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丹霞地貌是地貌学研究的热点问题之一,广东丹霞山和江西龙虎山是我国丹霞地貌发育最具代表性的两个区域,也是我国2010年“中国丹霞”申报并被批准为世界自然遗产的两个地点。目前,对岩性与丹霞地貌发育关系的理论研究仍处于定性阶段,缺乏具体实验支持。本文通过对丹霞山和龙虎山进行实地岩性采样,在总结两地地理、地质背景,断层节理发育的基础上,对所采集的砂岩、砾岩和少量泥岩样品进行单轴抗压强度实验、抗酸侵蚀实验、抗冻融实验和偏光显微镜鉴定,利用所得实验数据对两地岩性差异与丹霞地貌发育的关系进行定量分析,并得到以下基本结论: (1)丹霞山和龙虎山均处于我国东南部,在元古代和早古生代,两地均处于地槽发育阶段,并沉积了震旦系和下古生界地层,之后进入准地台发展阶段。在泥盆纪后期大范围海侵之后,形成盖层沉积。三叠纪的印支运动,对两个区域均产生了重大影响,使它们进入大陆边缘活动阶段。侏罗纪以来,两地进入内陆湖相沉积阶段;之后,经过燕山运动、地壳隆升、火山爆发等地质事件,在白垩纪中后期,红层在两地发育。后在风化剥蚀、水流侵蚀、重力崩塌等外营力共同作用下,形成了今日丹霞山和龙虎山的丹霞地貌。 (2)丹霞山和龙虎山的干(湿)抗压实验表明,丹霞山砾岩的平均干(湿)抗压强度是砂岩的1.18(1.16)倍;龙虎山砾岩的平均干抗压强度是砂岩的2.43倍,龙虎山砂岩湿抗压时,全部分散,砾岩平均湿抗压强度为58.11MPa。此实验中,砾岩的干(湿)抗压强度总是高于砂岩的干(湿)抗压强度,并且同一岩性岩体干抗压强度大于湿抗压强度。这表明,在雨量充沛的季节里,岩体都更容易遭受侵蚀而剥落。此外,经抗酸、抗冻融实验后,两个地点砂岩、砾岩的抗压能力全部下降,这表明白垩纪火山喷发形成的酸雨环境以及第四纪冰期与间冰期冷暖交替的环境,对丹霞地貌发育存在一定影响。上述实验所得结果和岩性密切相关,通过偏光显微镜鉴定发现,砂岩和砾岩的组分结构不同,就会产生差异分化。砂岩钙屑含量高、裂隙多,在上部岩石的压力作用和外力侵蚀下,较砾岩更不稳定,易被剥蚀;砾岩成分复杂,含有的火成岩组分经历了火山作用的高温和之后的冷却,坚硬程度、抗压能力都非常高,所以砾岩易被保留下来。 (3)对比丹霞山和龙虎山的岩石学实验发现,丹霞山砂岩的干(湿)抗压强度、抗酸、抗冻融能力均超过龙虎山砂岩,这表明龙虎山的砂岩抗侵蚀能力较差,抗风化能力大大低于丹霞山的砂岩。丹霞山砾岩的干(湿)抗压强度、抗酸和抗冻融能力略低于龙虎山。这一点,可能与丹霞山砾岩中融水物质的含量和胶结程度较龙虎山更多有直接关系。通过偏光显微镜鉴定发现,丹霞山的砾岩中确实含有一小部分碳酸盐胶结物,这些易溶成分的存在,增加了砾岩的透水性、可溶性和易分解性,在雨水丰富的时节里,水流会带走一部分碳酸钙,而龙虎山的砾岩含有更多的火山岩物质,所以更加坚硬。