冯潞 || 岩性各异：五台山脉与太行山脉DNA比较

冯潞：地理、地质、古建筑发烧友。皇城相府集团文化顾问。

作者实习

岩性各异：五台山脉与太行山脉比较

——从地质、人文角度试探五台山与太行山脉之关系

 北太行：小五台山

考察两座山脉的年龄，得先考察其岩性。所谓岩性是指反映岩石特征的一些属性，如颜色、成分、结构、胶结物、及胶结类型、特殊矿物等。如同人体之DNA，其中夹带着生命信息。

五台山古老岩层25.5亿年

在五台山，最具特色的也许是绿石头，这就是“绿色片岩”，就是1871年由德国地理学家李希霍芬最早发现的。《五台山地质趣谈》里指出：“五台山绿色片岩是中国典型的太古代‘绿岩带’。”其形成与在海洋里裂谷内沉积与火山喷发后有关。此种岩层在19世纪70年代被称为“五台系”，又叫“五台群”，内分为三群八组。此种岩层形成于“距今25.5亿年前”。

五台山区交通地形图

有学者将五台绿岩由下而上分为繁峙亚群、石嘴亚群和台怀(高凡)亚群。并判断其为：“属变质的火山沉积岩系，总体变质程度达绿片岩相-角闪岩相，下部繁峙群以铁铝榴石带和十字石+蓝晶石带为主，缺少绿泥石带，中上部主要为绿泥石带”[1]。说白了，绿片石分布于五台山体的中上层。

绿岩并不坚硬，而五台山台顶之所以以“屋脊”名世，在于其岩石是一个“花岗岩—绿岩”混合体，北台即由花岗岩组成，民间戏称其为“长着一颗花岗岩脑壳”。

地质博士、太原理工大学地球科学与工程系副主任赵金贵先生

花岗岩—绿岩”混合体形成

《五台山地质趣谈》一书有所揭露：“距今28.5—25.5亿年前晚太古代，五台山区处在海底。先是从地壳或者地幔深处分异出镁铁质岩浆，而后喷到地表形成绿岩；距今25.5亿年前，在地壳运动中，硅铝质岩浆上升，侵入绿岩层，后凝结成花岗岩—绿岩层。

五台山台顶

沈其韩认为，五台山原岩形成年龄为2 530~2 520 Ma（Ma：百万年），即25亿年多，地学界认识比较一致，但对变质年龄争论较大，Liu 等认为石咀亚群黑云变粒岩形成于(2508±2) Ma年龄，即25.08亿年，误差为±2亿年，代表了五台群的区域变质时间；Zhao 等认为五台地区不存在新太古代的变质事件；Liu 等根据金岗库组蓝晶石、石榴石片岩测年，结果为1 887~1 822 Ma，即18亿年多，是五台群的变质作用时间；Qian 等认为五台群变质年龄为1.95 Ga，即19.5亿年；杨崇辉等根据五台群上覆的滹沱群底部砾岩，认为五台群的变质应在滹沱群沉积之前，很可能在新太古代末期。[2]

五台山雄浑山脊

五台山各片岩石分类：当然，五台山不仅有花岗岩—绿岩层，其中北台由花岗片麻岩组成，这种岩石坚硬，剥蚀缓慢，“北坡下有寒武奥陶纪石灰岩作成的低峰……花岗岩体，西向延伸至中台及西台以北及茶铺赵山一带的花岗岩相连。

台怀镇南北：多分布有板岩系，北东走向，近乎直立，其构造方向，向西南可连接到金阁寺以至伏胜村。但由于受花岗岩侵入改造，不易辨识。但其主题是板岩系。

俯瞰台怀镇

中台、西台：由花岗片麻岩+石英岩组成，西台顶是震旦纪的石英岩和砾岩系，呈黄棕色或白色，山底是古老的绿色片岩系；南台则是石英岩，被命名为五台系的南台统；东台则多为绿片岩。另外还有变质砾岩。譬如清凉寺大殿后面的清凉巨石，长宽高分为5米、2.5米、2米，重达60吨，这就是变质砾岩。“将山中泥沙悬浮夹裹着砾石沉滞海中”，又经变质作用，于25亿年前或稍晚形成变质砾岩。五台山变质砾岩其中保留了石榴石蓝晶石片岩、石榴斜长角闪岩，这在前寒武纪时期的地层中罕见。

白云岩-碳酸钙镁节理

峨水流经区域：此水由五台山顶发源，向西北流下来，经过茶铺岩头元山子出山，在峨口流入滹沱河。

 河谷两岸高峰耸立，岩石以绿色片岩为主，这正是李希霍芬目击到的绿色片岩，与西台顶部岩层一致。“元山子到峨口一段有大片的花岗片麻岩体。峨水沟中虽多为花岗岩，但山的顶部则仍多片岩。安头村北山，花岗片麻岩的围岩为含长石的石英混合岩，含云母角闪岩、石榴石云母片岩。石英片岩及云母片岩中都有蓝晶石，绿色片岩系中普通石英脉极多，含电气石及贫铜矿的脉也很不稀奇[4]。”

总之，这一代河谷还是绿片岩与花岗岩混合体。存在背斜向斜，河谷底部多为花岗岩侵入，上部多为绿片岩，厚度估计在数千米。

石咀由东北经长城岭、射虎川，去河北阜平的主路上，能发现一种眼球状片麻花岗岩，笔者曾组团踏勘，发现岩石上眼球状斑品不过一厘米大小，但到长城岭一带下车观察，斑品增大至5、6厘米。“石咀西南狐峪口的西面山上是大块的片麻状花岗岩， 接触的水成层为片岩及板岩，仍现侵入状态，离开接触不远到牌楼烟的山顶，见到矽质石灰岩内有矽质的 Collenia。[5]”石咀西南至长城岭，为地理意义上的五台山与太行山结合部，从地质分析，均是片麻状花岗岩，但细节不同，存在“眼球状”与否。

地质猛男：地学研究中心主任赵金贵副教授

地学专家对五台岩层认定

对此，地质专家有一系列学术认定，譬如孙占亮等认为：

五台山90%的出露岩石为变质岩系，而这些变质岩系处于太古代—古元古代。变质岩系包括花岗片麻岩—绿岩带、古元古代浅变质地层。前者分布于五台山北部、东部及分水岭一带；后者分布于五台山南坡及西南部。[6] 

田永清等、沈保丰等认为：

五台山变质杂岩与太行山一恒山变质地块存在着亲缘关系，但是又不具有老于2．6Ga（Ga：10亿年）的早期演化历史。[7]

五台队集体调查：

绿色片岩系和以后的震旦纪地层岩相相差很多，前者变质很深，后者比较轻微，……。绿色片岩系作出窄狭多折曲的小型皱褶,震旦纪多较宽展的内斜与背斜。华北常见的震旦纪地层以下，往往出露片麻岩或片岩，其间的不整合面就是和五台山同样的东西。

[8]

沈其韩等认为：

五台山地区的滹沱群分布于五台群南侧, 不整合于五台群之上, 主要变质岩石类型有变质砾岩、变质砂岩、变质砂板岩、千枚岩、结晶碳酸盐岩和变质基性火山岩。典型的变质矿物组合有……属于高压型绿片岩相变质(党修鹏,1993)[9]。

冰原地貌：冻胀丘

以上三段的观点是：五台山主体为变质岩系，片岩主要有绿泥片岩、云母片岩及角闪片岩。还有其他杂岩，如石英质片岩、钙质片岩、混成的各色片麻岩及少数板岩及千板岩，也有石英岩、大理岩。火成岩在片岩中极为活跃，成矿性能高。绿色片岩系和片麻岩岩相差较大。五台地块与北太行——恒山存在亲缘关系，岩性有部分相似性；滹沱群与五台群不整合。不整合，即一系列沉积层中发生沉积间断的露头。地层的接触关系分为三类：平行不整合，角度不整合，岩性不整合。平行不整合，角度不整合，整合。

太行山岩性年龄

太行山脉由于南北狭长，岩层发育差异巨大。譬如河北省涞源县白石山，属于北太行，其特征是大理岩峰林，辅以花岗岩瀑布群等地质遗迹，在太行山脉中独具特色。这种峰林特别之处是三层地质结构：山脚基座是肉红色花岗岩，中部是白色大理岩，山顶是灰色石灰岩。因为景观新颖，已经辟为国家地质公园（Molmt Baishishan national geopark）。

白石山峰林地貌

譬如白石山：从其岩性观察，有学者做了详细记录：基底为太古宇阜平群变质岩，主要为团泊口组和南营组。其中团泊口组为太古宙片麻岩，夹有磁铁石英岩；南营组为片麻岩、斜长角闪岩和浅粒岩；顶部为大理岩和斜长角闪岩。基底之上为沉积盖层，包括元古宇长城系高于庄组和蓟县系雾迷山组。是以碳酸盐岩为主的地层，其特点是下部含叠层石较多，中部含锰多，上部含各种形态的结核，顶部含钙质、沥青质。雾迷山组构成白石山主体部分，主要有含粉沙泥状白云岩、含燧石条带白云岩、巨厚叠层石白云岩夹沥青质白云岩和硅质岩，“本组岩性层序稳定，富镁碳酸盐岩占绝对优势，韵律明显，燧石含量高，形态复杂，颜色多样，以富含叠层石和有机质为特征，为滨浅海相沉积。”[10v]

河北白石山峰林地貌

白石山岩层分布细腻清晰，共分为四段，每段分2—3层。第一段：下部为灰白色中厚层含粉砂泥晶白云岩+燧石条带白云岩互层，上部为深灰色厚层白云岩；第二段分三层：下部为黑色沥青质白云岩，上部为厚层白云岩，顶层有鲕状硅质岩：第三段分三层：底部为砖红色含砾白云岩，中部为白云岩，上部为灰黑色含白色燧石层白云岩+锥状叠层石；第四段：底部有石英岩状砂岩，中部为燧石条带白云岩，上部为含海绿石+叠层石的灰泥晶白云岩。[11m]

从其岩层分布即可看出地壳运动的特征和岩性发育时间。可以说，这是沧海桑田亿万年后的遗留。

涞源县白石山

白石山最独特的景观是大理岩构造峰林。其成因与高于庄组、雾迷山组性差异风化，经构造作用而成，表现出怪石峥嵘、多层地质结构的奇景。[12n]

譬如南太行：基底出露岩石犹如“蛋糕层”，由下往上大致可分为六层老变质岩、红色嶂石岩、白色石灰岩、黑色含煤层、中生代岩层和新生代黄土。换一种叙述，依次有片麻岩，石英岩、石英岩状砂岩，紫色页岩，灰岩；还有砾岩等。

笔者以河南林州为研究对象，本区岩石种类丰富。其基部出露的岩石有太古界角闪片麻岩、花岗片麻岩和混合岩等多种片麻岩；在其上为元古界震旦系石英岩及石英砂岩；在其上为紫红色页岩，间以薄层灰岩，分布在淅河谷中；鲕状灰岩出露于太行山顶部及东南部低山丘陵区；奥陶系深灰色石灰岩出露在东部低山丘陵；而第三纪砾岩，出露于峡谷两岸岩壁上；第四纪红色土及黄土厚达数十米，在盆地、山间分布。

林州太行山的西北翼与黄土高原连接，东南翼为断层崖，断层崖又切割，断裂为“V”形谷，形成一座座南北排列的断层三角面山。“自林州盆地西望断层崖和断层三角面山，山势宏伟陡峭,呈堡垒状。断层三角面山在林州盆地西缘南北展布，排列整齐，是太行山大断层的主要证据之一。[13]”

在张吉献等看来[14]，内外力作用加上岩性使然，除了形成三角面山、低山丘陵、断陷盆地、崩塌和倒石堆裙、峡谷、冲积扇和洪积扇裙，岩性对于地貌形成作用明显，使太行山断崖面呈塔状，石芽和溶沟广泛发育，山顶部岩石浑圆；太行山东麓大断层呈“E”状分布及小型横向断裂，这是其地貌发育的主要特征，林州断块山和凹陷盆地地貌形成，受到大断裂控制；微地貌，如“谷—扇”结构，则受到小型断裂的控制。

 以南太行王莽岭分析，存在两期夷平面，即太行期夷平面和唐县期宽谷——山麓面，前者分布于海拔1400—1600ｍ山地，形成于渐新世，夷平面上常见红土风化壳及古岩溶地貌。这种地貌与湿热的气候有关，易溶组分严重流失，脱硅富铝铁化作用较明显，属中等发育程度；唐县期宽谷——山麓面分布于海拔1100ｍ附近，形成于上新世，古宽谷中，存在岩溶丘陵与洼地相间组合，发育有红土风化壳。气候环境与上述夷平面类似，但风化作用强度较渐新世弱，该期发育程度属中等偏弱。

石英岩崖壁

南北岩层差异巨大：太行山脉的岩层分布不均衡，南太行成景地层以碳酸盐岩为主；南部多云台山地貌，表现为溶洞地貌、瀑布地貌、峡谷地貌等，以早古生界寒武系—奥陶系碳酸盐岩为主要成景地层[15rrr]。而在中、北太行多白石山、嶂石岩地貌，包括北台面、甸子梁面和唐县面。成景地层以中元古界石英岩状砂岩为主。

白云岩刀砍纹

在河北平山以北，红色嶂石岩缺失；在平山以南，老白云岩层缺失。从景观的角度来看，红色嶂石岩和白色石灰岩是太行山的成景岩石，峡谷以及峡谷两岸笔直如削的崖壁由其构造。看上去呈赭红色，节理丰富，多成条状，经水流切割，看上去极富质感和美感，如同上帝之手精心塑造，是精神、视觉追求者追寻、渴望之地，譬如摄影者、画家、驴友等。而古老变质岩对景观贡献不大，看上去比较贫乏，但富藏铁，却是铁矿产出地，对于“唯物者”是巨大吸引，是淘金者的理想之地。

嶂石岩地貌成因、岩性分析：这种红崖长墙砂岩地貌，于1972年最早被河北省科学院地理所郭康发现，命名地就在在河北赞皇县嶂石岩村,属于长崖‒瓮谷型。这种地貌处在赞皇大背斜西翼，其主体是中元古代长城纪砂岩，砂岩中夹有薄层黏土岩，上部覆盖有古生代寒武纪灰岩，大致成型于18亿年前，主峰海拔1774m。除此外，另有河北苍岩山、河南林滤山为代表。

嶂石岩地貌

嶂石岩主要有正地貌、负地貌和均衡地貌三个类别。正地貌属于抬升速度大于河流切割侵蚀力形成的，譬如长崖、断墙、方山和低丘；负地貌属于抬升速度小于切割侵蚀力而成的，譬如裂隙谷、嶂谷和V形谷；在构造稳定时夷平剥蚀作用下形成[15]，譬如山麓剥蚀面和山地夷平面为均衡地貌。

嶂石岩地貌如何形成？有专家认为来自两种力量：横向楔状侵蚀作用和横向掏蚀卸荷作用。他们认为，丹霞地貌、张家界地貌等，是将山体上下切割成豆腐块状，而嶂石岩的成因来自于对山体一侧陡壁的横向切入，使之成为竖直的沟缝，这就是“楔状侵蚀”。而横向掏蚀卸荷作用，是将沟缝扩大，“对嶂石岩地貌演化的速率及物质总量的搬运也起了举足轻重的作用，二者共同促进了嶂石岩地貌的形成。[16]

横向掏蚀作用

这种“横向掏蚀卸荷”作用的发生与岩性差异有关[17]。岩层遭侵蚀首先从软弱层开始，主要是夹砂页岩和松软砂岩，而上覆岩层承受的力愈来愈大，其原有的垂直节理改变，并产生新生节理，导致整个岩体渐趋于不稳定。等臻于极限时，开始卸荷塌落，造成岩壁大面积崩塌，岩壁整体后移[18kmm]。这种作用如同革命阵营里，意志不坚定者最先易被糖衣炮弹腐蚀。因为一批人当了叛徒，队伍收缩，反而造就了异常险峻的“嶂石岩”景观。

郭康总结嶂石岩地貌发育过程，应经历如下阶段：岩岭后退—石缝发育阶段（胚胎-幼年期）；巷谷发育—套谷形成阶段（青年期）；套谷发育—方山、塔柱形成阶段（壮年期）；方山、塔柱发育—块状残丘阶段（老年期）。而目前的嶂石岩，正处于地貌发育的第二、三阶段，即青壮年期，正是芳华绝代、蔚为壮观，景观地貌最美的时期[19uuuu]。等到未来的地质年代，嶂石岩也会成为残花败柳，但人类在哪里安放，其命运如何，需要一番科考预测。

 岩性、地貌文学性描述

笔者考虑到一般读者的地学障碍，而加以文学性审美。五台山多花岗岩——片麻岩，颜色看上去是灰绿相间，有仿古青铜之感，一种仿古之美；五台山最吸引人的是五大台顶和上面的冰缘地貌。台顶夷平面，宛如五朵巨型莲花盛开，——如果从几万米高空俯瞰五台山，笔者臆想这五个青灰色圆顶，形如五个蒙古包，或者叫穹隆包。

在北方，这种雄壮的山体并不多见；虽然北太行有一座小五台山，也有五座台，但考察发现，台顶比较尖削，更像是五把锐利之尖刀，有穿透力；而五台台顶犹如成熟的中年人，释放出一种沉雄、浑厚之感。

五台山北台顶

恒固于世：笔者多次近距离审视、研究五台山，这座大山仿佛如天外来客，让我等有了时空交错、维度穿越之感。五台山山体足够高大，给人以“恒固于世”的超稳定之感。相比于太行山，尤其南太行，五台山显得更加高冷古朴一些，而南太行则显得鲜艳明丽，峭拔峥嵘，仿佛涂上了浓浓的赭色口红。南太行的岩层发育得极为生动活泼山体破碎而多变，岩层多姿多彩，造型奇幻有致……山崖犹如嗮布崖，崖壁壁立似铜墙铁壁，山峰蜿蜒起伏如自然之脊，人造天成……看上去峭拔生动而富于幻觉，如一个半初长成的后生。

嶂石三叠：举凡中国，砂岩中有三大奇观：一是丹霞地貌，二是张家界地貌，三就是嶂石岩地貌。这嶂石岩以南太行最为经典，其发育的如兀然而立的一座巨墙，上下由三层叠置而成，人称“嶂石三叠”；每两层间有一绺平台（民间称之为“栈”）和灌木野草分开。这种“断墙”，由红色石英岩组成，文化人称之“万丈红绫”，地质学上称之长崖。这种断墙被侵蚀分割后，就形成了方山、台柱、塔峰等地质景观。有人将这种地貌总结出五个特点：丹崖长墙连续不断，阶梯状陡崖贯穿全境，Q形嶂谷相连成套，棱角鲜明的块状结构，沟谷垂直自始至终。[20e]因为其红色，因为其壁立，因为其造型……容易在视觉上形成影视蒙太奇之效。古往今来吸引了无数的画家摄影人和旅者。他们最想捕捉的，一是其阳刚之美，二是其油画之性，三是其弥漫出来的一种精神魂魄，20世纪中后期有人称之为“民族脊梁”，将这种壁立险绝的山体塑造为“太行精神”。

岩性结论小结：

五台山脉——太行山脉之间在地质历史、岩性上既有同一性，又存在着差异性。北太行白石岩地貌与五台山地貌存在一定的亲缘性。尤其阜平群与五台群之间，其共生关系更加明显。从生成时间观察，五台山脉在前，太行山脉在后；而后，两山联袂共生，形成命运共同体；加上恒山山脉，三者共同构成了华北造山运动的基础，形成三山扭结的奇观。

五台山台顶

当我们面对这几座大山发出惊叹时，应该想象到：造物主发一下力，来自地心力量的涌动，造成地壳陆块的破坏，再经过各种复杂的运动沉积后，终于，平地起山，将贫乏的陆平面整合得生动起来。在笔者看来，五台——太行——恒山的塑造，连同燕山山脉，是华北地质史上最壮观的造山活动。它们各具芳华，各呈风采，而后又联袂起舞，最后连接扭结，形成今日之地理奇观。

参考文献：

[1][2]参见沈其韩、耿元生、宋会侠：《华北克拉通的组成及其变质演化》，《地球学报》，2016年7月，第37 卷第4期。

[3][4][5][8sss] 参见五台队集体调查：《五台山五台地层的新见》，《地质学报》3卷。

[6]孙占亮等：《五台山国家地质公园地质遗迹特征及形成条件》，《国土资源》2012年第六期。

[7]刘树文、李江海、潘元明等：《太行山一恒山太古代古老 陆块：年代学和地球化学制约》，《自然科学进展》第12卷第8期。

[9]

[10v][11]安广义、王桂霞、赵雄伟、赵保顺、史中华：《河北涞源白石山国家地质公园地质特征研究》，《地学前缘》第12卷第4期，2005年10月。  

[n]

[13][14]参见张吉献、杨铭、李海岭：《太行山区地貌与岩性 、断裂的关系及开发利用——以林州地区为例》，《安阳师范学院学报》，2003年版。

[15]张忠慧：《云台地貌形成之研究》，地图出版社，2002年版，第2-7页。

[16]郭康：《嶂石岩地貌之发现及其旅游开发价值》，《地理学报》第79‒89，1992年,5期总47期。

[17][18]参见雷庆、刘定坤、李圣、季玮：《太行山的地貌特征及成因分析——以太行山中、南段嶂石岩地貌为例》，《科技创新与应用》，2019年9期。

[19]郭康、邸明慧、马辉涛：《主宰“嶂石岩地貌”的两种坡面发育模式》，《地理学与国土研究》第61-64页，1997年，13期。

[20]郭康：《嶂石岩地貌之发现及其旅游开发价值》，《地理学报》第461-472页，1992年第5期，总47 期。

[21]参见《嶂石岩，它是中国三大砂岩地貌之一，三栈牵九套四屏藏八景》，百度。

迤逦河西走廊编辑