燕长城石头记

话说春秋战国时期,燕国北部常常受到南下胡虏的侵扰,故修筑长城以拒胡虏于长城之外,经过两千多年的日日夜夜,如今的燕长城已荒废残破。踏上河北和昌平边界的横岭长城,眺望远方,回首当年,就在脚下,发生了多少悲壮的故事,给人以一种沉重而凝滞的历史沧桑感。

然而是否又会有人想到,那些构成长城的岩石其实远比长城本身更为古老,更为沧桑。

这段燕长城基本上是由石头堆积起来的,虽然这些石头或许已经不在其最初所处的位置,已经被人工搬运过来修筑长城,但那时候落后的生产力不可能通过大型机械和交通工具从别处搬运石材,只可能就地取材,所以基本可以反映出当地的地质情况。

通过查阅这里的区域地质图,这里的岩石主要有两类,一是火成岩,一是沉积岩。火成岩有花岗岩,安山岩以及火山碎屑岩(注1)。沉积岩主要为白云岩(或灰岩)(注2)(如图1

【图】长城上堆积的岩石类型

图1 长城上堆积的岩石类型 

图中发白一点,形态稍稍规则一点,具有平整层面的是沉积岩,这里具体点说就是白云岩。而那些颜色发暗,棱角突出的则是火成岩。这是刚开始的那一段长城拍的,具体岩性应该是花岗岩。此处只是粗略判断。

下面按照那天我们行走的时间顺序大致的讲一下我们所见到的几种岩石及现象。我们刚开始那一段主要见到的岩石为花岗岩(如图2)。

花岗岩是由地下的酸性岩浆(注3)侵入的地壳所形成的。典型的花岗岩主要由三种矿物组成,石英、长石和云母(可参考《喇叭沟门所见几个地质现象的解释》),其中长石又分为钾长石和斜长石,云母分为黑云母和白云母。但这里的花岗岩比较特殊,其所含的长石主要为肉红色的钾长石,结晶颗粒粗大,石英主要为茶色,颗粒细小,如果这这样的石英结晶程度较好时,就可以成为我们常说的烟水晶了。而云母含量较少,在照片中很难看到。但这里我们可以看到另外一种黑色矿物,即黑色电气石,结晶较好的电气石就是我们常说的碧玺了。

【图】花岗岩及其矿物组成

图2 花岗岩及其矿物组成

据查,这里的花岗岩形成于侏罗纪晚期。我们可以想象一下,大约在一亿多年前,这里的地壳下部非常活跃,常常有熔融的酸性岩浆侵入到浅层的地壳中。后期经过强烈的构造作用,这里被挤压成为山脉,才使这些花岗岩暴露于地表。花岗岩经过风化,就可以形成大量细小的碎石粒。

继续前行,我们就发现了大量具有层理,好像一页页纸叠加在一起的岩石,这就是沉积岩了,此处主要为白云岩(图3)。图中发白,具有细小纹理的即是白云岩,化学成分为白云岩成分CaMg(CO3 )2。这里的白云岩往往会夹有暗色的燧石条带或燧石结核(图4)。关于白云岩以及燧石条带的成因大家可以参看我的那篇《白石山传奇》的前半部分。白云岩的识别有一个比较简单的方法,就是它具有一些特殊的刀砍纹。就像乱刀砍过一样。所以如果你在野外遇到具有这样特征,又可以用小刀划出刀痕(说明硬度低)的话,就可以判断它是白云岩了。

【图】白云岩层理及所夹的燧石条带

图3 白云岩层理及所夹的燧石条带

【图】白云岩中的燧石结核

图4 白云岩中的燧石结核

【图】白云岩典型的刀砍纹

图5 白云岩典型的刀砍纹

在我们前行的过程中一块奇异的岩石吸引了我和空错的眼球(如图6)。这是一块泥裂石,其岩石组成为泥灰岩。

【图】泥裂石

图6 泥裂石

所谓泥裂,它是由刚刚沉积下来柔软的沉积物,由于气候干旱或别的原因暴露出地表,在太阳的照射下逐渐干涸、收缩而产生的裂隙,往往会在层面上形成六边形的裂纹,就像乌龟的壳一样,所以这种裂纹又被称为龟裂纹,后来被别的沉积物埋藏后固结成岩就形成了现在的泥裂石。也许它的样子比较美观,所以修筑长城的人就把他搬来铺在了长城之上。古人如此,现代的人也如此,在长峪城我们住宿的老板家里,我们住的那件屋子门口门槛下面,泥裂石也被用来铺地。

就在我们发现这块泥裂石的旁边,静静的躺着一块样子华丽而又极具韵味的石头(如图7)。这是一块波痕石。

【图】波痕石

图7 波痕石

所谓波痕石,从字面意思既可以理解,是指波浪留下的痕迹。在湖边或者海边我们常常能见到这样的波痕,所不同的这是一个保留在坚硬岩石上的波痕,而现在的那些波痕会因为下次水体的流动而发生变形和消失。

还有一种白云岩是比较常见的,就是砾屑白云岩,因为其中的砾屑像竹叶一样,所以又称竹叶状白云岩(如图8)。它是在正常的浅水海洋中形成的薄层石灰岩,在其刚形成后不久,处于半固结状态,被强烈的水动力破碎,搬运和磨蚀,并在搬运不太远的地方,在水动力条件相对较弱的环境下堆积下来,再经成岩作用形成。

【图】竹叶状灰岩

图8 竹叶状灰岩

如果这些被流水拍打碎裂的沉积物没有怎么被搬运,磨蚀,也没有被暴露氧化过的话,就会形成另一种砾屑灰岩(如图9)。

【图】砾屑灰岩

图9 砾屑灰岩

此外我们还可见到了一些没有明显层理,有很多碎屑杂乱堆积,组成成分却主要为灰岩的岩石。这是一种古溶洞中形成的角砾灰岩(如图10)。数亿年前的这里也曾像现在的云南广西一样,发育有大量的喀斯特溶洞,在洞底堆积了大量崩落的岩石,还有地下暗河带来的别处的沉积物。照片中核部发白,外围发育同心圆层的岩石曾经是洞中的一块钟乳石或石笋。

【图】溶洞中形成的角砾灰岩

图10 溶洞中形成的角砾灰岩

让我们稍稍总结一下,在这里我们看到了白云岩,波痕石,泥裂石,竹叶状灰岩,溶洞中形成的角砾灰岩。有此我们可以想象,10亿年前,这里曾是一片汪洋大海,在水中日日夜夜有大量的碳酸钙沉积下来,在岸边波浪拍打着这些沉积物,偶尔海平面下降,海水退去,这些沉积物暴露在地表,这些沉积物后来逐渐形成了灰岩。后来一些灰岩被抬升到地表,遭受溶蚀,形成溶洞和地下暗河,溶洞中长着漂亮的石笋和钟乳石,堆积着掉落下来的灰岩角砾。

在我们穿越的后半段,我们还见到了另外两种火成岩。一种是安山岩,也可能是粗安岩(图11)。还有一种是火山碎屑岩(图12)。安山岩由白色长条状的长石以及暗色的角闪石、黑云母等矿物组成。火山碎屑岩则是由火山灰凝结火山渣而形成的。这里的安山岩和火山碎屑岩都是侏罗纪中期火山喷发而形成的岩石。

可以想象,在那个遥远的恐龙生活的时代,这里到处是火山喷发,不知这里是否有恐龙生活,它们是否逃过了这一火山带来的劫难?

【图】 安山岩

图11 安山岩(粗安岩?)

【图】火山碎屑岩 

图12火山碎屑岩

仅仅只是这样几种简单的岩石,已经让我们穿越到了10亿年前以及1亿多年前的地球,如此遥远时代的产物,却变为现在我们脚下所踩的长城,相比之下,这些长城上的石头,难道不值得我们一起停下来凝视和思考一下吗?

注1:火山碎屑岩有时也归入沉积岩中。

注2:这里的沉积岩属于元古界雾迷山组,岩性主要为白云岩,但由于白云岩和灰岩用肉眼无法区别,在这里混用,不一定特别明确的就指该岩性。

注3:这里的酸性不是指化学中的PH指,地质学中用岩石中二氧化硅的质量百分含量代表是否是酸性、基性,二氧化硅低的时候称为超基性、基性,高的时候称为酸性。

 

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(编辑/空错)

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One thought on “燕长城石头记

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