神农架奇异岩石记录的故事(神农架巨石上的神秘铁链锁的故事)

华中第一高峰所处神农架地区，一年四季风光各异。春天，百花齐放，百鸟啾啾，那粉红的、雪白的高山杜鹃，映衬在蓝天白云之下，让人流连忘返；夏天，远近山峦，云雾缭绕，特别是雨后初霁，云雾从山脚升腾而起形成云海，沿着山谷向山峰盘旋，宛若仙境；秋天，满山金黄火红；冬天，白雪皑皑，冰棱高挂，神农架变成了南方人的雪乡。

“春有百花秋有叶，夏有凉风冬有雪”的美丽神农架，是一个神圣、神奇、神秘的地方，她不仅拥有“神农架世界自然遗产”、“神农架世界地质公园”、“联合国教科文组织人与生物圈保护地”三顶桂冠的殊荣，而且还是国家公园。随着身价的与日俱增，人类也已逐渐揭开了她神秘的面纱。我们在欣赏她、景仰她的同时，不禁要问：神农架这么一块风水宝地，她在古老的地质时期是什么样子？经历了多少沧桑变幻？神农架国家公园的地质景观向我们展示着这一切的谜底。

神农架景区岩石宏观特征（图1）——从神农顶向谷底望去，一根根屹立着的白云岩石柱伟岸挺拔，呈层状的白云岩形成的深深的峡谷。白云岩层层堆叠在一起，形成了有名的中元古界神农架群，和晚于它的南华系及埃迪卡拉系岩石共同构成了神农架三大园区（神农顶景区、官门山景区和老君山景区）以及沿209国道从木鱼－红坪一带地质景观的主体。这些岩石在空间上有一定的分布规律，由中间向两边，由老变新，中间一部分是10亿年到14亿年的神农架群，外圈是7亿年到5.4亿年南华系冰碛岩与埃迪卡拉系碳酸盐岩，地质学把这种中间岩石年代老、两边岩石年代新的褶皱构造叫背斜（图２），单个的也称背形构造。

图1 神农顶景区的神农谷

图2 神农顶景区的神农背斜

神农架在地球演变的历史长河中，也在不断接受着沧海桑田的变幻，这些变化都记录在岩石中。抹去地球历史的尘埃，回到远古的洪荒时代，去探究她的原始面貌，我们从中采撷了几种美丽的岩石，透过它们形成的故事来了解历史。从这些十几亿年前、几亿年前形成的古老而神奇岩石中，仿佛看见了一片浩瀚的海洋正向我们延伸……

玛瑙石（图3）——滨浅海洗礼的宠儿。神农架的岩石主要发育于14亿年到5.4亿年间温暖、干燥气候条件下的浅海、滨海环境（其间一段时期也发育着冰雪覆盖的大陆冰川）。地质学家从岩石的物质组成和结构构造来判别它们形成的环境。神农架群许多岩石表现出遭受过大海波浪的作用，在岩石的层面上就会出现由海浪形成的波痕(浪成波痕)（图４）；而从地层剖面（纵切面）上看，有显著的顶面相互切割、看起来似透镜状、波状与脉状的微细纹理，这就是潮汐层理（图5），它们是由于大海的潮汐，导致海水携带着泥砂不断地向岸或向海方向侧向运动的产物。正是由于潮汐向岸和向海的双向运动，在海滩或向海延伸的方向上会留下一些沟渠、河道或潮道，是潮水进退的主要通道，潮沟、潮道中的水动力是非常强的。以上这些特征说明其形成时的环境为滨岸带。神奇而美丽的玛瑙石（我们称其为玛瑙砾岩）就在13亿年前的潮沟里形成了。在这套砾岩的上方出现的近1m厚的巨型倾斜纹理和板状交错层理，代表了潮沟强水动力条件下的形成产物（图6）。正是由于这些（潮）沟，潮道中水流千百万年来日夜不停歇的冲刷才让平淡无奇的砾石变成今天美丽、光彩夺目的漂亮石头。

图3 神农架的玛瑙石

图4 神农顶景区乱石沟组波痕

图5 神农顶景区乱石沟组中的潮汐层理

图6 神农架群乱石沟组潮沟和潮道中的玛瑙砾岩和板状、楔状交错层理

叠层石——古老的生命印迹（图7-10）。在地球演化过程中，在岩石中有一种奇特的微生物成因的沉积岩，称为微生物岩，叠层石是其中最重要和最显著的一类。它纵贯地球历史近38亿年，记录了地球上最原始的生命现象，它的兴衰与地球不同时期的重大表生地质事件和环境演变密切相关，具有重要的科学研究意义。这种由特殊的、含有地球上最早期最主要生命存在形式的、类似现代海洋或湖泊当中的蓝藻类生物形成的叠层石，在神农架的中元古代碳酸盐岩地层中广泛发育，叠层石的典型特征就是由一层层向上凸起的纹层组成的柱体组成，有的柱体相互连接，使纹层成波浪状，也有的柱体互不相连，柱体间被泥质等充填。叠层石的宏观形态各不相同（图7-8），反映了它形成时的水体环境水深各异，从层—穹—柱—锥，一般指示水深越来越大。叠层石不仅是神农架世界地质公园最重要的地质遗迹，而且代表着地球早期独特的生命存在形式，更重要的是它为后来地球上其他生命的诞生创造了条件，即创造了富氧气的大气环境，因此它是地球上生命诞生的最大功臣。叠层石的内部，在显微镜下可以看到藻丝体或其残留的有机质（图9），正是这些藻类的作用，形成了这些宏观形态上各异的微生物岩类型。更为奇妙的是，它的纹层一明一暗交替出现，可能是日（夜）纹层：白天生命活动旺盛，光合作用强烈，形成富藻（有机质）的暗色层；夜晚生命活动处于静止和停息，有机质贫乏，形成主要由碳酸盐结晶颗粒构成的亮层。同时，受波浪、潮汐及水动力强弱、碎屑物质供应量等的影响，形成纹层样式各不相同的奇妙叠层构造（图7-10）。也有人认为，叠层石的纹层是以年为周期，夏天形成暗色纹层，冬天形成亮色纹层。有研究通过这些纹层数目及纹层厚度与间距的精确测量，估算出6亿年前及10亿年或十几亿年前地球上的一天或是一年的时长；无论哪种解释与推理，都说明叠层石具有“生物钟”的作用。这也是一种科学研究方向和思路。

图7 神农架群矿石山组锥状叠层石

图8 神农架石槽河组分叉柱状叠层石

图9 神农架矿石山组锥状叠层石镜下特征

图10 神农架官门山石槽河组叠层石纹层形态和韵律结构

干裂（图11)与石盐假晶(图12）——干热环境的见证。在干旱、炎热的环境下，现代海滩、湖滩或河滩上，干裂或泥裂纹等等的出现可谓司空见惯。而在岩石上也可以看到这些构造，其次还可以看见一些盐类和石膏等，都是这种环境下的产物。近岸或浅水的泥质表面原本浸润在水下，但由于天气干旱，水体蒸发强烈，泥质的表面暴露到地表（水面上），很快就由于水分的丧失而开始张裂，裂开形成不规则的网格状块体。视泥质层的物质成分差异、厚度、表面积大小不同等等因素的影响，裂开的网格大小、形状、裂开的深度都不相同；后期这些裂缝中被砂质等充填，它们一起埋藏到地下，经历成岩作用固结成岩石，便被保存下来。而当岩石中发现的石盐假晶，那是石盐晶体在岩石中留下的印迹。之所以称为“假晶”，是因为这只是晶体的假象：原先的石盐晶体，在成岩过程中，石盐化学成分早已流失掉了，其晶格被其他成分充填取代；变成岩石后，仍然保留着石盐晶体原先的形态。在很多地方类似这样环境形成的石头上，都可以看到“石盐假晶”。

图11 神农架乱石沟组中的干裂

图12 神农架乱石沟组中的石盐假晶

冰碛岩——雪球事件的产物（图13,图14)。地球自形成以来，一直在不停地运动变化着，从来都不是我们所看到的表面这么平静。既有沧海桑田的变换，也有着冰与火的洗礼。在7-6亿多年前的整个地球，曾经几乎全部被巨厚的冰川所覆盖，那个时期被称为雪球地球时期。在神农顶景区东门口（靠近209国道一侧），神农顶景区三省台与相思岭，官门山景区入口等多个地方，都可以看到它们曾经存在的证据。

证据之一：存在稀奇古怪、大小不同、棱角分明的大砾石，并且许多砾石表面具有很多刻痕、划痕，地质学家管它叫作冰碛岩，是一种冰川携运到陆地、或者说由冰滑行到海洋当中而堆积下来的沉积岩（图13）。

证据之二：冰川融化之后，其中的碎屑物质由冰川河流把它携运到冰川的前沿（冰舌）或者河谷地带（冰碛堤等）堆积下来，巨大的砾石把下面的泥质纹层都压弯了，这就是俗称的坠石，意思是从海平面掉到海底沉积物当中的岩块或岩石，表明那时候有从大陆运移到海洋中的巨大冰体（冰山），由于其在大海中漂移，称其为冰筏，它们在漂浮的过程中天气转暖，其中的砾石因冰融化而坠入海底，在布满纹泥的海底，压弯或冲断了纹泥而形成（图14）。

证据之三：在冰川作用的同时，冰蚀作用会使基岩破坏，破坏下来的碎屑物质被冻在冰里，随冰川携带迁移，冰化后碎屑物质就堆积下来，因此它们棱角分明。

证据之四：我们看见冰川覆盖在基岩上，由于压力作用或是其他原因，最靠近基岩的冰可能短期会部分融化，冰水进入到基岩的裂缝中，同时，石子、沙或泥等也会充填进去，形成冰楔，而这些裂缝也很可能是因为冰冻冻裂形成的，之后裂缝当中碎石等充填进去。

图13 神农架南沱组冰碛岩

图14 神农架的海底冰碛岩（含坠石的纹泥）

“经络石”（图15)､“发丝石”(图16)､“梅花玉和鸡血玉”（图17）——来自热液与构造的自然合体。神农架的岩石当中还有一些由于后期热液作用导致的变质构造，当地管它叫经络石，这是由于来自地球深处的热液作用，与已经形成的岩石在裂缝或是孔隙中发生物理化学变化，重结晶或形成新矿物，出现一些不规则的图案或裂缝充填构造。这个热水效应作用过程中，一种会沿着孔缝的边界进行，形成马牙状或栉壳状结构，这是典型的经络石；另一种热水效应发生在仅有微裂隙的岩石中，暗色泥质或铁质沉淀，形成马尾丝状或头发丝状脉体（图16）；同样，由于热水效应导致碳酸盐岩硅化变质，同时沿断层面受富铁物质的浸润，形成鲜红的硅质白云岩或裂缝中形成玛瑙，这就是神农架地区所谓的“梅花玉”和“鸡血玉”的成因（图17)｡