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云龙山水地质说


徐州南秀北雄,山水形胜,具有5000多年文明史、3000多年建城史,自古为兵家必争之地,素有“一城清山半城湖”之美称。尤其是市区的云龙山、云龙湖山水相依,是省内外著名的5A级风景名胜区。那么,是什么样的地质条件成就了如此人间胜境呢?

徐州在邳州中部以西处于华北地台南缘,区内最古老岩石约26.5亿年,10亿年新元古代-至2.6亿年古生代末期以海洋环境为主,期间沉积了厚达数千米的滨-浅海碎屑岩-碳酸盐岩-海陆交互相含煤岩系。经多期地壳运动,地层褶皱成山,发生断裂和岩浆活动,山体遭受风化剥蚀,低洼区沉积物堆积,沧海桑田,形成了当前的地貌景观。

徐州主城区地质构造处于徐州-宿州弧形断褶带中部。构造形迹主要表现为北东向紧密的复式褶皱和纵向逆断层组合,由此控制了山脉主呈北东走向。后期被多条北西向张性断裂横向切割,北西、北东向构造的共同作用,控制了区内丘陵、平原和水系的分布。

地层受水平挤压产生的褶皱有背斜和向斜之分,背斜顶部转折端形成张力进而产生放射状的张性裂隙,加速风化,以至背斜核部区域常形成谷地平原;向斜核部紧密,不易风化,多成山体、高地。

徐州城区中部为徐州复式背斜,东、西两侧分别拾屯复式向斜、七里沟复式向斜,煤系地层则分布于向斜中部。徐州复背斜轴线由北向南大致沿八里屯-云龙湖的湖中路-汉王一线展布,中间被北西向废黄河断裂带切割。背斜核部由中下寒武统以下的碎屑岩夹少量碳酸盐岩组成,以碎屑岩为特征;两翼由中上寒武统-下奥陶统碳酸盐岩组成,中间因有多条纵向逆掩断层切割而使地层排列不甚连续。该背斜核部发育一次级的珠山向斜,珠山向斜在明珠路以南枢纽向南东倾伏,核部变宽,地层逐步变新,进而在云龙湖南岸直对湖中路出现由中寒武统张夏组-下奥陶统碳酸盐岩构成的南侧珠山-拉犁山-大窝山山系。

鉴于徐州偏干旱的气候条件,物理风化强于化学风化作用,成份、结构相对均一、厚度大的碳酸盐岩风化剥蚀速度慢于砂页岩,加之背斜顶部转折部位张裂隙发育,加速风化剥蚀,从而在徐州复式背斜核部老地层碎屑岩分布区出现了八里屯-云龙湖一线的背斜谷负地形地貌;在复式背斜北西、南东两翼(于云龙湖东、西两岸)分别形成了韩山-王大山及云龙山-泉山山系,在核部次级向斜位置形成了珠山以南山系,这些山系主要由中寒武统张夏组-下奥陶统碳酸盐岩构成。

上述地质背景造就了云龙湖、云龙山的基本地貌条件。背斜谷成因的簸箕洼,当年由苏东坡知府在北侧筑了条拦水大堤,从此,云龙湖开始造福徐州人民。云龙湖两侧的云龙山、王大山等山体陡峭,岩石产状几乎直立,全由石灰岩构成,岩溶裂隙发育,降雨时大气降水很快入渗地下,向云龙湖补给,云龙湖底砂页岩不透水,保水性极好;加之南侧由灰岩、白云岩组成的次级向斜向南逐步倾伏,组成的碳酸盐岩地层加厚,地势向南走高,南部山区承接的大气降水也沿水系北流,汇入云龙湖,以至云龙湖常年不涸,碧波常驻。

北西向张性断裂在本地区常呈等距性分布,其切割北东地层及构造线,并加速断裂带附近岩层的风化剥蚀特别是可溶碳酸盐岩的溶蚀,从而呈现负地形地貌。其中徐州市区中部的废黄河断裂带大致沿黄河故道总体走向展布,断裂带宽800-1000多米,是区内最大的横向断裂。断裂带内岩石破碎,裂隙、岩溶发育,富水性好,为区域地表水、地下水系的主控断裂。该断裂带错切了纵向构造形迹,具有多期活动性。推测断裂带南倾,北东盘较南西盘上升数百米。古泗水、故黄河沿断裂带发育,故黄河在徐约600年,多次决堤泛滥,留下大量泥砂,形成河道高滩、冲积平原和串珠状决口洼地。

由于废黄河断裂的两盘落差,北盘风化剥蚀更为强烈,背斜核部更为宽阔。在同一走向上,地层北盘偏老,南盘偏新,加上同性质、大致同方向的不牢河断裂、班井断裂的共同作用,以致废黄河断裂带南盘云龙湖以南山区中-下寒武统馒头组-徐庄组砂页岩常构成山体,并多有由班井断裂控制的一些中酸性岩脉穿插,砂页岩及中酸性侵入岩较灰岩钾含量高20.5-7.0倍,磷含量高于灰岩2-3倍,且砂页岩、中酸性侵入岩风化残余物质易于在原地形成土壤,保水、保湿性强,并富含钾、磷肥、多种微量元素等肥质元素;而灰岩的风化物质极易被雨水及地下水携带-迁移形成水土流失,本来含有的肥效元素就低,土、肥难以于原地保存。所以,多有砂页岩、中酸性侵入岩参杂的徐州南部山区就植被发育,郁郁葱葱,风景秀丽;而断裂带北侧徐州北部山区老地层砂页岩几乎全部分布在山体坡麓、山间凹地,山体本身在山头部位多由中、上寒武统灰岩、白云岩特别是张夏组厚层-巨厚层灰岩构成,风化残余物质少并多流失,所以,北部山体岩石多裸露,山色更显粗犷、雄壮:“南秀北雄”由此而来。新中国成以来,徐州人几番向荒山进军,绿化造林,昔日北部荒山也多已披上了绿装。

向斜盆地分布的石炭-二叠纪煤层自清代起陆续建井开采,3.2-2.6亿年前约6000万年间形成的煤层历经百年开采,几近枯竭,众多煤矿多已闭坑关停。近年来,在习近平总书记“两山论”思想引领下,采煤塌陷地多已修复建成了美丽的湿地公园和渔光互补的产业地;当年的故黄河高滩建成了观光路,决口水洼改造成了人们休闲娱乐的好去处。


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