种流水剥蚀地貌,并伴随有堆积地貌的特征。

2.5气候

干湿分明,降雨集中的气候有利于土林地貌的形成。降雨集中,有利于地表水的侵蚀和冲沟的发育,促进了土林的形成;由于干燥,蒸发量较大,便于Fe2+Fe3+Ca2+等阳离子运移和富集,更容易形成强度较高的胶结物质,有利于土林土柱的稳定。

3土林地貌的分类

3.1划分原则

我国的地貌复杂多样,在水平方向和垂直方向上的分布差异很大。在地貌类型的划分原则上长期存在成因分类和形态分类之争(中国科学院自然区划工作委员会,1959李炳元等,2013),随着研究工作的深入,采用形态与成因相统一的原则进行地貌类型的划分己在学术界获得共识。

由于成景地层时代、结构、成分和颜色的差异,土林的造型、大小和颜色也各不相同,可以说形态各异,变化万千。甚至同一片土林在其发育的不同阶段也会表现出不同的形态。为了更好的定义土林地貌,应当对地貌形态进行梳理。在对土林地貌类型进行划分时,应当从形成成因和地貌形态两方面进行综合考虑。

3.2土林地貌分类

根据成因将土林划分为剥蚀地貌和堆积地貌.其中剥蚀地貌主要为流水剥蚀,根据地貌形态进一步划分为沟谷地貌、林柱地貌和潜蚀地貌。

(1)沟谷地貌

①细沟:为斜坡上小股水流顺坡往下流动,形成宽度不超过0.5m、深0.1~0.4m、长约数米至数十米的细沟,纵向与斜坡一致的沟槽地貌。

②切沟:为细沟进一步展宽加深都达1m.切穿土壤层,走向与坡向不一致,沟床下蚀形成陡坎.有水时使溯源侵蚀加快的沟槽地貌。

③土芽:土柱的初始形态,在沟谷的形成过程中,侧壁和底部的地层如果含有铁质胶结体或者强度较高的粗颗粒胶结物,就有可能在地表水和雨水的冲刷下保存下来,细颗粒和强度不高的物质会被冲走,剩下的部分就像是从地里长出来的土芽。

④冲沟:为切沟进一步发育而成,是在水流溯源侵蚀作用下,沟头不断后退,并产生陡坎和跌水,同时由于侧蚀作用,沟槽加宽,横剖面呈宽展V型沟槽地貌,在土林内通常其长度数十米至数百米.冲沟纵剖面与沟身所在坡面不一致,沟底剖面呈凹弧曲线。

⑤坳沟:冲沟发育到一定程度,溯源侵蚀和下切侵蚀减弱,不再加深沟底,纵剖面坡度相当平缓.沟床上有沉积物覆盖;沟坡逐渐变得平缓,不在有明显的沟缘。这种宽浅的干谷,称为坳沟,坳沟的形成标志着沟谷发育已进入衰亡阶段。坳沟进一步发育充满沙粒就成为沙沟。

(2)林柱地貌

①柱状土柱:指呈圆柱状或多边形柱状的土柱上部和下部大小粗细相当。此类土柱通常有砾石层或铁质层保护,因而经常形成高大挺拔的土柱,人多相连形成组合型的林状土林,也常有单独存在者。

②塔状土柱:指有明显粗细分段的土柱,一般为平顶状或多层状,大多为组合型土林。因为成景地层中含有多层粗颗粒层或铁质胶结层而形成明显的多个分段沉积旋回。

③锥状土柱:指顶部呈圆锥状或方锥状的土柱。此类土柱类似剑状土柱,因成景地层为质地较均匀的细沙、粉砂,缺乏砾石层或铁质层的保护,容易受到侵蚀,保存时间相对较短,大多相连形成组合型土林,少见单独个体。

④剑状土柱:指由于缺乏坚硬层保护,土柱往往被雨水冲刷成尖锐剑状的土柱。大多相连形成组合型土林,少见单独个体。

⑤蘑菇状土柱:土林的一种异形形态,顶部一般顶着一个圆盘状、斗笠状或王冠状的黑色或褐色帽子,状如一朵朵巨型蘑菇。实际上是铁质胶结层,由于强度较高抗风化能力强,发生了较大的变形。

⑥残柱:指土林发育晚期,多数土柱已经倒塌,残留的较独立的土柱,周围多侵蚀为平地或沙地。

⑦残丘:指土林发育晚期,侵蚀基准面上的孤立土柱、孤峰倒塌或侵蚀殆尽的残留土丘或土堆,多为几十厘米-2m以下,周围已侵蚀为沙滩或平地。

⑧墙状土林:指发育初期.成熟期形成的单面墙体,墙面上发育有土芽或细沟等微地貌;或是单组节理优先发育形成的双面墙体,为各种形态的土柱相连形成的组合型土林。

⑨林状土林:指各种形态土柱成片相连,无共同基座、相对独立又成片分布的组合型土林地貌。

⑩丛状土林:指各种形态土柱密集相连形成有共同基座的组合型土林地貌。

城堡状土林:指在平地上由多个土柱、土墙连结共生,土林产出相对集中且整体性较强的组合型土林地貌,远看就像一座残破的古城。

(3)潜蚀地貌

水的侵蚀作用不仅发生在地表,在地下同样存在,形成土洞、暗沟、土桥等潜蚀地貌。潜蚀地貌虽然没有形成林柱状的景观,但同样是士林形成过程的一个重要阶段,对土林的强度和稳定性有很重要的影响,考虑到地貌系统的完整性,应当把潜蚀地貌列入土林地貌、

土洞:为一种垂直发育的土坑,形成于地下潜蚀和溶蚀产生的地下空腔塌陷作用,或地表水沿裂隙向下跌入地下空洞、暗沟的冲刷作用。

②暗沟:为地表流水或地下水沿成景岩组已有的节理裂隙冲刷侵蚀,因潜蚀溶蚀作用掏空地下形成的地下沟渠。

③土桥:为地表流水或地下水沿成景岩组已有的节理裂隙冲刷侵蚀,因潜蚀溶蚀作用掏空地下形成地下沟渠,因地下沟渠塌陷的残留部分,就像一座天生桥。

(4)堆积地貌

水流对上述侵蚀地貌不断冲刷雕刻下来的泥沙、砾石,顺着切沟、冲沟向下游输送,到达地势相对平缓开阔的坳沟和平地后,因水流减速而卸载沉积在沟内和平地上形成沙沟、沙地。在土柱土林壁上和底部,从上部侵蚀下来的泥沙与雨水混合成泥浆状淋漓到土墙、土柱上形成沙幔、沙笋。这些堆积地貌也是土林地貌家族中的重要分子,它们的存在不但丰富了土林的景观类型,美化了土林景观,还对土林本身起到减缓侵蚀,加固和保护作用。

①沙地(沙滩):地表流水对土林进行侵蚀以后,大量流沙经流水搬运于土林周边较平缓区域堆积形成面积较大的平坦冲积扇或冲积小平原。

②沙沟:地表流水对土林进行侵蚀以后,大量沙粒经流水搬运于土林间沟槽内堆积形成的地貌,是坳沟的进一步发育形态。

③沙笋:地表流水对土柱或土墙上部的泥沙侵蚀以后与水混合形成泥浆,在重力和水力作用下沿缺口下滴,在土柱、土墙根部或中部突出部位逐渐堆积,向上生长形成的笋状、锥状小土柱。沙笋常常成排分布,就像一尊尊排列整齐的小佛像。有些成排的沙笋生长连接起来后可形成沙幔。沙笋的形成也对土林起到加固和保护作用。

④沙幔:地表流水对土柱上部的细颗粒地层进行冲刷侵蚀以后,泥沙与水混合形成泥浆,在重力和水力作用下沿柱体表面向下流动,在土柱根部或中间凹陷处堆积,逐渐形成幔状泥墙将柱体底部包裹或部分包裹起来。沙幔的形成是土林地貌的自我修复,对土林起到明显的保护作用。

4结论

(1)土林地貌是指在干旱一半干旱地区,由半松散一半固结的碎屑沉积物经过流水剥蚀、堆积形成的林柱状、墙状及沟谷等一系列地貌的统称。

(2)土林地貌与黄土地貌在成分、成因和形态上均有较大差异,不应当为从属关系。

(3)从地层时代、物质成分、固结程度、沉积结构、风化类型、形成气候、形态、高度等八个方面将不同地区的土林地貌和类似地貌与元谋土林对比,并用相似度的概念来区分评判,将土林地貌的异同直观的展示出来。其中布莱斯峡谷和卡帕多西亚不属于土林地貌,分别为砂岩地貌和喀斯特地貌。

(4)土林地貌从物质组成和形态上属于沉积岩地貌的一种,与喀斯特地貌、红层地貌、砂岩地貌和黄土地貌并列;从成因上划分应属于剥蚀地貌中的流水剥蚀地貌,并伴随有流水堆积地貌的特征,其中剥蚀地貌进一步划分为沟谷地貌、林柱地貌和潜蚀地貌。

(5)土林的形成主要受到构造运动、岩性、结构、流水和气候等因素的影响。因此具有独一无二的特性,仅在世界上部分地区有所分布。

摘自《地球学报》2020年第4期