湖南郴州丹霞地貌景观特征、成因及演化探讨

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.118

现代地质 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (06): 1680-1694.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.118

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湖南郴州丹霞地貌景观特征、成因及演化探讨

黄乐清¹^,²^,³(), 吴驰华⁴, 周丽芸¹, 金妮⁵, 彭世良⁵, 胡能勇⁵, 杨长明⁶, 陈杰⁶

1.湖南省地质调查所,湖南长沙 410116
2.古生物与地质环境演化湖北省重点实验室,湖北武汉 430205
3.中国地质大学地质调查研究院,湖北武汉 430074
4.成都理工大学沉积地质研究院PAGODA研究小组(高原与全球沙漠盆地研究组),四川成都 610059
5.湖南省自然资源事务中心,湖南长沙 410004
6.湖南省矿产资源调查所,湖南长沙 410083

收稿日期:2023-10-05 修回日期:2023-11-20 出版日期:2023-12-10 发布日期:2024-01-24
作者简介:黄乐清,男,高级工程师,1985年出生,地质学专业,主要从事白垩纪风成沉积及丹霞地貌研究。Email:289773254@qq.com。
基金资助:
湖南省自然科学基金项目“湖南衡阳-攸茶盆地白垩纪晚期沙漠沉积记录及古气候环境演化”(2021JJ30388);中国地质调查局古生物与地质环境演化湖北省重点实验室开放基金项目(PEL-202203);湖南省地质院科研项目(HNGSTP202322);湖南省创新型省份科普专题项目(2022ZK4207)

New Perspectives of the Features, Formation, and Evolution of the Special Danxia Landscape in Chenzhou, Hunan

HUANG Leqing¹^,²^,³(), WU Chihua⁴, ZHOU Liyun¹, JIN Ni⁵, PENG Shiliang⁵, HU Nengyong⁵, YANG Changming⁶, CHEN Jie⁶

1. Geological Survey Institute of Hunan Province, Changsha,Hunan 410116, China
2. Hubei Key Laboratory of Paleontology and Geological Environment Evolution, Wuhan,Hubei 430205, China
3. Institute of Geological Survey, China University of Geosciences, Wuhan, Hubei 430074, China
4. PAGODA Research Group (Plateau & Global Desert Basins Research Group), Institute of Sedimentary Geology, Chengdu University of Technology, Chengdu,Sichuan 610059, China
5. Hunan Center of Natural Resources Affairs, Changsha, Hunan 410004, China
6. Mineral Resources Investigation Institute of Hunan Province, Changsha,Hunan 410083, China

Received:2023-10-05 Revised:2023-11-20 Online:2023-12-10 Published:2024-01-24

摘要/Abstract

摘要：

湖南郴州飞天山—高椅岭丹霞地貌是华南地区特色景点之一,以圆顶岩丘景观为特点,与目前常规丹霞地貌存在显著差异。然而,关于其地貌特色、成因机理及演变过程等依然缺乏详细的研究,这与其社会知名度及特殊地貌蕴涵的科学价值不相符。本研究通过野外实地调查,查明飞天山—高椅岭丹霞地貌由石寨、岩丘、赤壁、石柱、石墙和洞穴及线状沟槽等7种地貌亚类型组成。研究区东、西两侧丹霞景观差异大,在景区东侧,以圆顶岩丘、石寨等特色地貌占主导地位,发现其构景岩层为风成沙漠相砂岩,发育巨型交错层理、小尺度的粒流层和波纹层等典型风成沉积构造。而景区西侧则为“顶斜、陡坎和麓缓”峰林型丹霞地貌景观,岩石类型以冲积扇相块状砾岩为主。不同的岩相类型,是造成景区东、西两侧景观差异的主要因素,后来叠加喜马拉雅期多期次构造改造、水流侵蚀和风化崩塌等作用而最终形成多样化的地貌形态。面积高程积分模型(HI)分析结果表明景区丹霞地貌整体处于老年早期的残丘阶段。综合分析提出了“沉积作用孕景→构造抬升造景→地表营力雕景”的三阶段成景模式。本研究旨在解析丹霞地貌的成因,提升景区丹霞地貌品牌内涵;研究成果有助于深化对华南湿润气候区岩丘状丹霞特色景观的理解,为华南白垩纪丹霞地貌地质遗迹的开发利用提供科学指导与借鉴。

关键词: 风成沙漠相, 丹霞地貌, 飞天山—高椅岭景区, 地貌演化, 湖南郴州

Abstract:

The Feitianshan-Gaoyiling area in Chenzhou (Hunan Province) is a prominent attraction in South China, known for its distinctive Danxia landform. Unlike typical Danxia landscapes, this area features distinct dome mounds. However, despite its social popularity and scientific value of its unique geomorphology, detailed studies on its geomorphological features, internal genetic mechanism, and evolution have long been overlooked. Through field investigations, we discovered that the Danxia landform in the Feitianshan-Gaoyiling area has seven geomorphological subtypes, including stone village, rock mound, Chibi, stone column, stone wall, cave, and linear trench. Notably, the eastern and western sides of the study area display distinct differences in the Danxia landscape. The eastern side is dominated by dome mounds and stone villages, where the structural strata comprise of eolian desert-facies sandstone, characterized by significant eolian sedimentary structures such as giant staggered bedding, small-scale granular flow layers, and corrugated layers. Meanwhile, the western side of the area features a “top slope, steep slope, foot gentle” peak forest-type Danxia landscape, primarily composed of alluvial fan massive conglomerates. The variations in lithofacies types between the eastern and western sides are the main factors contributing to the diverse geomorphological forms, developed through multistage tectonic transformation, water erosion, weathering, and collapse in the Himalayan period. Using the analysis of the area elevation integral model (HI), we determined that the local Danxia landform is in the early residual hill stage of old age. Accordingly, we propose a three-stage landscape model of “sedimentation pregnant landscape-tectonic uplift landscaping-surface force carving landscape”, to analyze the Danxia landform origin and enhance the brand connotation of Danxia scenic landforms. We aim to better understanding in the distinctive landscape of rock-like Danxia in the humid South China climatic region, and to provide scientific guidance and reference for the development and utilization of Cretaceous Danxia landform geological heritage in South China.

Key words: eolian desert facies, Danxia landscape, Feitianshan-Gaoyiling scenic area, landscape evolution, Chenzhou, Hunan Province

中图分类号:

黄乐清, 吴驰华, 周丽芸, 金妮, 彭世良, 胡能勇, 杨长明, 陈杰. 湖南郴州丹霞地貌景观特征、成因及演化探讨[J]. 现代地质, 2023, 37(06): 1680-1694.

HUANG Leqing, WU Chihua, ZHOU Liyun, JIN Ni, PENG Shiliang, HU Nengyong, YANG Changming, CHEN Jie. New Perspectives of the Features, Formation, and Evolution of the Special Danxia Landscape in Chenzhou, Hunan[J]. Geoscience, 2023, 37(06): 1680-1694.

图/表 8

图1 湖南省白垩系盆地与丹霞地貌分布(a)以及茶永盆地白垩系红层及周缘地质简图(b)

Fig.1 Map showing the distribution of Cretaceous Basin and Danxia landform in Hunan Province (a) and geological map of Cretaceous red bed and its periphery in Chayong Basin (b)

图2 郴州飞天山—高椅岭典型丹霞地貌景观 (a)高椅岭景区西侧的赤壁景观,构景岩层为砾岩,镜头方向NE向(45°);(b)飞天山景区东侧内的鲤鱼寨,受翠江下蚀切割而形成陡崖状地貌,镜头方向NEE(65°);(c)飞天山景区西侧的铁顶寨,砾岩风化地貌,镜头方向S(175°);(d)飞天山景区的老虎寨(石寨),顶部被草本植被覆盖,古沙丘砂岩,镜头方向N(15°);(e)高椅岭景区中心的“巨蜥”,古沙丘砂岩与湖泊,镜头方向NEE(76°);(f)飞天山景区西侧的猫王寨近景,构景岩层为砾岩,NNE与NWW向两组节理切割,形成陡直崖面,镜头方向NE(55°);(g)飞天山景区的穿坦(天生桥),镜头方向N(6°);(h)高椅岭景区中心的“龙脊”,古沙丘砂岩,镜头方向SW(220°)

Fig.2 Photos showing typical Danxia landform landscape of the Feitianshan-Gaoyiling area, Chenzhou

图3 湖南茶永盆地风成砂沉积构造特征 (a)高椅岭地区沙丘的大型沉积构造,显示风成一级界面(IS)、二级界面(S)及交错层理,剖面近乎平行于古风向; (b) 高椅岭地区沙丘及沙席的小型沉积构造,相间细条纹风成波纹(wr)及呈楔形的颗粒流(gf)沉积;(c) 盆地西缘厚板块状沙席叠置形成的陡崖地貌;(d)飞天山地区的大型沙丘叠置,剖面近垂直于古风向

Fig.3 Photo showing the characteristic aeolian sand deposition structures in Chayong Basin, Hunan

图4 郴州飞天山—高椅岭典型丹霞地貌区砂岩样品偏光显微镜(正交光)(a) (b)和扫描电子显微镜(c) (d)照片 (a)高椅岭风成砂岩,颗粒磨圆度较好,分选中等,;(b)水成砂岩,颗粒呈次棱角状-次圆状,分选性较差;(c)风成砂颗粒,次圆状;(d)图(c)的局部放大,砂岩颗粒上见化学溶蚀坑及溶蚀残余附着物;Cb.钙质胶结; Det.岩屑; Kfs.钾长石; Pl.斜长石; Qtz.石英; Ser.绢云母

Fig.4 Plane-/crossed-polar photos (crossed polariter) (a) (b) and scanning electron microscope images (c) (d) of sandstone samples from the typical Danxia landform in the Feitianshan-Gaoyiling area, Chenzhou

图5 郴州飞天山-高椅岭地区断裂构造对丹霞地貌发育的控制 (a)飞天山—高椅岭景区遥感影像及构造解译图;(b)高椅岭刀背山受NWW向断裂组合控制;(c)凤形山受NNE向断裂控制而形成一线天、“V”形谷地貌

Fig.5 Satellite images showing the interpreted control of fault structures on the development of Danxia landform in Feitian-shan-Gaoyiling area, Chenzhou

图6 郴州飞天山—高椅岭典型丹霞地貌区构造切割、流水侵蚀作用 (a)节理裂隙经流水的强烈侵蚀,形成“阴元石”;(b)“黑坦”景观,岩石差异风化脱落而形成;(c)水流侵蚀作用形成的竖向指状凹凸形貌;(d)丹霞地貌岩体壁上流水冲刷形成的串珠状孔洞;(e)流水侵蚀形成的槽谷地貌;(f)丹霞地貌岩体顶面上的“洞穴”,垂直流水作用冲刷形成;(g)流水侵蚀槽及岩石风化后形成的交错纹层;(h)丹霞地貌崖壁上的蜂窝状孔洞;(i)丹霞地貌岩体顶面砂岩因吸水膨胀、气温冷热交替下产生的层状剥离;(j)植物根系活动产生的“白斑”;(k)红层中发育的剪节理,走向近东西向;(l)正断层的初始形成阶段,沿裂面产生羽裂,砂岩上盘受区域伸展(重力)作用下滑产生

Fig.6 Photos of structural cutting and water erosion in typical Danxia landform of Feitianshan-Gaoyiling area, Chenzhou

图7 郴州飞天山—高椅岭丹霞地貌景区丹霞地貌演化阶段划分 (a)数字高程模型(DEM)图;(b)面积高程积分曲线(I曲线表示景区东部古沙漠砂岩区,Ⅱ曲线表述景区西部冲积扇砾岩区);(c)景区整体面积高程积分曲线(a/A表示等高线所切的水平断面面积a与流域总面积A之比,h/H表示等高线的相对高度h与流域地势高差H之比)

Fig.7 Division of evolution stages of Danxia landform in the Feitianshan-Gaoyiling Danxia scenic spot, Chenzhou

图8 茶永盆地飞天山—高椅岭地区丹霞地貌演化模式图 (a)茶永盆地白垩系红层(水成-风成)沉积阶段,约90 Ma;(b)盆地受近东西向挤压,构造逐步抬升,产生的NNE向断裂与节理强烈切割地层,形成方形山,地貌进入幼年期,约15 Ma;(c)流水沿裂隙下蚀岩层,并发重力崩塌,地貌进入壮年期,约4 Ma;(d)岩层顶部剥蚀成圆丘状,丹霞地貌进入壮年晚期,约2 Ma;(e)丹霞地貌进入壮年晚期-老年期,现状

Fig.8 Danxia landform evolution model profile of the Feitianshan-Gaoyiling area, Chayong basin

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