中国东南部丹霞地貌形成机理及其地学效应研究

摘要

丹霞地貌是在中国命名并发展起来的一种特殊的红层地貌，已经走过近80年的研究历程。但绝大部分是从地貌景观资源开发和旅游市场开拓角度出发，而从地质地貌学的角度对其形成机理、发育过程及其地学效应的研究一直是个薄弱环节。 通过对丹霞地貌区广泛的调查和分析，选取中国东南部湿润区丹霞地貌作为研究对象，以现代地貌学发展的最新理论为指导，采取野外考察和文献研读相结合、区域联系和对比分析相结合、岩石野外采样和室内分析鉴定相结合、单因子分析和系统关联性分析相结合，系统研究和专题研究相结合，对东南部丹霞地貌形成机理及其地学效应进行研究。 首次系统地对中国东南部丹霞地貌发育因素的构造背景、沉积环境、地层岩性、构造运动、外动力机制、演化过程与阶段进行研究，开创性的对丹霞地貌的地球科学效应、地学美学效应、地学生态效应和地学人文效应进行了探讨，尝试性的对良山丹霞地貌的景观特征及其世界遗产价值进行挖掘，主要取得如下成果： （1）形成于中生代炎热干燥气候条件下的红层盆地，燕山运动促使东部断陷盆地发生大规模岩浆活动，形成的钙碱性火山岩及双峰式火山岩系，具有弧后拉张性盆地特点，反映了一种特殊的红层盆地发育模式-弧后拉张性盆地。而深处于内陆的红盆缺乏岩浆活动。 （2）东南部各红层盆地均以较稀疏的NNE向和近NS向断层构成主要构造线，同时发育了近EW向和NE、NWW向断层。大的构造线控制了山块总体的排列方向，次级构造则控制山块的走向、密度和平面形态，不同方向的节理使地貌更富于多样化。由于新构造运动的差异性使较早抬升的区域保持长期稳定，有利于丹霞地貌从幼年期到老年期演化；间歇性抬升区域则发育多层性丹霞地貌。 （3）流水侵蚀作用和雨水冲刷作用是雕塑丹霞地貌主导外动力，其侵蚀作用方式不同、对不同岩性的侵蚀强度各异；软硬岩层之间的差异风化形成丹霞地貌陡崖坡上独特的微地貌景观；重力崩塌作用参与丹霞地貌的塑造，加速了新一轮流水侵蚀和风化作用的进行。由此将丹霞地貌分为流水侵蚀型、雨水侵蚀型、崩塌残余型、崩塌堆积型、冲刷溶蚀型等五种成因类型。东南部丹霞地貌包含了完整的演化旋回，展现了从青年期→壮年期→老年期三大地貌阶段的九个典型地貌过程的自然演化序列。 （4）东南部丹霞地貌集地质多样性、地貌多样性、生物多样性、生态独特性及景观珍奇性于一体，记录了一亿多年以来欧亚板块华南区域陆壳断陷盆地的地质历史和地球中生代以来古地理环境及古气候变迁历史，反映了地球中生代晚期-新生代阶段的地球陆地表层系统的全球性变化和重大事件，孕育了世界上已知丹霞地貌中分布最密集、造型最精美的地貌形态，包含了多种典型而突出的珍稀濒危生物物种及栖息地，历史人文遗迹以极其独特的方式融合在自然美之中。这些具有全球意义的自然现象、自然演化过程和杰出的天然美景，集中展示了丹霞地貌的地球科学、地学生态、地学美学和地学人文四大效应。 （5）中国白垩纪红层全为陆相，而国外红层既有陆相也有少量滨海相；中国白垩纪红层被塑造成丹霞地貌的过程经过了干热气候向湿热气候的转换，而国外丹霞地貌的发育过程缺少这一环节；中国东南部大陆处于三大板块交汇处，地壳抬升强烈，青藏高原的上升对中国大气环流及现代地势分布影响剧烈，中国丹霞地貌是在这特定的地质时期内气候环境发生转变的条件下形成了一种标志性的岩石地貌，而国外同期红层地貌则不具有这种标志性。 （6）通过野外调查和岩矿鉴定，良山红层总厚度200～2320m，砂砾岩类型多样，岩石中SiO2，Al2O3和CaO的含量较高、K2O和Na2O含量较低。说明良山红层的抗风化能力强、喀斯特现象突出。良山地区经历了多次间歇性地壳抬升，地貌发育过程清晰，形态结构完整，以圆顶密集式壮年期丹霞峰丛峰林为最大特色；巷谷、线谷和天生桥规模宏大；独特的丹霞喀斯特微地貌和丹霞与喀斯特复合地貌；造型地貌丰富多彩。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1选题背景与研究意义

1.1.1选题背景

1.1.2研究意义

1.2丹霞地貌研究进展

1.2.1研究历程

1.2.2研究热点

1.2.3研究方法

1.2.4存在的问题

1.3中国红层分布与丹霞地貌发育

1.3.1中国红层分布及其发育的地貌类型

1.3.2丹霞地貌是一种特殊的红层地貌

1.4中国丹霞地貌分布

1.4.1东南部低海拔临水型丹霞地貌区

1.4.2西南部高原-山地-峡谷型丹霞地貌区

1.4.3西北部高寒-干旱山地型丹霞地貌区

1.5研究思路与拟解决的关键问题

1.5.1研究思路

1.5.2拟解决的关键问题

1.6研究内容和工作量

1.6.1研究内容

1.6.2完成工作量

第二章 中国东南部丹霞地貌发育内在机理研究

2.1自然地理条件和大地构造背景

2.1.1研究区范围

2.1.2自然地理环境

2.1.3大地构造背景

2.2中国东南部红层盆地的形成与演化

2.2.1红层盆地的形成

2.2.2红层盆地的类型与主要特征

2.2.3典型红层盆地的地质特征--以江西省信江盆地为例

2.3丹霞地貌发育区地层岩性特征

2.3.1地层特征

2.3.2岩性特征

2.3.3地层岩性对丹霞地貌发育的影响

2.4地质构造对丹霞地貌发育的控制作用

2.4.1地质构造特征

2.4.2断层节理对山体格局的控制

2.4.3岩层产状对坡面形态的控制

2.5新构造运动对地貌发育进程的控制

2.6本章小结

第三章中国东南部丹霞地貌发育外动力系统研究

3.1外动力作用方式

3.1.1流水作用

3.1.2风化作用

3.1.3重力作用

3.1.4其他作用

3.2外动力作用机理

3.2.1水蚀丹霞地貌的作用机理

3.2.2风化作用对丹霞地貌的改造

3.3丹霞地貌成因类型

3.3.1流水侵蚀型

3.3.2雨水侵蚀型

3.3.3崩塌残余型

3.3.4崩塌堆积型

3.3.5冲刷溶蚀型

3.4本章小结

第四章 中国东南部丹霞地貌演化过程及其形态特征

4.1丹霞地貌发育模式与演化过程

4.1.1发育模式

4.1.2旋回演化过程

4.1.3坡面形态的演化

4.2丹霞地貌单体形态特征

4.2.1丹霞赤壁形态特征

4.2.2丹霞山峰特征及其组合形态

4.2.3丹霞沟谷类型及发育特征

4.2.4丹霞槽穴类型及发育特征

4.3本章小结

第五章 中国东南部丹霞地貌的地学效应研究

5.1地球科学效应

5.1.1见证了中国东南部地壳演化的历史

5.1.2反映了独特的自然地理特征

5.1.3展现了正在进行的地质作用和地貌演化过程

5.1.4揭示了某些全球性变化和重大事件的自然现象

5.1.5蕴含了重要的地质古地理信息

5.2地学美学效应

5.2.1丹霞地貌的形式美

5.2.2丹霞地貌的意境美

5.2.3丹霞地貌的科学美

5.2.4丹霞地貌的文化美

5.3地学生态效应

5.3.1独特完整的生态演替过程

5.3.2生态沟谷效应

5.3.3生态山顶效应

5.4地学人文效应

5.4.1农耕文化

5.4.2宗教文化

5.4.3书院文化

5.4.4旅游文化

5.4.5科技文化

5.4.6丧葬文化

5.5本章小结

第六章 中国东南部丹霞地貌与国外红层地貌对比分析

6.1世界红层沉积的古地理环境和大地构造背景

6.1.1世界红层的沉积环境

6.1.2世界红层形成的古气候

6.1.3世界红层形成的构造环境

6.2世界红层发育的时空分布

6.3与世界一般红层地貌的对比

6.4与国外的中新生代红层的地貌对比

6.5本章小结

第七章 中国东南部丹霞地貌可持续利用和保护研究

7.1中国东南部丹霞地貌与地质公园建设

7.1.1我国地质公园发展现状

7.1.2丹霞地貌申报地质公园的意义

7.1.3丹霞地貌地质公园建设现状

7.1.4丹霞地貌地质公园建设与管理中存在的问题

7.1.5丹霞地貌保护与利用协调性研究

7.2中国东南部丹霞地貌与世界自然遗产申报

7.2.1世界遗产的概念

7.2.2世界自然遗产与世界地质公园的联系与区别

7.2.3东南部丹霞地貌申报世界遗产的优势

7.2.4从世界遗产的角度看丹霞地貌的保护与管理

7.3本章小结

第八章 专题研究：崀山丹霞地貌景观特征及世界遗产价值

8.1自然地理背景和大地构造位置

8.1.1自然地理背景

8.1.2大地构造位置

8.1.3资源-新宁盆地的形成与演化

8.2丹霞地貌发育的地层岩性分析

8.2.1盆地周边地层及区域花岗岩

8.2.2盆地内部地层特征

8.2.3沉积韵律和沉积环境分析

8.2.4丹霞地貌发育的物质基础

8.2.5地层岩性对丹霞地貌发育的影响

8.3丹霞地貌发育的地质构造分析

8.3.1地质构造特征

8.3.2丹霞地貌分布受构造线方向控制

8.3.3新构造差异升降运动对地貌发育的影响

8.4丹霞地貌的景观特征分析

8.4.1壮年期丹霞地貌最为典型

8.4.2密集型丹霞峰丛峰林最富特色

8.4.3丹霞单体地貌类型多样

8.4.4丹霞线谷和天生桥发育

8.4.5丹霞造型地貌丰富多彩

8.5丹霞地貌岩溶现象分析

8.5.1红层含钙特征

8.5.2红层含钙对丹霞地貌发育的影响

8.5.3丹霞喀斯特微地貌和丹霞地貌与喀斯特复合地貌

8.6丹霞地貌的世界遗产价值分析

8.6.1美学价值

8.6.2地球科学价值

8.6.3生物生态学价值

8.7本章小结

第九章 结论、创新点与展望

9.1主要结论

9.2创新点

9.3工作展望

参考文献

攻读博士期间发表的主要论文

攻读博士期间主持、主研的科研项目

致谢