比如英國南部,就有許多白色的懸崖海岸。據資料介紹,他們是白堊紀的碳酸鹽岩地層。可是,中國也有很多碳酸鹽岩地層,它們為什麼沒有那麼白?


【多圖預警】流量黨慎入。

題主 @風扇 以為提了一個簡單的問題 ,然而……

經過一番討論後……

群里一票專業人士討論了兩天,也沒有得出最終結論。

因為題主照片里那種東西,在中國很罕見。

因為罕見,所以幾乎沒人專門研究。

查國外文獻,發現也不多。

文獻少的原因,個人估計是:雖然這東西中國很少,但歐洲很多,人家很久以前就研究得差不多了,所以現代的研究就少了。

既然資料難找,只能利用有限的資料,強行推演。

因此下面的回答中,有部分內容未見諸文獻,只能算是一種假說,僅供參考。

當然,在推演的同時,我也把所有不同的觀點一併列出,供讀者共同評議。

一、構成這種白色崖壁的是什麼東西?

這倒沒什麼疑難,這是白堊——著名的白堊紀的那個白堊。人們根據西歐這些白堊形成的年代——同時也是霸王龍生活的年代——命名了白堊紀。

西歐的白堊,又以英吉利海峽兩岸最為著名,是英法兩國的名片級風景區。相關美景照片題主已經提供,網上則更多,我就不發了。

維基百科「白堊岩」詞條:

白堊,又名白土粉、白土子、白埴土、白善、白墡[1]、白 ,是一種非晶質石灰岩,泥質石灰岩未固結前的樣態,呈白色,主要成分為碳酸鈣,多為紅藻類化石所化成。

白堊是石灰岩的一種,但與我們常見的石灰岩不同,它特別軟,疏鬆多孔。 中國山東有一處小規模分布的新生代白堊,莫氏硬度為1~2。白堊的英文名:Chalk,這個單詞還有一個意思:粉筆。沒錯,最早的粉筆,就是用白堊做的。

這就引出了問題二:

二、白堊為什麼這麼軟?它與其它石灰岩有何不同?

關於這一點,我們沒有查到權威資料,群里的討論也沒有讓所有人取得一致意見。

我個人觀點是:白堊是(結晶)石灰岩的前體,是一種因為形成時間不夠長、成岩程度不足、欠壓實、欠重結晶的石灰岩。

我提了一個問題:如果從現在起,黃土高原開始沉降,上面覆蓋厚的沉積物。幾千萬年後重新隆起,上覆物剝蝕後,這些重新出露的黃土會變成什麼?

答案是:粉砂岩。

對了,這就是真相:白堊與(結晶)石灰岩的對比,就像黃土與粉砂岩的對比,或者泥炭與煙煤的對比。黃土和泥炭的軟,都是因為形成時間不夠長、欠壓實欠重結晶。

目前全世界發現的白堊岩,大部分都是白堊紀以來形成的,年代不算久遠。極少數時間更長的,個人認為可能是因為不曾被深埋過。

維基百科裡說白堊是泥質石灰岩未固結前的樣態,可以作為這個觀點的旁證。

不同的觀點1:有人認為白堊的軟是因為它的形成和某些生物(通常是藻類)有關,白堊是這些生物的鈣質遺體的堆積物。

許多石灰岩的形成都和生物有關,如果說白堊與其它石灰岩有區別,可能只是因為形成年代不同,構成它們的生物種類有差異。那麼持此觀點的人需要回答一個問題:為什麼某些生物遺體堆積物軟而另外的生物遺體堆積物硬?

不同的觀點2: @雲舞空城 認為,有資料顯示白堊的重結晶速率可能低於其它碳酸鹽岩。但究竟是什麼造成了這種差異,尚未找到資料來解釋。這個觀點需要更多資料來補充。

三、為什麼中國白堊比較少?

這一點幾乎沒有爭議:白堊基本上都是白堊紀之後形成的海相沉積,而中國除青藏高原之外的大部分地區自侏羅紀以來缺少海相沉積。山東那處小規模分布的白堊則是湖相沉積。

根據這一點, @雲舞空城 準確地預言了青藏高原可能有白堊分布 ,隨後得到 @民工曾二娃 回答的證實。(後來 @民工曾二娃 私信告訴我,他在青藏高原看到的也可能不是白堊而是其它石灰岩。此處存疑。)

四、白堊崖壁為什麼那麼白?

這才是問題的核心,也是爭論的焦點。

觀點一,白堊是碳酸鈣,而碳酸鈣越純越白。就西歐來說,白堊紀時期海平面較高,大片陸地被淹沒,缺少陸源風化物,因此白堊形成時雜質少,純度高。

然而有資料顯示,相對於其它種類的石灰岩,全世界的白堊大多比較白,難道全世界的白堊都很純?

美國得克薩斯州的奧斯汀白堊

@阿木林 辦公室的一塊白堊(右)

當然,有些白堊沒有英吉利海峽的白堊那麼白,像英吉利海峽兩岸那樣連綿的大片雪白崖壁,確實是一道罕見的奇觀。

總之,西歐白堊如此之白,純度高肯定是重要原因之一;但幾乎所有白堊也都比較白,因此白堊之白應該還有其它原因。

觀點二:英吉利海峽白堊之所以那麼白,與形成白堊的生物種類有關。

以我們目前手頭的資料,在沒有實物供研究的前提下,這個觀點難以證實也難以證偽。這個觀點的問題在於需要解釋這種生物的具體什麼樣的獨特性導致它那麼白?

觀點三:這是本回答的核心觀點A。

前面提到,純度是造成英吉利海峽白堊那麼白的一個重要因素,但還有一個重要的原因,是白堊的疏鬆多孔、柔軟脆弱。

我曾經經營過石材生意,就是把山裡采出來石頭切割成片,打磨拋光後作為裝飾材料出售。

最好賣的,當然是那些顏色鮮艷的石頭。

以賣相最好的紅色花崗岩為例,這是花崗岩在山上時的樣子:

開採出來變成了這樣:

拋光後是這個樣子:

(產地:四川省滎經縣安靖鄉)

然後我們再看看石灰岩。石灰岩在山上時的樣子:

開採出來的樣子: ↓

拋光後則是這樣的:

(產地:重慶市綦江區安穩鎮)

在山上還是白花花的石灰岩,變成了一塊黑板,驚不驚喜?意不意外?

有人可能會質疑石灰岩拋光後是否呈黑色,那麼請自行購買一塊黑色大理石(石灰岩作為裝飾板材時也被稱為大理石)回來打碎,看看斷面是什麼顏色,或者直接看上圖,板材的側面。

當然並非所有石灰岩拋光後都像上圖那樣黑,有些是深灰色的。

【拋光後仍是白色的碳酸鹽岩石也有,那通常是經過變質作用的大理岩(漢白玉),非常純且重結晶良好的碳酸鈣,其成因超出本回答範疇,就不詳細討論了。】

不要再繼續關注石灰岩拋光後為什麼是黑色或深灰色了,而是應該逆向思考

本色是黑色或深灰色的石灰岩,為什麼沒有拋光時是淺灰色,而在山上,遠看時是白色?

其實黑色或深灰色的石灰岩,敲碎或磨成粉後,都是白色的。

把這些粉末糊在一起,是不是很像白堊?

我們甚至可以推而廣之,在更多岩石上發現相同之處。

幾乎所有本色不是白色的岩石都符合這個共同點:拋光後顏色通常較深較鮮艷,未拋光時顏色較淺,在山上時更淺,多多少少有些發白。

用地質錘隨便敲一塊什麼顏色的石頭,敲痕處都會發白。如果把它們磨成粉,則會更白。

我的石材廠排放的廢水,無論含有什麼顏色的岩石的粉末,都是白的。

下面這個是新疆的阿克庫勒湖(就是著名的喀納斯湖上游的那個湖) ,冰川把岩石磨成碎屑和粉末,石粉把湖水染白了。這個湖有個綽號就叫白湖。

以上現象可以用一個類比來解釋:玻璃是無色透明的,如果玻璃的反光沒有直接照進你的眼睛,你甚至可以認為它是黑的(有素描或攝影基礎的朋友應該容易理解這個說法)。但碎玻璃渣,是白的

硬質岩石,通常有良好的結晶,或類似玻璃的隱晶質,雖然宏觀上可能比較粗糙,但在微觀上是相對比較光滑的——因為無論晶體還是玻璃質都是很光滑的。而白堊,既沒有良好的結晶,也不是玻璃質,它在微觀上也是粗糙的,是糊在一起的粉末。

越光滑、越連續的表面,越能呈現材質的本色,越粗糙的表面,因為漫反射、散射,容易呈現白色。尤其是遠看的時候

@Eudemonia 提出用條痕來解釋以上觀點,我覺得也是一個不錯的思路。

【條痕】 streak 礦物在白色無釉瓷板上摩擦時所留下的粉末痕迹。礦物碎成粉末後可消除假色並減弱他色,故礦物條痕的顏色較礦物顆粒的顏色為固定。條痕色主要對於金屬礦物具有鑒定意義。(以上摘自百度百科)

對於金屬礦物,條痕呈現的是礦物自身的特徵顏色,而非金屬礦物的條痕通常是白色,因為非金屬礦物,例如碳酸鈣,它本身是透明的,因而成為碎屑時會像玻璃渣一樣呈白色。

在中國,石灰岩大部分是灰色的(開採出來但未拋光的),但是石灰岩懸崖常常是這樣的: ↓

自然形成的懸崖,不僅表面粗糙,而且在風化作用下,上面常常會附著很多碎屑、粉末,其作用類似玻璃渣,讓懸崖顯得更白(經 @雲舞空城 提醒,石灰岩懸崖呈白色。因為這是石灰岩的風化色,其它岩石在野外的露頭會偏白也是同樣原理)。

以下是重點:

白堊因為其疏鬆多孔、柔軟易碎,所以表面會(相對於一般石灰岩)更加粗糙且多碎屑粉末,由白堊構成的崖壁因此顯得特別白。

--------------------------------------------------------------------

細心的讀者可能已經注意到,前面那幾幅石灰岩懸崖照片中,石灰岩崖壁上,除了白色,還有一些黑色、灰色的斑塊。

你如果再仔細一點,可以發現這些斑塊的分布是有規律的,似乎與流水的方向相關。

是的,這些斑塊正是由流水造成的。我曾經近距離觀察過這些黑斑,發現有流水的地方,都會生長地衣,有時還會有其它植物。

上面石灰岩懸崖照片的最後兩張最明顯,黑中帶一點綠。

這就引出了第五個疑問:

五、英吉利海峽的白堊崖壁為什麼不生長地衣?

最初,我想從氣候的角度入手分析,但很快發現這個想法行不通,因為:

1、西歐是溫帶海洋性氣候,降水豐富,崖壁上不會缺少流水;

2、從熱帶到兩極都有地衣分布,不可能唯獨西歐沒有。

在隨後的討論中,正確答案終於湧現。

這是本回答的核心觀點B(由 @雲舞空城 首先提出)。

平均每年0.35米,這是很驚人的速度,比受流水強烈切割的尼亞加拉大瀑布的後退速度(平均每年0.3米)還要快!

白堊是類似於黃土那樣的易侵蝕的沉積物,而英吉利海峽的海浪不斷拍打著白堊崖壁,導致了崖壁不斷地快速崩塌後退,地衣來不及生長——我們看到的永遠都是新鮮的崖壁。

法國沿海,被侵蝕下來的白堊染白的海水。

總結

自此,所有的疑問都有了至少一個邏輯上看起來合理的解釋,雖然不一定是正確的,但我相信可能至少在某定程度上逼近了真相。

中國沒有歐洲白色懸崖海岸那樣白的碳酸鹽岩層,是因為:

1、白堊是形成時間不長的碳酸鹽沉積,因為時間不長,成岩程度不足,欠壓實欠重結晶所以疏鬆多孔、柔軟脆弱。

2、因為疏鬆多孔、柔軟脆弱,所以微觀上很粗糙,對光線的漫反射、散射強烈;且易形成碎屑、粉末附著於崖壁上,所以看起來特別白;同時西歐的白堊還因為純度高而更白。

3、也是因為柔軟脆弱而又位於海峽岸邊,受到強烈海蝕作用後迅速後退,始終暴露新鮮剖面,所以不會被地衣覆蓋而發黑。

4、中國自侏羅紀以來缺少海相沉積所以白堊較少。中國廣泛分布的硬質石灰岩崖壁雖然也常呈白色但因為前述原因2,通常不會像白堊那樣白;也因為質地堅硬不易侵蝕,表面剝離速度慢,在有流水的地方因普遍覆蓋地衣而發黑。

感謝題主 @風扇 、以及 @雲舞空城 、 @阿木林 、 @巴甫洛夫很忙 、 @減紫 、 @鸑鷟鵷鶵 、 @姜大偉 、 @蕭楚 、 @Eudemonia 、 @民工曾二娃 、 @於大鎚 、 @孫天任 、 @字幕君 、 @好大一盆綠蘿 、 @卡西莫多、 @Zhu Ashen 等人參與討論、提供觀點和資料。


最近比較忙,對題主理解的白堊陡崖沒有仔細理解。原答案有些地方寫的欠妥,現更新:

1. 在原答案提到的白堊陡崖只指「白堊系灰岩風化地貌」,而非白堊沉積!我原本理解的題主提到的「白堊陡崖」實質是灰岩陡崖。朗山組沒有柯石藻,岩性緻密。我沒有見過青藏高原的白堊沉積。

2. 朗山組灰岩的時代為早白堊紀。與歐洲上白堊統白堊沉積時代對不上。另外在朗山組中有特提斯域的Rudist沉積。朗山組之上,是角度不整合的前陸盆地沉積——鏡柱山組礫岩-雜砂岩。

以下為修改後原答案

瀉藥我又來胡說八道了。如樓上所說,關於白堊沉積此處不再贅述。我國的侏羅系-白堊系以陸相沉積為主,但海相沉積也不是沒有的。我們國家的侏羅-白堊海相灰岩——也就是題主問到的灰岩陡崖——大面積的分布在青藏高原北部無人區。這便是號稱「中國油氣最後的戰略儲備區」——青藏高原東特提斯域。

不過其形貌,和歐洲那種陽光沙灘海浪仙人掌不太一樣。

下白堊統朗山組。申扎縣。

失望了吧哈哈哈哈哈。黑糊糊的是含油砂白雲岩。

騙你的,遠看上圖中的朗山組是這樣的。青藏高原到處都是陽光沙灘湖浪和仙人掌。獨一無二。


白堊

Chalk is one of the best known of rocks, recognisable for its white colouration in striking land features such as the White Cliffs of Dover and Seven Sisters (pictured above), and familiar to most in everyday products such as blackboard chalk. Chalk has been exploited by man for thousands of years for both its physical and chemical properties and has fascinated scientists for centuries because of the fossils it contains and the geological story it tells.

How did the Chalk form?海洋浮游生物骨架碎屑→灰泥→白堊Chalk is formed from lime mud, which accumulates on the sea floor in the right conditions. This is then transformed into rock by geological processes: as more sediment builds up on top, and as the sea floor subsides, the lime mud is subjected to heat and pressure which removes the water and compacts the sediment into rock. If chalk is subject to further heat and pressure it becomes marble.The lime mud is formed from the microscopic skeletons of plankton, which rain down on the sea floor from the sunlit waters above. The Coccolithophores are the most important group of chalk forming plankton. Each miniscule individual has a spherical skeleton called a cocosphere, formed from a number of calcareous discs called coccoliths. After death, most coccospheres and coccoliths collapse into their constituent parts.Most chalks formed during the Cretaceous period, between 100 and 60 million years ago, and chalks of this age can be found around the world. The Cretaceous chalks record a period when global temperatures and sea levels were exceptionally high. This coincided with the break up of the supercontinent Pangea, which broke apart to form the continents of today. As continents move apart, an ocean forms between them, and new ocean-floor is added along the line of spreading (known as the mid-ocean ridge) by magma which rises from below. As the continents moved apart in the Cretaceous, a very high volume of magma rose up to form the new ocean-floor in what is known as a superplume event. The mid-ocean ridges became swollen, and large volumes of magma spilled out elsewhere onto the ocean floor, displacing water onto the continents (causing sea-level to rise). The volcanic activity also produced greenhouse gases which raised temperatures, prevented ice from forming at the poles and hence kept sea levels high. Chalks formed in the sea-ways of the flooded Cretaceous continents.

這種東西主要分布在歐洲,比如英吉利海峽兩岸、義大利東南和克羅埃西亞,純海相成因,因無陸源物質干擾,質純潔凈。

Left: The famous Seven Sisters chalk cliffs in East Sussex. Right: A giant chalk ammonite exposed on the foreshore at Peacehaven.

鬆鬆軟軟的,海浪一洗刷就塌了,塌了就化開沖走了,露出來就新鮮的白色,泥質含量高就變髒了,不穩定,一直在後退,如果很硬的石頭就只能慢慢風化,形成崎嶇怪石嶙峋的海岸了

西歐地質圖,綠色可理解為白堊分布範圍

著名的春季古典賽「白路賽」因比賽主要途徑白堊地區得名,可見粘了泥水也不白了

為何我國沒有這種白堊分布呢?

我國東南海岸地質概況

我國東南進入中生代後是陸地,遍地火山噴發,現今海岸帶以火山岩基岩為主,只可能堆積沙子和泥土,不會是白色的

江蘇段海岸線主要由長江、淮河向大海輸入沙子,都是些幾千年以來堆積的沙土,不會有白堊

我國北方白堊紀主要發育陸相盆地,也就不會發育白堊了

膠東半島主要由中生代的火山岩構成,跟東南沿海一樣,可由沙灘,不會有白堊

渤海灣沿岸,要麼是黃河、海河、遼河入海,要麼是遼西和遼東半島火山岩變質岩區

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所以我國海岸帶,要麼是大河入海,要麼是火山岩,別說白堊,就連其它時期灰岩地層都很少見,所以沒有英吉利海峽的白堊

為什麼那麼白,受 @曇花再現 啟發,想到地質學礦物鑒定有個概念叫「條痕」,可以解釋為什麼白堊是白色的:

為什麼礦物的條痕色經常和本身的顏色不一樣... | 問答 | 問答 | 果殼網 科技有意思

What is chalk and how does it form?

Why is chalk white?

Chalk is white because it is formed from the colourless skeletons of marine plankton. The same is true of many limestones, so why arent they all white? The reason is that most limestones contain impurities, such as clays sourced from the land, or organics, which give them colouration. The Cretaceous chalk is free from impurities because sea levels were very high, so there was little land exposed to supply other sediments, and as the continental margins were flooded most land was far away. The Cretaceous sea floor was also very active so any organics were quickly broken down. The result was a very pure lime mud, formed almost entirely of planktonic skeletons.之所以白色,是因為其主要成分是無色海洋浮游生物骨骼堆積形成,大多數灰岩都是白的,有些因為有雜質(粘土)就不是白色的了。西歐白堊形成時期,海平面非常高,陸源雜質對海洋浮游生物骨骼堆積毫無參與。。。。。

Left: High magnification image of chalk coccoliths. Right: An individual coccolith.

Left: Chalk fish (Hoplopteryx lewesiensis). Right: Chalk starfish (Metopaster parkinsoni).

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那麼我國這麼大,就真的沒有白色海灘了嗎?

打工是不可能打的,潔白的沙灘是不可能沒有的

南海很多地方島嶼都是貝殼碎片組成的海灘,也是潔白無瑕

像這種,假以時日,經大自然鬼斧神工改造後,也會潔白無瑕的

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以上內容未做嚴格推敲考證,僅作參考,錯誤漏洞勿怪

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主要參考文獻:

Mesozoic basins and associated palaeogeographic evolution in North China?

www.sciencedirect.com圖標地質資料一體化服務平台?

ngac.org.cn

https://www.researchgate.net/publication/284216463_Cretaceous_tectonics_in_Eastern_Alps_Carpathians_and_Dinarides_two-step_microplate_collision_and_Andean-type_magmatic_arc_associated_with_orogenic_collapse?

www.researchgate.net

What is chalk and how does it form??

www.discoveringfossils.co.uk圖標A biological limestone formed from shell debris?

geology.com圖標

有啊,欽防海槽在中生代才封閉,裡面就有白色的碳酸鹽岩。北方也有很多白色碳酸鹽岩。


在《看見台灣》里見到一幕是關於高雄月世界

然後很好奇這種地質構造,就去百度了一下好像這是由白堊土和青灰岩受雨水沖刷形成的,不知道這個回答對你有沒有幫助。


我猜……被新地層封閉起來了


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