宝塔式石林何以得名？它为何是喀斯特石林的另类？

中国南方有一种广泛分布的喀斯特石林，它在岩石与地层、地貌形态、色彩等方面，与云南石林（笔者称之为云南路南式石林）为代表的经典石林景观有较大差异。

四川兴文世界地质公园太安景区的宝塔式石林，掩映于竹林之中，状若巨大的石笋。范晓摄影

陕西黎坪国家地质公园的宝塔式石林。范晓摄影

湖南古丈国家地质公园的宝塔式石林。据网络

首先，构成这种石林的皆为奥陶系宝塔组网纹状石灰岩，有时还包括宝塔组相邻层位的奥陶系其它地层组的网纹状石灰岩。宝塔组这个名称，是地质学家李四光1925年在湖北秭归命名，得名的原因是岩石中富含形似宝塔的中华震旦角石化石。中华震旦角石是曾经生活在距今4.5亿年左右的奥陶纪古海洋中的头足类之鹦鹉螺类生物，在地质历史中已经灭绝。

包括角石在内的鹦鹉螺类是一种具浮游能力和半游泳能力的生物,活动深度一般50至60米，明显超过透光带。有专家认为角石属大而凶猛的肉食生物 ,在奥陶纪曾统治了海洋世界, 活体加上触手叶比保存的化石骨格大得多,活动水域深度约在100至150米。

湖南古丈国家地质公园奥陶系宝塔组网纹状石灰岩中的鹦鹉螺化石。据网络

湖南张家界世界地质公园用作铺路石的奥陶系宝塔组石灰岩以及其中的中华震旦角石化石，石板的磨光面上可以更清楚的看到角石的内部结构。范晓摄影

其次，奥陶系宝塔组石灰岩具有十分特殊且具有标志性的网纹状构造，它也被称为龟裂纹、马蹄纹、瘤状，在旅游宣传中还有的把它称为“龙鳞”。由于这种特殊的岩石构造，以及这种石灰岩中有富含泥质的夹层，在溶蚀以及风化侵蚀过程中，常常形成标志性的棱柱形或棱锥形塔状、城堡状地貌。

奥陶系宝塔组石灰岩的网纹状构造。范晓摄于陕西黎坪国家地质公园

奥陶系宝塔组石灰岩中的网纹状构造，因状若龙鳞被称为“龙鳞石”。范晓摄于重庆万盛国家地质公园

鉴于这一类石林皆由宝塔组石灰岩构成，岩石中富含宝塔状的中华震旦角石化石，形成的地貌也以棱柱状、棱锥状的塔状石林为特点，因此笔者将其称为“宝塔式石林”。

和路南式石林一样，宝塔式石林也广布于中国南方。宝塔式石林主要见于川、陕、渝、黔、湘等省市，成为诸如陕西黎坪、四川兴文、四川光雾山、重庆万盛、湖南古丈等国家地质公园或世界地质公园的导向性地质遗迹，也是陕西宁强、四川长宁、重庆酉阳、贵州松桃等石林景区的主体地质景观。它也可以说是中国独具特色的重要喀斯特景观。

紫红色及橙红色的部分，是具有网纹状石灰岩的地层组，其中以宝塔组最为典型；黄色部分是以页岩（泥质岩石）为主的地层组；空白部分代表地层的缺失。范晓编制

与宝塔式石林比较，云南路南式石林主要由距今2.8亿年左右的二叠系阳新组石灰岩构成。不过，这容易产生一个误区，以为奥陶系石灰岩构成的宝塔式石林是更古老的石林。实际上，虽然构成石林的岩石与地层年龄有差异，但现今石林地貌的形成主要都是距今几千万年以来新生代地质地貌演化的结果，从地貌年龄来说，它们基本上是同时代的；此外，路南式石林不具有网纹状构造，而是单层厚度很大、较纯的块状石灰岩，其中常见有燧石结核。路南式石林在地貌形态上，主要以尖峭的剑状，区别于宝塔式石林的棱柱状、棱锥状。

宝塔式石林的石灰岩网纹构造成因之秘

网纹状石灰岩中的网纹部分，是由泥质构成的，它区别于网纹之间由碳酸盐矿物构成的“基块”，这些“基块”主要是生物碎屑灰岩、微晶灰岩、泥晶灰岩。由于泥质物质抗溶蚀能力较强，所以这些网纹常常在岩石的风化表面呈凸起状。

主要由泥质构成的网纹部分，因不易溶蚀，在喀斯特溶蚀作用下往往在岩石风化面凸起，网纹之间是碳酸钙为主要成分的石灰岩基块,其中有较多的生物碎屑。范晓摄于重庆万盛国家地质公园

这些网纹不限于岩石表面，而是在垂向上穿透岩层，岩层的顶面和底面都可见到相似的网纹构造，有意思的是，这些网纹无论在平面上还是垂向上，都呈不规则的多边形，以四边形和五边形居多。可以理解为这种网纹是岩石形成过程中，石灰岩裂缝中的泥质充填物。如果岩石的泥质含量增高，网纹的密度、厚度也会增加，网纹间的石灰岩基块也会变小，整个岩石看上去更接近瘤状。

泥质含量较高、网纹密度较大的奥陶系宝塔组石灰岩，呈瘤状构造。范晓摄于陕西黎坪国家地质公园

为什么会形成这种奇特的网纹状构造？专家们进行了广泛的研究，提出了各种假说，概括起来有以下几种：

暴露干裂说，石灰岩在成岩过程中暴露地表，发生干裂，泥质充填于裂缝；

水下胶体凝缩开裂说，由于岩石中富含鹦鹉螺等游泳生物化石，因此认为应该是浅海环境，而非暴露于水面的潮汐带。根据中华震旦角石这类大型鹦鹉螺的生态特征，它的活动水域可深至150米左右。在广阔宁静的浅海深水下，钙质及生物碎屑组分的凝胶体，在沉积、固结、硬化过程中，脱水收缩，产生收缩裂纹，被悬浮沉积的泥质充填；

化学分异说，胶体状的钙质与粘土质缓慢地沉积，沉积分异作用使二者分离，上覆压力使沉积物脱水收缩，产生裂缝，泥质随水排出时充填裂缝，形成网纹构造，这种成岩作用大约在60米至200米深度的浅海发生。

从网纹状石灰岩中的中华震旦角石的埋藏学特征看，化石保存良好,无波浪搬运、冲刷和磨损，化石可复盖有数毫米厚、悬浮沉积的钙质泥岩和粘土,说明角石埋藏过程有较长的时间间断,极薄的钙泥质为凝缩沉积，说明海域为静水、沉积缓慢的低能状态 ,也是浅海深水环境的重要佐证。

现代泥裂，裂纹在平面上主要以纵横交错的直线为主、曲线为辅，基块主要呈多边形。裂隙向下逐渐变窄，裂隙的横断面呈V字形

网纹状石灰岩的网纹多呈曲线状，平面上基块可以呈多边形，但更多的是不规则的圆形、马蹄形、花瓣形（上图），更可能是沉积物在塑性或胶体状态下形成。网纹在垂向上多呈U字形弯曲或火焰状，向下宽度没有明显变化（下图），与地表暴露形成的泥裂明显不同，更可能是水下未固结的沉积物压实、脱水、收缩形成的裂隙，并被分异的泥质充填。垂向断面上网纹的U字形或火焰状形态，可能代表脱水过程中岩石中出现的泄水构造。范晓摄于陕西黎坪国家地质公园、重庆万盛国家地质公园

据现代海洋钻探，在埋深超过600米处，仍有未固结的碳酸盐沉积物，在大西洋中脊还发现固结和未固结的沉积层交互出现，专家们认为含水的碳酸盐沉积物在压实作用下比固结的碳酸盐岩更容易产生裂隙，并在成岩过程中进一步脱水收缩。

模拟实验表明，含水沉积物在压力作用下发生开裂主要形成不规则的钝角多边形，固结的岩石则形成规则的锐角多边形。前者与宝塔组的龟裂纹形态极相似。

从岩石成分看，之所以形成这种网纹状构造，还可能与沉积物中除钙质以外，有一定比例的粘土和灰泥有关，才利于在成岩过程中产生物质的分异。

宝塔式石林的奇特形态是怎么形成的

构成宝塔式石林的岩石除了有特殊的网纹状构造以外，最显著的特征就是泥质含量较高的岩层（常具瘤状构造）与泥质含量较低的岩层（多具典型的网纹状构造）交互变化，同时岩层的倾斜角度十分平缓，导致垂向上的差异风化或差异溶蚀十分明显，这种凸凹相间的层状结构，使石芽、石林容易形成以下特殊的微地貌：

明显的成层性使得石林整体上有平整的天际线，石芽及石林的顶部也常呈平顶状；

石芽、石林容易形成棱角分明、轮廓方正的棱柱状、棱锥状形态；

垂向上的差异风化导致多层塔形石、石蘑菇、火焰石、柱廊石等十分发育；

一方面，由于抗溶蚀的泥质层的存在，石芽-石林的分割性较差，多呈沿垂直裂隙被深窄巷道或狭缝切割的城堡状；另一方面，顺着泥质含量较低、较易溶蚀的石灰岩部分，侧向溶蚀作用发育，常形成穿洞或柱廊状洞室。

这些都使宝塔式石林呈现奇巧怪异的地貌景观组合，让人心醉神迷，留连忘返。

贵州松桃（上图）、重庆酉阳（下图），奥陶系网纹状石灰岩的成层性使得宝塔式石林整体上有平整的天际线。据网络

重庆万盛（上图）、湖南古丈（中图）、贵州松桃（下图），宝塔式石林容易形成棱角分明、轮廓方正的棱柱状、棱锥状形态。范晓、刘建民等摄影

具有成层性的奥陶系宝塔组网纹状石灰岩，因差异溶蚀，当风化面处于泥质含量较高的不易溶蚀层时，形成平整的侵蚀面；当风化面进入泥质含量较低的易溶蚀层时，形成起伏嵯峨的石芽。范晓摄于陕西黎坪（上图）、重庆万盛（下图）

宝塔式石林中因差异溶蚀形成的石蘑菇。范晓摄于重庆万盛国家地质公园

宝塔式石林因成层性和差异溶蚀形成的多层塔形石，湖南古丈（上、中图），贵州松桃（下图）。刘建民等摄影

宝塔式石林因差异溶蚀形成的火焰石，四川兴文（上图）、重庆万盛（下图）。范晓摄影

宝塔式石林因侧向差异溶蚀形成的穿洞、柱廊状洞室。图片依次为四川兴文、陕西黎坪、湖南古丈、重庆酉阳。范晓、刘建民等摄影

由于抗溶蚀的泥质层的存在，宝塔式石林的分割性相对较差，多呈沿垂直裂隙被深窄巷道或狭缝切割的城堡状。图片依次为陕西黎坪、重庆万盛、湖南古丈、重庆酉阳。范晓、刘建民、吴雁等摄影

宝塔式石林为什么在一些地方呈现红石林景观

宝塔式石林的网纹状石灰岩，有紫红色和灰色两种基本颜色，另外还有棕红、青灰、灰绿、黄绿等一些过渡色。其中，最具特色的是紫红色网纹状石灰岩构成的“红石林”。

紫红色网纹状石灰岩构成的红石林，主要分布在陕西南郑黎坪、宁强所在的米仓山山区，以及湘黔渝交界一带的武陵山、七曜山山区。其中，尤其以湖南古丈、贵州松桃、重庆酉阳为代表地的湘黔渝宝塔式红石林景观带，最为引人注目。

以湖南古丈、贵州松桃、重庆酉阳为代表地的湘黔渝宝塔式红石林景观带位置图

宝塔式石林中的红石林，图片依次为湖南古丈、贵州松桃、重庆酉阳、陕西黎坪。据网络

岩石之所以呈现红色，与铁有关，但它与铁的总含量无关，而是与铁离子的价态或氧化程度有关，即岩石中铁的化合物是高价铁的三氧化二铁（Fe₂O₃）多，还是低价铁的氧化亚铁（FeO）多。红色的岩石是因为它含有较多的三氧化二铁，表明岩石形成时曾处在一个氧化环境，而非较封闭的还原环境。

根据岩石化学分析，紫红色网纹状石灰岩的三氧化二铁含量在0.90%至0.94%，而灰色网纹状石灰岩的三氧化二铁含量在0.19%至0.25%，二者相差3.6至4.9倍。另外，根据古地理环境分析，陕西的南郑、宁强，湘黔渝的古丈、松桃、酉阳等地，在奥陶纪时，处在扬子古板块的北部和东部边缘，也即扬子古海的边缘，相对于四川的兴文、长宁，重庆的万盛等地，这里是水深较浅、环境更为开放、氧化条件更充足的浅海或滨岸环境。因此，这里才广泛形成紫红色的网纹状石灰岩，并成为后来红石林发育的物质基础。

奥陶系宝塔组网纹状石灰岩（图例中的网状裂缝灰岩）的古地理分布范围，也大致是扬子古海的范围。（据王安东等，2012）

宝塔式石林具有特殊的美学价值与地质旅游价值

特殊地质地理环境下的形成的特殊的岩石类型及其古生物化石，它们所造就的特殊喀斯特石林地貌，带来和一般石林相区别的、罕有的、独具特色的美学特征和观赏价值；宝塔式石林的网纹状石灰岩的成因，一直是颇具争议的科学秘题，它既反映了特殊的古地理环境和成岩环境，对丰富和发展沉积学理论、岩石成因理论有重大意义，也给人们的好奇心和求知欲提供了更大的探索解密的空间，成为很好的地质科普旅游、地质研学旅游的对象。