在三峡的石壁上
陶世龙
“朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还。两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”。在水流湍急，两岸连山的长江三峡里，诗人听见了猿声，画家望见了神女，而地质学家则在夹峙大江两岸的石壁上，看到了近9亿年那样漫长的地质历史。这里有从震旦纪到第四纪形成的沉积岩，其间只有少数时代的地层缺失，保存下来的地层总厚度达到10000多米。长江象一把利刃从中把它们切开，使我们看到了一个世界罕见的宏伟的地质剖面。现在让我们来巡视一番，读一读这记载在岩层里的沧桑变迁。
广义的长江三峡，包括从白帝城到南津关长约200公里的地段。其中真正是重岩迭嶂，遮天蔽日，非常陡峭狭窄的峡谷则不过长约89公里。构成这些峡谷的岩石主要是石灰岩。
在瞿塘峡、巫峡和兵书宝剑峡，这些地方的石灰岩都是三叠纪时形成的；寒武纪时形成的石灰岩构成了牛肝马肺峡和黄猫峡，灯影峡则是震旦系石灰岩被江水冲刷的结果。
石灰岩是溶解在水中的碳酸钙沉淀后造成的。它常形成于离岸比较远的海、湖中间，温热的浅海于易于产生碳酸钙的沉淀，生物对石灰岩的形成也有重要的作用，例如，通过光合作用使海水中的二氧化碳减少，创造使碳酸钙沉淀的条件，或者把钙质吸收到自己的骨骼、介壳之中，这些生物死后，遗骸沉在海底，便成为构成石灰岩的物质来源。
在大自然中，碳酸钙多以方解石这种矿物的形态出现，如果这矿物中不仅含钙还含有镁，这时叫做白云石。它们常组合在一起，形成石灰岩、白云质石灰岩，白云岩或石灰质白云岩。总之，都是碳酸盐矿物构成的岩石，在三峡这里，它们常夹杂在一起产生。这里10000多米厚的沉积岩中，石灰岩和白云岩的厚度有3000多米。这些岩层里有许多海洋生物化石，证明它们是在海里形成的。今天高耸入云的巫山十二峰，原本是汪洋大海的海底。
在三峡地区，还有许多砂岩和页岩。
主要由直径在两毫米以下的砂粒胶结而成的砂岩，形成于离岸较近的水中，流水把这些砂粒搬来后，由于颗粒较大，不能搬到更远的地方，于是就沉降下来了。在海边或湖里都可以有砂岩造成。
由极细微的粘土颗粒构成的岩石是页岩。这些粘土颗粒的直径大多比0.1％毫米还小，如此细小的微粒可以悬浮在水中，被搬到比较远的地方。所以页岩常在浅海或宁静的湖泊中形成。由于组成页岩的物质很细，经过压紧胶结，有的还可以沿层面剥离如页片，因此，得了页岩之名。
三峡地区的砂岩和页岩很多，共有5000-6000米厚，其中约有90％是在侏罗纪以后堆积的。
页岩很软，易被破坏，因此，在这些砂、页岩分布的地区，地势就比较低缓，河谷比较开阔，村落田园增多，从秭归到著名的香溪一带，就是这种情况。在那高峻的峡谷里间或也有少量页岩出露，这里较易为江水侵蚀，使两岸连绵不断的石壁稍稍打开一个缺口，狭窄的兵书宝剑峡和牛肝马肺峡之间有比较开阔的新滩出现，就是这个原因。由于页岩受到破坏，盖在它上面的石灰岩便失去了巩固的基础，所以在新滩附近多次出现过山崩。
三峡还有一种为量不多但意义重大的沉积岩--砾岩，一种主要由砾石胶结而成的岩石。
当我们在河边和海滨漫步的时候，可以见到许多大大小小表面比较圆滑的石块，这些石块是岩石碎裂后的产物，本来是有棱有角的，现在失去了棱角。是它们经过流水的搬运，互相碰撞，受到磨损的结果。在地质学中把这些直径在2毫米以上，磨失了棱角的石块称为砾石。还保存着棱角的石块称为角砾。砾石磨得愈圆，说明它被搬运的距离愈长。由于砾石的块头比较大，不能搬运到离岸较远的地方，所以，总是堆积在河里和海边等地。因此，砾岩的出现，就告诉我们这里曾经是河流经过的地方或海、湖之滨。如果其中含有角砾，或者是主要由角砾构成的角砾岩，更说明离角砾的来源很近。
当地层中出现砾岩的时候，表示这里离岸还很近；或者是刚被水淹，或者是水快要退掉了，也就是发生了水域扩大或缩小的现象，其原因是这里的地壳在下沉或上升。
当地壳处于稳定下降的过程时，搬到海里的泥沙总是不能把海填满，于是不断沉积，形成许多在时间上连续不断，在空间上平行一致的沉积岩，这种岩层之间的接触关系被称为整合。
如果上下两层岩石之间缺少某个地质时代的岩层，这证明其间曾一度升出水面，沉积作用停止了，没有岩层继续形成，原先形成的一部分岩层也可以因出露水面受到破坏而缺失，造成了地层在时间顺序上不连续的情况。这种现象称为不整合。
在这种沧桑变迁的过程中，有时地壳的运动表现得很缓慢很平衡，在升起为陆的前后，堆积起来的岩层都是近于水平状态展布的，不容易出它们之间是不连续的。许多不整合，则可以从上下地层之间不是平行一致，而是斜交的，被我们辩认出来。这是地壳发生了强烈运动的记录。这时，地层受到挤压变得弯弯曲曲，并隆起升高，常形成高大绵亘的山脉，故一般称为造山运动，露在地表的部分常受到剥蚀。在强烈的地壳运动告一段落以后，地壳发生下降的运动，又被水淹没，再度接受沉积，新的沉积物所形成的岩层是水平的，就是水平的新沉积物复盖在弯曲的老沉积物上面，所以新老岩层成了斜交的关系。
在三峡一带的地层中，新老岩层斜交的这种不整合三次出现，说明这里经历了三次强烈的造山运动。从震旦系到侏罗系，没有岩层斜交的不整合，但存在着沉积的多次不连续，并表现出沉积物从粗到细又从细到粗的变化，告诉我们地壳虽然没有发生造山运动，但一直不是静止的，有过多次从桑田到沧海，又从沧海到桑田的变迁。
在震旦系的底部有一层砾岩，往上逐渐变为砂岩、页岩和石灰岩。这些砾岩中所含砾石，看得出是古老的变质岩和花岗岩碎裂搬运后再沉积的产物，说明这里在震旦纪以前的时期，造山运动强烈，岩石发生变质，岩浆也大规模侵入，以后相对说来比较稳定，但在经过长期剥蚀，地面变得比较平坦后，又开始缓慢地下沉。震旦纪时，这里开头还是大陆的一部分，以后逐渐变成了浩翰的海洋，其间地壳时升时降，有时还高出了海面，但直到三叠纪时，这一带基本上还是保持着海洋的性质。三叠纪末，本区地壳运动强烈，海水退却，以后就变成了大陆上的湖泊。在白垩纪末期，又一次强烈的造山运动形成了今天的巍巍群山。在局部的低洼地区中，沉积了很厚的第三纪砂岩。自此以后地壳继续上升，第四纪以来就升高了约一千米，而长江的侵蚀作用则在不断把峡谷下切。一面不断上升，一面不断下切，这两种作用结合在一起，于是出现了举世无双的三峡，并在它的石壁上揭示这部沧桑变迁的历史。1924年，李四光和他年轻的助手赵亚曾来到这里考察，首次给这部石壁上的历史作了系统的整理，以后，又经过许多地质工作者的努力，使得这样一个具有世界典型意义的地质剖面得以确立，它也是地球这本大书中的一幅精彩的画图。