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0 引言
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随着国家“五位一体”总体布局统筹推进,生态文明建设被提升至战略核心地位,尤其是在关系 “两屏三带”国家生态安全格局的南方丘陵山地带。粤北地区(广东省北部)是南方丘陵山地带生态修复的重点区域,该区最突出的生态问题为红层荒漠化(俗称“牛肝土”或“红砂岭”)。红层荒漠化指在白垩系—古新统红色岩层分布区,在人为因素(如滥砍滥伐、烧荒炼山、野蛮开垦、过度利用等)的影响下,地表土壤原有的生态结构遭到破坏,并在后续地质-地貌-气候等多种因素的综合作用下,红色岩土层或其风化壳裸露至地表,使得红层区土壤侵蚀速度远大于成土速度所发生的土地退化现象,从而呈现红色荒漠景观(崔书红,1998;彭华等, 2015;于波等,2022,2023)。
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发育牛肝土的岩性通常为紫红色泥页岩、粉砂质泥页岩和少部分的泥质粉砂岩,其表面的岩层易风化,遇暴雨冲刷易流失,基岩裸露,坚硬如石,侵蚀沟支离破碎(又称为劣地式红层荒漠;彭华等, 2015)。同时,也存在部分发育于砂砾岩红层顶部的水土流失现象称为裸岩式红层荒漠(丹霞地貌)。此外,在第四系红色坡积物中也存在水土流失现象,为后续讨论简便,本文将该类型水土流失现象和裸岩式红层荒漠均定义为“类牛肝土”。牛肝土是地质-地貌-气候-生态多重因素耦合的结果,但目前已有的研究大多集中于地貌景观或者环境生态学领域(彭华等,2015),例如地貌学家往往关注红色砂砾岩所形成的丹霞景观,而对红层软岩的地貌演化及其导致的相关水土流失问题的研究比较匮乏,地理学界则注重于干旱区、半干旱区、黄土地区、过度开垦和放牧地区的荒漠化等问题的研究,对红层荒漠化问题尚未引起重视(彭华,2011)。红层盆地的形成与演化是导致牛肝土形成的前提和物质基础,但关于其是如何控制牛肝土形成的还有待进一步研究。粤北地区正面临着严峻的牛肝土生态问题及修复形势,其中以南雄盆地最为典型,已有的研究工作主要侧重于导致牛肝土形成的人为因素、气候因素以及后续的修复治理等方面(彭华等,2015;于波等,2022,2023),而关于牛肝土形成地质因素的研究还较为欠缺。因此,本文以国家生态文明建设为导向,为了更好地掌握牛肝土生态问题的变化规律,支撑服务牛肝土生态修复工作,促进后续牛肝土生态保护的协调发展,选择粤北南雄盆地和灯塔盆地为研究对象,在综合运用遥感、GIS、大数据等先进技术的基础上,详细调查两盆地中牛肝土空间分布、位置和范围,深入揭示两盆地中导致牛肝土差异性发育的地质因素,旨在为牛肝土生态修复提供科学依据和有效建议。
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1 区域地质背景
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古太平洋板块在侏罗纪—白垩纪向华南陆块之下俯冲并多次折返,形成了华南陆块北东向的褶皱带以及与地壳伸展有关的构造体系(Lapierre et al.,1997; Li et al.,2019)。华南陆块在早白垩世发育一系列与陆壳伸展有关的陆相中小型断陷盆地,总体呈北东向的串珠状产出。该系列断陷盆地于早白垩世开始接受沉积,其沉积范围逐渐扩大,与下伏地层呈超覆不整合接触关系。晚白垩世— 古新世,地壳处于持续伸展环境,形成一套巨厚的紫红色陆屑碎屑岩建造。晚白垩世盆地的总面积范围大于早白垩世,其整体为北东—北北东走向 (王孟豪,2023)。广东省内的红色岩层分布面积达 2 万 km2,集中分布于 108 个红层盆地中,约占全省陆地面积的 11%(彭华,2011),省内红色岩层水土流失区主要分布在南雄盆地、河源灯塔盆地、罗定盆地、连州星子盆地、五华盆地等红层盆地。
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本研究的南雄盆地位于粤北地区,其行政区隶属韶关市南雄市和始兴县。南雄盆地为白垩纪— 古新世的断陷盆地,其主要受北侧的南雄断裂控制,出露地层为一套白垩系—古新统陆相沉积的紫红色砂砾岩、砂岩、粉砂岩和泥页岩,盆地北侧发育有早古生代—中生代的诸广山—望洋山复式花岗岩体,盆地南侧为中生代的青嶂山复式花岗岩体 (张显球等,2013,2021)。南雄盆地地形为西北高,东南低,南北高,坡度大。中部海拔低,丘陵起伏小。山脉走向,北部由西南向东北伸展,南部由东向西延伸,北部和南部概以花岗岩为主,形成高峻山区,盆地与山地之间地形的切割界线较为明显,整个盆地以低丘构成,海拔高度为 105~200 m,相对高度在 50 m 以下。灯塔盆地的行政区隶属河源市和平县、连平县和东源县,为一主要受河源断裂控制的白垩纪红层断陷盆地,盆地内部海拔120~200 m,灯塔盆地中分布最广的为冲积-洪积平原和红色岩系高台地,其次为红色岩系低台地,再次为红色岩系高、低丘陵,其余则为洪积-冲积阶地、半喀斯特高丘陵和砂页岩高丘陵等。灯塔盆地出露的地层主要为白垩系的陆相沉积的紫红色砂砾岩、砂岩、粉砂岩,少见泥页岩,盆地两侧的岩体为中侏罗世新丰江花岗岩体(王孟豪,2023;张敏等, 2024)。
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2 遥感数据源及处理
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数据源:本文聚焦粤北牛肝土严峻的生态问题及修复形势,利用多期遥感影像数据对广东省韶关市南雄盆地和河源市灯塔盆地牛肝土本底数据和变化进行遥感信息提取。遥感数据主要来自 JL1、 BJ2和 ZY3数据。其中,JL1(吉林一号)全色波段分辨率高达0.72 m提供数据来源的网站,能够清晰辨识地面细节,且具备较短的重复观测周期。BJ2(北京二号)由 3 颗 1 m 全色、4 m 多光谱的光学遥感卫星组成。ZY-3(资源 3 号)是中国首颗自主的民用高分辨率立体测绘卫星,星上装载的三线阵相机可以获取 2.1 m 分辨率(正视相机)和 3.5 m 分辨率 (前/后视相机)全色影像,多光谱相机获取 5.8 m地面像元分辨率4谱段多光谱影像。遥感数据拍摄时间主要集中在2022—2023年秋季,云层覆盖量低于 5%,数据质量良好。
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图像处理及信息提取:由于地物光谱的复杂性及人眼分辩力的局限性,使得难以从原始的遥感图像上直接识别所需要的特征地物信息,必须借助数字图像处理技术,增强各种地物信息在遥感图像上以色调和纹理结构所表现的差异,从中提出所需要的目标物信息特征。本次遥感图像处理方法主要包括:图像配准、几何校正、正射纠正、自然色变换、图像融合、反差增强等(李冬月等,2020;尹展等, 2022)。本研究采用人机交互解译方法提取各类遥感信息。在自动信息提取的基础上,以ArcGIS为主要平台,人机交互识别工作区各类地物(例如,森林、农田、荒地等)信息,提取后以矢量格式存储,并对所提取的信息赋予属性。人机交互解译主要利用地物的色调、大小、形状、纹理、图案、位置等影像特征,在建立不同专题类型图斑的解译标志后,结合基础地质、地理国情等其他非遥感数据进行综合分析与推理,从而提取各类专题信息。对于有疑问的遥感解译图斑,采用点、线、面或三者相结合的方式查证,野外验证图斑不少于总解译图斑的 30%(图1)。
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3 遥感解译及地质调查结果
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3.1 南雄盆地
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牛肝土的影像特征:根据遥感地质解译并结合区域 1∶20 万地质资料(龙南幅 G-50-25 1∶20 万地质图)分析红色泥页岩和粉砂质泥岩中形成的水土流失区,俗称“牛肝土(或红砂岭)”,其典型地貌特征为缓丘缓坡、小山包山块、长条形低缓山脊等,植被稀疏,常呈斑点状或放射状分布(图2a~e)。泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩等红色软岩出露易风化,风化层遇暴雨冲刷流失,基岩裸露且坚硬,形成了支离破碎的侵蚀沟,这种侵蚀沟俗称“鸡爪沟”,是牛肝土最典型的解译标志和野外特征(图2f)。色调是遥感影像解译的重要依据,对比出露基岩,泥页岩、粉砂质泥页岩、泥质粉砂岩等红色软岩颜色为浅红色调(图2),而砂岩、砂砾岩、含砂砾岩等红色硬岩颜色为暗红色调。
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牛肝土的空间分布:南雄市调查区总面积 829.95 km2,共解译泥页岩、粉砂质泥页岩、泥质粉砂岩等红色软岩中牛肝土面积 61. 03 km2,解译砂岩、砂砾岩、含砂砾岩等红色硬岩水土流失图斑(类牛肝土)55.14 km2。始兴县调查区面积 329.40km2,共解译泥页岩、粉砂质泥页岩、泥质粉砂岩等红色软岩中牛肝土面积 24. 00 km2,解译砂岩、砂砾岩、含砂砾岩等红色硬岩水土流失图斑(类牛肝土) 61.89 km2(表1)。牛肝土主要分布于南雄盆地上白垩统主田组(K2z),岩性主要为泥页岩和粉砂质泥页岩(图3),其次为大凤组(K2d)和园圃组(K2y),其岩性分别为粉砂质泥页岩、粉砂岩、砂砾岩和含砾砂岩,该类地层中的泥页岩夹层也较易风化,与泥页岩和粉砂质泥页岩风化不同的是,其往往会残留有较硬的砂砾薄层(差异风化)。除白垩系外,古新统地层也有牛肝土分布,主要是上湖组(E1sh)、浓山组 (E1n)和古城村组(E1g),其岩性也以泥页岩、粉砂质泥页岩、粉砂岩为主,其成岩矿物的粒径相对较细,且胶结程度相对较低。从盆地尺度来看,一般大中型盆地的边缘地段大都有洪积扇堆积所形成的粗碎屑岩类,岩性较硬,主要为砾岩和砂砾岩,通常发育为丹霞地貌(即类牛肝土)。在靠近盆地中心的部位,水动力逐渐降低,其沉积物的岩性逐渐过渡为粉砂质泥页岩和泥页岩,易遭受风化破碎和流水冲刷侵蚀,地貌上多为低矮的丘陵与台地。遥感解译和野外调查结果显示南雄盆地牛肝土均发育在盆地中心部位的缓丘和岗地区域,沿盆地中心呈北东向延伸,由中心斑块状分布向盆地两侧过渡为斑点状分布,其分布密度逐渐递减(图3),且其分布大致与浈江流域范围吻合。
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图1 广东省粤北牛肝土位置、空间分布和范围的遥感解译技术路线图
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图2 南雄盆地牛肝土的遥感影像特征及野外照片
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a—牛肝土呈低缓山坡地貌;b—牛肝土呈矮丘地貌;c—牛肝土呈低缓平地(已平整土地)地貌;d—牛肝土长条形低缓山脊地貌;e—牛肝土的典型“鸡爪沟”影像特征;f—牛肝土的典型“鸡爪沟”野外照片
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3.2 灯塔盆地
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灯塔盆地地层较为单一,植被茂盛、人类工程活动程度高,基岩出露少。类牛肝土的影像特征:灯塔盆地未见有明显“鸡爪沟”形态特征的牛肝土,且大部分地表经过农业修复、耕种,暂将解译图斑定为“类牛肝土”(图4)。纹理是该区遥感解译的一个重要标志,生态修复在影像上的痕迹是纹理规整明显易识别。生态修复过的地表主要呈两种色调,一是修复时间长、植被茂盛的呈现暗绿色调(图4a),二是修复时间短、地表裸露的影像呈灰褐色调 (图4b)。类牛肝土通常以小山丘(山包)、缓丘缓坡等地貌特征出现,植被相对茂盛。
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类牛肝土的空间分布:灯塔盆地类牛肝土主要分布于下白垩统合水组(K1h),其岩性为紫红色细砂岩、粉砂岩、含砾砂岩(图5),相对于南雄盆地中牛肝土发育的地层而言,其岩石的粒度相对较粗,胶结相对较强。空间上,越往盆地中心部分,类牛肝土分布越密集,主要是因为在靠近盆地中心的部位 (图5),岩石中泥质含量相对较高,易遭受风化破碎和流水冲刷侵蚀。通过踏勘、解译、验证、修正等工作,解译东源县类牛肝土面积为 49.10 km2,连平县类牛肝土面积为 10.89 km2 和平县类牛肝土面积为 6. 07 km2(表1)。
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图3 南雄盆地牛肝土的地层分布图(a)和空间分布密度图(b)
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图4 灯塔盆地类牛肝土的遥感影像照片(a~b)及野外照片(c~d)
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4 南雄和灯塔盆地“牛肝土”差异性发育的地质成因
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本次遥感解译的结果显示河源灯塔盆地牛肝土并不发育,详细的野外地质调查发现灯塔盆地大面积出露第四系的红色坡积物(图4c~d),且其白垩系地层(牛肝土的母岩)也发育有较好的植被。彭华等(2015)从自然因素和人为影响(人为、气候和地貌因素)系统地总结了牛肝土的形成机理,合理地解释南雄盆地牛肝土的形成过程。南雄和灯塔盆地在空间上距离较近,两盆地在气候上具有较大的相似性,均属于中亚热带湿润型季风气候区。降雨超渗径流是形成土壤侵蚀的主要动力,南雄盆地近 20 年夏季(6—8 月)的平均降雨量约为 220~259 mm,低于灯塔盆地的 256~315 mm(图6a~b),并且南雄盆地中牛肝土和河源盆地中类牛肝土的分布也与其平均降雨强度没有明显的相关关系。相对于南雄市而言,河源市历年来也有特大暴雨的报道。因此,降水是引起水土流失并导致牛肝土形成的重要原因,但是可能并不是导致南雄和灯塔盆地牛肝土差异发育的主要原因。此外,盆地的形成与演化是导致牛肝土形成的前提和基础,下文将重点从地质的角度来系统分析南雄与灯塔盆地牛肝土差异发育的原因。
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图5 南雄盆地牛肝土(a)和灯塔盆地类牛肝土(b)空间分布密度图
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4.1 沉积环境及沉积物岩性
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南雄盆地沉积有白垩纪至古新世晚期(E1g)相对完整的沉积地层,其岩性主要由红色泥页岩、砂岩和砂砾岩组成(王梦豪,2023)。南雄盆地中具有 “鸡爪沟”特征的牛肝土主要发育于白垩系—古新统紫红色泥页岩、粉砂质泥页岩和泥质粉砂岩中,其岩石中组成矿物的粒径较细,岩石胶结程度低且透水性极差,在降雨(特别是暴雨)冲刷下,极易被地表径流冲刷流失,从而发育典型的“鸡爪沟”现象。粒径较细的紫红色泥页岩、粉砂质泥页岩和泥质粉砂岩往往发育在盆地的中心,其沉积环境表明盆地当时接受沉积时,其水动力较弱。相比之下,河源灯塔盆地中白垩系合水组地层的岩性主要为细砂岩和砂岩,且其中含较多的砾石,泥质成分较少,岩石胶结程度高。在降雨时,表层岩屑不易被地表径流带走。粒径相对较粗的紫红色含砾细砂岩和砂岩往往发育在盆地靠近边缘的部位,盆地当时接受沉积时的水动力较强。通过河源—灯塔盆地植被覆盖率的影像并结合野外地质调研也能发现,植被覆盖率高区域的下伏基岩通常为粒径较粗的砂岩,而植被覆盖率较低的地段(牛肝土和类牛肝土发育)其基岩的粒径和胶结程度相对较低(图6c~d)。由此可见,沉积物岩性及其沉积环境不一致可能是南雄与灯塔盆地牛肝土差异发育的重要原因。
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4.2 红层盆地沉积物源差异
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南雄盆地发育牛肝土的地层主要为上白垩统 —古新统的紫红色泥页岩、粉砂质泥页岩和泥质粉砂岩,河源灯塔盆地发育类牛肝土的地层岩性为白垩系的紫红色粉砂岩和细砂岩。两盆地的地层岩性于地质角度而言,均为一套陆源湖相沉积的细碎屑岩,但其母岩的化学组成可能存在区别,由此导致两盆地中地层的物理化学风化行为存在差异。 Si et al.(2024)通过对南雄盆地红砂岭(牛肝土)土地质量采样分析,认为红层土壤中 Ca2+ 的含量对于土地质量影响最大。红层盆地中红色砂页岩的固结方式常为钙质胶结,降水(特别是含有 CO2的降水)能有效溶解红色砂页岩的胶结物(CaCO3),从而促进了基岩层片状剥落。红层中的钙离子主要来源于其母岩的风化,即红层物质源区(母岩)的化学组成在很大程度上能决定红层中钙离子的含量。
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图6 广东省南雄和灯塔盆地2000—2020年(夏季6—8月)平均降水分布图(a~b)、归一化植被指数(NDVI)影像图(c~d;据 Didan,2015)、高程图(e~f;据Jarvis,2008)和坡度图(g~h;据Jarvis,2008)
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南雄盆地于早白垩世晚期区域伸展构造背景下,形成了以前寒武纪—早古生代碎屑岩为基底,上覆一套完整的晚白垩世—古近纪的红色碎屑岩。在南雄盆地形成的初期,可能存在少量的碎屑沉积物来自前寒武系—下古生界基底,伴随着两侧花岗岩体的抬升、剥露,后期物源主要来自加里东期 (450~428)Ma 和印支期(234~221)Ma 花岗岩的风化,此外,浈水组粉砂岩的沉积物源可能有少部分来源于燕山早期的花岗质岩体(~188 Ma)(张族坤等,2019)。南雄盆地的母岩主要为加里东期(450~428)Ma、印支期(234~221)Ma 和早燕山期的(~188 Ma)花岗质岩石,其中加里东期和印支期花岗质母岩的形成时间能与华南早古生代和早中生代陆内造山的时限相对应,结合区域已有的岩石大地构造资料,上述两期岩体是挤压背景下地壳增厚并部分熔融的产物(Wang et al.,2013),而早燕山期的(~188 Ma)花岗质母岩形成于与古太平洋板块俯冲有关的伸展背景,是地幔物质上涌,导致地壳受热发生部分熔融的产物,总的来看,南雄盆地的花岗质母岩浆均为地壳部分熔融的产物(Wang et al., 2013)。
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构造和地球物理反射剖面的证据显示,约 (174~135)Ma,灯塔盆地由于受到太平洋板块俯冲作用影响,板块俯冲前进诱发了超大规模的花岗岩侵入和火山喷发,导致地壳抬升至少 5000 m,并形成~160 Ma 的新丰江岩体(Zhang et al.,2015)以及河源盆地两侧的枫树园(144.6±1.1)Ma、尖吉顶 (147.3±4.3)Ma、石岳峰(155.3±3.3)Ma岩体(张敏等,2024)。截至目前,还未有关于灯塔盆地沉积物源的研究,但通过构造和沉积地貌分析,灯塔盆地两侧的新丰江岩体(160. 0±1.5)Ma(Zhang et al., 2015)应该是白垩系红层重要的沉积物质源区之一。灯塔盆地中白垩系红层的花岗质母岩(新丰江岩体)其成岩时代为(160. 0±1.5)Ma(Zhang et al., 2015),是伸展背景下软流圈地幔上涌,岩石圈地壳大规模减薄的产物,其岩浆锆石的 εHf(t)为-10.2~-6.9(Zhang et al.,2015),表明该花岗质母岩浆的物质源区具有壳幔混源的属性。
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南雄和灯塔盆地中红层沉积物源(花岗质母岩)的成因存在较大的区别,相对于壳幔混源的新丰江岩体(灯塔盆地的沉积物质源区之一)而言,壳源成因的诸广山-万洋山复式岩体(南雄盆地的沉积物质源区)更加富集钙元素,其风化产物(南雄盆地的白垩系—古新统红层)在后期物理化学风化过程中相对较难于被淋滤,这与南雄盆地牛肝土发育的地质事实不符。前人研究显示灯塔盆地白垩系兴宁群(本文中白垩系合水组)中发育了大量的灰岩碎屑,此外在灯塔盆地两侧也大面积出露早古生代和中生代的地层,因此,这些地层也可能是灯塔盆地中红层的另一重要沉积物质的源区,其中寒武系和石炭系地层的岩性包括白云岩、炭质泥岩、煤层、绢云母泥岩,在盆地接受沉降过程中,这些物源能够给灯塔盆地中白垩系地层提供更多的钙离子,使得其白垩系红层的抗物理化学风化能力强于南雄盆地中的白垩系—古新统红色泥质-粉砂质沉积碎屑岩。
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4.3 盆地的沉积和抬升历史
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盆地的抬升使得基底地层暴露于地表受到剥蚀,是牛肝土形成的关键,而这又决定于盆地的大地构造演化过程。华南中生代花岗质岩石的锆石和磷灰石的(U-Th)/He 热年代学数据显示,自~70 Ma以来,整个华南的剥蚀方向是由沿海向内陆发展 (Wu et al.,2023),这也说明灯塔盆地相较于南雄盆地而言,其更早开始剥蚀,其基岩抬升至地表的时间更长,这也与地质事实相符合,即南雄发育大面积古新统地层,而灯塔盆地中少见古新统地层。但这很难解释南雄盆地中牛肝土(白垩系—古新统泥页岩经历物理-化学风化的产物)较发育,而灯塔盆地中白垩系地层上发育大面积的第四系红色坡积物(类牛肝土)。
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4.4 晚新生代的构造事件对灯塔盆地的改造
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本文基于数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)数据计算了南雄和灯塔盆地的高程和坡度(图6e~h)。从南雄盆地的高程图来看(图6e~f),其盆地两侧向中心高程逐渐降低,呈现平缓的过渡趋势,而灯塔盆地的边缘高,盆地中心地势低,呈现出比较截然的变化趋势,该现象在两盆地的坡度变化图中亦可对应(图6g~h),即:南雄盆地牛肝土发育区域的坡度相对平缓,而河源灯塔盆地的坡度变化大,指示地貌相对陡峭。结合上文中“盆地抬升历史”的分析,南雄盆地经历沉积剥蚀的时间短于灯塔盆地,其坡度变化应该更大,这与上述坡度和高程模型相违背。因此,灯塔盆地经历了除与古太平洋板块俯冲和多阶段回撤相关的地质事件外,可能还遭受了另一期区域性构造事件的改造,使其呈现出相对较大的高程差异及陡峭坡度。
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区域性的大地构造研究成果显示,在古近纪与新近纪之交(约23.5 Ma),印度洋板块持续北漂,使得华南及其周边处于剪切状态(Ren et al.,2002; 万天丰和朱鸿,2002),并活化了一系列区域性断裂,切穿燕山期花岗质岩体,改变了原型盆地。该期构造事件可能也引起河源断裂和紫金—博罗断裂的再活化,并进一步改造了灯塔盆地(张敏等, 2024),形成了现今观察到的相对陡峭的地形地貌。但这很难解释该期区域性构造事件为何只活化了河源断裂和紫金—博罗断裂,而并未影响南雄盆地的控盆断裂(南雄断裂)。华南沿海地区是中国遭受潜在地震、海啸等自然灾害威胁最严重的地区之一。在过去的500 a里,华南海域发生过多次7级以上地震,这些强震均受控于华南沿海最主要发震构造-滨海断裂带陆坡断裂带。其中滨海断裂带是南海北缘的一条大型活动断裂带,其位置靠近中国华南沿海地区,全长超过 1200 km,包括西段(北部湾 —阳江),中段(珠江口)和东段(粤东—福建)(杨晓东等,2022)。珠江口区域滨海断裂带为走向北北东向、倾向南东的高角度正断层(李志刚等,2022),最新的沉积学-古生物学-地层学-古地磁学-光释光/ 14C 年代学的证据显示,滨海断裂带最新的活动时间应该不晚于 1.4 ka(王强强等,2021)。目前还缺少灯塔盆地第四系积集物的精确年代学数据,但是在其临近地区的西陵岗第四系红土坡集物的光释光定年结果显示,其沉积年龄为 19~17 ka(Wang et al.,2015),该区第四系的堆积年龄与滨海断裂带的活动时间相近(新构造运动),暗示灯塔盆地中大面积发育的第四系沉积物的堆积可能与滨海断裂带的活动有关。此外,灯塔盆地东侧的新丰江水库于 1959 年蓄水后地震活动明显增强,并于 1962 年发生了 6.1 级地震,是世界上 4 座触发过六级以上地震的水库之一(黄润青等,2022;陈瑛等,2023)。新丰江水库诱发地震也表明控制河源—灯塔盆地的河源断裂和紫金—博罗断裂可能在滨海断裂带活动期间发生了再活化。上述控盆断裂的活化不仅重新切割盆地中白垩系的红层,也形成了灯塔盆地中坡度变化较大的地势地貌,从而也引起了盆地中地势较低的部位发育大面积的第四系堆积。第四系坡集物相对于白垩系红色砂页岩而言不易剥蚀,且有利植被或农作物的生长,从而形成了在遥感影像中观察到的普遍发育的“类牛肝土”现象。
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5 结论
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(1)南雄盆地出露地层主要为上白垩统,其次古新统也有分布。空间上,牛肝土呈北东向延伸,由盆地中心往两侧递减。
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(2)灯塔盆地中地表出露的岩石主要为白垩系红层和第四系坡集物,缺乏“鸡爪沟”等牛肝土的典型特征,呈现出“类牛肝土”的特征。
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(3)两盆地的盆地岩性、沉积抬升历史、沉积物源差异以及晚新生代的构造事件的叠加改造是控制两盆地中牛肝土差异性发育的主要的地质因素。
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参考文献
-
Didan K. 2015. MOD13A1 MODIS/Terra Vegetation Indices 16-Day L3 Global 500m SIN Grid V006. distributed by NASA EOSDIS Land Processes Distributed Active Archive Center, https: //doi. org/10. 5067/MODIS/MOD13A1. 006.
-
Jarvis A, Reuter H I, Nelson A, Guevara E. 2008. Hole-filled seamless SRTM data V4, International Centre for Tropical Agriculture (CIAT), available from http: //srtm. csi. cgiar. org.
-
Lapierre H, Jahn B M, Charvet J, Yu Y W. 1997. Mesozoic felsic arc Mag Matism and continental olivine tholeiites in Zhejiang Province and their relationship with the tectonic activity in southeastern China [J]. Tectonophysics, 274: 321-338.
-
Li S, Suo Y, Li X, Zhou J, Santosh M, Wang P, Wang G, Guo L, Yu S, Lan H, Dai L, Zhou Z, Cao X, Zhu J, Liu B, Jiang S, Wang G, Zhang G. 2019. Mesozoic tectono- Mag Matic response in the East Asian ocean-continent connection zone to subduction of the Paleo-Pacific Plate [J]. Earth-Science Reviews, 192: 91-137.
-
Ren J Y, Ta Maki K, Li S T, Zhang J X. 2002. Late Mesozoic and Cenozoic rifting and its dynamic setting in Eastern China and adjacent areas[J]. Tectonophysics, 344(3/4): 175-205.
-
Si F X, Chen B H, Wang B J, Li W J, Zhu C L, Fu J F, Yu B, Xu G L. 2024. Soil quality assessment and influencing factors of different land use types in red bed desertification regions: A case study of Nanxiong, China[J]. Land, 13: 081265.
-
Wang J, Chen G N, Peng Z L, Rodney G. 2015. Loess-like deposits in the Pearl River delta area, southeast China [J]. Aeolian Research, 19: 113-122.
-
Wang Y J, Fan W M, Zhang G W, Zhang Y H. 2013. Phanerozoic tectonics of the South China block: Key observations and controversies[J]. Gondwana Research, 23: 1273-1305.
-
Wu J H, Li H, Martin D, Kotaro Y, Zheng H, Li Z H. 2023. Low-Temperature thermochronological perspective on geodynamic evolution of the Cathaysia Block since Early Mesozoic[J]. Tectonics, 42: e2022TC007662.
-
Zhang Y, Yang J H, Sun J F, Zhang J H, Chen J Y, Li X H. 2015. Petrogenesis of Jurassic fractionated I-type granites in Southeast China: Constraints from whole-rock geochemical and zircon U-Pb and Hf-O isotopes[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 111: 268-283.
-
陈瑛, 杨选, 汤曜玮. 2023. 新丰江水库地震活动分析[C]// 2023年中国地球科学联合学术年会论文集, 广东省地震局, 中国地球物理学会.
-
崔书红. 1998. 湿润地区的荒漠化[J]. 第四纪研究, 5(2): 173-181.
-
黄润青, 孙新蕾, 张鹏, 邓阳凡. 2022. 广东新丰江水库的发震构造与地震迁移探讨[C]// 2022年中国地球科学联合学术年会论文集. 中国地球物理学会, 中国科学院广州地球化学研究所, 成都理工大学.
-
李冬月, 何旭, 尹展, 张建国. 2020. 刚果(金)利卡西市(Likasi)西南部铜钴多金属矿遥感找矿预测[J]. 矿产勘查, 11(10): 2220-2230.
-
李志刚, 张培震, 惠格格, 胡立天, 李冠华, 张逸鹏, 梁浩, 李琳琳, 王伟涛, 闫永刚. 2022. 南海北部滨海断裂带的深部结构探测现状和展望[J]. 中山大学学报: 自然科学版(中英文), 61(1): 55-62.
-
彭华, 闫罗彬, 陈智, Scott S, 罗谷松. 2015. 中国南方湿润区红层荒漠化问题[J]. 地理学报, 70(11): 1699-1707.
-
彭华. 2011. 中国南方湿润区红层地貌及相关问题探讨[J]. 地理研究, 30(10): 1739-1752.
-
万天丰, 朱鸿. 2002. 中国大陆及邻区中生代—新生代大地构造与环境变迁[J]. 现代地质, 6(2): 107-120.
-
王孟豪. 2023. 华南地块南部晚中生代—新生代构造变形及其地球动力学过程: 以南雄盆地为例[D]. 广州: 中山大学, 1-229.
-
王强强, 杨小强, 张庭伟. 2021. 珠江口区域滨海断裂带晚第四纪活动特征分析[C]// 2021年中国地球科学联合学术年会论文集(十九). 中山大学地球科学与工程学院.
-
杨晓东, 张锦昌, 邱强, 林间. 2022. 南海北缘钻探选址: 滨海断裂带大型海洋地质灾害研究[J]. 地质学报, 96(8): 2853-2865.
-
尹展, 郝玉军, 张利军, 卜鹏, 徐思超. 2022. 混合型强迫不变的遥感影像云雾阴影去除方法[J]. 矿产勘査, 13(4): 490-496.
-
于波, 符加方, 尤永春, 明俊男, 陈炳辉, 陈森. 2022. 粤北南雄红砂岭土壤物理性质研究[J]. 南方自然资源, (11): 38-43.
-
于波, 尤永春, 符加方, 明俊男. 2023. 粤北韶关南雄红砂岭生态保护修复研究[J]. 南方自然资源, (12): 23-26.
-
张敏, 李海龙, 唐灵, 祁士华, 旷健, 王文, 张金龙. 2024. 粤东河源盆地的深部构造、沉积序列与盆地演化[J]. 地球学报, 45(3): 291-308.
-
张显球, 张素君, 林小燕, 黄庆军, 李海兰. 2021. 南雄盆地的红层和古生物[M]. 北京: 华夏文艺出版社.
-
张显球, 张喜满, 侯明才, 李罡, 黎汉明. 2013. 南雄盆地红层岩石地层划分[J]. 地层学杂志, 37: 441-451.
-
张族坤, 徐亚军, 刘强, 杨坤光, 杜远生. 2019. 华南东部白垩纪晚期-古近纪构造转换的沉积记录——以粤北南雄盆地为例[J]. 大地构造与成矿学, 43(3): 575-589.
-
摘要
粤北地区牛肝土(红层荒漠化)是南方丘陵山地带所面临最突出的生态问题之一。本文通过遥感解译和地质调查验证的手段,对粤北南雄和灯塔盆地牛肝土的空间分布进行了分析。结果显示:南雄盆地牛肝土主要分布于白垩系—古新统的紫红色泥页岩和粉砂质泥岩中,色调突出、纹理清晰,具典型的“鸡爪沟” 特征,其分布密度由盆地中心往两侧递减。灯塔盆地中未发现有明显的牛肝土出露,水土流失现象主要发育于白垩系红层和一套第四系的红色坡积物中。研究认为导致南雄和灯塔盆地中牛肝土和类牛肝土差异发育的地质因素可能与盆地岩性、沉积抬升历史、沉积物源差异以及新构造活动有关。研究结果可为粤北红层盆地中牛肝土的成因和生态修复提供基础资料。
Abstract
The red layer desertification (Niugantu) in northern Guangdong Province is one of the most prominent ecological problems hilly and mountainous region of south China. Based on remote sensing interpretation and geological survey,the spatial distribution of Niugantu in Nanxiong and Dengta Basin (northern Guangdong Province) was analyzed. The results show that the Niugantu in Nanxiong Basin is mainly distributed in the Cretace-Palaeocene purplish red shale and silty mudstone,with prominent color and clear texture,and a typical "chicken's foot ditch" feature,and its distribution density decreases from the center of the basin to both sides. There is no obvious exposure of Niugantu in Dengta Basin,and soil and water loss mainly develop in the red strata of Cretaceous and red slope deposits. It is concluded that the geological factors that lead to the differential development of Niugantu and Leiniugantu in Nanxiong and Dengta basins may be related to basin lithology,sedimentary uplift history,sediment source differences and neo-tectonic activities. The results can provide basic data for the genesis and ecological restoration of Niugantu in the red bed basin of northern Guangdong Province.