武陵山脉主峰梵净山，是雄踞贵州省东北部边缘的一座莽莽大山，最高山峰海拔2 572 m，地形最大高差2 100 m。梵净山总面积约960 km2，区内主要出露新中元古代梵净山群浅变质岩，地质构造、地史演化及地貌结构复杂，第四纪冰川遗迹保存完好。由地质奇观、生态王国、佛教文化三位一体构成的梵净山风光，是神州大地独树一帜的旅游资源精髓。因此开展梵净山第四纪冰川研究，不仅对剖析贵州高原第四纪地质环境变迁具有重要的科学意义，而且对梵净山国际旅游区(贵州省生态文化旅游发展规划定位)山水文化旅游创新将产生深远影响。

1 第四纪冰川遗迹

梵净山第四纪冰川遗迹，包括冰碛泥砾、冰碛台地、冰蚀地貌及冰缘沉积四个部分，主要分布于梵净山西坡，其中尤以西坡南侧的牛尾河流域分布最为集中，保存最为完好(图1)。

1.1 冰碛泥砾

冰碛泥砾是梵净山地区保存最多的一种第四纪冰川遗迹。一个十分难得的机会是，修建梵净山环山旅游公路和杭瑞高速公路的大量开挖，揭露出不少十分新鲜的沉积物剖面，为第四纪冰川遗迹的鉴别和确认创造了极为优越的条件。此次野外调查对12个典型剖面进行了观察描述，现选择4个简述如下:

(1)坝溪梵环公路剖面Ⅰ:位于牛尾河下游直角拐弯处，是梵净山环山旅游公路刚刚开挖而成的路堑边坡，其上沉积物岩性、结构及其与基岩的接触界面十分清晰，基岩顶部具有明显的表皮构造，是一个十分典型的第四纪冰川沉积物剖面(图2)。剖面性状由下向上为:

基岩:板溪群绢云母板岩与粉砂质板岩，产状225°∠21。

泥砾:残存厚度4～8 m，砾石与粘土混杂堆积，毫无分选。砾石成分主要为板岩，多全风化呈土状，但砾石轮廓比较清晰，形状以次棱角状为主，夹有少量次滚圆状，其中“龟背石”常见。砾石砾径一般为5～15 cm，大者达50 cm，排列无方向，但扁平砾石ab面常与下伏基岩面起伏一致(图版I，3)。砾石的压裂、压碎现象极为常见(图版I，4)。下伏基岩顶部的“表皮构造”十分典型(图版I，1)。剖面左端有一条长约7 m的剪断面，其上段为泥砾与基岩平直接触，下段基岩中见宽10～30 cm的剪切破碎带。剪断面右侧基岩连续完整，而左侧岩层产状紊乱，基岩顶面较之右侧基岩向下滑落约2 m，岩层向下弯曲，且部分岩层倾角近于直立(图版I，2)。此种表皮构造［3］是冰床岩层遭受强烈压磨、剪切作用的结果，与冰川底部基岩的变形碛［1］特征十分吻合。

砂砾层及砂质角砾层:呈倾斜及水平状覆盖在泥砾层上，两者分别具有冰上融出碛及冰水沉积的特征。

(2)坝溪梵环公路剖面Ⅱ:该剖面与图1是同一路堑两侧互为对应的公路边坡，剖面所揭示的冰川动力地质现象较之坝溪剖面Ⅰ更为清晰明朗(图3)。该剖面泥砾残存厚度4～8 m(未见底)，有以下两个最显著的特点:

①泥砾层下伏基岩顶面的缓坡上，基岩被拖动、变形、破碎的现象极为明显，一段长约6 m的新月形基岩破碎体沿缓坡面下滑的情景活灵活现，冰川“拔蚀作用”的动力过程展现得淋漓尽致(图版 I，5)。

②泥砾层中有一大、一小两个基岩俘虏体(包裹体)，大者紧邻基岩缓坡滑动面，体径2.5 m(图版I，6);小者距基岩缓坡面稍远，直径70 cm。泥砾中这种基岩俘虏体是冰川底碛特有的产物，施雅风等认为这是第四纪冰川流行的铁证［1］。

(3)天堂坝剖面:位于牛尾河下游河谷盆地东岸，由梵净山环山旅游公路开挖而成。岩性由下而上为:

①基岩:板溪群变余粉砂—细砂岩，基岩顶面起伏极大，整体形状为一长约20 m、深＞8 m的基岩凹坑(图4)。

②泥砾:充填、覆盖在基岩凹坑中，砾石与粘土、粉砂质土混杂堆积。砾石成分以变余砂岩为主，次有少量板岩，轻—中度风化。砾径一般为10～30 cm，大者40～50 cm，最大达110 cm。砾石多为次滚圆状，其中“熨斗石”(图版II，2)、“龟背石”和“弹头石”常见。在剖面右端，砾石排列方向受基岩顶面起伏的控制(图版I，7);而在剖面左端，泥砾则与基岩呈直立状接触。此种基岩凹坑中的泥砾堆积形态，是为冰川刨蚀、堆积作用所形成，是十分典型的冰川滞碛［1］。

该剖面北约150～200 m处，公路开挖还揭露出一个典型的冰川动力结构剖面:剖面上部为厚约2～6 m的强风化棕红色泥砾，下伏基岩顶部为厚约0.5～2 m的褐黄色风化带。剖面上剪断现象清晰可见，剪断面左、右两盘基岩风化带发生2 m的垂直位移，断面两侧的泥砾层由不足3 m骤然增大到6 m以上(图版II，1)。此外，天堂坝剖面附近公路开挖揭露出不少直径1 m左右的漂砾，其中一些漂砾表面可见明显的冰川磨光面及擦痕(图版 I，8)。

(4)军屯坝剖面:位于牛尾河下游河谷盆地西岸，所处地貌部位为海拔750～770 m的宽阔台地，是厦蓉高速公路开挖而成的一处公路边坡(图5)。剖面由下而上依次出露:

①基岩:灰色粉砂—细砂岩，岩层产状近于水平，风化破碎明显。

②纹泥:灰—灰白色粉砂质粘土，冰水沉积，顶面起伏变化大，厚1～5 m。

③泥砾:灰黄—褐黄色，厚5～8 m。砾石大小混杂，砾径以5～15 cm者居多，有少量直径80～100 cm的巨砾“悬浮”在粘土中。砾石成分以板岩为主，多强烈风化成土状，其形状多模糊不清;次为变余砂岩，轻度至中度风化，常为次滚圆状，并见有十分明显的压裂现象。

泥砾对下伏纹泥层的扰动十分强烈:泥砾挤压入纹泥层中，形成长3～5 m、高2～3 m的泥砾穿插体(图版II，3);泥砾与纹泥接触界面上下剪切裂面发育，断距大者可达1 m以上。该剖面两侧的公路开挖边坡上，泥砾风化程度变化较大。在一些风化微弱的巨砾上，保存着清晰的压磨凹面及冰川擦痕(图版 II，4、5)。

1.2 冰碛台地

冰川流行将山谷刨蚀、铲刮而成宽展的“U”型谷，冰川搬运的各类冰碛物停积在冰川槽谷中，其后经过间冰期流水切割及新构造抬升，充满冰碛物的宽展槽谷遂被分割成一个个冰碛台地。一次冰川流行形成海拔高程相近的一级冰碛台地，多次冰川流行则形成多级不同海拔高程的冰碛台地。梵净山西侧牛尾河中下游冰碛台地十分发育，由老至新(自上而下)依次为:

Ⅰ级台地:分布在白沙—坝溪一带的峡谷两岸，海拔960～980 m，高出峡谷底160～180 m。地貌上为峡谷上部突然变缓的坡折平台(图版II，6)，是梯田及村寨集中分布的场所。从高处向下望去，由两岸台地复原而成的冰川U谷形态十分醒目。

Ⅱ级台地:分布在坝溪大桥附近的峡谷两岸，形态为平缓起伏的海拔830～850 m的缓丘台地(图版II，7)，高出谷底80～100 m。其上普遍残存厚数米至十余米的冰碛泥砾，保存有典型的冰碛物剖面(见图2、3)，90%以上的冰碛泥砾已全风化呈土状。

Ⅲ级台地:分布于军屯坝—天堂坝河谷盆地中，台面海拔720～730 m，相对高差30～45 m。宽阔平坦的台地分布甚广，台面一般宽100～300 m，连续延伸最大长度可达1.5 km，其上坐落天堂坝、军屯坝、杨柳坝等村寨，是良田沃土集中分布的富庶之区(图版II，8)。该盆地距牛尾河源头约20 km，已达山谷冰川的前沿，其间终碛、侧碛、底碛等冰碛物广泛堆积，此级台地即由这些冰碛地貌经长期的削高填平发展演化而成，见有典型的冰碛物剖面(图4、5)。此级冰碛台地上有重度与轻度两套风化程度不同的泥砾，可能是同一冰期不同阶段的产物。

Ⅳ级台地:呈狭窄条带分布于军屯坝台地前，相对高差8～12 m。在金厂河下游西岸的太平寺前，有地貌部位与之相当的一级台地分布较广，海拔840～850 m，与河床高差15～20 m。台地上冰川—冰水沉积物保存较好。

1.3 冰蚀地貌

冰川侵蚀地貌集中分布在梵净山主脊和牛尾河上游谷缘地带，主要有冰斗、角峰、刃脊、冰窖、及U型悬谷等，它们大都是末次冰期(大理冰期)形成的产物，虽然经过冰后期以来流水侵蚀的强烈改造，但冰川作用的形迹仍清晰可见。

(1)冰斗:分布在海拔1 800～2 000 m的谷缘斜坡上。在梵净山主峰凤凰山的西侧有成群的冰斗发育，其直径在100～200 m之间，它们由高大冰斗壁圈闭而成的半圆形图案在卫星遥感图像上十分明显。在梵净山主脊西面的薄刀岭上，尖峭的刃脊被冰斗切割的现象十分醒目(图版III，3)。红云金顶旁侧的两个冰斗，虽经后期流水侵蚀改造，但其U型横剖面形态仍然十分典型。

(2)角峰:多分布在海拔高程约2 000 m的山岭上，尤以凤凰山以北的梵净山主脊及牛尾河河源分水岭地段最为常见。受不同岩性及构造的影响，区内冰川角峰有两种不同的形态:一是尖锥型角峰(图版III，2)，形成于质地坚硬的变余砂岩中;二是柱状型角峰，受控于浅变质岩“X”型节理裂隙密集发育的一种特殊角峰形态，“月境山”及“红云金顶”就是两个柱状角峰的典型代表(图版III，1)。

(3)刃脊:是该区保存得最多的一种冰蚀地形，尤以梵净山主脊西侧薄刀岭上的刃脊地貌最为典型。薄刀岭刃脊长约2 000 m，一般宽为2～4 m，其中不少地段宽仅1～1.5 m，其下为高＞600 m的悬崖峭壁，行走其上令人心惊胆战。刃脊上有高耸的角峰，刃脊下有围椅状的冰斗(图版III，3)，三者互为印证，揭示出它们是确信无疑的冰蚀成因。

(4)冰窖:在梵净山主脊两侧屡有所见。镶嵌在红云金顶和凤凰山之间山坳中的九龙池，就是一个保存十分完好的冰窖(图版III，5)。九龙池形似圆盘，面积约200亩，其南北两面为陡壁，东西两侧各有一道冰坎及水口，冰后期蓄水成湖，全新世又演化为沼泽湿地(图版III，6)。在棉絮岭有一个规模更大的冰窖，虽然有原始森林的浓密覆盖，但在卫星遥感图像上冰窖近乎圆形的图案仍十分清晰。

(5)U型悬谷:在牛尾河上游西岸高大宽展的谷坡上，并排悬挂着几个平直的U型谷，谷长400～500 m，谷床倾角约30°。U型谷之间的山脊尖棱呈刃脊状，它们平行排列的组合形态整齐划一(图版III，4)，冰川侵蚀的特征十分鲜明。

(6)冰劈冻胀石林:受岩性影响有两种不同的形态:一是发育在浅变质板岩中的石柱，具有方柱形、条柱形、蘑菇形等多种奇形怪状的形态，集中分布在月镜山和红云金顶两个冰蚀角峰之间;二是发育在岩质坚硬的火成岩中的石柱，具有高大挺拔的尖锥状、屏风状等形态，集中分布在牛尾河峡谷中。

1.4 冰缘沉积

该区以冻融岩屑、冻融泥流及冰水沉积为特征的冰缘沉积常见，尤以梵净山东麓太平场杭瑞高速公路开挖的剖面最为典型(图版III，照片7)。剖面长约160 m、高20～30 m，岩性自下向上分四部分:

底部:基岩，下寒武统炭质页岩，风化强烈。

下部:冰水沉积，厚5～11 m，砾石层及砂层二元结构明显，顶部起伏不平，其上发育厚1.5～2 cm的铁质风化壳(沉积间断)，有一个长达3.5万年的湿热气候期(详见下文)。

中部:湖沼沉积，黑色粘土层，沿起伏不平的铁质风化壳上分布，总长约65 m，中段厚度最大为1.5～2 m，向两端逐渐变薄直至尖灭，受上覆冰缘沉积物的扰动、挤压和破坏现象十分明显(图版 III，7、8)。

上部:冰缘沉积，岩性为冻融岩屑及冻融泥流，前者为棕红色岩屑，后者为灰白色粘土碎屑，总厚15～20 m。两者上下接触关系十分复杂，接触面起伏变化极大。冰缘沉积对下伏黑色粘土层及砂砾层的挤压、扰动明显。该层中还嵌入有巨大的崩塌岩块(版版III，8)。

2 第四纪冰期划分

2.1 沉积物ESR年代测定

冰碛物的年代测定，是第四纪冰期划分及对比十分重要的依据。此次沉积物测年选用的ESR法(电子自旋共振)，是国际上近年来迅速发展的一种先进测年方法。它的测年实验原理是，石英的硅—氧四面体在γαβ射线轰击下形成正二价的氧空位，一个氧空位可以捕获一个自由电子，形成顺磁的E心。利用热活化技术使石英的顺磁中心浓度与年龄成正比关系，石英的可测时限范围可测到200 Ma。第四纪冰川沉积物中含有大量的石英颗粒，因此ESR测年方法是冰碛物十分理想的年代测定方法，近年来在我国第四纪冰川研究中得到了广泛的运用，取得了良好的效果。

在梵净山第四纪冰川地质研究中，根据沉积物的风化程度、所处地貌部位及成因类型的差异，我们分别在牛尾河、金厂河及太平河流域采取ESR测年样品两批共9件，其中第一批6件已完成测试，取得了理想的测年效果。样品测试由成都理工大学应用核技术重点实验室承担。测试结果详见表1。

现对表4—1 ESR测年数据作以下几点说明:

(1)1、2、3、4号样品均取自各泥砾层的下部及底部，因此它们的测定年代均代表了各台地冰川发育的最早年代(年代下限)。

(2)各期冰碛物的测年数据，均与野外观察划分的相对时代顺序高度吻合，即高台地的冰碛物风化强烈，其形成年代早;低台地的冰碛物风化微弱，其形成年代晚。

(3)太平场的5、6两号样品，是紧贴着厚1～1.5 cm的铁质风化壳上、下两盘采取的，两者之间沉积间断长达2.5万年，如若加上上覆厚1.5～2 m的湖沼沉积时间，则该区在21.1万年之后紧接着有一个长达3.5万年的湿润气候期。

2.2 第四纪冰期划分

综合前述第四纪沉积物年代测定资料的分析论证，提出梵净山地区第四纪冰期划分的四点依据:①沉积物的年代测定数据，这是冰期划分最关键的资料，也是本次研究取得的重要成果;②冰碛台地由高至低、由老变新的相对时间顺序;③冰碛物风化程度的差异;④沉积物不同的成因类型。据此将梵净山地区第四纪冰期划分为六次冰期(含一个冰缘期)、五个间冰期及一个冰后期。

(1)六次冰期(含冰缘期) 由新至老为:

太平寺冰期:Ⅳ级冰碛台地，高出河床15～20 m。冰川—冰水沉积，风化微弱，年代下限13.3万年，属上更新统下部。

太平场冰缘期:山丘斜坡台地，高出河床30～60 m。冻融岩屑、冻融泥流及冰水沉积，年代下限为23.6万年，属中更新统上部。

杨柳坝冰期:河谷岸坡，高出河床15～20 m。冰碛泥砾风化中等。冰期年代下限39.2万年，属中更新统上部。

天堂坝冰期:III级冰碛台地，高出河床30～45 m。冰碛泥砾风化程度强至中等。冰期年代下限65.4万年，属中更新统下部。

坝溪冰期:Ⅱ级冰碛台地，高出河床80～100 m。冰碛泥砾强烈风化呈土状。冰期年代下限96万年，属下更新统上部。

白砂冰期:I级冰碛台地，相对高差160～180 m，是梵净山地区最高一级台地，在牛尾河峡谷区十分发育。野外追索没有发现冰碛物，这一则可能是因为其上冰碛物被剥蚀殆尽;另则可能是残坡积物覆盖太厚，很难将冰碛物揭露出来。我们根据I级台地的相对高差(180 m)，采用II级冰碛台地形成以后的下蚀速率(0.96万年/米)计算，得出该区最早一次冰碛台地的形成年代为172.8万年，属下更新统中下部。

(2)五次间冰期 由新至老分述如下:

太平场－太平寺间冰期:流水侵蚀切割，湿热风化。

杨柳坝－太平场间冰期:流水侵蚀切割，湖沼沉积。

天堂坝－杨柳坝间冰期:流水侵蚀及湿热风化。

坝溪－天堂坝间冰期:流水侵蚀及湿热风化，红土发育，及冰碛物风化强烈。

白砂－坝溪间冰期:流水侵蚀切割，风化剥蚀强烈，残坡积红土发育深厚。

(3)冰后期

太平河、牛尾河、金厂河等河流的河漫滩及一级阶地砂砾石沉积，九龙池冰窖中的湖沼沉积，属全新统。

3 第四纪冰期对比

梵净山第四纪冰川既具有中国东部山岳冰川侵蚀、堆积地貌的显著特征，又有中国西部高原山地冰川地貌的典型元素。因此梵净山第四纪冰期对比区的选择，既要考虑山岳冰川地貌的相似性，同时更要充分考虑对比区第四纪冰川的研究程度。据此原则，我们在东部选择了江西庐山地区、湖北神龙架地区，在西部选择了喜马拉雅及青藏高原区进行冰期对比，由此可以全面认识和了解中国第四纪冰川发育的全貌，以及第四纪冰川的研究程度。具体情况见表2。

通过表2冰期对比，可以看出梵净山第四纪冰川地质研究及冰期划分有以下几点重要意义:

(1)梵净山地区各次冰期冰碛物的ESR测年数据，与西部喜马拉雅及青藏高原各次冰期的ESR测年数据高度吻合。其一，太平场冰缘期与西部珠穆朗玛Ⅰ冰期的年代分别为236 Ka及206 Ka，两地此次冰期年代几乎完全一致。其二，天堂坝、杨柳坝冰期的年代与西部昆仑山口、祁连山中粱赣冰期的年代仅分别相差106 Ka及71 Ka，若每次冰期的延续时间为100～200 Ka，则该两地区两次冰期的年代基本上是等同的。其三，梵净山地区坝溪冰期的年代下限为960 Ka，而喜马拉雅区希厦邦玛冰期的年代为800～1 070 Ka，显而易见两者是完全处于同一冰川发育时段中的。这就充分说明，中国第四纪冰川发育在东、西两部时空上具有穿透性，中国东部存在第四纪冰川是毋庸置疑的客观事实。

(2)太平场冰缘期、太平寺冰期的ESR测年数据，与黔桂地区25万年来两次完整冰期－间冰期旋回的铀系法测年数据十分相近。黔桂地区两次冰期－间冰期旋回的年代为242.5 Ka、129.3 Ka～11.3 Ka［6］，其中在晚大理副冰期时(32 ～12 Ka)桂林地区的年平均气温为6～8℃［7］;而梵净山地区后两次冰期(冰缘期)的年代为236 Ka、133 Ka。这两组极为相近的冰期年代数据互为印证，进一步揭示出晚更新世后期以来中国东部气候冷暖变化的客观规律。

(3)在中国东部山岳冰川的冰期划分中，庐山地区迄今还没有系统的ESR测年数据，神龙架地区也没有包括ESR测年在内的年代资料，而只有梵净山冰期划分的ESR测年数据齐全。据此可以认为，梵净山第四纪冰期划分必将对中国第四纪冰期地质年表的确立产生重要影响。

(4)梵净山地区最早的一次白沙冰期，在其它三个对比区中均无与之相对应的冰期存在。白沙冰期的高台地(I级台地)地貌具有古冰川“U”谷的典型特征，根据其下II级冰碛台地的ESR测年及相应的侵蚀速率推算，其年代为1728Ka，这是迄今为止我国最早的与ESR测年相关的冰期年代数据。

4 结论

(1)梵净山地区第四纪历史上曾发生过多次冰川流行，从山上到山下保存着一套完整的冰蚀地貌、冰碛台地及冰碛泥砾等形迹，其冰川遗迹配套之齐全、保存之完好，在中国东部山岳冰川中是十分少见的。

(2)根据ESR测年数据、冰碛台地级序及冰碛泥砾的风化程度，将梵净山第四纪冰期划分为六次冰期(含一次冰缘期)，其年代下限由新至老是:133 Ka、236 Ka、392 Ka、654 Ka、960 Ka 及1 728 Ka，实现了传统冰期的定性分析向定量转化，首次建立了中国东部第四纪冰期的地质年表。

(3)梵净山地区各次冰期的ESR测年数据，与西部喜马拉雅及青藏高原各次冰期的ESR测年数据十分吻合;同时该区最近两次冰期的ESR测年数据，还与黔桂地区25万年来两次完整冰期－间冰期旋回的铀系法测年数据高度一致。这就充分说明，中国第四纪冰川发育在东、西两部的时空上具有显着的贯通性，中国东部发育第四纪冰川是毋庸置疑的客观事实。

致谢:本研究项目得到了梵净山国家自然保护区管理局的大力支持和资助，杨业勤研究员、杨传东研究员等给予了热忱关心和帮助，特致以衷心感谢!

［参考文献］

［1］ 施雅风，崔之久，等.中国东部第四纪冰川与环境问题［M］.北京:科学出版社，1989.

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