崖壁上一排横向的凹槽,槽上突出一排檐。有人说是水冲出来的,有人说是人工凿的。凹槽的走向与岩层完全一致,还一直延伸过整面崖,这提示控制它的是岩性差异,而不是某一次水流的偶然掏蚀。
凹凸成对、层位稳定,控制因素就是岩性而不是偶然
同一面崖上,凸起与凹槽总成对出现,一个挨一个,高度也相当。沿崖追 20–30 米,凹凸所在的层位不换,说明控制它的是一条稳定界面,即层面或脉壁。凹凸成对且层位稳定,是差异风化的第一条判据。
凹槽的深度与凸檐的悬出量大致相当,多在 0.2–1.5 米之间。槽上缘常见新鲜崩落面,因为悬出的硬层失去支撑后会一块块掉落,落下的块体棱角锋利,就堆在槽下形成一条碎屑带。
凹槽底部残留的碎屑,就是被风化掉的那一层
层状岩区看软层:砂岩单层厚 10–50 厘米,抗风化强,突出成檐;页岩、泥岩夹层厚 5–30 厘米,吸水膨胀易崩解,凹成槽,槽高与软层厚度基本一致。侵入岩区看脉体:石英脉、伟晶岩脉突出成脊,煌斑岩脉暗色矿物多、易分解成黏土,凹成沟,脉宽 0.2–2 米时反差最明显。
槽底堆积物最能说明问题。若碎屑的颜色、结构与槽壁相同,且长石、云母已蚀变成黏土,这一层就是被风化掉的软层。若槽底堆的是上方硬层崩落的干净岩块、几乎没有黏土基质,则凹槽由崩塌掏空形成,风化次序要倒过来写,两种情形的结论完全不同。
刻划与回弹给出硬度差,差得稳定才算岩性差异
硬度可以直接试。小刀能刻出粉状沟的是软层,刀尖打滑只留浅痕的是硬层;有回弹仪时,凹凸部位的读数差要反复出现才算数,只差一两次的多半是表面粗糙度与含水量的影响。硬度差必须与层位对应,孤立的一次高值不能作判据。
矿物组成是更硬的证据。软层黏土矿物多,遇水成糊;硬层石英含量高,敲击声脆。各取一小块碎屑投入水中,几分钟内散开成泥的是软层,保持块形的是硬层,这是野外最快的分辨法,也不需要携带仪器。
混进来的是壶穴、盐风化穴与人工凿痕
壶穴是圆形的,长在河床基岩上,内壁磨光,坑底常留磨圆的砾石,与层位无关。盐风化穴是密集小坑,直径多在几毫米到几厘米,成片分布在岩面而不是成层排列。两者的边界都不随岩层走,这是与差异风化最省事的区分点。
人工凿痕平直,深度均匀,壁上留有钎眼或切割纹,方向随工匠手劲变化,不随岩层走。老采石场的梯形槽口尤其容易被误认,看槽壁是否平直、槽底是否平整,比看整体轮廓有效。
关键数据
下列数值为常见范围,随岩性组合、气候与暴露时间变动。测量以同一崖面、同一层位为准,跨层位比较没有意义。
- 凹槽高 0.3–2 米,深 0.2–1.5 米,深度与凸檐悬出量相近。
- 抗风化的砂岩单层厚 10–50 厘米,常构成凸檐。
- 页岩、泥岩软层厚 5–30 厘米,常构成凹槽。
- 岩脉宽 0.2–2 米时,地形反差最明显。
- 凹凸沿走向可稳定延伸 20–30 米以上,层位不换。
- 槽下碎屑若含大量黏土基质,指示其为风化的软层。
边界
厚层均质岩体不发育层控凹凸。厚层砂岩与块状花岗岩内部没有明显强弱层,风化面多成缓坡或球状,不会出现成排的檐与槽。岩层倾角超过 60 度时,凹凸沿倾向排列,看起来是竖条而不是横带,容易与流水冲沟混为一谈。
植被与风化壳会掩盖判据。苔藓、地衣把软层糊平,坡积物把槽填满,此时只能靠敲击声与刻划硬度判断,误差明显变大。本文判断:差异风化与差异侵蚀要分开记录,前者由岩性控制、界面稳定,后者由流水或海浪掏蚀、界面随外力变化。
参考文献
- 杨景春, 李有利 主编.《地貌学原理》(第三版). 北京大学出版社, 2012.
- Selby, M. J. Hillslope Materials and Processes (2nd ed.). Oxford University Press, 1993.
- 张倬元, 王士天, 王兰生.《工程地质分析原理》. 地质出版社, 1994.
- 伍光和, 王乃昂 等.《自然地理学》(第四版). 高等教育出版社, 2008.