第一节自然概况
贺兰山坐落于宁夏回族自治区和内蒙古自治区交界处,位于宁夏银川平原与内蒙古阿拉善高原之间,北纬38°19′~39°08′,东经105°40′~105°58′,南北绵延250km,宽约30km,海拔1600~3000m,最高峰敖包疙瘩3556。1m,属阴山山脉。山脉呈北东—南西走向,南起中卫,北至磴口,是北温带草原向荒漠过渡的地带,鄂尔多斯高原和阿拉善高原的天然分界线,我国东南季风区与内陆非季风区的分界线,也是宁夏和内蒙古两个自治区的分界,总面积约1855km2,占宁夏总面积的3。6%。贺兰山是银川平原的天然屏障,为温带半干旱—干旱地区山地生态系统的典型代表,其自然环境复杂多样,生物多样性丰富,植被垂直分带明显。
一、地质地貌
(一)地质
贺兰山为地垒式山地,东西麓均有巨大的山前隐伏断裂。其地质基础是由一系列南北走向的复式或单式褶皱、压性断裂构成的经向构造体系,与南部的牛首山褶断带、清水河—六盘山褶断带、罗山—云雾山隆起带等构成山字形的脊部,构造形迹是一系列背向斜的断层。受新华夏系干扰,表面较破碎。
贺兰山是一座形成较晚却有悠久地质历史的山体。地层除青白口系、志留系、泥盆系外,其余发育比较齐全。前寒武纪的太古界和中新元古界的片麻岩、变质碎屑岩和石英岩主要出露在贺兰山北段和中段的南部,见于柳条沟、大武口沟等处。下古生界寒武系和奥陶系的石灰岩、砂岩、页岩发育良好,分布广。上古生界则以石炭系与二叠系同等发育为特点,以页岩、砂岩等为主,且含有煤层,见于石炭井、苏峪口、石嘴山等地。中生界三叠系地层广泛分布在北部,侏罗系次之,前者以紫红色砂岩、砾岩、页岩为主,是构成贺兰山中段北部山体的主要地层之一,后者以各种灰色页岩、砂岩为主,并为本山区主要产煤地层之一,主要见于汝箕沟、古拉本等地。白垩系和第三系地层都不发育。山前地带和山间低地广泛分布着第四系冲积物、洪积物、风积物和山麓堆积物等。
贺兰山地质历史时期,气候多变,曾数次处于冰期,形成冰川,因此贺兰山遗存有多次冰川遗迹。贺兰山保存最古老的冰川遗迹是震旦系正目观组冰碛砾岩,该冰碛砾岩位处山地中段,是黄褐、灰色为主的杂色钙质砾岩、泥砾岩、砂泥质砾岩,含微古植物化石,厚度达144m,冰碛层不具层理。砾石分选极差,排列无序,大小混杂。冰碛砾石形状多样而奇特,多为多角形。砾石具擦痕、磨光面、拉长、压坑等现象。上述冰碛砾岩特征显示贺兰山在震旦纪晚期因气候变寒,曾遭受过冰川作用。此外,新生代第四纪期间因气候变动,在气候寒冷期贺兰山主峰附近地区发育冰川,形成冰川地貌及冰碛物。新生代后期以来,贺兰山新构造运动活跃,留下众多遗迹,最典型的有两处:一是红果子沟的明代石砌长城及附近洪积扇晚更新世浅红色砂质黏土层被断裂活动错断,此为中外学者所熟知。调查资料表明,因地壳运动造成明长城水平错位1。45m,垂直错位0。35~0。95m。另一处是苏峪口外洪积扇因新构造运动造成极为明显的断层陡坎,陡坎平均高6~9m,延伸超过20km。以上多种多样的地质地貌现象,为研究贺兰山的地质历史提供了重要证据。
(二)地貌
贺兰山的地貌属于基本形态成因类型,是一条较典型的拉张或剪切拉张型断块山地。贺兰山呈东仰西倾的形态,东坡有众多古老岩层出露的断崖,使得东壁岩石远比西坡陡峭险峻。受内外营力作用的影响,贺兰山北、中段在地貌形态上存在较大差异。北段东坡山体最宽处21km,海拔不超过2000m,主要由花岗岩组成且边际有少量沉积岩,物理风化强烈而形成球状风化地貌。中段是贺兰山主体部分,海拔3000m左右。这里山体庞大,地势陡峻,峰峦起伏,峭岩危耸,沟谷下切很深,在海拔2000m左右有一段相对较平缓的山坡,出现小型山沟洼地或山间台地,山坡风化物较厚,甚至出现小型山间积水洼地。中段东坡南狭北宽,最宽处21km,以苏峪口为界,向南宽度不足14km,山势较和缓,向北山体较宽,一般大于14km,到汝箕沟一带可达20千米,中生代地层较为发育并含有优质煤炭资源。
由于地势较高,外力地质作用的垂直分带性明显,自上而下可将贺兰山分为寒冻风化山地、流水侵蚀山地和干燥剥蚀山地以及山前洪积倾斜平原—洪积扇、洪积裾。
1。寒冻风化山地
海拔高3000~3500m,寒冻风化强烈,冰融现象明显。每年11月至翌年5月处于积雪冰冻期。谷沟切割深度在500m左右,纵坡降大。根据物质成分可划分为碎屑岩构成的寒冻风化山地和碳酸盐岩构成的寒冻风化山地两种类型。前者山体由砾岩、砂岩及少许页岩构成,山脊呈梳状;后者山体由石灰岩、白云岩及其过渡型岩石构成,多呈锯齿状山脊。当岩层倾向与坡向一致时,多呈直线状或凸状山坡,相反时则为悬崖峭壁,且屡见倒石堆。
2。流水侵蚀山地
海拔2000~3000m范围内,是贺兰山次生天然林的主要分布地区。年降雨量一般达420mm,流水侵蚀强烈。山坡陡峻,沟谷呈“V”字形,切割深度为500~1000m,峡谷幽深,纵坡降大。
3。干燥剥蚀山地
该地貌单元分布于海拔1500~2000m内,基岩**,年降雨量约200mm,物理风化强烈,岩石的残坡积碎屑发育。沟谷宽缓,纵坡降较小,切割深度500~800m。一般发育有Ⅰ~Ⅱ级阶地。碎屑岩山地呈梳状,碳酸盐岩山脊多为锯齿状。小口子—黄旗口—百寺口(拜寺口)一带的花岗岩区山脊则呈浑圆状。
4。山前洪积倾斜平原—洪积扇、洪积裾
贺兰山东坡沟道颇为发育,多数自西而东延伸,呈梳状分布。共有大小沟道180余条。其中,三关至苦水沟之间有主要沟道21条,具代表性的有三关口、榆树沟、甘沟、大口子沟、**沟、黄旗口沟、苏峪口沟、贺兰口沟、插旗口沟、大水沟、汝箕沟、大峰沟、石炭井沟、大武口沟、苦水沟等,都是黄河水系的外流区。其中,最大者为大武口沟,集水面积为574km2。沟道一般在中、上部下切较深,呈“V”字形,沟道部则较为宽阔,砾石遍布沟底。山前形成一个个洪积扇,许多洪积扇连接起来构成“洪积裾”。
东麓山前由洪积扇、洪积裾构成的洪积倾斜平原十分发育。自花布山至插旗口一带,宽15~25km,暖泉以北变窄,仅4~8km。构成洪积扇的洪积物十分典型,每一个沟谷自沟口向外,分为三个相带,彼此平行,逐渐过渡。扇顶地面倾斜5°~7°,坎坷不平,巨砾累累,草木罕见,荒无生机。中部地面倾斜3°左右,散布扇状沟,砂砾混杂,植被稀疏。前缘以砂、沙质黏土为主,地势平坦,间有洼地,或成沼泽,或成龟裂盐碱地。
二、气候
贺兰山地处宁夏西北部,属中温带干旱气候,具有典型的大陆性季风气候特点。冬季受蒙古冷高压控制,寒冷而漫长,夏季炎热而短暂,春季气温回升快,大风及沙尘天气频繁,秋季凉爽。无霜期短,终年雨雪稀少,气候干燥,日照时间较长,大雾天气多。
贺兰山日照充足,热量资源比较丰富。年平均日照时数在3000h以上。年平均气温稳定≥10℃的日数,在海拔2900m处为38。2d,积温478℃;海拔1112m的银川平均气温稳定≥10℃的天数为172d,积温为3298。1℃,平均无霜期122~170d。由于山势陡峭、地形复杂,贺兰山山地气候特点明显。南北段基带年平均温度差别不大,但从基带向高山则明显递减,由基带的8。5℃降至2900m的-0。8℃,平均每升高100m,温度下降0。62℃。气温的年、日变化也比较大,山麓平均年较差32℃左右,日较差9℃左右;高山地带的年较差为26℃左右,日较差8℃左右。据贺兰山高山气象站1961~1990年的观测资料记载,贺兰山年平均气温为-0。7℃,极端最高气温为25。4℃,极端最低气温为-32。6℃。贺兰山区出现雾及雷暴天气的日数明显高于平原地区,年平均雾日数达到88。7d,雷暴日数达22。3d。
贺兰山山区年平均降水量418。1mm,降水日数为94d,大雨(日降水量大于等于25mm)以上的降水日数年均2。6d,日最大降水量达211。5mm。降水的季节变化大,6~9月降水量达260。2mm,占全年降水量的62%,是一年中降水量最集中、降水次数最多的时期,也是该区山洪、泥石流及山体滑坡等地质灾害的多发期。降水量具有明显的垂直分异现象,平均每上升100m,降水量增加13。2mm。降水量年际变化很大,在山体上部,丰雨年降水量可达600mm,欠雨年则不足200mm。降水的年内分配也极不均匀,但随海拔升高年内降水分布趋于均匀,如山地中段海拔2000m以上的林区,6~8月降水量占全年总量的60%~70%,2000m以下到山麓地带则占70%~75%。贺兰山东坡多风且风速较大,年平均风速为7。5ms。主风向在山体上部为偏西风,中下部为偏北风,其中冬、春、秋三季的主导风向均为西北偏西风,夏季主导风向转为东南偏东风。随海拔升高,大风日数增多,由平均54d增加到158d。贺兰山高山气象站曾记录到风速40ms的大风。年平均沙尘暴天气日数为2。2d。
三、水文
贺兰山东麓水系属黄河水系黄河上游下段宁夏黄河左岸分区,东麓有大小沟道67条,多数沟道为季节性河流,植被较好的沟道径流深20mm。流域面积大于50km2的沟道有13条,大武口沟是贺兰山区最大的河流,流域面积574km2。贺兰山东麓年平均降水量255。6mm,其中山地426mm,坡地180。5mm。贺兰山东坡径流量为7120×104m3,年径流系数为0。12~0。15,径流深度平均22。4mm;长流水占40。5%,径流量为2550×104m3,平均径流深度10。8mm。在乱石堆积、植被郁闭的沟谷中长流水处于地表以下0。5~1。0m并呈潜流状态,往往在地形突然变化时出露地表。中段高寒山地区降水多而蒸发相对低,又有基岩裂隙水补给,长流水丰富且形成大小不等的跌水、小瀑布等。汝箕沟、大武口沟一带的地表径流深度大于中段,但长流水的径流深度小于中段,约为中段的0。69和0。38。贺兰山土壤含水量因植被状况不同而有很大变化,植被覆盖度最好的中段插旗口沟平均含水量为10。4%,以此向北和向南呈递减趋势。