科普知识

贵州省地处中国西南部地区的云贵高原,省内发育有长江和珠江两大水系。“贵州”作为地名始见于宋朝,明朝永乐十一年(即公元1413年)正式建省,现简称“黔”或“贵”。省内地势西高东低,可划分为高原山地、丘陵和盆地3类地貌。贵州省是西南连接华南华中重要枢纽和连通粤港澳大湾区与成渝双城经济圈重要支点,同时也是我国西部陆海新通道必经之地。贵州省是我国多民族省份之一,有汉、苗、布依、侗等18个世居民族,是中国古人类发祥地和中国古文化发源地之一。此外,贵州省是国家生态文明试验区,拥有青岩古镇、百里杜鹃、赤水丹霞、黄果树瀑布等10个国家AAAAA级风景区。

贵州省铜仁市梵净山地质遗迹对地观测影像图(图源于GF-2、GF-6和GF-7对地观测影像)

提及这个中国西南部省份,首先想到的可能是乌蒙山、乌江、西江千户苗寨、四渡赤水、中国天眼、酸汤鱼等黔山秀水、民族风情、热血与信仰、大国重器和贵州味道。可是你知道吗?贵州省还拥有梵净山、罗甸、熊家厂等多处地质遗迹,这些地质遗迹集中形成于新元古代古生代,火山岩类以玄武岩玄武质火山熔岩玄武质火山碎屑岩流纹质火山碎屑岩角斑岩为主。

贵州省铜仁市“天空之城”梵净山(左图为原创图件,其余均源于网络)

梵净山地质遗迹(又称梵净山)位于贵州省铜仁市江口县、印江县和松桃县交界处,地处石阡–余庆早中更新世断裂带内,占地面积约775平方千米,最高处海拔约2572米。梵净山是武陵山脉主峰,山名源于佛教中的“梵天净土”。它也是一座具有2000多年历史文化的名山,春秋战国时期属于楚国“黔中地”。俯瞰整体地质遗迹区轮廓呈长条形,北东走向长度约72千米。梵净山诞生于约8亿年前新元古代海底火山喷发,地质遗迹所在区域曾发生过多期大规模玄武质岩浆喷发,形成大面积玄武质火山岩类,初始山体由这些火山喷发形成的火山岩类构成。第四纪时期,梵净山所在区域经历至少6次冰川作用,冰川酷似一把巨大的“锉刀”,将梵净山的山体逐渐塑造成了现今地貌。地质遗迹区内可见残留的玄武岩、玄武质火山熔岩、玄武质火山碎屑岩等,肉眼可见的单矿物主要有橄榄石斜长石辉石等。对应的岩脉(墙)可见二长辉长岩、辉长岩、辉绿岩等。2018年,梵净山被列入世界自然遗产名录,并成为国家AAAAA级旅游景区。

梵净山地质遗迹的演化过程大致可分为4个主要阶段,即海底火山喷发与沉积、褶皱成山与岩浆脉式补给、长期剥蚀与二次沉没和年轻造山运动的最终塑造。

第一阶段:新元古代时期梵净山所在区域曾是一个巨大海底裂谷盆地,地壳运动剧烈。海底持续发生剧烈火山喷发,炽热岩浆在海水中喷涌并冷却,形成大量基性、超基性和酸性火山岩。海底火山喷发晚期,泥沙在海底不断沉积,与喷发出的火山岩类共同组成了厚达数千米的火山–沉积岩系,它们构成了今天梵净山最古老的“山体骨骼”。

第二阶段:剧烈区域构造运动使原本在海底的火山–沉积岩系被挤压,整体抬升出海面,成为陆地一部分。海底火山喷发晚期伴随岩浆脉式补给,岩浆逐渐充填到火山–沉积岩系的裂隙中,冷却后进一步固结了梵净山的山体。

第三阶段:在随后的数亿年里,梵净山从高山被剥蚀为平地,又再次沉入海底,新的泥沙在浅海环境中一层层沉积在残留的山体之上,形成新的“盖层”,这一阶段为梵净山背斜构造形成奠定了基础。

第四阶段:新生代以来印度板块与欧亚板块碰撞,受板块相互作用的远程效应影响,梵净山地区开始间歇性地被抬升。抬升过程中,由于山体岩石类别、结构、性质等差异,主体由低程度变质的火山岩构成,坚硬且抗侵蚀能力强。而山体周围地区多为松软石灰岩(简称灰岩,俗称青石,以方解石为主要成分的碳酸盐岩),在构造应力、风化、剥蚀、冰川等作用下被快速侵蚀,形成了高耸入云、四周陡峭的梵净山。

地震与火山地质调查研究结果显示,贵州省大地构造位置横跨扬子陆块江南造山带,梵净山地质遗迹的形成与区域挤压构造环境、海底火山喷发、岩浆脉式补给、冰川作用等均有重要关联。区域构造应力场反演结果显示,地质遗迹区整体处于北西–南东向挤压的现代构造应力场中。截至2026年3月的地震与火山监测资料显示,梵净山火山区内极少有地震事件发生(资料来源:中国地震局地质研究所、贵州省地震局、广西壮族自治区地震局、湖南省地震局、湖北省地震局、重庆市地震局和中国地震台网中心)。深部勘探资料显示,地质遗迹区底部地壳厚度约42千米,区域地热流值最高约62毫瓦/平方米,地热异常受区域断裂带控制,呈带状分布。火山区及邻区发育有5处温泉,泉水温度在25℃–65℃,富含氟(F–)、锌(Zn2+)、锂(Li+)、锶(Sr2+)等物质。

意大利维苏威大型活火山(上左一)、中国吉林省长白山天池大型活火山(上右一)、意大利斯通博利大型活火山(下左一)和印度尼西亚布罗莫大型活火山(下右一)(均为原创图件)

如果说意大利维苏威火山至今仍以沉默警示着毁灭与重生的永恒博弈、中国长白山天池火山仿佛用宁静掩盖着足以重塑山河的炽热、意大利斯通博利火山以“地中海灯塔”之名周期性喷出绚烂岩浆、印度尼西亚布罗莫火山如月球表面般荒蛮的喷口持续释放“含硫云雾”,那么梵净山地质遗迹破云而出的不是烈焰熔岩,而是亿万年风雨雕琢的绝世孤峰。与西非大地上塞内加尔卢加省枕状玄武岩、中国吉林省龙岗火山枕状玄武岩和中国吉林省长白山天池火山玄武质火山弹相比,中国贵州省梵净山枕状玄武岩酷似古老海底的“熔岩枕头”,每一处圆润弧面都封存着大洋深处的炽热呼吸!

中国贵州省梵净山枕状玄武岩(图源于网络)、塞内加尔卢加省枕状玄武岩(原创图件)、中国吉林省龙岗火山枕状玄武岩(原创图件)和中国吉林省长白山天池火山玄武质火山弹(原创图像)

话题引申与实例列举:

(一)月球发生过大规模玄武质岩浆喷发

在月球表面可以看到一些暗色区域,是由大规模喷发的玄武质岩浆冷却后形成的玄武岩平原,反射率较低,呈现暗黑色,也被称为月海。月球的玄武质岩浆喷发规模极其巨大,覆盖了约17%的月球表面积。虽然叫“月海”,但里面一滴水都没有,全部是凝固的玄武质岩石。月球玄武质岩浆喷发集中发生在31.5–39.5亿年间,与地球上火山喷发(常伴有爆炸式喷发)不同,月球喷发方式以裂隙式或溢流式喷发为主。由于月球引力约是地球的1/6,并且月球没有大气层,致使月球的玄武质岩浆流动性极好,可以像洪水一样在低洼盆地中蔓延数百甚至数千米,形成巨厚熔岩平原。最新嫦娥五号月壤、嫦娥六号月壤和月球陨石分析研究表明,月球在演化晚期仍存在活跃岩浆补给过程。因此,月球内部岩浆活动不是单一、静态结晶过程,还存在复杂、动态岩浆补给。

(二)月球表面有很多

在月球上,没有类似地球一样的板块运动、现代火山活动、风沙流水侵蚀等地质作用,也没有地球那样厚实的大气层。因此,不同大小、速度的陨石都会毫无减速直接撞击月球表面,留下或大或小的坑。月球表面非常古老,很多区域已经有30–40亿年的历史,在这段漫长时间里,大大小小陨石不断撞击月球表面,小陨石坑常被后形成的大陨石坑覆盖,大坑里又落进小陨石,形成“坑中有坑”的复杂结构。撞击坑会被后期其他撞击坑破坏和改造,也会被其他太空风化作用改造而逐渐退化,只是退化速率相对地球而言非常缓慢。

在地球上,火山喷出的岩浆在空中快速冷凝形成的熔岩或喷发抛射出的熔岩碎屑、围岩碎块、火山弹等降落撞击地面时也会形成坑,这个过程非常迅速。例如,2023年8月意大利卡塔尼亚市埃特纳大型活火山喷发,喷出的玄武质岩浆最大高度约1.2千米(资料源于意大利埃特纳火山观测站和中国地震局火山研究所)。同时,炽热的玄武质熔岩、火山弹、围岩碎块等被抛射到数百米的高空,类似雨点一样降落到火山口周围厚层松散的玄武质浮岩和玄武质碎屑岩之上,形成若干大小不一的撞击坑。地震与火山地质调查和监测研究表明,埃特纳火山喷发与板块运动、地幔岩浆持续性补给、壳内断裂活动等均有密切关联。

月球玄武岩(原创图像)、月球表面的陨石撞击坑(源于中国探月工程)和意大利埃特纳火山玄武质熔岩撞击坑

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