張 黎

（甘肅省地質環(huán)境監(jiān)測院，甘肅 蘭州 730050）

“丹霞”正式被提出是在2009年，是馮景蘭學者[1]，其實“丹霞地形”最早使用是在70年代末80年代初[2]。在廣東丹霞山所召開的丹霞層地貌研討會，在行業(yè)范圍內引發(fā)了巨大關注。在澳大利亞墨爾本召開的第七屆國際地貌學大會上，國際地貌學家協(xié)會(International Association of Geomorphologists,IAG)批準設立“IAG丹霞地貌工作組(IAGDanxia Geomorphology Working Group)”，學 術大會開展預示著丹霞地貌的研究進入廣大學者的視野。在第34屆世界遺產大會上，貴州赤水、江西老鐵山、福建泰寧、湖南莨山、廣東丹霞山、浙江江郎山6大丹霞地貌被列入世界遺產名錄，引發(fā)了大量學者的關注。2010年10月，在廣東召開第二屆丹霞地貌國際學術會議，次年4月，在波蘭舉辦了第三屆歐洲砂巖景觀學術會議，一些學者在此次研討會上做了丹霞地貌、紅層相關的報告，同時在會議上進行了激烈的探討。由此也可以看出，我國關于丹霞地貌的研究也在逐漸向世界舞臺發(fā)展，中國丹霞地貌及紅層的研究進入一個新階段。因全世界對丹霞及紅層的研究越來越多，“中國地理學會紅層與丹霞研究工作組”正式在2011年中國地理學會第十屆第四次常務理事會成立。

2009年在第七屆國際地貌學大會上，明確提出了丹霞地貌工作組的工作目標：給予適用于全球的丹霞地貌科學定義；研究其發(fā)育條件和形成過程；建立科學的分類系統(tǒng)；弄清丹霞地貌在全球的分布規(guī)律，開展國際對比研究。2011年IAG丹霞地貌工作組第一次會議上，討論通過了IAG丹霞地貌工作組工作計劃，發(fā)表了《IAG丹霞地貌工作組第一次會議宣言》和《丹霞地貌全球研究倡議書》[3]，提出“以中國的研究為基礎，啟動全球丹霞地貌研究，并逐步完善丹霞地貌的理論體系”作為工作組近期工作重點?？陀^上也對中國丹霞地貌的研究提出了新的要求。

在對丹霞地貌的研究中我們發(fā)現(xiàn)，紅層地貌發(fā)育良好[4]。但國內外相關學者對此類地形地貌的研究較少。從目前的研究結果發(fā)現(xiàn)，對紅層的研究的側重點集中在古地磁、古生物及巖石礦物的形成原因、所存在的地質環(huán)境特征；一部分地質學家僅關注巖石礦物形成丹霞地貌，針對其他地貌發(fā)育涉及較少[5]。在地貌分布情況研究過程中，一部分研究人員將紅層地質地貌發(fā)育類型和地質特征進行粗略總結。例如曾昭軒研究了我國東南部紅層地質地貌發(fā)育條件及地層分布情況[6]；李廷勇等人將紅層地質地貌類型進行一個劃分[7]，對于紅層的深入研究卻很少?？v觀全世界，只有個別學者對國外紅層的形成特征、形成時代、沉積環(huán)境、發(fā)育特征及分布狀況進行研究，并與其他地區(qū)的紅層進行對比分析。

1 中國紅層的分布及地貌發(fā)育特征

相關文獻表明，紅色陸相碎屑沉積是我國紅層的主要地貌發(fā)育特征[8]。郭永春等人評估我國紅層的大概面積為8.26×105平方公里[9]，這部分紅層主要分布在我國的西北、東南、西南地區(qū)[10，11]。中生代是中國紅層形成時期，在白堊紀紅層分布面積較多。

在中國的山西、塔里木盆地、等地區(qū)勘查出一部分的二疊系老紅層[12]（圖1）。

中國紅層形成的地質構造背景和古地理環(huán)境：印支期、燕山期和新生代喜馬拉雅期對中國構造格局的形成和氣候環(huán)境的演化有重要影響，是紅層形成的主要階段。中國紅層形成的時期集中在晚侏羅世至白堊紀期間。

中國紅層地質地貌發(fā)育特征：陸相碎屑沉積是中國紅層特征，主要沉積物有泥巖、砂巖、石灰?guī)r、粉砂巖、礫巖[13]。中國紅層的組成成分含有長石、石英、硅質物、鈣、鐵。從礦物組成來看，紅層主要的碎屑物是石英和長石，膠結物是鐵、鈣、硅質或泥質。

因不同地區(qū)丹霞地貌所存在差異性，其所處地區(qū)的氣候條件和地質結構也有所不同，在中國范圍內發(fā)現(xiàn)臺地、山地、高原、丘陵都勘查出了紅層。但最具有代表性的還是丹霞地貌，對其進行研究具有一定學術意義[14]。在地層內外動力效應作用下，紅層地貌在中國分布范圍較廣，每個地區(qū)紅層差異明顯。我國東南地區(qū)屬于熱帶海洋氣候、亞熱帶季風氣候，這種氣候特點對丹霞地貌的形成有一定的影響作用，丹霞地貌出露明顯。我國的西南地區(qū)板塊構造運動強烈，紅層地貌分布范圍十分廣泛，容易形成高山狀的丹霞景觀。我國的東南地區(qū)與西南地區(qū)相比較會發(fā)現(xiàn)，西南地區(qū)形成的紅層地質結構更加多樣化。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因為，該區(qū)域地質構造活動強烈，加劇了紅層的傾斜速度，丹霞地貌應運而生。西南地區(qū)占據(jù)了氣候環(huán)境的優(yōu)勢，受環(huán)境影響較小，粉質紅層和淤泥質堆積作用下出現(xiàn)了丹霞陡坡。

圖1 中國重要丹霞地貌分布圖

圖2 國外紅層分布

2 世界紅層的分布及地貌發(fā)育特征

根據(jù)目前掌握的資料顯示，紅層分布在世界各地。國外紅層分布及特征介紹如下（圖2）。

國外紅層分布及形成時代：亞洲。中國以外的亞洲各國也有很多紅層。大部分是陸相沉積，形成于比較新的時代，主要形成于白亞紀和古近紀。歐洲。卡帕蒂亞山脈、比利烏斯山及阿爾卑斯周圍的盆地是歐洲陸相紅層分布區(qū)域，沉積發(fā)生的時期多為中生代和古生代。北美。在美國西部地區(qū)科羅拉多高原有紅層分布。所形成的時代為三疊紀-侏羅紀。陸相是該研究區(qū)的沉積形成環(huán)境，是少量的淺海相。南美，洲南美的紅層主要分布在安第斯山脈兩側的山前盆地和穩(wěn)定的內陸克拉頓盆地。非洲，非洲紅層主要分布在東非地溝帶、阿特拉斯山地地溝盆地和穩(wěn)定的內陸克拉頓盆地。澳大利亞。澳大利亞大陸是南部岡瓦納大陸的一部分。紅層主要分布在北領地和西澳大利亞州。南極洲。從前人研究結果中可以看出，紅層在南極洲也有一定數(shù)量的分布，如早中三疊世板巖組和晚泥盆世阿茲特克組。概況來講，南極洲的紅層數(shù)量較少，因該區(qū)域被冰川覆蓋范圍較廣，紅層分布特征無法進行深入研究。

從紅層的沉積條件方面來分析，陸相沉積是除中國以外其他地區(qū)的紅層特征，在大陸板塊的邊緣地帶，常發(fā)現(xiàn)海陸過度相及濱海相。陸相紅層發(fā)育河流相、湖泊相和風成沉積相，特別是風成砂沉積，具有大規(guī)模交錯層理的特征。

從氣候環(huán)境來看，國外紅層基本形成于干旱半干旱氣候。全世界范圍內的地質板塊經歷了較大的變化，這一變化過程主要發(fā)生在中生代和古生代，紅層形成時期的氣候也發(fā)生變化[15]。

在晚古生代末期，全世界范圍內的地質板塊發(fā)生巨大變化，一部分板塊集聚在一起形成新的板塊構造。在南緯和北緯30°中間存在北美-歐洲古陸，此時氣候條件適合紅層地貌的發(fā)育。

這一時期東亞古陸板塊還未完全形成，在中緯度地區(qū)，因沒有適合紅層地貌發(fā)育的氣候條件，板塊變化較小。在中生代后期，泛大陸地質構造變化十分明顯，板塊出現(xiàn)分離狀況，主要是在大陸邊緣造山運動作用下[16,17]。在白堊紀時期和侏羅紀時期，褶皺帶發(fā)生上移，水汽被阻隔在外部，內陸山間盆出現(xiàn)紅層地貌，這種干旱半干旱氣候適合紅層地貌發(fā)育。紅層廣泛分布于北美西部、中歐和南歐、印度北部、北非和南美洲。中生代是全球紅層最發(fā)育的時期。

國外紅層地貌發(fā)育特征：從巖性因素看，紅層地貌主要是由泥巖、砂巖、粉砂巖構成，含有碎屑礦物的礫巖無法構成紅層，經過短時間的沉積作用，會出露在盆地的邊緣。由于古沉積環(huán)境的變化，許多紅層被灰?guī)r、灰綠色泥巖甚至火山巖覆蓋、下伏或互層。軟弱泥巖或緩坡或風化形成的泥巖強度低或發(fā)育。從構造因素看，紅層盆地抬升過程中形成的斷裂控制著紅層盆地的地貌坡度。從氣候因素看，國外紅層多為干旱半干旱，降水較少，季節(jié)分布不均。一方面，干旱氣候有利于紅層景觀的維護，使許多巖性堅硬的紅層形成陡坡；另一方面，短期暴雨洪水沿節(jié)理裂隙切割，侵蝕紅層，形成多處峽谷、巷子和山谷。

表1 國內外紅層特征及地貌發(fā)育的對比

3 國內外紅層及其地貌發(fā)育的對比

全世界紅層的沉積傾向于從舊斷層擴大到新斷層，即從古代的貢多拉大陸擴大到北美、歐洲和中國；紅層的分布逐漸擴大，即隨著地球陸地面積的擴大，新紅層的分布范圍更大到第三。

在全世界地殼進化和紅層發(fā)育的大序列中，新紅層逐漸擴大，紅層分布比老紅層大。中國板塊紅層的大規(guī)模堆積是最新的一次，它反映了中國歐亞大陸作為一部分地殼進化的歷史。

國內外紅層形成的古地理環(huán)境比較：國外紅層主要為陸相沉積，有少量的濱淺海相和海陸過渡相。紅層大多繼承了紅層形成時干旱、半干旱的氣候環(huán)境，許多紅層還具有風沙沉積的特征。

中國的紅層幾乎都是陸相的，缺乏海相。此外，中國中東部現(xiàn)今的氣候與紅層形成時的古氣候有很大不同。紅層形成過程中，該地區(qū)氣候干旱半干旱，但在上第三紀，隨著東亞季風的加強，氣候發(fā)生了變化，逐漸形成了今天的季風濕潤氣候。

國內外紅層巖性及地貌發(fā)育對比：國外紅層主要由砂巖、粉砂巖、泥巖組成，巖性相對均勻。此外，紅層多位于干旱半干旱氣候區(qū)，紅層侵蝕相對較弱。因此，在一些構造穩(wěn)定地區(qū)，發(fā)育的紅層地貌相對簡單，多為高原、峽谷、臺地和緩坡。但在一些結構變化強烈的地區(qū)，也有峰林和峰叢景觀。

與之相比，中國的紅層巖性類型是完全的，特別是砂礫巖等粗碎巖，是丹霞地貌急速形成的物質基礎。另一方面，中國位于環(huán)太平洋和提斯結構帶的匯合點。強烈的新結構運動將許多紅層盆地推到了斷層上。另外，它的寬度很大，跨越不同的結構帶和氣候帶，形成丹霞地形、紅層高原、紅層山、紅層丘陵等紅層地形，丹霞地形是最典型的。也就是說，中國的紅層地形覆蓋了世界上大部分類型的紅層。是全球紅層發(fā)展的縮影（表1）。

4 存在的問題

本文對紅層及丹霞地貌的研究也只是停留在表面，未進行深入研究，雖然丹霞地貌在我國已經有較長的研究歷史，研究內容也只是涉及到地質發(fā)育條件、出露形態(tài)特征、地質演化規(guī)律等內容。但在對國內外丹霞地貌和紅層對比研究來看，我國在丹霞地貌研究過程中仍然存在一些問題，研究方法僅停留在傳統(tǒng)方法，技術手段較落后，更側重于推理論證實地勘查數(shù)據(jù)較少，從外力作用因素、巖石學、礦物學等方面探討丹霞地貌和紅層的研究甚少。一些關于丹霞地貌的實驗研究也主要是基于紅層巖體本身的理化特性來分析其抗風化能力，尚不足以揭示不同自然條件下紅層的風化特征及其對丹霞地貌發(fā)育的影響。

目前國內對于丹霞地貌的研究沒有整體規(guī)劃，不同學科之間關聯(lián)度低，部分學者對丹霞地貌和紅層的研究只重視專業(yè)問題，對更深層次的地質問題缺乏實踐研究，存在浮于表面的研究現(xiàn)象。

對紅層的巖性特征與地貌發(fā)育的關系及過程很少涉及；在地貌學界，國內學者大多只關注紅層中堅硬的砂礫巖發(fā)育的赤壁丹崖景觀及其外動力影響，忽視紅層軟巖的巖石學特性及其對地貌發(fā)育的影響；國內外學者大多側重于單因子研究，缺少多因子關聯(lián)的系統(tǒng)研究。總體來看，學科間的藩籬導致現(xiàn)有的研究缺乏融合，使紅層區(qū)地貌演化和丹霞地貌發(fā)育機制等問題缺乏系統(tǒng)深入的闡述。

5 紅層及丹霞地貌發(fā)育的地質學意義

紅層及丹霞地貌的形成是漫長的地質時期下綜合作用的產物。

各類丹霞地貌的形成演化是諸多構造期演化的結果，研究丹霞地貌的形成，對研究形成盆地的發(fā)生、發(fā)展和消亡時期具有重要意義。如河北承德丹霞地貌形成階段是燕山運動的一個例子，它代表了地球演化的一個重要階段。

研究丹霞地貌形成盆地的構造環(huán)境和古地理環(huán)境，對現(xiàn)有盆地的生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)具有重要指示意義。通過對盆地沉積特征和物源分析，探討外圍構造對盆地充填過程的響應，恢復盆地原型格局。