甘肃省岩石地貌形成机制及地形特征

1.花岗岩地貌

花岗岩是地面上最常见的酸性侵入体，在各个地质时代的造山运动中都有花岗岩产生。据统计，花岗岩和花岗闪长岩覆盖在地表上的面积，为其余所有侵入岩的20倍。它质地坚硬，岩性较为均一，垂直节理发育，多构成山地的核心，成为显著的隆起地形。由于多组断裂切割，尤其是垂直裂隙的发育，并经流水侵蚀与球状风化的综合作用，常形成挺拔险峻、峭壁耸立的山岳景观。表层花岗岩类岩石经日晒雨淋、热胀冷缩，容易球状风化，山体一般比较浑圆，并可形成各种造型逼真的怪石。甘肃的花岗岩山地，主要集中分布在西秦岭，以海拔2500m以下的中、低山为主，其他一些山地也有分布。如天水的石门山、冶力关的黄捻子、会宁的铁木山、武威的莲花山等，这些地区几乎全部或大部分为花岗岩所组成。

天水的石门山，是甘肃著名的花岗岩地貌景观。主要由灰白色黑云母花岗岩和二长花岗岩组成，亦有花岗岩伟晶岩脉的穿插。石门山花岗岩体的围岩为中泥盆统大草滩群，主要为黑云母石英片岩夹少量变质砂岩。在这里可以测到以东西向为主的几组节理，局部地段可达到密集的程度，特别是东西向的垂直节理是形成石门山地貌的构造基础。它们把花岗岩切割成似菱形柱体，成为石门山峰林地貌形成的主要内动力和构造条件。沿这些裂隙，生长着繁茂的林木，这非常有利于生物的风化作用。峭壁的裂隙中，可见成行排列生长的树木。加之地表流水的不断侵蚀，花岗岩被风化为奇特的造型地貌。石门山以雄奇险峻、层峦耸翠著称陇上，被誉为甘肃的“小黄山”。

2.岩溶地貌

岩溶地貌是指可溶性岩石经地表水或地下水流的侵蚀、溶蚀作用而产生的地貌类型，可以表现为地表形态和地下形态，也就是世界上通用的“喀斯特”。甘肃陇南山区碳酸岩类岩石分布广泛，是省内岩溶地貌发育最典型的地区。古生代时形成深厚的石灰岩沉积，在中生代、新生代湿热的气候条件下，植物生长旺盛茂密，致使雨水、河水、地下水CO2含量较大，变成碳酸水，它极易溶解CaCO3，形成溶沟、石芽、峰林、漏斗、落水洞等地貌形体。

陇南山区碳酸岩类岩石分布广泛，是省内岩溶地貌发育最典型的地区。古生代时有深厚的石灰岩沉积，在中生代、新生代湿热的气候条件下，植物生长旺盛茂密，致使雨水、河水、地下水中CO2含量较大，变成碳酸水，它极易溶解CaCO3，形成溶沟、石芽、峰林、漏斗、落水洞等地貌形体。例如地处南秦岭的徽县三滩自然风景区，海拔在2200m～2500m之间，相对高差达1500m～1800m，为典型的地垒式中山地貌。加之断裂发育，褶皱强烈，形成群山起伏，层峦叠嶂，峭壁险峻，峡谷幽深的深切割山地。但因景区内分布有晚志留纪、中晚泥盆纪、石炭纪等时代的地槽型沉积岩层，在亚热带湿润气候区向暖温带过渡的水热条件下，溶蚀作用在平缓的山顶形成大面积喀斯特漏斗或溶洞，号称七十二滩。如头滩、二滩、三滩、金滩、银滩、混人滩、落水洞滩、燕子洞、乌龙洞、四方洞等。尤其山顶面奇特的“锅坑”地貌，在五里长滩至狼家山十余公里处，分布着形状类似铁锅一样的大小百余个岩溶洼地，当地人将其称为“五里长滩”。“锅坑”的直径，小者500m左右，深50m，大者直径2000多米，深达200m。这里的岩溶地貌还造成了一种奇特的“锅坑”植被景观。“锅坑”里的植被与山地植被呈反向分布，“锅坑”底部为草地植被类型，中部是灌丛、箭竹林，锅口为冷杉林。“锅坑”内阴坡和阳坡植被分布也存在较大差异：阳坡从上大下依次为冷杉林—红桦—高山柳混交矮林、高山柳灌丛、高山秀线菊灌丛和草甸；阴坡依次为冷杉林、红桦—高山柳混交林、箭竹林和草甸。每当降雨及流水下渗，在深达数十米的洞内形成暗流，并多有瀑布直泻，形成跌水潭或瀑布群。

在饱水带或季节变动带内，地下水沿着可溶岩层面、节理或裂隙、落水洞和竖井不断向下流动，可溶岩中的碳酸钙与含有二氧化碳的地下水作用形成碳酸氢钙，碳酸氢钙易溶于水，溶解物质被流水带走，石灰岩裂缝和空隙逐渐扩大、淘空，形成大小不一、形态多样的洞穴。被地下水溶解的钙质在洞穴内结晶析出，产生了石笋、石钟乳、石柱、石幔等各种造型的化学堆积物，最终形成规模宏大、内容丰富、变化多端的洞穴地貌景观（图2-5）。省境溶洞以西秦岭山地最为发育，其中以武都万象洞、漳县大望洞、康县白玉洞、徽县燕子洞为典型。

万象洞位于陇南市武都区汉王镇以南白龙江沿岸的桦林山腰，距陇南市所在地15km。1993年批准为省重点文物保护单位，1999年批准为省级风景名胜区。它是我国西北地区发现的规模最大、岩溶类型发育最齐全的溶洞，可与举世闻名的桂林芦笛岩、肇庆七星岩相媲美。万象洞原名仙人洞（又名五仙洞），因为洞中有洞，乳石遍布，琳琅多姿，宛如包罗万象的地下宫殿而得名。洞口海拔1193m，高出白龙江河床约200m。据地质专家考证，万象洞已有2.5亿年的历史。它主要发育于石炭系与泥盆系中厚层灰岩中，系沿断裂带产生的羽状张裂缝和灰岩节理裂隙在裂隙水的溶蚀下形成，地下岩溶景观极为丰富。主要有石钟乳、石笋、石柱、石慢、石瀑布、石帷幕等（图2-6）。钟乳石星罗棋布，形态生动，绚丽多姿；石笋、石柱高低不一，错落有致，造型奇异；石慢、石瀑布、石帷幕等层叠舒缓，形态逼真。它们有的像佛，有的像兽，有的像琼阁，有的像宝镜，惟妙惟肖，构成了这座令人向往的地下仙境。根据同位素测年资料分析，洞内的钟乳石等形成年代已有32万年之久。洞内相对湿度89%，常年温度14℃，氧气充足，溪水长流。洞内最大宽度25m，最大高度40m。洞内最高石笋达19.73m，直径11.13m，仅次于浙江灵山洞天的亚洲第一石笋。洞深13.2km，洞内现已开发的长度约5km，面积36万m2。根据景观的群体特征和造型，分为三宫、九区、180个景点。三宫为“月宫、龙宫、天宫”，九区为“犀牛望月”、“世外桃源”、卧龙坝、仙人坝、瑶池、南天琼阁和天庭景区。从南北朝时期至今，历代名人所留墨迹、石碑随处可见，共有一百多方，诗词题刻768首。犹以民国时期陕、甘、青检察使高一涵在洞中所题“别有洞天”和赵朴初题写的“万象洞”最引人注目，是研究武都乃至陇南地区历史发展的重要佐证，具有很高的历史文化价值。

大望洞亦称大王洞、夷门洞，位于漳县大草滩乡小北沟村附近。该洞为一水平洞，洞底与洞口高差约10m。洞口朝向东南（160°），高约10m，宽23.5m，略呈三角形。洞深385m，宽0.6～24m，高0.4～12m。洞底为潭水，上通落水洞，无前进通道。6月下旬洞内气温5.7～5.8℃，相对湿度93%～99%。洞中有蝙蝠生存，晚出早归，白天藏在洞里。有时单个或成组倒挂，有时成片、成群的密集倒挂在一起。蝙蝠有“回声定位”本领，因而能在漆黑无光的岩洞中自如飞翔，既不触岩碰壁，更不相互干扰。在宁静漆黑的溶洞环境，给人留下异常深刻的印象。该洞在我国西北地区，长度上仅次于武都万象洞，是西北第二大溶洞。

溶洞石花是簇聚或依附在洞壁和其他景石上的不规则小珠状沉积形态，远看不甚明显，在视距1～1.5m左右即现花型。石花多发生在溶洞侧壁基岩下部或潮湿部位的岩块面上，它们的形成是碳酸钙沉积物表面的细孔中渗出的毛细水或是岩面上的凝结水，在空气流通、蒸发旺盛的环境下通过毛细作用自由扩散凝结而成的。当洞内空气较干时，毛细水渗透、结晶、沉析，形成石花雏形；洞内温度很高时毛细作用相对较弱，主要由雾滴水贴附积聚凝析，形成更加绚丽多姿的花型。凝结物的形态与洞室气流环境有直接关系，由于受表面张力影响，凝结物总是力图达到最稳定的球形表面。常见的有菜花状、晶花状、珊瑚状、葡萄状、浪花状、卷叶状、玉米花状等。溶洞内的石花以遮阳山青羊洞、龙凤山金花洞为典型，多采多姿的沉积形态有极高的美学观赏价值。

在陇南山区，还有很多河流作用产生的非常有趣的地貌—壶穴（pothole）。这是一种嵌刻在急流河的坚硬基岩上的圆柱形洞穴。在壶穴里常发现球形或铁饼形石头，这种石头显然是使得壶穴加深的“刀具”和“磨具”。壶穴中的螺旋水流在穴底旋转这种磨具，逐渐钻进岩石，形成负球状地貌。康县阳坝镇二坪村奇石峡可谓是壶穴的“精华”所在，这里不但奇石众多，而且有一个个别处少见的“石旋涡”。每逢降雨时节，峡谷内从上游倾泻而下的洪水如脱缰的野马，直冲向这里的“乱石阵”，久而久之，石缝被钻成了石洞，石质较疏松的就成了“旋涡”，构成河床上众多的壶穴地貌景观。

3.砂岩峰林

甘肃的砂岩峰林主要见于景泰老龙湾，悬崖壁立、岩墙突兀、岩柱象形的峰林地貌，与阡陌纵横、果树遍地、农舍连绵的龙湾绿洲组成了“世界罕见、中国独有”的景观。景泰老龙湾砂岩峰林景区所在地位于米家山（2304.5m）、下峁槐山（3017.7m）、老虎山（3321m）和石墩山（2568.3m）、大疙瘩（1967.3m）和玉石崖（1891m）等山地所围住的盆地中，黄河从东南流入，北侧流出，构成本区局部侵蚀基准面，与附近地貌的顶部高差超过300m。景区所在地经过燕山运动隆起，成为祁连山褶皱带东段之一部分。经历长期剥蚀作用后，中生代后开始整体下沉，古近纪末期构造分化，部分地面相对下降，接受了新近纪红色河湖相沉积。到第四纪初，青藏高原隆升运动使得该区山地与盆地的高差加大，在盆地中堆积了弱胶结的灰黄色砂砾岩（下部）和淡红色夹少量角砾、垂直节理发育的沙质泥岩（上部），并发育倾向西南、倾角15～20度、错动微小的断层。由于地层比较软弱，侵蚀基准面低，植被覆盖差，导致当地下切侵蚀十分强烈。因此，老龙湾砂岩峰林主要由第四纪初沉积的砂砾岩层，经过构造变动、风化作用、流水侵蚀和重力崩塌形成。

组成老龙湾砂岩峰林的砂岩石柱，在其形成过程中，由于水流主要是沿着节理裂隙往下侵蚀切割的，因此岩层中节理的发育程度和产状以及岩性的差别便控制了石柱的形态。例如，方柱状石柱大多是两组相互垂直的节理控制下形成的，棱柱状石柱则是多组斜交节理控制的产物。当岩层的上部岩石较坚硬而底部岩石较软弱时，由于底部岩石更易风化剥蚀，往往形成棒锤状、檐状、蘑菇状石柱。片状、板状石柱，大多是沿两组近似平行的节理侵蚀劈开岩层而成。当平行节理较密集时，形成较薄的片状石柱，反之形成较厚的板状石峰。锥状石柱，主要发生在一组垂直节理和一组略倾斜的节理交互的岩层中。(www.xing528.com)

4.丹霞地貌

丹霞地貌是指发育在中生代至第三纪的水平或缓倾斜的厚层而坚硬的红色粗、中粒碎屑岩系之上，在构造运动及间歇抬升的作用下，受流水侵蚀及崩塌后退等外力作用，形成顶平、坡陡、麓缓的地貌形态。这种地貌具有奇、险、秀、美的丹崖赤壁及千姿百态的造型。丹霞地貌具有整体感强、线条明快质朴，体态浑厚稳重、丹山碧水、引人入胜的特点，因而有很高的游览和观赏价值，是我国重要的地质地貌旅游资源。20世纪30年代，中国著名地质学家陈国达教授在对丹霞山作了深入研究之后，将当时华南地区的红石山地称为“丹霞地形”，并很快被学术界接受与采用。20世纪50年代，引进了“地貌”的概念取代“地形”，称为“丹霞地貌”，并演变成被广为接受的地质学、地貌学、地理学专有名词。甘肃丹霞地貌景点达100余处（仅次于四川），且发育完美，究其原因主要是：

（1）红色砂砾岩分布广泛。甘肃境内的红色、紫红色砂砾岩地层，南起西秦岭、北至马鬃山，东起子午岭西至祁连山西段，是全国该类岩石分布面积最大的省区。在中生代至新生代第三纪，当山地隆起时，下陷地区形成山间盆地。周围山上的泥沙碎石被流水带到盆地内部沉积下来，形成了现在悬崖上可以看到粗细相间的沉积层理及砾岩、砂岩、粉砂岩。由于当时地球上的温度比较高，盆地内部降水较少，形成一种高温、干湿季节分明的气候环境，Fe2O3在沉积物中大量富集，成为赤红色。它们是一套以河床相为主的洪积、冲积红色碎屑堆积地层，或以湖盆相为主的河湖相红色碎屑堆积地层。由于近水平岩层间岩性的差异，在陡壁上往往风化或侵蚀形成水平带状突起或凹槽，突起一般是坚硬砾岩、沙砾岩层位，较大的突起往往形成狭长平台，生长条带状植被带（草本、灌木、乔木），这种近水平的植被带在悬崖上有时多层出现。细软的泥岩、粉砂岩等多形成水平凹槽，较大的凹槽可发育成为岩洞。

（2）构造运动特别是新构造运动强烈。受青藏高原阶段性隆升的影响，甘肃各地经历了明显的差异运动。红色砂砾岩受区域断裂作用和间歇式的振荡抬升，往往形成网格状垂直节理。尤其在地壳相对抬升的地区，新构造运动活动频繁，流水沿节理下切并不断扩大，在流水和重力作用下，可形成高数十米至数百米的赤壁丹崖，组成不同尺度的方山、岩墙、巷谷、石峰、石柱、“一线天”等地貌形态。

（3）气候对丹霞地貌的形成有重要影响。红色砂砾岩的砾石成分，很多为石灰岩、白云岩和大理岩，分选性差，钙质铁质胶结。在雨水较多的亚热带、暖温带地区，流水对岩层裂隙及节理的溶蚀作用，加之软硬岩层的差别侵蚀，往往形成槽、穴、洞、坑及鼻状、柱状等微形态，甚至形成许多溶沟、溶蚀洞穴等喀斯特式景观。半湿润、半干旱地区，地貌多以台地和方山类型为主，有时在顶层有黄土覆盖，而被称为类丹霞地貌。干旱的河西地区，在暴雨作用下，也可形成多种丹霞景观类型，由于风力作用可在岩壁上形成蜂窝状洞穴。

5.土林地貌

土林是土状堆积物塑造的、成群的柱状地形，因远望如林而得名。它是在干热气候和地面相对抬升的环境下，暴雨径流强烈侵蚀、切割地表深厚的松散碎屑沉积物所形成的分割破碎的地形。又因沉积物顶部有铁质风化壳，或夹铁质、钙质胶结砂砾层，对下部土层起保护伞作用，加上沉积物垂直节理发育，使凸起的残留体侧坡保持陡直。土林一般高20m～40m。各柱体常保持高度齐一的顶部，是原始沉积面的残留。

在天水市西郊5km的籍河南岸，发育着泥质砂岩地貌。远看千条万条，近看如笋如柱，《天水县志》称之为“千条山”。过去，曾有人指出千条山为“石林”，或“假岩溶地貌”、“峰丛式丹霞”地貌，这是不准确的。结合岩石的性质和特点，从各方面进行综合分析，还是采用“土林”（earth forest）比较适宜。天水千条山一带的非可溶性新第三系砂砾岩，其质地松散，里面夹有大量砾石，且砾石大小和数量分层分布明显。它的成因是由于这里黄土的沉积速率小于剥蚀速率，地表一直处于剥蚀状态，流水的坡面片流作用加之岩石的差异性风化，终致形成这种貌似石林的奇特景观，如柱似笋，修长林立。若按现在的侵蚀速率计算，或许不出200Ka，千条山将不复存在。甘肃除天水“千条山”外，张掖等地亦有土林分布。

6.红山湾地貌

红山湾地貌分布在张掖市临泽县、肃南裕固族自治县南台子、红山湾、敖河一带，面积约56km2。波浪状起伏的低山、丘陵，紫红色、灰绿色、黄绿色、灰黑色等杂色疏密相间、组合有序，极富有韵律感和层次感，形成了五彩斑斓的彩色劣地（图2-5）。其色彩绚丽，规模宏大，在全国乃至世界都是一处极为罕见的地质遗迹。

图2-5　张掖红山湾彩色劣地

构成红山湾地貌的地层是白垩系中下统中沟组的一套岩性多变的砂质泥岩、泥岩及页岩，呈现出多彩的颜色组合及软硬相间的互层状地层。色彩的形成受控于当时的沉积环境，地层中含有较多的膏盐，颜色多为红色。红色粗粒碎屑岩是白垩纪早期河流相的产物，后期河、湖交互出现，就形成红色粗粒碎屑岩与彩色泥质岩的间互层位，最后转化为湖相沉积，则为彩色泥质岩层。由于当时地球上的温度比较高，盆地内部降水较少，形成一种高温、干湿季节分明的气候环境，致使湖相沉积物中的铁离子进行着交替的氧化还原过程。在氧化环境条件下，Fe2O3在沉积物中大量富集，成为赤红色。其它如黄、绿、蓝灰、灰、白、黑等颜色则是氧化环境转为还原环境的结果，它由其中所含的色素离子高价、低价的含量变化表现出来。这种杂色的泥岩、页岩、砂岩互层状地层，呈大面积单一方向倾斜分布，为红山湾地貌的形成提供了物质基础。

过去，有学者曾把疏松、颜色多样的泥质砂岩或砾岩，经风化剥蚀形成的丘陵状地貌称为“彩色砂林”。张掖此处的白垩系彩色地层、风化外貌基本上都是浑圆状的，岩性松软很难形成陡峻坡面，更难形成岩柱，故无法称为“砂林”，如何科学命名、分类尚待研究。不过，由于它具有波浪状起伏的地面形态，加之地势高亢，深沟峻壑密布，植被覆盖极低，无法耕种或放牧，故土地利用类型属于劣地之类。从本区地貌上看，该地质遗迹分布于侵蚀—构造作用形成的中低山区，其南部为侵蚀—构造中高山区。这里的劣地基本上以泥质岩为主，极易受到风化，风化层厚0.2m～0.5m。地表面呈粉末状或覆盖1mm左右的泥岩碎块，由于降水的冲刷而板结成薄薄的硬壳，实际上用脚一踏即碎。如任由游客在上面踏踩，无疑将破坏其原生态的外貌景观，加速风化的进程，因之在旅游开发中需要加强保护。