爭論不休的蒙山攔馬墻巨石堆：冰磧壟還是泥石流堆積體？

爭論不休的蒙山攔馬墻巨石堆：冰磧壟還是泥石流堆積體？

上篇博文介展示了我們在大興安嶺賽罕烏拉國家級自然保護區(qū)開挖的一個石海解剖剖面，并介紹了其結(jié)構(gòu)特征、形成機理和古氣候意義，強調(diào)了石海（石河）是冰緣氣候的典型代表。博文鏈接：

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=39040&do=blog&id=1265267

本篇博文重點用賽罕烏拉石海剖面與山東蒙山攔馬墻巨石堆進行結(jié)構(gòu)對比，證明二者具有相同的成因機理，都是冰緣氣候下的自然產(chǎn)物。

我們的論文發(fā)表在《地質(zhì)論評》2020年第 6 期：

呂洪波，高于，浦津，孟和達來，歐陽江城，巴特爾，劉波，張云喜，李桂林. 2020. 大興安嶺南段賽罕烏拉石海剖面分析及其與蒙山攔馬墻石河結(jié)構(gòu)對比。地質(zhì)論評，66（6）：1572—1588.鏈接如下：

http://www.geojournals.cn/georev/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20206606009&flag=1

感興趣的朋友請自己下載閱讀。

下面就介紹論文后半部分的內(nèi)容（為了便于對比，保留上篇博文中幾張重要圖片）：

先歸納一下烏蘭壩石海剖面的基本結(jié)構(gòu)特征：

1、石海表面為棱角狀巖塊，打開新鮮面則呈現(xiàn)出深灰色并顯示灰白色斜長石斑晶，應為安山玢巖。

2、巖塊大小混雜，但最上面以大巖塊為主，石海表面除了少量直徑不足10cm巖塊外，多數(shù)直徑超過20cm，有很多長條狀巖塊直徑超過50cm。

3、石海剖面從地表向下總體上看，巖塊直徑呈現(xiàn)上大下小的趨勢，越到下面細小碎屑越多，在基巖表面甚至還有一層黏土覆蓋。

4、整個石海剖面巖塊之間不是雜基支撐，而是呈現(xiàn)明顯的鏤空（openwork）狀，剖面上部巖塊之間的空隙很大，下部巖塊之間有小的碎屑充填卻仍有明顯的空隙，以至于所有巖塊表面都有一層土黃色的浮土附著，然而巖塊卻非常新鮮，沒有明顯的化學風化。

6、坡度超過20度的地方有的巖塊近期有翻轉(zhuǎn)（向山坡下游傾倒而弱定向）。這說明石海巖塊雖然來自原地，但一旦地面坡度偏大就會導致巖塊向下游蠕動乃至翻轉(zhuǎn)，甚至形成巖屑坡（scree）。

再放幾張賽罕烏拉石海的照片增加感性認識：

下面是石海形成機理示意圖：

一、攔馬墻巨石堆的位置和基本特征

攔馬墻巨石堆位于山東省蒙山南麓的一條近東西向溝谷中間。用Google Earth圖上定位，該處位置GPS值為：N 35o33′25″; E 117o48′57″; H = 380m （圖8）。

攔馬墻巨石堆主體長100m，最寬15m，最高高出兩側(cè)河谷超過3m，下端海拔375m，上端海拔393m，該段河谷坡度10°左右，野外測量攔馬墻巨石堆表面坡度局部15°左右。

本人三次現(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn)：巨石堆北側(cè)鵝卵石鋪就的河床有自東向西流淌的季節(jié)性小溪，流過攔馬墻后不遠即與其西北側(cè)的支流匯合而向南轉(zhuǎn)折。南側(cè)的支流早已被修改成農(nóng)田，不再有水流流過。河谷北岸為較為和緩的山坡，有樹林分布；而河谷南岸為含有巨大漂礫的混積物構(gòu)成的三四米深的陡崖，陡崖南邊岸上為散落著大量漂礫的平緩臺地，有樹木分布，但未見明顯的基巖露頭（圖8）。

攔馬墻石河由片麻巖、混合巖大巖塊組成，巖塊呈棱角狀和次棱角狀。表面巖塊直徑多80cm以上，最大直徑超過2m，在剖面上巖塊直徑呈現(xiàn)上大下小趨勢，下部巖塊之間夾有小碎屑。巨石堆南北兩側(cè)不對稱，南側(cè)相對和緩而北側(cè)形成陡崖，似被洪水侵蝕而缺少部分巖塊（圖8A、8B）。巖塊雖然雜亂分布，但有些向上游和北側(cè)（即NE）傾斜的趨勢（圖8E）。巖塊之間顆粒支撐明顯，構(gòu)成鏤空狀堆疊，上部的空隙內(nèi)沒有雜基充填（圖8A、B、E、F）。蒙山世界地質(zhì)公園請工人在北側(cè)河谷緊貼巨石堆底部開挖出深度超過半米的凹坑，顯示地表之下巖塊從直徑30cm左右的礫石迅速轉(zhuǎn)變?yōu)?0cm左右的角礫，而礫石之間的空隙充填以黏土而非細礫和砂（圖8C），缺少河床細礫和粗砂組分，更深的地下詳情未知。

我們歸納一下攔馬墻巨石堆的結(jié)構(gòu)特征：

（1）、從揭示的剖面看，攔馬墻巨石堆底部并非河床礫石和粗砂，而是鏤空結(jié)構(gòu)被土壤充填（圖8C），從本質(zhì)上講仍然是鏤空結(jié)構(gòu)，只是比上部巖塊小得多而已。這一特征與賽罕烏拉烏蘭壩石海剖面特征（圖5）一致。從巨石堆線狀排列方式看，與賽罕烏拉王墳溝花崗巖石河（圖4h）類似。

（2）、攔馬墻巨石堆表層大巖塊雖然有一些向NE傾的趨勢，但該處河谷坡度10度左右，巨石堆局部段落坡度超過15度，再加上線狀石河堆積體巖塊向上托舉時邊緣必然向兩側(cè)傾倒，這就是攔馬墻大巖塊因自身重力而弱定向排列的原因（圖8E）。

（3）、大巖塊表面保留了多個方向的短而深淺不一的刻痕（圖8D），這恰恰是冰凍作用導致某些巖塊掘起時棱角頂在相鄰大巖塊表面轉(zhuǎn)動造成的。冰劈作用頂起過程中，大巖塊不容易調(diào)整，在旋轉(zhuǎn)過程中表面被相鄰巖塊尖角頂住再旋轉(zhuǎn)，勢必形成短的刻痕，反復旋轉(zhuǎn)就可見多個方向的擦痕，這和冰川礫石沿著某些方向定向排列的長條擦痕是明顯不一樣的。

（4）、攔馬墻石河可見不同顏色的巖塊（圖8F），因此會讓人誤認為是多來源混合搬運的結(jié)果。然而，蒙山的主要巖石就是片麻巖、混合巖類，其中深色的鎂鐵質(zhì)組分與淺色的長英質(zhì)組分分離成帶是常見現(xiàn)象，某些基性巖塊能新鮮地保留下來說明化學風化很弱，從地下因冰凍作用而原地掘出是容易理解的，不代表異地搬運。

根據(jù)這些特征判斷：正如前文對賽罕烏拉石海的結(jié)構(gòu)分析一樣，鏤空結(jié)構(gòu)是石海（石河）常見的現(xiàn)象，而泥石流堆積和冰磧物卻無法形成這樣的結(jié)構(gòu)。偶爾可能形成類似鏤空結(jié)構(gòu)的地方是倒石錐外緣，條件是兩側(cè)有大的陡崖，其上大型崩落的巖塊滾落到谷底可以形成鏤空式堆疊，然而攔馬墻兩側(cè)沒有大型陡崖，這就否定了其崩落堆積的可能性。

看看新疆巨型倒石錐下部邊緣的鏤空結(jié)構(gòu)實例：

二、攔馬墻巨石堆的發(fā)現(xiàn)和爭議回顧

2016年，沂蒙山世界地質(zhì)公園總工程師王照波在蒙山發(fā)現(xiàn)攔馬墻巨石堆，并將其看作冰磧物—側(cè)磧堤（王照波等，2017a）。緊接著，王照波等在攔馬墻巨石堆下延60多米的南岸邊巨大漂礫下取樣（見王照波等，2017b），根據(jù)光釋光測年給出年齡為8.2ka BP，并因此認為蒙山發(fā)育過全新世冰川。王照波和王江月（2017）根據(jù)蒙山的測年數(shù)據(jù)和海拔高度等重建了中國東部全新世古雪線高程圖。后來，王照波等又在攔馬墻巨石堆上取樣，用宇宙成因核素測年方法給出攔馬墻巨石堆暴露年齡為7.01±1.74 ka BP（王照波和王江月，2019）。

這下可不得了，要知道，全新世（距今一萬前以來）除了南北兩極和高山區(qū)，早已沒有現(xiàn)代冰川發(fā)育。如果在蒙山海拔幾百米的地方還存在著全新世冰川，今天卻完全消失了。這樣的氣候變化事件一旦發(fā)生過，其影響范圍絕不僅限于山東蒙山，而應在中國東部乃至世界上很多地方都有大量的遺跡存在。從這個意義上講，攔馬墻巨石堆的發(fā)現(xiàn)應該是近年來轟動世界的重大發(fā)現(xiàn)！

確實，王照波的論文發(fā)表后立即引起地貌學界的關注----強烈的反對！王乃昂等（2017a）認為“8.2ka BP的攔馬冰期”不符合全新世現(xiàn)代間冰期的“公認范式”而否認其冰川成因，而且與施雅風等老一代一樣，認為中國東部第四紀冰川研究不符合“技術規(guī)范”，屬于“泛冰川論”。同一年稍后王乃昂等（2017b）又專門發(fā)文質(zhì)疑山東中低山丘陵古冰川遺跡，認為可能是1668年7月25日郯城大地震保存下來的群發(fā)性災害遺跡。

2018年，張志剛等發(fā)表了一篇攔馬墻測年論文，暴露年齡為5.0~6.0ka BP，但他強調(diào)是溫暖環(huán)境下非冰川成因。

兩年后，王乃昂等（2019）以《山東中低山丘陵古冰川遺跡質(zhì)疑》為題再次發(fā)文，明確指出：山東中低山丘陵不存在第四紀冰川遺跡，主要依據(jù)是山東全省海拔高度都低于施雅風院士確立的2000m“古雪線”高度。

王照波和王江月（2019）再次發(fā)文回復王乃昂等的質(zhì)疑，并強調(diào)“攔馬墻巨石壟為典型的冰上融出磧構(gòu)成的側(cè)磧壟”。

針對王照波和王江月（2019）的答復，王乃昂等（2020）再次撰文，分析了對方的邏輯謬誤，并堅持判定攔馬墻為泥石流堆積體。

最近，王照波等（2020）又發(fā)文反駁了王乃昂（2020）的論文……。

盡管雙方發(fā)文總數(shù)已經(jīng)十幾篇，而且論戰(zhàn)仍有不盡不休的勢頭！

與攔馬墻相關論文目前已知的有（可能不是全部）：

王照波，卞青，李大鵬，王金玉，劉彩玲，郭啟鵬. 2017a. 山東蒙山第四紀冰川組合遺跡的發(fā)現(xiàn)及初步研究。地質(zhì)論評，63（1）：134~142.

王照波，張劍，王江月，張盈松，卞青，郭啟鵬. 2017b. 山東蒙山第四紀冰川遺跡光釋光測年研究及冰期劃分與對比。地質(zhì)論評，63（3）：694~702.

王照波，王江月. 2017. 中國東部末次冰期雪線高程重建與成冰氣候分析。山東國土資源，33（11）：1~5.

王照波，王江月. 2019. 山東蒙山冰川遺跡的類型、特征和年代—答王乃昂教授、李吉均院士質(zhì)疑。地質(zhì)論評，65（3）：603~622。

王照波，王江月. 2019. 山東蒙山與四川海螺溝冰川擦痕特征對比及成因分析。山東國土資源，（6）：？？

王照波，田曉明，趙向陽，李寶杰. 2020. 論冰川與泥石流堆積體的宏觀展布、磨光面、平行擦痕等遺跡的差異性——兼答王乃昂教授“蒙山‘冰川遺跡’辨識中的邏輯謬誤分析”。地質(zhì)論評，66（6）：1589—1600.

WANG Zhaobo, WANG Jiangyue, HE Lelong, ZHANG Jian. 2020. Glacier Relics of the Last Glacial and Holocene Periods Discovered in the Middle-low Mountains of Eastern China: Sedimentary Sequences and Environmental Evolution of Mengshan Mountain in Shandong Province since 80 ka. ACTA GEOLOGICA SINICA, 94 (1): 141-151.

王乃昂，戴霜，張律呂，余鶯瀟，于昕冉，田璐，尹麗穎. 2017b. 第四紀冰川遺跡的判別標準與方法問題—兼論蒙山巨礫堆積堤之成因。冰川凍土，39（6）：1289~1297。

王乃昂，于昕冉，莊立超，張文佳，郭子萍. 2020. 蒙山“冰川遺跡”辨識中的邏輯謬誤分析—以“山東蒙山冰川遺跡的類型、特征和年代”一文為例。地質(zhì)論評，66（3）：555~569.

王乃昂，張律呂，余鶯瀟，于昕冉，田璐. 2019. 山東中低山丘陵古冰川遺跡質(zhì)疑。地理科學，39（2）：221~231。

王乃昂，趙井東，余鶯瀟，于昕冉，張文佳. 2017a. 漸趨完善的第四紀冰川研究范式—記第四屆中國第四紀冰川與環(huán)境變化研討會。冰川凍土，39（5）：1029~1038。

張志剛，梅靜，張夢媛，王立志. 2018. 蒙山國家地質(zhì)公園攔馬墻礫石堆積體暴露測年研究。地質(zhì)論評，64（5）：1217~1224.

呂洪波，高于，浦津，孟和達來，歐陽江城，巴特爾，劉波，張云喜，李桂林. 2020. 大興安嶺南段賽罕烏拉石海剖面分析及其與蒙山攔馬墻石河結(jié)構(gòu)對比。地質(zhì)論評，66（6）：1572—1588.

通過雙方的質(zhì)疑與答復可以看出，蒙山攔馬墻巨石堆與1668年郯城地震沒有關系，但其成因卻形成兩個明顯對立的觀點：一方強調(diào)攔馬墻巨石堆為全新世冰磧壟，另一方認為是近現(xiàn)代泥石流堆積體，分歧更加明顯。

難道蒙山攔馬墻巨石堆的成因那么難以判別嗎？非也！那就是一條冰緣氣候帶下形成的石河（冰石河）。

下面我們就討論一下，為何既不是泥石流堆積體也不是冰磧壟。

三、為什么攔馬墻不是泥石流堆積體？

王乃昂等（2019）明確指出攔馬墻為泥石流堆積，但卻用洪水和雨水沖刷解釋其鏤空結(jié)構(gòu)（王乃昂等，2020），更沒有給出被沖刷過的證據(jù)，無法令人信服。研究顯示：泥石流堆積物是不可能是鏤空結(jié)構(gòu)！

攔馬墻所處的位置并非坡度明顯變化的出山口，不能滿足泥石流突然降速沉積的場所。攔馬墻向東北沿著蘭溪谷向上1000米的距離內(nèi)溝谷坡度多在20o以內(nèi)，而更上游也都是基巖裸露的支流，偶爾兩側(cè)有大巖塊崩落，但無法提供大型泥石流發(fā)育的物源，也沒見有大型滑塌斷崖的痕跡。

況且，蘭溪谷上游匯水面積也不夠大，即使降暴雨發(fā)洪水也無法形成泥沙俱下的黏性泥石流；在缺少黏土物質(zhì)的情況下洪水的搬運力更小，無法長距離搬運攔馬墻那種直徑大于2米的巖塊，除非山谷坡度超過50°，這與蒙山攔馬墻及其上游地貌情況不符。

泥石流發(fā)育需要有形成區(qū)（侵蝕區(qū)）、搬運區(qū)和堆積區(qū)，在攔馬墻及其上游并未找到相關地貌標志。既然王乃昂等（2017b）將攔馬墻與1668年的郯城大地震相聯(lián)系，認定其發(fā)生于三百多年前，為何沒有在蒙山找到相應的斷崖、通道和堆積裙？要知道，滑塌地貌保留幾千年是很容易的事情，而在以片麻巖裸巖為主的蒙山地區(qū)這種地貌更容易保存，為何至今王乃昂教授也找不出一處典型的地貌實例？

我們還可以從另一個角度考慮問題，在中國東部特別是山東境內(nèi)，以花崗巖（如嶗山、大珠山、小珠山為例）或片麻巖、混合巖為主（以泰山、蒙山、魯山等為例）由裸巖和山林組成的山區(qū)有人類歷史記錄以來報道過類似的泥石流堆積體嗎？沒有??！山東有多處古地震遺址，為何沒有類似的滑坡泥石流組合實例可以參考？王乃昂等一直強調(diào)中國東部海拔低于2000米的中低山區(qū)不具備發(fā)育第四紀冰川的條件，那為何不考慮一下這些地方的現(xiàn)代環(huán)境更不具備發(fā)育大型泥石流的條件？在中國東部類似的山區(qū)找到一個現(xiàn)代有記錄的堆積體與攔馬墻類比是否更令人信服？遺憾的是強調(diào)泥石流成因的學者卻未能找到這樣一個實例。

綜上所述，泥石流成因說根本無法解釋攔馬墻巨石堆的成因。

四、為什么說攔馬墻巨石堆不是冰磧物？

1、根據(jù)前人的測年結(jié)果，攔馬墻巨石堆形成于全新世的5ka—8.2ka BP。如果是冰川堆積形成的攔馬墻，不足一萬年的冰川地貌一定保留著非常完美的冰斗、刃脊和U形谷組合。然而，攔馬墻上游的蘭溪谷卻是并不寬緩的 V形谷，谷底還保留著兩側(cè)巖塊崩塌而堆積的巨大巖塊。

2、蘭溪谷的上游也未見典型的冰斗地貌。而被當作冰川U形谷側(cè)壁的“蒙山槽谷”展示擦痕的陡崖本身就是一個保存完好的直立斷裂面，其斷面上有幾條不連續(xù)的刻痕，但刻痕相對毛糙，且斷裂面本身并未見光滑的冰川磨光面，說明缺少冰體擠壓磨光作用。幾條擦痕可能是發(fā)洪水偶爾攜帶巨大巖塊劃過留下的痕跡，但看其高度有限，即使發(fā)洪水也未達到泥石流的規(guī)模。

3、從照片中也看出陡崖下方是明顯的裸巖斜面組成的V形谷，根本沒有U形谷的特征。從我們截取的從攔馬墻向東的側(cè)向視圖所展示的附近地貌（圖11）看，如果攔馬墻上游是U形谷，那么在同一高度相鄰的①、②、③三條溝谷必然都應該是典型的U形谷，而溝谷之間應該是刃脊，溝谷源頭應該是冰斗，最后應該是角峰。但圖像中除了顯示斷裂控制的V形谷外，并無任何山谷冰川的地貌標志。

4、就攔馬墻巨石堆而言，如果是不足一萬年前山谷冰川搬運的側(cè)磧堤，其北側(cè)顯然需要留下冰舌經(jīng)過的痕跡：侵蝕的邊緣線（trim line）或者北側(cè)的側(cè)磧堤，然而現(xiàn)場卻缺少這些地貌單元。

5、攔馬墻巨石堆所具有的鏤空結(jié)構(gòu)更是無法用冰磧物解釋，因為冰磧物結(jié)構(gòu)具有典型的四個差（分選差、磨圓差、成層差、定向差）的特點。

讓我們看照片說話吧！

五、攔馬墻的石河成因簡述：

那么，攔馬墻具備石河形成的條件嗎？顯然具備。從衛(wèi)星影像（圖09）就可以看出，攔馬墻巨石堆恰好位于蒙山南側(cè)一條NW向大斷裂與多條NE向斷裂的交匯處，地下巖石被多條斷裂切割成大小不等的巖塊。在第四紀冰川退縮后，蒙山一帶轉(zhuǎn)變?yōu)榈湫偷谋墯夂驇?，沿著上游蘭溪谷而來的季節(jié)性水流在攔馬墻巨石堆處充滿在地下的巖石裂縫中，冬季結(jié)冰將巖塊逐漸頂起，多年持續(xù)的凍融作用就形成了攔馬墻巨石堆。盡管今天山東屬于典型的溫帶氣候，攔馬墻石河卻指示了全新世早期蒙山一帶存在過典型的冰緣氣候的歷史，盡管其規(guī)模和強度無法與大興安嶺賽罕烏拉相比。

由上述分析可以推測，既然攔馬墻巨石堆是全新世早期冰緣氣候帶下的石河，那么在更新世晚期的末次冰盛期和更早的第四紀冰期蒙山存在著第四紀冰川地貌也就不足為奇了。攔馬墻南岸的混積物由大小混雜的巖石碎屑和巨大漂礫組成平緩的臺地。根據(jù)其所在位置地貌特征，這些混積物無法用簡單的山谷冰川地貌進行解讀，前人報道過的中國東部第四紀大陸冰川信息（如：呂洪波和楊超，2005；呂洪波等，2006，2010，2012；徐興永等，2004；李乃勝等，2006；LU Hongbo et al., 2007）值得參考，當然還需要做更細致的工作。

同時還應注意到，從冰川經(jīng)冰緣環(huán)境再到現(xiàn)在的間冰期環(huán)境，冰緣階段的巖冰川和泥石流等是常見現(xiàn)象，對以前形成的冰川地貌進行改造和破壞，特別是泥石流與冰磧物混合在一起或交錯分布時，以前的環(huán)境判別就非常困難，此時千萬別忙于下結(jié)論，要找出排他性證據(jù)才行。

當無法確切地肯定到底是什么成因時，我們應該說：還不清楚！對于學者而言，在證據(jù)不足的情況下坦誠地說“不知道”，其實要比亂猜更加真實可信！

呂洪波 2021.01.06

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