世界地质公园是以其地质科学意义、珍奇秀丽和独特的地质景观为主,融合自然景观与人文景观的自然公园。世界地质公园,顾名思义,就是要有世界级价值的地质景观,那天柱山世界地质公园有哪些比较珍贵的地质遗迹呢?
一 大别山超高压变质带
传统的板块构造学说认为大陆地壳由于其密度低,不可能俯冲到高密度的地幔中。板块构造学说提出以来,洋壳能够俯冲到地幔深度进而引起壳幔物质循环这一理论逐渐被人们接受。与洋壳相比,陆壳由于密度较低,因此曾被一度认为不太可能俯冲到地幔深度。上世纪八十年代,Chopin (1984) 和 Smith (1984)分别在阿尔卑斯和挪威的陆壳岩石中,发现了超高压矿物柯石英的存在,改变了岩石学家对陆壳变质作用极限的认识,进而证明了大陆地壳曾经俯冲到地表以下大于 80 km 的地幔深度并折返回来(Chopin, 1984; Smith, 1984)。这些发现在全球引发了超高压变质和大陆深俯冲研究的热潮,在随后的 20 余年中,世界范围内在大陆变质带中发现的柯石英、金刚石或其他超高压矿物组合,进一步证明并确认密度低的陆壳能俯冲到 80-200km 甚至更深的深度。
大别-苏鲁造山带,作为中国境内最大的超高压变质造山带,已成为全球超高压变质研究的经典地区。1987年许志琴在天柱山世界地质公园菖蒲碧溪岭处发现含柯石英榴辉岩,这在亚洲是首例,全球第3例,这拉开了中国超高压变质研究的序幕,1992年徐树桐在天柱山世界地质公园新店处发现含金刚石榴辉岩,这在变质岩中第2例,榴辉岩中首例,再次震惊学术界。国家自然科学基金委员会不失时机地抓住这一国际前沿问题,启动了“八五”重点项目大别山-苏北-胶东南超高压变质岩带及其大地构造意义(1992-1995)、“九五”重大项目超高压变质作用与碰撞造山带动力学(1997-2001),1999年国家科技部重资启动了“大陆深俯冲作用”研究项目,同时国土资源部和中国科学院设置了相关研究项目,中国的超高压变质岩研究逐步发展到大规模、多学科的综合性研究项目。
大别-苏鲁造山带呈东西向分布,覆盖我国中东部的湖北、河南、安徽、江苏、山东五省,是世界上规模最大(30,000 km2)、保存最好的超高压变质地体之一。大别造山带的超高压岩片整体经历了三叠纪的大陆深俯冲事件,即包括榴辉岩、片麻岩及碳酸盐岩等在一起俯冲到了地幔深度然后整体折返,而后郯城-庐江断裂带(郯庐断裂带)使之向北走滑约 550 km,进而形成了今天的大别 -苏鲁造山带地质构造。

红色框范围内分布天柱山世界地质公园超高压变质岩经典露头
天柱山世界地质公园是全球瞩目的大别-苏鲁造山带的重要地段,公园内的超高压变质岩主要出露在野寨、新店、五庙、菖蒲碧溪岭、韩长冲(双河)等处,分布有含金刚石榴辉岩、含柯石英榴辉岩、大理岩中的榴辉岩、片麻岩中的榴辉岩、硬玉石英岩、石榴橄榄岩等众多高压-超高压变质岩,是大别山超高压变质带立典之地。其中碧溪岭岩体是世界上出露规模最大的榴辉岩体,韩长冲(双河)是是大别造山带中研究较为全面的榴辉岩经典露头之一。

碧溪岭榴辉岩岩体

新店榴辉岩岩体

韩长冲(双河)经典露头-大理岩中的榴辉岩

2016年全国变质岩大会会后在五庙考察片麻岩中的榴辉岩

国外专家组在韩长冲(双河)考察
二 古新世潜山动物群
6600万年前希克苏鲁伯小行星的撞击在地球上产生了一个巨大的陨石坑,造成陆地和海洋生物大量灭绝,学术上称为白垩纪末灭绝事件,这个灭绝事件标志着中生代的结束,之后地球便迎来了新生代。新生代分为三个纪七个世,分别是古近纪(古新世、始新世、渐新世)、新近纪(中新世和上新世)和第四纪(更新世和全新世)。
作为白垩纪末大灭绝后的第一个时代,古新世距离白垩纪末大灭绝仅数百万年,地球的生态系统中充斥着诸多尚未被填补的空位,大劫难后的哺乳动物开始出现了演化辐射,虽是一种笨拙且尝试性的形式,但足以预示一个哺乳动物多形性的黄金时代即将来临。
潜山盆地是亚洲为数不多的早、中古新世脊椎动物化石记录之一,上世纪60,70年代,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所开展了大规模的、历时10年之久的华南红层考察研究工作,在广东南雄、安徽潜山、江西池江发现了举世瞩目的古新世哺乳动物群。研究成果获奖众多。到目前为止,在潜山盆地早、中古新世地层已发现脊椎动物化石点40余个,已经报道的脊椎动物化石包括爬行动物13种、鸟类2种和哺乳动物47种,三大类共计46属62种(含9个未定种)。

上:东方晓鼠、安徽模鼠兔 化石和复原图
下:痘姆响蜥、李氏皖水鸡 化石和复原图
潜山动物群保存在盆地中的望虎墩组和其上沉积的痘姆组的沉积岩中,为了解6000多万年前的脊椎动物演化历史打开了一扇窥视之窗。古生物学家基于在潜山盆地发现的东方晓鼠和安徽模鼠兔化石研究了啮齿类动物和兔型类动物的起源,认为晓鼠和模鼠兔代表了啮齿类和兔形类的祖先类型,同时指出东亚是啮齿类和兔形类的起源地,这一研究发现为全世界科学家们广泛引用,潜山盆地独特的动物群是全面认识全球古新世陆地生物群面貌不可或缺的组成部分,同时众多原始类群的出现对于研究相关类群的起源、早期演化与迁徙具有重要的意义。

古生物学家在赤陡坎化石点考察
2011年天柱山加入世界地质公园大家庭后,潜山盆地部分化石产地纳入地质公园范围,在原国土部、财政部的支持下,天柱山管委会组织实施了天柱山世界地质公园古新世哺乳动物群化石产地保护项目。重点实施了古生物化石资源调查与研究、产地保护建设、标本保护、科普宣传、开发与利用等5项工程,公园范围内的古生物化石的保护工作卓有成效。同时天柱山地质公园承担了潜山盆地化石的科普科研、宣传等工作。

在三连塘化石点开展抢救性发掘

徐大屋化石点(黄铺镇黄铺村)

杨小屋化石点航拍图

杨小屋化石点科普长廊
三 花岗岩地貌
天柱山兼具着山之雄、峰之峻、洞之幽、崖之险、石之怪与水之秀,集花岗岩之美于一身,值得反复品味。天柱山的花岗岩地貌可以用三句话来概括:“神” 造秀峰、“天”垒奇景、“地”设巧石。“神”造秀峰指的是这里的峰林景观;“天” 垒奇景则形容花岗岩崩积景观;“地”设巧石则对应天柱山以石蛋为典型的象形石景观。这三种花岗岩地貌的组合加上峡谷和水文地质景观,共同形成了天柱山区别于其他花岗岩地貌的识别码,具有独特的魅力。2010 年,原国土资源部发布的地质遗迹分类表中,将这种类型的花岗岩地貌命名为“天柱山型”,这里也成为“天柱山型花岗岩地貌”的命名地。
公园的峰林景观主要分布在天柱山主景区。天柱山拥有千米以上奇峰 47 座,组成气势磅礴的连绵峰峦。根据其形态的不同,可分为柱状峰、锥状峰、穹状峰和脊状峰。群峰之间峡谷幽深,峰体以及峡谷两侧绝壁常常有奇松怪石相缀。季相变换,景区常有佛光、紫气、日出、日落、云海、晚霞、雾淞和雪霁等奇观出现。

飞来峰(穹状峰)

覆盆峰(穹状峰)
天柱山多洞,也有很多以洞命名的景点。这些洞是山体崩解后,垮塌下来的巨大岩块相互垒叠搭连所形成的棚洞。在地貌上又称为“叠石洞”和“石棚”,它们是一种花岗岩崩塌堆积地貌。花岗岩本身发育的节理和裂隙,加上斜贯天柱山地区的郯庐断裂带持续活动,就易造成山峰的崩塌和解体,尤其是高大孤立的尖峰、纤细的石柱,极易在地震中崩裂坠落。这些崩落的巨大岩块大量堆积山麓,便形成这里独特的崩积巷谷、棚洞等景观。

崩塌叠石地貌典型代表-天柱山神秘谷

鹦鹉石

皖公神像
石蛋是花岗岩地貌区较为常见的景观,石蛋在天柱山大面积分布,主要受到这里岩体中的几组节理控制。花岗岩所特有的球状风化,就是沿四方体的棱角风化剥落,导致岩石在原地越变越小,越来越圆,最终状如巨卵。石蛋主要分布在山顶或山坡,以天柱山的东部环线分布最为集中。尤其是天柱峰至青龙背,山脊顶上几乎全被石蛋所覆盖。除了垒叠成峰的巨型石蛋,这里还有大量中等、小体量的石蛋,或如人似物,千奇百态,诡异怪诞,意趣无穷。构成天柱山一绝——巧石大观园。(文:程小青,图:王立新、余国盛、程小青、宋斌)
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