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地学百科话嵩山

发布时间:2024-03-13 21:29:20 点击:1939

 

 


    在地球演变的编年史上 , 地球的年龄约在 46 亿 年左右 , 而嵩山距今已有 36 亿年的历史。当整个世界 还沉浸在一片汪洋大海之中时 , 嵩山便横空出世。可以说嵩山见证了整个地球演变的全过程。 

    在嵩山不到 400 平方公里的范围内连续系统、良好地出露着全球绝无仅有的太古宙、元古宙、古生代、中生代和新生代五个地质历史时期的变质岩和沉积岩地层序列 , 地学界称之为 " 五代同堂 " 。 

    在距今36-25亿年的太古宙时期 , 由海底基性岩浆喷发作用和酸性岩浆侵入作用共同构成登封群的花岗绿岩建造 , 铸就了嵩山的结晶基底。 

    在距今 25~5.43 亿年间的元古宙 , 沉积了滨一浅海相的碎屑岩、粘土岩和碳盐岩 , 即古元古界嵩山群、中元古界马鞍山群和新元古界五佛山群。 

    在距今 5.43~2.5 亿年间的古生代 , 发育着寒武系和奥陶系的滨海相的碳酸岩 ( 底部碎屑岩 ), 以及石炭系、二叠系的海陆交替沉积的灰岩、碎屑岩、粘土岩。其中广泛贮存着煤、铁、铝、建材等沉积矿产。古生代是生命大爆发的时代地层中保存着丰富的动、植物化石 , 这些古生物化石成为地层年代和沉积环境的见证。 

    在距今 2.5~0.65 亿年间的中生代 , 发育着三叠系湖相碎屑岩、粘土岩夹煤线。在陆相盆地一一河流环境沉积的中生代红色泥岩一一碎屑地层 , 其中含 有丰富的陆生动、植物化石。 

    在距今 0.65 亿年 ~ 现代 , 沉积了新生界古近系的砾岩、砂岩和泥岩 , 以及第四系的松散沉积层。园内缺失志留系、泥盆系、保罗系、 白歪系和新近系。其 中含丰富的古生物化石及古人类、古文化遗址。 



    太古界、下元古界构成该区基底 , 岩层走向近南北、晚元古代、古生代、中生代、新生代地层构成盖层 , 岩层近东西向展布 , 其盖层、基底格局非常显著 ,接触关系一目了然。在嵩山地区不足 20 平方公里范围元 , 清晰保存着发生在距今 25 亿年、18.7亿年、5.43 亿年三次前寒武纪造陆和造山运动所形成的角度不 整合接触面及典型的构造形态遗迹。这三次 " 翻天覆地 " 的全球构造运动分别被地质学家称为 " 嵩阳运动 " 中岳运动 " 、 " 少林运动 " 。 

    根据嵩山地区内 " 五代同堂 " 的地层层序和构造运动遗迹的基本特征, 按照地质科学的原理 , 可以追溯出嵩山形成的过程和发展、演化的景象 : 地球发展 的早期阶段 , 表面被水包裹着。大约从 36 亿年前开始 , 嵩山地区的海底发生了来自地。幔的基性熔浆喷发和酸性岩浆侵入 , 共同堆积了以基性火山岩和酸性侵入岩为主的被称作登封群的花岗绿岩系。在距今 25 亿年前 后 , 嵩山地区发生了剧烈的地壳运动 , 地质学家称它 为 " 富阳运动 " 。富阳运动的结果 , 使海底沉积的花岗绿岩系受到近南北向的应力作用、温压效应而发生褶皱隆起 , 慢慢露出峥嵘。后来经过长期风化剥蚀, 富 山渐渐被夷平了, 加上地壳不断下降 , 夷平的嵩山又 被淹没在海水之下 , 形成海滨和浅海环境 , 于是接受了被称作嵩山群的碎屑物质、泥质及钙、镇等物质的 沉积。到了距今 18 亿年前后 , 嵩山地区发生了被称为 " 中岳运动 " 的全球性地壳运动 , 来自东西方向的应力 作用和温、压效应使海底的碎屑岩一碱酸盐地层慢慢隆起成山 , 露出海面 , 嵩山第二次屹立于中州大地。 " 中岳运动 " 后 , 嵩山再次被慢慢的风化、剥蚀、夷平、 下降 , 逐渐被海水吞噬 , 形成滨海、浅海、山间盆地 等环境 , 先后沉积了被称作马鞍山群、五佛山群和罗圈冰碛层的地层层序。到了距今 5.43 亿年前后, 嵩山地区又发生了被称为 " 少林运动 " 的地壳运动 , 使 嵩山一带大范围地升出海面 , 形成嵩山系 , 结束了地球生命大爆发前的元古宙演化历史。后来虽然发生了古生代广泛的海浸, 但嵩山山系的主要山峰始终未被海水淹没。嵩山从此扬眉吐气。在距今 2~0.65 亿 年的中生代晚期 , 强烈的 " 燕山运动 " 使地区产生了 巨大的剪应力, 在应力作用下形成的唐窑一中岳庙断裂和五指岭断裂带拦腰将嵩山山系截为三截 , 并使峻极峰及五指岭依次向北西方向推移了3公里和7公里。 0.65 亿年后的 " 喜马拉雅运动 " 使嵩山进一步隆升并遭受风化剥蚀 , 历经沧桑的嵩山终于显现出当今的面貌。 

    嵩山复杂的地质地理条件 , 经过漫长的地质作用 , 形成独特的气候条件, 造就了种类繁多的地质遗迹。典型的地层层型剖面, 绝灭的动植物化石 , 重岩叠峰的断块山体, 千尺飞泻的悬崖瀑布、清流晶莹 , 素湍绿潭 , 幽静宜人的湖光山色 , 巧夺天工的地学景观 , 给人以精神陶冶, 给人以科学的启迪和深思, 给人以文化的源泉。 

    嵩山岩石类型齐全 , 既有各种类型的片麻岩及片岩等变质岩, 又有砾岩、砂岩、粘土岩、碳酸盐岩等系列沉积岩, 还有基性一酸性的辉长岩一花岗岩等侵入岩及其喷发岩。 

    嵩山发现有煤、铁、铝土矿、铜、铌钽、磷、石英岩、脉石英、水晶、钾长石、石棉、石灰岩、白云岩、粘土、天然油石与玉石、麦饭石、建筑用砂和石材等 18 种矿产 , 其中具有较大开采价值的是石英岩 , 主矿层产于言山群罗汉洞组 , 其规模达大型一一特大型 

    嵩山如同是一部最直观表现地球发展、地层演变的 " 奇书 ", 又恰似一部记录地球几十亿年沧桑巨变的《史记》 , 有人称它是 " 地球演变的稀世绝版 , 五世同堂的旷世奇观 ", 也有人称它是一部完整的 " 地学百科全书 ", 世界上独一无二的 " 天然地质博物馆 " 。 

    嵩山集典型、稀有、系统完整性于一身且不可再生的珍贵地质遗迹 , 是研究地壳演化规律, 追溯地球演化历史的理想场所。 

    对嵩山地质的研究最早可追溯到3000多年前的春秋战国时期。《山海经 中次七经》记载 :" 少室之山其下多铁 " 。《山海经 -五藏小经》记录了当时产铁之山有34 处 , 在今河南省境内的有六处, 少室山即是其中之一。 

    嵩山地区现代意义上的地质调查, 开始于20世纪初。嵩山地区经历的 36 亿年漫长的地质历史 ," 三 大构造运动 " 的不整合面 , 错综复杂纷繁多姿的构造型态 ," 五代同堂 " 的地层序列 , 以及蕴藏着的丰富矿产资源 , 具有丰富的内涵和包罗万象的地学知识 , 其 典型性、稀有性、自然性、系统性、完整性和可保护性等 , 吸引了众多的地质学家和地质工作者到此进行 调查和研究 , 逐步揭开了嵩山地质遗迹神奇的面纱。 

    1950年 , 中国地质科学院院士、河南籍地质学家张伯声教授在登封富岳寺塔西南沟中发现了片麻岩与石英岩之间的不整合接触关系, 确立了 "嵩阳运动 " 。1954 年 , 西北大学张尔道教授把五佛山一带分布的一套轻微变质或不变质的岩层称为 " 五佛山系 ", 指出五 佛山系与嵩山石英岩之间为不整合接触 , 最先认识并确立了 " 中岳运动 " 。 1958 年至 1959 年, 中国地质部地质科学研究所王日伦等对嵩山进行路线地质调查。 1960 年, 王曰伦教授发表了论文《嵩山地质观察》 , 进 一步证实并肯定了 " 嵩阳运动 " 和 " 中岳运动 " 。命名五佛山系与寒武系之间的不整合为 " 少林运动 " 。 1958 年以来 , 中国地质大学教授马杏垣11次登临嵩山 , 对嵩山的构造变形史和五佛山群的地层划分进行了详细研究 , 在五佛山群葡萄岭组页岩与骆驼畔组砂岩之间发现了微弱交角不整合接触关系 , 创立了重力滑动构 造理论。马教授对嵩山情有独钟 , 甚至为嵩山地质研究倾注了毕生精力。半个世纪里, 他走遍了嵩山的山山水水 , 沟沟坎坎 , 说起嵩山现象 , 如数家珍。 l990年, 国家准备将 " 嵩山地质遗址 " 向国际文化与自然遗址保护委员会提出申请 , 马杏垣教授致信极力推荐。信中说 " 嵩山地区地质现象中最可贵的是它的重力滑动构造 , 这是世界上最宏伟 , 可以说是独一无二的。世界上前寒武纪重力构造 , 虽然在西南非 ( 纳米比亚 ) 也有 , 但不如中国嵩山精彩。从古构造观念讲 , 它 们是轻沉积物的变形 , 琳琅满目。 " 字里行间, 透射出一个老地质学家对嵩山的深切关爱之情。 l973年 , 王鸿祯、刘鸿允等对嵩山前寒武纪地层, 特别是罗圈组冰碛层进行了考察研究。这些调查和研究的成果奠 定了嵩山地区的地质研究基础。 

    20 世纪60年代以来 , 河南省地质局区域地质测量队 ( 区调队 ) 、北京 ( 武汉 ) 地质学院和西北大学等相继开展了包括嵩山地区的 l :20 万和 1:5 万区域地 质矿产调查和专题科研工作。 1965 年和 1977 年河南省地质局区测队分别开展 l :20 万临汝幅和许昌幅区 调工作。对区内地层、岩石、构造和矿产进行了系统 研究。中国科学院地质研究所、地质科学院地质研究 所、贵阳地球化学研究所、宜昌矿产地质研究所、北 京 ( 武汉 ) 地质学院、西北大学、南京大学、西安地 质学院、郑州地质学校以及省内各有关科研、教学和 生产单位, 均对嵩山地区的地质矿产调研投入了大量工作。 

    让我们记住这些名字吧 , 他们不辞辛苦 , 对嵩山地质研究作出了积极的贡献。他们是 : 嵩山地质构造运动命名者 : 张伯声、冯景兰、张尔道、王日伦。中国科学院院士马杏垣、王鸿祯、董申课、张文佑、徐 克勤、郭令智、郭文魁、孙丰区、叶连俊、叶大年、任 纪舜、孙大中、李廷栋、张国伟 ; 国内著名地质学家 刘鸿允、赵宗溥、丛柏林、李继亮、李荫槐、胡受美、 钱祥麟、王泽久、王乃文、游振东、索书田、刘如琦、 王清晨等几十位在嵩山工作过的专家。国外著名地质学家一德国美因茨大学地质系、 OGS 构造委员会秘书 长 A. 科纳尔教授 ; 瑞士苏黎世工学院地质研究所、世界著名小构造专家 J.G. 莱姆塞教授 : 美国威斯康星大 学地质系 C. 古拉多克教授 ; 澳大利亚矿产资源局局长 R.W.R 鲁特兰德教授 : 加拿大多伦多大学地质系 W- M. 施沃特教授 : 加拿大地质调查所 A. 戴维森教授 ;美国加州大学地球与空间科学系杰拉尔德、舒伯特教授等 13 国 20 多位学者都先后来嵩山考察过。 

    凡到嵩山考察过的地质科学家和地质工作者 , 大都有着→种共同的感受 : 嵩山 , 对于人类来说真是太奥秘、太神奇 , 它的每一座奇峰异景都是力的展示、力的杰作 , 大自然以宏伟的气魄和神奇的雕刀为人类凿 辈出嵩山这块瑰宝 : 嵩山真是太古老、太悠远 , 它的诞生和演化就是中州沧桑变迁的见证。它告诉人们一 条真理 : 世界上如有永恒 , 那便是运动和更新…… 

    上个世纪八十年代以来 , 嵩山地质遗迹为世界地质公园所瞩目。 1980 年 ,13个国家 60 多个地质专家集聚嵩山 , 召开了 " 嵩山前寒武纪构造地质讨论会 " 。很多外国专家发表了许多嵩山地质构造研究论文 , 尤 其他们实地看到了嵩山丰富的地质构造型迹时 , 惊喜地大喊大叫 , 欢呼雀跃。 1996 年, 第30届国际地质 大会在北京召开 , 筹委会将嵩山列为地质旅游路线之一。作为大会准备工作的一部分 , 闽南地矿厅区调队 提前两年在嵩山开展了前寒纪地质构造特征及演化研究 , 撰写了会上宣讲的论文《嵩山前寒武纪地质构造特征及演化》。 

    嵩山地区伴随着历次构造运动和岩浆活动 , 形成了丰富的内外生矿产资源。经地质勘探 , 已发现有煤、 铁、铝土矿、磷矿、白云岩、石英岩、水品、油田、粘土矿等。 

    嵩山不仅是地质学家的舞台 , 更是众多地质工作者的摇篮。上世纪六十年代以来 , 西北大学、中国地质大学、南京大学、中国地质科学院、华北地质研究 所、南京建材古生物研究所、湖北地质研究所、西安地院、贵阳地球化学研究所等几十所科研院所 , 地质、煤田、冶金、建材、化工、石油、核工业等部委所属 的地质队 , 省内各系统有关科研、教学和生产单位的 大批专家学者、地质工作人员和学生 , 都对嵩山投入 了大量的工作 , 出版和发表了数以千计的研究专著和 论文 , 为发展嵩山的地质事业做出了不可磨灭的贡献。