揭示长江三峡地质历史-时间的脚印

“朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还。两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山。”在水流湍急、两岸连山的长江三峡，诗人听见了猿声，画家望见了神女，而地质学家则在夹峙大江两岸的石壁上，看到了近9亿年的漫长的地质历史。这里有从震旦纪到第四纪形成的沉积岩，其间只有少数时代的地层缺失，保存下来的地层总厚度达到10多千米。长江像一把利刃把它们从中切开，使我们看到了一个世界罕见的宏伟的地质剖面。现在让我们来巡视一番，读一读这记载在岩层里的沧桑变迁。

广义的长江三峡，包括从白帝城到南津关长约200千米的地段。其中真正是重岩叠嶂、遮天蔽日、陡峭狭窄的峡谷则不过长约89千米。构成这些峡谷的岩石主要是石灰岩。

在瞿塘峡、巫峡和兵书宝剑峡，这些地方的石灰岩都是三叠纪时形成的；寒武纪时形成的石灰岩构成了牛肝马肺峡和黄猫峡，灯影峡则是震旦系石灰岩被江水冲刷的结果。

石灰岩是溶解在水中的碳酸钙沉淀后形成的。它常出现在离岸比较远的海、湖中间，温热的浅海最易产生碳酸钙的沉淀。生物对石灰岩的形成也有重要的作用，例如，通过光合作用使海水中的二氧化碳减少，有利于碳酸钙的沉淀，把钙质吸收到自己的骨骼、介壳之中。这些生物死后，遗骸沉在海底，便是构成石灰岩的物质来源。

在大自然中，碳酸钙多以方解石这种矿物的形态出现，如果这种矿物中不仅含钙，还含镁，这就是白云石了。它们常组合在一起，形成石灰岩、白云质石灰岩、白云岩或石灰质白云岩，总之，都是碳酸盐矿物构成的岩石。在三峡，它们常夹杂在一起。这里10多千米厚的沉积岩中，石灰岩和白云岩的厚度有3000多米。这些岩层里有许多海洋生物化石，证明它们是在海里形成的。今天高耸入云的巫山十二峰，原本是汪洋大海的海底。

在三峡地区，还有许多砂岩和页岩。

主要由直径在2毫米以下的砂粒胶结而成的砂岩，形成于离岸较近的水中，流水把这些砂粒搬来后，由于颗粒较大，不能搬到更远的地方，于是就沉降下来，在海边或湖里形成砂岩。

由极细微的黏土颗粒构成的岩石是页岩。这些黏土颗粒的直径大多小于0.001毫米，如此细小的微粒可以悬浮在水中，被搬到比较远的地方。所以页岩常在浅海或宁静的湖泊中形成。由于组成页岩的物质很细，经过压紧胶结，有的还可以沿层面剥离，因此得了页岩之名。

三峡地区的砂岩和页岩很多，共有5000—6000米厚，其中约有90%是在侏罗纪以后堆积而成的。(www.xing528.com)

页岩很软，易被破坏，因此，在页岩分布的地区，地势就比较低缓，河谷比较开阔，村落田园增多，从秭归到著名的香溪一带，就是这种情况。在那高峻的峡谷里间或也有少量页岩出露，这里较易为江水侵蚀，使两岸连绵不断的石壁稍稍打开一个缺口，狭窄的兵书宝剑峡和牛肝马肺峡之间有比较开阔的新滩出现，就是这个原因。由于页岩易受破坏，盖在它上面的石灰岩便失去了稳固的基础，所以在新滩附近多次出现过山崩。

三峡还有一种为数不多但意义重大的沉积岩——砾岩，一种主要由砾石胶结而成的岩石。

当我们漫步在河边或海滨的时候，可以见到许多大大小小、表面比较圆滑的石块，这些石块是岩石碎裂后的产物，本来是有棱有角的，现在经过流水的搬运，互相碰撞，受到磨损，失去了棱角。地质学把这些直径在2毫米以上、磨失了棱角的石块称为砾石。还保存着棱角的石块称为角砾。砾石磨得越圆，说明它被搬运的距离越长。由于砾石比较大，不能被搬运到离岸较远的地方，所以，总是堆积在河里或海边。因此，砾岩的出现告诉我们，这里曾经有河流经过或曾经是海、湖之滨。如果其中含有角砾，或者主要是角砾岩，则说明这里距角砾的来源很近。

地层中出现砾岩，表示这里离岸很近，或是刚被水淹，或是水快要退掉了，也就是发生了水域扩大或缩小的现象，其原因是这里的地壳在下沉或上升。

当地壳在稳定下降时，被搬到海里的泥沙总是不能把海填满，泥沙不断沉积，就形成了许多在时间上连续不断、在空间上平行一致的沉积岩，这种岩层之间的接触关系被称为整合。

如果上、下两层岩石之间缺少某个地质时代的岩层，这就证明，其间岩层曾一度升出水面，沉积作用停止了，没有岩层继续形成，原先形成的一部分岩层也可以因露出水面受到破坏而缺失，造成了地层在时间顺序上不连续的情况。这种现象称为不整合。

在这种沧桑变迁的过程中，有时地壳的运动表现得很缓慢、很平衡，在升起为陆地的前后，堆积起来的岩层都是近于水平状态分布的，不容易看出它们之间是不连续的。许多不整合，是地壳发生了强烈运动的记录，这可以从上、下地层之间不是平行一致，而是斜交的辨认出来。地壳运动时，地层受到挤压变得弯弯曲曲，并隆起升高，常形成高大横亘的山脉，一般称为造山运动。在强烈的地壳运动告一段落以后，地壳下降，被水淹没，再度有泥沙沉积，新的沉积物所形成的岩层是水平的，就是因为水平的新沉积物覆盖在弯曲的老沉积物上面，所以新老岩层成了斜交的关系。

在三峡一带的地层中，这种新老岩层斜交的不整合三次出现，说明这里经历了三次强烈的造山运动。从震旦系到侏罗系，没有岩层斜交的不整合，但存在着沉积的多次不连续，并表现出沉积物从粗到细、又从细到粗的变化，告诉我们地壳虽然没有发生造山运动，但一直不是静止的，有过多次从桑田到沧海，又从沧海到桑田的变迁。在震旦系的底部有一层砾岩，往上逐渐变为砂岩、页岩和石灰岩。这些砾岩中所含的砾石，看得出是古老的变质岩和花岗岩碎裂搬运后再沉积的产物，说明这里在震旦纪以前的时期，造山运动强烈，岩石发生变质，岩浆也大规模侵入，以后相对来说比较稳定，但在经过长期剥蚀，地面变得比较平坦后，又开始缓慢地下沉。震旦纪时，开始这里还是大陆的一部分，以后逐渐变成了浩瀚的海洋，其间地壳时升时降，有时还高出了海面。直到三叠纪时，这一带基本上还是一片海洋。三叠纪末，这里地壳运动强烈，海水退却，以后就变成了大陆上的湖泊。在白垩纪末期，又一次强烈的造山运动形成了今天的巍巍群山。在局部的低洼地区中，沉积了很厚的第三纪砂岩。自此以后，地壳继续上升，第四纪以来就升高了约1000米，而长江的侵蚀作用则在不断把峡谷下切。一面不断上升，一面不断下切，这两种作用结合在一起，于是出现了举世无双的三峡，并在它的石壁上“展示”出了这部沧桑变迁的历史。1924年，李四光和他的助手赵亚曾来到这里考察，首次给这部石壁上的历史做了系统整理。以后，又经过许多地质工作者的努力修正，使这个保存在三峡石壁上的世界上最长的地质历史纪录，能够为我们所认识。三峡石壁是地球这本大书中的一幅精彩的画卷。