丹霞山陡坡上风化洞穴的基本特征及成因探讨

风化洞穴在全球不同气候区广泛发育,其形成过程和主控因素是地貌学研究的热点问题,但形成机制至今仍存在不少争议,尤其对丹霞地貌区风化洞穴的研究还较少。丹霞山是世界自然遗产地“中国丹霞”的典型代表,陡坡上发育形态和规模各异的风化洞穴,是丹霞地貌的重要景观要素,为认识亚热带湿润气候风化洞穴成因提供了良好的机会。文章以丹霞山砾岩和砂岩陡坡上的5处典型风化洞穴为研究对象,利用野外考察、形态测量、气象监测、样品显微观察及盐化学实验等方法,在已有研究的基础上进一步对湿润气候丹霞地貌区风化洞穴的特征和成因进行探讨。结果表明：1）在砾岩中发育的洞穴一般个体形态较大,洞穴具有较明显的向上和向内生长趋势;砂岩中发育的洞穴大多密集排列,形态较小,常具有蜂巢结构。2）岩石性质是洞穴发育的基本影响因素,在宏观尺度上决定了洞穴的发育位置和排列方式,也决定了不同岩性下发育的风化洞穴的形态特征。在微观尺度上,岩石含有较多长石、钙质胶结物等易溶矿物组分,在酸性雨水渗流过程中发生化学溶解,加上盐结晶作用导致岩石微观结构破坏,诱发洞穴初始形成。3）洞穴尺寸变大后,洞穴内适宜的微气候是洞穴演化的关键因素,为水和盐的聚集及盐风化提...     

红层盆地岩性差异对丹霞地貌发育的控制

陆相红层盆地的岩性在横向上和纵向上都有比较明显的变化,导致发育的丹霞地貌形态迥异。本文以赣东北信江盆地、粤北丹霞盆地、陕北地区为例,采用对比分析、数值模拟等研究手段,总结了红层盆地中常见的岩石及地貌类型,提出岩性在丹霞地貌坡面演化过程中的关键作用。在信江盆地中,龙虎山、龟峰等挺拔高耸的山峰主要发育在盆地南缘的河口组厚层砾岩中,而盆地中部贵溪、弋阳地区的近圆形山丘则产在塘边组大型交错层理风成砂岩中;与其类似,丹霞山的赤壁陡崖主要发育在丹霞组厚层砾岩夹风成砂岩中;相反,陕北地区波浪状地貌主要发育在洛河组风成砂岩中。利用河道-山坡综合地形演化(CHILD)地貌模拟软件,假设在同样的构造抬升和河流侵蚀作用下,分别模拟了细砂岩、细砾岩、中砾岩构成的山体坡面的演化过程。模拟结果显示,细砂岩山体易形成较为平缓的坡面,中砾岩易形成陡峻崖壁和巷谷,而介于二者之间的细砾岩则形成较为明显的沟壑系统。CHILD模拟结果与实地观测一致。因此,红层岩性差异在丹霞地貌演化过程中扮演了重要的角色,也是未来地貌定量模拟研究中需要考虑的关键因素。     

浙江江郎山丹霞地貌区岩性特征

对浙江江郎山丹霞地貌区主要岩层方岩组(K1f)的22块岩石标本进行常量元素、氧化物含量的X荧光和薄片偏光显微镜鉴定,分析了江郎山丹霞地貌发育的岩性特征与地貌成因的关系:(1)方岩组(K1f)砾岩中的火山岩砾石和岩屑含量普遍较高,SiO2含量普遍也很高(在44.90%～75.80%之间),表明岩性总体上抗风化能力强,这使江郎山丹霞地貌最具特色的"三爿石"历经沧桑仍能巍然屹立,江郎山也因此成为丹霞地貌发育晚年时期的典型代表.(2)方岩组(K1f)的砂岩抗风化能力相对较弱,其胶结物的主要成分为方解石,粒间孔隙约占20%～25%,局部可见方解石胶结物的溶蚀现象.岩石薄片鉴定可看出,其粒间孔隙很可能是方解石胶结物被溶蚀后的结果,而且构成砂岩的岩体的流纹岩岩屑等其本身就具有气孔构造,这些岩屑在显微镜下可见已经强烈泥化,岩体抗风化程度较低,这是构成该区地貌岩性之一的砂岩被侵蚀和风化程度较高的主要原因.(3)在江郎山丹霞地貌发育过程中方岩组(K1f)岩性对地貌的形成起了基础和决定性的作用.这种岩性的特征及抗风化能力的不同导致的差异风化现象,对该区丹霞地貌后期的微地貌发育具有重要的影响,岩性差异风化是江郎山山体崩塌、扁平状洞穴的形成的重要因素,这也为研究江郎山等丹霞地貌山区地质灾害的岩性特征奠定了基础.     

丹霞山顺层洞穴风化特征的试验研究

以丹霞盆地丹霞组2段顺层洞穴为研究对象,探讨不同岩性红层抗风化能力的差异,重点关注软岩夹层的风化特征及其对顺层洞穴发育的影响。在野外考察的基础上,选择3个典型顺层洞穴为案例,采集了洞穴剖面不同岩性红层的岩样及夹层水样品,进行一系列的岩矿理化测试和水样分析实验。结果表明：洞穴剖面岩性的不均一性及软岩夹层的风化凹进是形成丹霞山顺层洞穴的主要原因。顺层洞穴发育的软岩夹层一般是粉砂质泥岩,粘土矿物含量高,以泥质胶结为主,吸水性较强,开型空隙率较大,抗压强度小,易于风化破碎;上下岩层主要是砂岩和砂砾岩,以钙质和铁质胶结为主,吸水性较弱,开型孔隙率较小,抗压强度较大,风化速度较慢。在洞穴岩层风化过程中,粘土矿物的胀缩、钙质胶结物的溶解, 及铁质胶结物的水化作用等是导致岩体结构破坏的重要因素,但促使不同岩性红层风化的主导因素有所差别。粉砂质泥岩的风化以粘土矿物的胀缩作用为主,砂岩和砂砾岩的风化则以钙质胶结物的溶解作用为主。此外,酸性雨水渗入岩体后与各种矿物进行的一系列离子交换作用也促进了顺层洞穴岩层的风化。     

国内外红层分布及其地貌发育的对比研究

为了解全球红层的时空分布规律及其地貌发育的差异,对国内外红层的分布、形成年代、地质构造背景、古地理环境、岩性和地貌特征等进行了对比研究。结果表明：国内红层主要分布于东南、西南、西北等地区,形成年代主要为中生代,尤以白垩纪为主,构造环境主要为古陆块活化时形成的断陷/拗陷盆地;沉积环境几乎全部为陆相,形成于干旱或半干旱古气候条件;岩性复杂,兼具砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩,发育了丹霞地貌、红层高原、红层山地和红层丘陵等多种地貌类型。国外红层的形成年代跨度很大,从前寒武纪到新近纪均有发育,呈现出从老陆块向新陆块扩展的趋势;构造环境分为山前/山间拗陷堆积、地台拗陷堆积、裂谷盆地堆积和弧后盆地堆积;沉积环境以陆相为主,兼具滨-浅海相和海陆过渡相,也形成于干旱、半干旱气候;岩性以砂岩、粉砂岩和泥岩为主,砾岩较少;发育的地貌类型相对单一。     

丹霞地貌概念讨论

关于丹霞地貌概念上的不同意见,主要是：①岩性岩相上是较单一的“陆相碎屑岩”还是涵盖多种岩性岩相的“沉积岩”;②地貌上是“丹崖”,还是“赤壁丹崖”,或是“赤壁丹崖群”。根据目前已知的中外丹霞地貌的基本特征,初步认为,丹霞地貌是由砂岩砾岩为主的沉积岩经侵蚀作用所形成的赤壁丹崖群地貌。近10a来,一些丹霞地貌概念,基本上属于“中国丹霞地貌”的概念,不完全符合世界丹霞地貌的实际情况。     

美国西部红层地貌发育及与中国东南部丹霞地貌的对比

美国西部和中国东南部都是世界上中生代红层的主要分布区,形成了以赤壁丹崖为特征的地貌景观,具有很高的对比研究价值。通过地质资料分析和野外考察,对美国西部红层的分布和形成年代,地质构造背景,岩性和地貌特征等进行梳理,并和中国东南部丹霞地貌进行对比。结果表明：美国西部红层地貌和中国东南部丹霞地貌都是发育在红层基础上的侵蚀地貌,都有显著的红色陡崖坡,但受控于区域地质构造、物质基础、及主导外营力等因素的差异,两地具体的地貌特征并不完全一致。美国西部红层主要形成于三叠纪和侏罗纪,红层堆积的构造环境为大型弧后盆地,沉积环境复杂多变,以陆相为主,尤以风沙沉积最为典型,岩性以细砂—粉砂岩和泥岩为主,砾岩很少,主导外营力为流水下切,红层发育的地貌类型相对单一,总体以高原—峡谷景观为主。中国东南部丹霞地貌区的红层多形成于白垩纪,构造环境为内陆中小型断陷/拗陷盆地,沉积环境全部为陆相,以粗碎屑混杂堆积为主,主导外营力以流水冲刷侧蚀为主,发育的地貌类型较为多样,整体以簇群式峰丛—峰林景观为主。     

丹霞

正丹霞是地理学上很重要的名词,它是指红色砂岩经长期风化剥离和流水侵蚀,形成孤立的山峰和陡峭的奇岩怪石,是巨厚红色砂、砾岩层中沿垂直节理发育的各种丹霞奇峰的总称。主要发育于侏罗纪至第三纪的水平或缓倾的红色地层中,以中国广东省北部丹霞山最为典型,故名。中国的丹霞地貌广泛分布在热带、亚热带湿润区,温带湿润——半湿润区,半干旱——干旱区和青藏     

江西南城醉仙湖河口组地层沉积特征及景观成因分析

江西南城东南部地区广泛发育上白垩统河口组巨厚红层,丹霞丘陵地貌被翠绿的湖水分割为众多岛屿,形成了"绿水绕红山"的独特景象,是醉仙湖景区的主要地貌景观。关于丹霞地貌景观的成因机制,不同区域往往主控因素也不一致。为了增强地质公园建设过程中的科普价值,就需要对红层成岩-成景过程中的地质作用有着详细的了解。本文按控制红盆成景的主导动力因素,将研究区醉仙湖内发育的丹霞地貌详细划分为丹霞构造地貌、丹霞水蚀地貌、丹霞风蚀地貌、丹霞盐风化地貌等多种类型。通过对研究区红层的岩石学特征、沉积相带划分以及景观地貌特征等因素的分析,笔者认为研究区成景地层主要为一套白垩系红层辫状河相砂砾岩,为丹霞地貌的形成奠定了物质基础,成岩期后的内外动力作用对景观成因有着重要的约束作用。     

美国西部丹霞地貌特征及演化过程研究——以犹他州Zion国家公园为例

丹霞地貌是一种重要的风景地貌,研究其地貌特征和演化过程可以为保护与利用这一地质遗迹提供科学支持。中生代红层是我国丹霞地貌发育的物质基础,在美国西部的科罗拉多高原亦有大量分布。为增进国内同行对美国西部红层与丹霞地貌的了解,以犹他州Zion国家公园为例,通过实地考察,岩样理化性质测试,并结合GIS和DEM分析,对其地貌特征和演化过程进行探讨。结果表明:区域构造方面,Zion公园红层沉积于大型的弧后盆地——西部内陆盆地,盆地抬升时形成的节理群对丹霞地貌发育具有控制作用;红层岩性方面,Zion公园发育丹霞地貌的红层以风沙沉积为主,岩性为细砂—粉砂岩,但不同段的风成砂岩在胶结特性和岩石强度上存在较大差异;地貌特征方面,Zion公园整体为高原—深切峡谷景观,其中高程为1800～2000 m的部分占比最大,公园南部比北部切割侵蚀程度更高,形成的单体地貌以块状山崖—沟谷组合为主,同时还因地下水的基部渗流侵蚀和风蚀作用在崖壁上发育有各种洞穴景观;演化过程方面,Zion公园丹霞地貌发育经历了构造盆地形成—红层堆积—地壳隆升—外力塑造四个阶段,三叠纪末期形成的西部内陆盆地为红层堆积提供了相对稳定的沉积环境,侏罗纪期间干旱的气候环境下形成了大规模的风沙沉积,白垩纪末期科罗拉多高原的抬升及形成的节理裂隙为外力侵蚀提供了条件。其中,强烈的流水下切是该地区丹霞地貌发育的主导外营力,并一直持续至今。     

丹霞地貌的国内外研究对比

丹霞地貌是中国地质学家命名的一种地貌类型,国内研究主要在丹霞地貌的理论方面、宏观的空间分布上、以及定性的分类描述上。此外,在丹霞地貌的定量研究、实验研究和可视化研究等方面也有所突破。目前,国外还没有统一使用丹霞地貌这个名词,但在砂岩、砾岩以及红层的微观、实验和定量等方面的研究成果丰富。通过国内外研究的对比,可以使丹霞地貌的研究朝着宏观与微观、定性与定量、理论与实践相结合的方向发展,有利于"丹霞地貌"尽快成为国际认可并接受的地貌名词。     

丝绸之路中国段佛教石窟差异性 及其与丹霞地貌的关系

作为佛教东传的主线,沿丝绸之路中国段留存了大量的佛教石窟,其分布与该区域丹霞地貌的分布大致重叠。由于各地区地质地貌条件以及岩性的差异,石窟在分布、形制以及艺术表现手法上也存在差异。本文以沿丝绸之路主线佛教东传的路线为基础,分别阐述丝绸之路天山北线、河西走廊、陇东、河湟谷地以及陕西彬县丹霞地貌区的佛教石窟以及敦煌石窟的特点,分析各地石窟形成自身特点的自然原因。文章分析了丝绸之路沿线石窟分布、形制以及艺术特色与丹霞地貌的内在联系,认为除宗教政治因素外,丹霞地貌是丝绸之路石窟分布的决定因素之一,也是石窟形制和艺术表现手法的重要影响因素。文章比较了其他类型地貌与丹霞地貌在开凿石窟方面的优劣,认为丹霞地貌拥有最适合开凿石窟的地貌形态与岩性。综上,文章认为丹霞地貌的存在是丝绸之路沿线出现大量佛教石窟的最重要的自然条件。     

安徽齐云山丹霞地貌成因

齐云山丹霞地貌主要发育于中白垩统小岩组K₂x¹红色砂砾岩层中, 该区地貌发育主要受景德镇-祁门断裂带、江湾-街口挤压破裂带和开化-淳安褶断带三大断裂带控制。在白垩世该区经历了地块沉降, 成为陆上的断陷湖盆, 由此接受了巨厚的白垩系红层堆积。在新构造运动中, 该区经历了隆升过程, 巨厚的白垩系沉积物变成了海拔500~600 m的山体。白垩系红色砂砾岩在经历了垂直节理发育、风化破坏阶段及剥蚀搬运阶段后, 同时受岩性本身砂岩与砾岩在组分和结构上的影响, 差异性风化剥蚀显著, 因此形成了壮观的峰林、崖、洞、方山、城堡及天生桥景观。该区585 m、400 m和150 m处的三级裂点, 大致反映了该区新构造运动中三次主要的抬升过程。     

喀斯特地区洞穴壶穴形态的形成与发育

喀斯特洞穴河床壶穴是记录洞穴微地貌演化、洞道走向、水流与地下河床边界条件相互作用的关键性证据之一。通过对贵州绥阳双河洞穴系统,属娄山关组白云岩地下河段108处洞穴壶穴的形态及分布特征进行实地仔细观察和分析发现:该区地下河河床壶穴分为两种形式即跌水壶穴(plunge holes)和旋转流壶穴(eddy holes)。它的规模、形态及分布特征规律性较地表河床壶穴强,主要受水动力、洞道走向控制。由于洞内气候环境长期稳定,洞穴河床壶穴的形成与演化主要是水动力条件、洞道走向、岩性、洪冲积物综合作用的结果。本研究结果将丰富与完善壶穴不同地貌部位、不同岩性特征及成因,为洞穴河床壶穴形态的形成与发育提供科学论证,为洞穴微地貌演化过程及洞穴水动力研究发展提供科学依据。     

浙江方岩丹霞地貌类型及其空间组合

浙江方岩突出的丹霞地貌类型有围谷、方山、峰丛、石柱和凹槽等,它们的空间组合沿着北西-南东方向有规律的排列:西北部五峰书院一带的凹槽和岩穴发育典型,中部鸡鸣峰、桃花峰等处分布有大量的新鲜崩积石,东南部石鼓寮的石鼓、石柱尤为突出,在峰丛与平原交汇的东、南和西三侧被围谷所环绕.这种组合体现了随着构造隆升,在以外力作用为主的不断"雕塑"下,丹霞地貌的发育一般经历了差异风化、重力崩塌、流水侵蚀搬运,完成地貌循环侵蚀的过程,期间孕育了绚丽多姿的丹霞地貌,它们主要发育于早白垩世晚期的方岩组(K1f)冲积扇-扇前辫状河相岩层中.其中,岩性的差异风化规律和辫状河相沉积的特点,可以通过对三个样点的实验数据分析加以证实.方岩丹霞地貌是在我国申报世界自然遗产丹霞地貌区中"青年期"类型的突出代表,符合申报世界自然遗产中具有突出、普遍的美学和科学价值的理由.     

龙虎山丹霞地貌危岩景观成因及保护

龙虎山地处江西省东北部鹰潭市境内,据鹰潭市区10 km,是以丹霞地貌景观为特色的世界地质公园.龙虎山丹霞地貌主要以砂岩、砾岩、泥岩等岩层组成,岩壁陡峭,节理错综,发育众多外形奇特,有突出的旅游观光及美学欣赏价值的不稳定岩体,即危岩景观.龙虎山危岩景观经历了漫长的地质演变过程,是多因素耦合作用的结果,其主要影响因素有地形地貌、地层岩性、构造应力及水文地质条件以及雕蚀作用(包括流水侵蚀溶蚀、温度差异风化、微观化学风化等),其中雕蚀作用是危岩景观形成的核心要素.危岩景观保护须符合不破坏性、相近性、可逆性、无干扰性及如旧性五大原则.在分析现有危岩防治技术及危岩景观特殊性的基础上,提出吊索法保护危岩景观,即由绳索、钢索等能提供一定向上拉力,使危岩体达到要求的稳定系数的一种方法.吊索法具有适用范围广,理论计算简单,能较好提高稳定系数,施工方便,后续维修方便和易监测等诸多优点,适用于各类岩质景观的保护.     

龙虎山世界地质公园丹霞地貌特征及与国内其他丹霞地貌的对比

江西龙虎山世界地质公园丹霞地貌景观发育于信江盆地中生代红层中,以发育老年早期孤峰、峰林、残丘类地貌景观为特征,是我国丹霞地貌发育最好的地区之一。断裂切割、岩性差异、流水侵蚀和重力崩塌作用,是造成丹霞地貌景观差异的主要原因,同时由于所处盆地内位置、出露的红层性质以及构造发育特征的不同,也影响地貌发育的特色。目前国内所发现的丹霞地貌主要分布于东南、西南和西北地区。由于它们所处的大地构造位置、地壳活动特征、自然地理条件的不同,丹霞地貌的成因机制也不相同。阐述了龙虎山世界地质公园丹霞地貌景观类型及其特色,并着重研究丹霞地貌景观的成因机制,以及与其他地质公园、遗产地进行比较研究。     

广东省丹霞地貌的地质构造背景和分区研究

广东省共有丹霞地貌 67 处,分布在 22 个断陷盆地中,主要受古近纪―新近纪抬升区、5 条北东向深大断裂和 1 条东西向深断裂控制,地层层位以丹霞组和南雄群为主,岩性以砾岩、砂砾岩、砂岩为主。古近纪―新近纪地壳升降运动控制了丹霞地貌在区域上的总体分布,大致以 22.5°N 为界线,以北为抬升区,发育丹霞地貌,以南为沉降区,不发育丹霞地貌;晚更新世以来的地壳升降运动,造成不同地区丹霞地貌的数量和规模有所区别：粤北、粤东北为抬升区,发育数量多、规模较大;粤中为沉降区,发育数量少、规模较小。深大断裂控制断陷盆地的分布,从而控制丹霞地貌具体的发育位置。根据地质构造背景和丹霞地貌发育特征,可将广东省划分为 4 个丹霞地貌发育区：粤北区、粤中区、粤东北区和粤西区。     

陕北丹霞地貌特征及国内外对比研究

通过野外考察,并结合地质资料和样品分析,对陕北丹霞地貌形成的地质构造背景、红层岩性、形态特征、演化过程等进行系统阐述,并与中国东南部湿润区及国外的典型丹霞地貌进行对比,总结其共性和差异。结果表明：陕北丹霞地貌形成的构造环境为大型内陆坳陷盆地——鄂尔多斯盆地,主要成景地层为洛河组紫红色中-细粒长石石英砂岩,形成于早白垩世的干旱沙漠环境,发育大型交错层理,其碎屑颗粒分选性和磨圆度较好,但结构松散,胶结程度较弱,颗粒表面有碟形撞击坑等典型风成砂岩特征。陕北丹霞地貌最显著的特征是顶部有第四纪黄土盖层,形成覆盖型丹霞,地貌发育总体上处于青年期,整体为高原-峡谷景观,发育密集的沟谷群和连续的丹霞崖壁,但孤立的单体地貌较少。陕北丹霞地貌演化过程可划分为早白垩世红层沉积-晚白垩世红层盆地构造抬升和古丹霞发育-古近纪以来间歇式抬升-第四纪黄土覆盖等4个阶段。国内外对比方面,陕北丹霞与中国东南部湿润区的丹霞地貌在构造环境,物质基础,地貌特征等方面差异较显著,但与美国西部的丹霞地貌存在许多相似性。     

国内外红层与丹霞地貌研究述评

在中国丹霞地貌走向世界,开始一个新的发展阶段的时候,回顾并评述国内外红层和丹霞地貌的研究进展十分必要。国内在该领域的研究长期集中在红层特性、工程地质、丹霞地貌特征及发育的基本问题等方面,但对红层的地质和地貌融合研究不足,对不同红层的岩性差异及其在外动力条件下的地貌表现和地貌发育过程缺乏深度研究;国外还没有红层地貌和丹霞地貌的专门研究,学者们主要关注红层形成的地质背景,有关红层地貌的研究多分散在砂岩地貌中,但其在微观、定量、实验研究方面值得借鉴。本文认为当前有关红层和丹霞地貌的研究大多为单因子研究,缺乏系统的思想方法,各学科研究存在多张皮的问题。提出应明确红层和丹霞地貌的学科归属,深化基础研究,加强各学科之间的融合,并推动国际交流和对比研究。