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乐业大石围天坑洞穴堆积物孢粉组成特征及天坑形成时代探讨

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【摘要】大石围天坑蚂蜂洞内河流—湖沼相堆积物含丰富的植物孢粉化石,主要有被子植物的桦粉属Betulaepollenites、栎粉属Quercoidites、桤木粉属Alnipollenites、栗粉属Cupuliferoipollenites等,裸子植物双束松粉属Pinuspollenites、蕨类的水龙骨单缝孢属Polypodiaceaaesporites、桫椤孢属Cyathidites等。是至今广西所发现海拔最高的新近纪地层剖面。推测蚂蜂洞应当是大石围天坑早期的一条地下河,形成于始新世,在渐新世后期遭受强烈改造并接受河流—湖沼相堆积。根据区域地质资料分析对比,认为大石围形成过程应始于古新世早期,经始新世的溶蚀溶解作用,于渐新世初出现雏形,在中新世和上新世时期快速崩塌抬升,定型于更新世末期,天坑的形成经历了漫长的演化过程。

【关键词】孢粉;大石围天坑;蚂蜂洞;形成时代

乐业大石围天坑位于广西壮族自治区百色市乐业县同乐镇西部,是大石围天坑群中规模最大的天坑,它集岩溶洞穴、地下暗河和珍稀野生动植物资源于一体,成为名符其实的天坑岩溶博物馆,极具科学研究和旅游观赏价值。笔者在开展大石围天坑群国家地质公园综合调查时,在大石围天坑东绝壁第三层洞穴(蚂蜂洞)内发现河流—湖沼相堆积物,已经发生明显的成岩作用中,经实测剖面和采集样品送大港油田地质勘探开发研究院高建中等鉴定。首次获得丰富的孢粉化石,确定堆积物地层时代为距今23.3Ma的新近纪,是广西至今发现的最高岩溶洞穴中新近纪地层剖面,对研究桂西地区地壳运动、大石围天坑形成时代及其演化过程都具有实际意义。

1、大石围天坑及洞穴发育概况

大石围天坑坑口东西长约600m,南北宽420m,坑口平面似鸭梨状。山峰高程1440-1486m,垭口高程1251-1394m,从周边向坑底均为陡峭绝壁,绝壁高度150-613m;坑底高程约900m,堆积有大量的崩塌岩块。

2、蚂蜂洞地层剖面及孢粉组成特征

2.1地层剖面岩性特征

2.2孢粉化石组成特征

蚂蜂洞内共采集6个样品,孢粉化石中被子植物孢粉含量43.2-66.7%,蕨类孢粉含量16.7-34.6%,裸子植物孢粉含量16.7-26.2%,偶见苔藓类水藓孢属。

被子植物有桦科的桦粉属Betulaepollenites、鹅耳枥粉属Carpinus、榛粉属Momipites、桤木粉属Alnipollenites等,剖面上部含量最高;胡桃科的胡桃粉属Juglanspollenites、山核桃粉属Caryapollenites和与胡桃科有关的多孔粉属Multiporopollenites等,山毛榉科的山毛榉粉属Faguspollenites、栎粉属Quercoidites、栗粉属Cupuliferoipollenites等,冬青科的冬青粉属Ilexpollenites,杨柳科的柳粉属Salixipollenites,草本植物有藜粉属Chenopodipollis、菊科Compositae、蒿粉属Artemisiaepollenites、禾本科Graminiceae、毛莨粉属Ranunculacidites等(剖面顶部含量最高)。裸子植物以松科的双束松粉属Pinuspollenites为主,尚有单束松粉属Abietineacpollenetes、雪松粉属Cedripites、罗汉松粉属Podocarpidites等。蕨类以水龙骨单缝孢属Polypodiaceaaesporites为主,尚有具环水龙骨单缝孢Polypodiaceoisporites、瘤面水龙骨单缝孢Polypodiisporites、紫其孢属Osmudacidites、凤尾蕨孢属Pterisiporites、桫椤孢属Cyathidites等,偶见水藓类的水藓孢属Sphagnumsporites等。

3、大石围天坑形成时代探讨

桂西地区仅在局部地方存在晚白垩世地层覆盖于晚古生代地层之上;反映印支运动以后至晚白垩世之前(距今227-96Ma)一直处于上升剥蚀状态。受燕山运动第二幕(距今约96Ma)影响,桂西地区自南东向北西发生差异抬升,大石围岩溶区的早期断裂复活、节理裂隙进一步发育。晚白垩世中晚期桂西地区相对平静,在一些岩溶盆地、洼地堆积紫红色砾岩和泥岩。古新世初(距今65Ma),受燕山运动第四幕的影响,乐业—凌云一带形成1700-1800m的剥夷面和第四层溶洞(应为当时地下暗河管道)。里郎洞和蚂蜂洞形成雏型,蚂蜂洞应是大石围天坑形成过程中的一条地下河[1]。始新世初发生喜马拉雅运动第一幕,蚂蜂洞在原有基础上加宽加深,在蚂蜂洞洞壁见多层流水作用形成的边槽。渐新世早期大石围地区大幅度上升,侵蚀基准面快速下切,使蚂蜂洞洞体形成高差达83m的地下河[2],大石围天坑开始出现雏形,并与地下河初步联通,地下河成为天坑形成过程的排泄通道。由于岩溶崩塌,使蚂蜂洞出口部位地下河水流动受阻,形成陆源碎屑堆积,推测此次崩塌发生在渐新世后期(距今25Ma)[1]。中新世初期,喜马拉雅运动第二幕开始,地壳继续缓慢抬升,第二层溶洞(中洞)形成雏形,大石围天坑内崩塌作用继续发生。上新世时期,大石围地区发生明显抬升活动,大石围天坑内崩塌作用继续发生,在中洞堆积有约3m的崩塌碎石即是例证。更新世初(距今约2.6Ma)发生喜马拉雅运动第三幕,地壳频繁间歇上升,红水河强烈深切,根据第一层溶洞比现代地下河高24m推测,第一层溶洞可能形成于更新世中期(距今约1.5-1.0Ma),大石围天坑最终形成于更新世末期。

4、结语

根据蚂蜂洞堆积物中孢粉组合特征分析对比,认为大石围天坑由多次崩塌作用形成,形成过程始于古新世早期,在渐新世早期出现雏型,经渐新世-更新世的溶解、溶蚀、崩塌,最终形成于更新世末期。

本文经广西区域地质调查研究院教授级高工张继淹审阅,在此深表谢意!