大别山北麓嵩寮岩丹霞地貌景观的地学成因研究

张广胜，赵咏梅，郝李霞，莫林丽

(1.皖西学院 环境与旅游学院，安徽 六安 237012；2.合肥工业大学 资源与环境工程学院，安徽 合肥 230009)



大别山北麓嵩寮岩丹霞地貌景观的地学成因研究

张广胜1，2，赵咏梅1，郝李霞1，莫林丽1

(1.皖西学院 环境与旅游学院，安徽 六安 237012；2.合肥工业大学 资源与环境工程学院，安徽 合肥 230009)

大别山(六安)国家地质公园嵩寮岩园区是一处典型的丹霞地貌分布区。该区内分布的丹霞单面山、赤壁丹峰、丹霞洞穴以及洞穴内的微地貌景观等具有典型特征。本文在前期对该区丹霞地貌景观进行野外调查和研究的基础上，将该区的丹霞地貌景观进行系统梳理，并总结其丹霞地貌景观的主要特征，最后从地貌成因角度对该地区的丹霞地貌的丹霞单面山、赤壁丹峰、双蟾岩、双蟾寺洞、嵩寮泻乳、蜂窝状洞穴等景观的成因进行地学解释。研究认为，该区与其他地区的丹霞地貌发育过程一样受到区内地质构造背景、岩层物质组成、内外作用力等要素的影响。但由于该区的构造盆地边缘结构的构造特征、区内岩层含有大量碎屑物质以及本区沙砾岩的钙质胶结等特征，可能是嵩寮岩丹霞地貌发育丹霞单面山、大型洞穴以及红层岩溶现象的主要原因。本文研究为进一步提高嵩寮岩丹霞地貌的地学科普和旅游开发价值等奠定了基础。

丹霞地貌；红层岩溶；丹霞洞穴；嵩寮岩

丹霞地貌是一种被众多国内外学者广泛研究的地貌学中的一种地貌类型。丹霞地貌的研究价值很高，尤其在美学和科学两方面体现得更为明显。学者们对丹霞地貌的前期的研究中，更多的关注的是对丹霞地貌特有的地貌景观的形象描述以及其旅游开发价值的论述[1-3]。但随着2010年8月联合国教科文组织将中国的广东丹霞山、湖南崀山、福建泰宁、贵州赤水、江西龙虎山、浙江江郎山等六处丹霞地貌景区组成的“中国丹霞”列为世界自然遗产后，中国丹霞地貌的研究迈向了一个新的高度，学者们更多关注的是丹霞地貌的成因机制研究，主要从实验地貌学角度分析各种丹霞地貌的物质基础和内外作用力对丹霞地貌形成的影响[4-8]，这为科学解释丹霞地貌景观的地学成因打下了基础。另外一方面，随着旅游业的发展，丹霞地貌区越来越成为旅游者旅游活动的重要目的地，这就更加需要对丹霞地貌的形成机制进行系统分析，以提高丹霞地貌的旅游科普价值。

嵩寮岩丹霞地貌区是大别山(六安)国家地质公园11个园区中唯一的一处丹霞地貌区。我国著名的丹霞地貌学家黄进先生也已将该区丹霞地貌收录为中国丹霞地貌分布区之一[9]。对于嵩寮岩丹霞地貌的地学背景，前期相关学者已经进行了研究[10]。本文是在对大别山北麓嵩寮岩丹霞地貌区进行的实地勘察的基础上，揭示了该区丹霞地貌的景观特征和空间分布特征，并对主要丹霞地貌景观的丹霞单面山、赤壁丹峰、丹霞洞穴以及洞内微地貌形态等成因进行科学分析。

1 研究区概况

嵩寮岩丹霞地貌园区位于安徽省六安市金安区东河口镇境内，北起塘连堰，南至朱家祠堂―东河口公路，东连香炉石，西接猫岩。海拔范围90～150 m。地理坐标为116°30′16″～116°30′56″E，31°25′27″～31°26′02″N，面积约1 km2。嵩寮园区位于北亚带与暖温带过渡地带，属于亚热带季风气候，气候温暖湿润，降水较为充沛，多年平均降水量900～1 600 mm。

嵩寮岩丹霞地貌园区位于大别山北麓，丹霞地貌发育的地质基础为一中生代形成的红色断陷盆地。在距今约1.5～1.7亿年的侏罗纪中期，园区处于一湖相盆地中，盆地外围风化剥蚀的大量碎屑物质，通过流水带至盆地中沉积下来，形成了厚度大于2 000 m的紫红色长石石英砂岩、砂砾岩和砾岩。园区出露的地层主要有侏罗系毛坦厂组、凤凰台组、三尖铺组和白垩系地层，岩层厚度大、产状平缓，以砖红色砂砾岩、砾岩为主，夹含砾砂岩、中细砂岩[11-12]。大约从6 500万年至今，园区在随地壳上升的过程中遭受风化剥蚀、流水侵蚀、湖水浪蚀、溶蚀、差异风化等外力的共同作用下，形成了特有的岩洞、单面山等丹霞地貌景观。受区域地壳上隆影响，在红层形成宽缓褶皱及新生断裂，并发育NE和NW两个方向的节理、裂隙，它们互相交错切割，在后期的风化、流水侵蚀、重力崩塌作用下，形成了奇特的丹霞地貌。其中最为典型的当数双蟾岩(雌蟾岩、雄蟾岩)，可容纳数百人的双蟾寺洞，以及洞内蜂窝状洞穴、象形石等千奇百怪，具有重要的科研、观赏价值。

图1 大别山北麓嵩寮岩丹霞地貌区地理位置图

2 嵩寮岩丹霞地貌主要景观特征

嵩寮岩丹霞地貌是大别山北麓地区较为典型的丹霞地貌出露区，其地貌景观虽然范围较小，但其丹霞赤壁的色泽典型、丹霞洞穴的规模大、丹霞象形石逼真、丹霞微地貌形态独特，成为丹霞地貌的典型代表。

表1 大别山北麓嵩寮岩丹霞地貌主要景观特征一览表

续表

3 嵩寮岩丹霞地貌主要景观的地学成因

嵩寮岩丹霞地貌景观除了自然景观的美学价值和科学价值以外，还凝聚着丰富的文化内涵，每一处丹霞景观形态都赋予了人们更多的想象，这也为该区丹霞地貌景观蒙上一层神秘色彩。因此对该区丹霞景观的地学成因进行科学合理的解释，揭示其形成条件和形成过程，是客观认识自然景观的前提。嵩竂岩园区出露大范围的红色砂岩、砂砾岩，岩层厚，产状平缓，节理较发育，在差异风化、重力崩塌、侵蚀、溶蚀等综合地质作用下，形成了该景区内的丹霞地貌遗迹——单面山、岩洞、赤壁丹崖以及象形石等。但对于该区具体的丹霞地貌景观的地学成因则需要做具体分析。

3.1 丹霞单面山、赤壁丹峰

单面山是较为常见的一种山地地貌景观，是一种由单斜岩层构成的山体。单面山沿岩层走向延伸，两坡不对称，一坡与岩层面一致，长而缓，称为单面山的后坡(或构造坡)；另一坡与岩层面近乎垂直，短而陡，一般是外力作用沿岩层裂隙破坏而成，称为单面山的前坡(或剥蚀坡)。在丹霞地貌形态发育过程中，由于其前坡陡直，加之紫红色沙砾岩的岩性特征，往往形成赤壁丹峰。由于嵩寮岩是处于大别山北麓山前盆地的边缘地带，地质构造上属于中生代断陷盆地，形成了紫红色河湖相厚层夹薄层砾砂岩，碎屑物质堆积呈倾斜状态，岩层的这种特征并在区域NW-NE走向断层的控制下，后期又经流水沿裂隙冲刷和重力崩塌，使得该区丹霞地貌总体上呈单面山山体。嵩寮岩丹霞地貌在不同方向断裂的基础上，受崩塌、流水侵蚀及风化作用影响，形成了赤壁丹崖。

3.2 双蟾岩(雌蟾岩、雄蟾岩)

嵩寮岩早在汉代就被汉武帝指封为“江南第一崖”，是大别山地区典型的丹霞地貌景观。两座山峰突兀对视，分立东西，酷似两只巨蟾，被当地人称为“雌雄双蟾”，雌蟾腹空(岩洞)为能容千人石窟，自唐代以来，就建有“释子宫”、云居寺，几经兴废，现尚存有明清古寺：“双蟾寺”。该处丹霞地貌景观的两处石崖分处东西两处，地貌学上可称为象形石(有根石)，为紫红色砂砾岩经风化、剥蚀作用而形成的。红色沙砾岩由于位于构造盆地边缘，岩层倾斜，在风化剥蚀作用下，形成的单面山构造，因形似两只蟾蜍而得名

3.3 双蟾寺洞

丹霞地貌区的洞穴，往往是丹霞地貌景观的重要构成成分。大别山北麓地区的中侏罗统三尖铺组、凤凰台组岩性以厚层巨砾岩夹薄层砂砾岩、紫红色砂岩为主，沉积环境多为山前洪积扇、河口三角洲相及河漫滩相，嵩竂岩园区丹霞地貌景观即位于这一岩性、构造分布区。由于砂砾岩和砂岩互层，岩层软硬程度不同，抗风化能力不同，所导致的差别风化，部分抗风化能力弱的岩层由于外力侵蚀作用，被侵蚀后退，进而产生侵蚀边槽，再在重力崩塌作用和外力侵蚀继续作用下，侵蚀的沟槽逐渐向山体内部水平延伸，形成了规模大小不等的丹霞洞穴，双蟾寺洞即属于这种地貌成因的典型代表，为一处风化剥蚀洞穴，而且这风化剥蚀作用会一直继续发展下去，双蟾寺洞也仍在继续侵蚀扩张中。

3.4 嵩寮泻乳

大别山北麓地区分布着中侏罗统三尖铺组、凤凰台组巨砾岩夹薄层砂砾岩、紫红色砂岩，这种红色厚层块状的长石石英砂岩，会产生特殊的垂直节理面，水流作用后不断切割垂直节理面，穿过岩层向下。由于岩层的局部节理和断裂，后经流水切割和重力崩塌，形成了垂直于岩层的规模较小的节理裂隙和细小垂直洞穴，雨水会顺着通道垂直向下流动。同时大别山北麓地区因气候湿润，降雨量相对偏多，水源充足。加之在双蟾寺洞在洞所在的单面山地貌特征，洞顶上部岩层不水平，倾斜岩层将大量雨水从单面的前坡一直顺层而下，在局部薄弱的侵蚀地带发育的垂直裂隙和空洞处，水流转为裂隙水，然后垂直从洞顶出滴落。因岩层含有的钙质胶结的碎屑物质，钙、镁离子含量大，在岩层的表面凝结为CaCO3等物质，从而水滴在垂直洞穴出口处呈现乳白色状。

3.5 石鼓、石锣

嵩寮岩双蟾寺洞洞顶处，因其岩石突出，形状像锣鼓而得名。对于丹霞地貌丹霞洞穴的成因、丹霞溶蚀残余的象形石等研究，是学者们较为关注的问题，有的学者把此种现象归为“红层岩溶”[13-14]。丹霞地貌区岩层在水的作用下，形成一系列的丹霞红层岩溶的地表形态也称为丹霞地形。其溶蚀形态有溶孔、溶蚀裂隙、小型溶洞和地下河等，由坚硬的盖顶层和形成峭壁的下伏软弱层的差异性风化侵蚀造成。其成因是由于洞顶由于岩石解理和断裂等作用，加之岩层倾斜，上层水流顺层而下，在岩层破碎出转为垂直向下流动。岩层碎屑物和钙质胶结物在水流的长期作用下，局部被淋溶，而坚硬的岩石得以保留，这种差别侵蚀作用，造就了丹霞象形石的形成，这是一种发育在丹霞地层中由于差别侵蚀造成的侵蚀残留现象。加之在突出的丹霞象形石的石鼓石锣上敲击，会发出类似锣鼓的声音，“石鼓、石锣”也因此得名。

3.6 蜂窝状洞穴、七星灯

对于丹霞地貌的蜂窝状洞穴，已有学者对广东丹霞山的蜂窝状洞穴进行研究[15]，认为丹霞山砂岩蜂窝状洞穴的产生是岩石的矿物组成及结构、洞穴所在的地形条件、气候因素和蜂窝状洞穴所形成的微气候共同作用的结果。嵩寮岩双蟾寺洞内洞顶处发育有大量圆形小蜂窝洞穴，洞穴的直径5～10 cm不等，深度则为2 cm至十几厘米不等，而且呈现局部团状结构，层叠和嵌套。由于该区凤凰台组红色沙砾岩处于盆地边缘，生物碎屑沉积丰富，钙质胶结，在水淋溶作用下形成丹霞地貌的“类喀斯特”现象，因红层岩石含较多的石灰岩成分以及大量的钙质胶结的碎屑物，受到水流作用明显，丹霞地貌发育中的喀斯特化比较明显。长期水流作用的结果就形成一系列小型钙化洞穴，而且它们之间相互连通，这样在其中的一个洞穴有光源，则由于其他孔洞的不同朝向，则会将光线折射不同的地方，形成了一处点灯，洞内其他七处都会有亮光的“七星灯”。

4 结论与讨论

本文通过对大别山北麓地区的嵩寮岩丹霞地貌景观的丹霞单面山、赤壁丹峰、双蟾岩、双蟾寺洞、嵩寮泻乳、蜂窝状洞穴以及丹霞洞穴内其它为微地貌景观的空间分布、地学背景、景观特征的总结，明确了该地区丹霞地貌的主要景观的独特性。对该区具有代表性的典型丹霞地貌景观从其区域构造背景、地层学特征及其内外作用力机制上，对其进行了地学成因解释。研究认为，该区与其他地区的丹霞地貌发育过程一样除了受到区内地质构造背景、物质组成、内外作用力等是丹霞地貌发育的一般条件影响外，该区的盆地边缘结构的岩层特征以及区内岩性的物质中大量碎屑物质以及钙质胶结等特征，可能是该区丹霞地貌发育丹霞单面山、大型洞穴以及红层岩溶现象的主要原因。本文为更好认识嵩寮岩丹霞地貌的发育过程和发育机制等打下了基础，同时也在一定程度上发掘了本区丹霞地貌的地学研究价值，提升了大别山(六安)地质公园嵩寮岩园区的地学科普水平，同时本研究也为区域丹霞地貌旅游资源的深度开发提供了理论支持。丹霞地貌的成因研究是一项多学科研究的结果，对于其微观地貌形态，尚需实验地貌学等技术手段的支撑。本文的研究方法主要采用的地貌形态统计和描述、地质背景的综合分析和地貌形成过程的一般解释，对岩性特征的实验分析、外力作用的模拟等尚未进行，以待在今后作进一步深入研究过程中实现。

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Geological Origin of Danxia Landform in Songliaoyan at the Northern Foot of Dabie Mountain

ZHANG Guangsheng1,2, ZHAO Yongmei1, HAO Lixia1, MO Linli1

(1.CollegeofEnvironmentandTourism,WestAnhuiUniversity,Lu’an237012,China; 2.CollegeofResourcesandEnvironmentalEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei2300009,China)

Songliaoyan is a typical Danxia landform area in the Dabie Mountain (Lu’an) National Geological Park. There are cuesta, red wall and peak, Danxia caves and micro landscape in cave in this area, they all have typical characteristics. Based on field investigation and study of the Danxia landscape in this area early, the main features of Danxia landscape had been summarized. From the perspective of geomorphy, the cause of formation of the Danxia landforms include cuestas, red wall and peak, double toad rock, double toad temple cave, Songliao spilled milk, honeycomb caves landscape and so on had been explained. Research shows that Songliaoyan and other area had the same development process which influenced Danxia landform by tectonic setting, rock composition, effects of internal and external forces and other factors. But because of this area lies the tectonic basin edge structure, the structural characteristics of strata which have a large number of detrital materials and the rock of the calcareous cementation characteristics may be the main causes that Danxia landforms had been developed. The study laid the foundation for the value of popular science and tourism development of Songliaoyan Danxia landform.

Danxia landform; Danxia cave; Karst in red rock; Songliaoyan

2016-09-06

安徽省高校优秀青年人才支持计划重点项目(2016)。

张广胜(1975-)，男，安徽六安人，博士，副教授，研究方向：自然地理学、区域环境演变与环境考古。

P931

A

1009-9735(2016)05-0013-05