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在我国南方的群山之中,藏着一片片令人惊叹的“红色秘境”:广东丹霞山的赤壁丹崖如晚霞铺展,福建武夷山的红层峰林似画屏矗立,甘肃张掖的丹霞地貌则在阳光照射下呈现出七彩斑斓的渐变色彩。这些被称为“丹霞地貌”的景观,以其独特的红色基调、千姿百态的峰林峡谷,成为地球上最具视觉冲击力的地貌类型之一。2010年,“中国丹霞”被列入世界自然遗产名录,向世界展示了这种地貌的独特魅力。丹霞地貌为何以红色为主?它的形成经历了怎样的地质变迁?又为何在我国分布最为集中?今天,我们就来揭开丹霞地貌的形成密码。
一、定义厘清:不是所有红石头都是丹霞地貌
要理解丹霞地貌的形成,首先需要明确其科学定义,避免与其他红色地貌混淆。“丹霞”一词源于曹丕《芙蓉池作诗》中的“丹霞夹明月,华星出云间”,形容天空的红色霞光。1928年,我国地质学家冯景兰在广东丹霞山考察时,首次将这种以红色砂岩为主体、经流水侵蚀形成的峰林地貌命名为“丹霞地貌”。经过近百年的研究,地理学界对丹霞地貌的定义逐渐明确:它是指中生代至新生代早第三纪形成的红色陆相碎屑岩(主要为砂岩、砾岩),在流水侵蚀、重力崩塌、风化作用等外力作用下,形成的以赤壁丹崖为核心特征的地貌类型。
丹霞地貌与其他红色地貌有着本质区别。与前文提到的喀斯特地貌相比,丹霞地貌的岩石为陆相碎屑岩,核心塑造动力是流水的物理侵蚀;而喀斯特地貌的岩石为可溶性碳酸盐岩,核心动力是水的化学溶蚀。与雅丹地貌相比,丹霞地貌发育于湿润半湿润地区,动力以流水为主;雅丹地貌发育于干旱地区,动力以风力为主。与红层地貌相比,丹霞地貌必须具备“赤壁丹崖”这一核心特征,而红层地貌仅指红色岩层分布的区域,不一定有侵蚀形成的峰林景观。例如,我国西北的部分红色砂岩区因缺乏强烈侵蚀,仅为红层地貌,而非丹霞地貌。
根据形态特征,丹霞地貌可分为多种类型:以广东丹霞山为代表的“峰林型”丹霞,峰林林立、赤壁陡峭;以福建武夷山为代表的“峡谷型”丹霞,峡谷幽深、溪流纵横;以甘肃张掖为代表的“彩丘型”丹霞,因岩层含不同矿物呈现多色彩带;以江西龙虎山为代表的“石寨型”丹霞,顶部平坦、四壁陡峭如城堡。这些不同类型的丹霞地貌,都是岩石特性与外力作用长期博弈的结果。
二、物质基础:红色砂岩的“前世今生”
丹霞地貌的形成,首先需要具备独特的物质基础——红色陆相碎屑岩,这种岩石的形成可追溯到亿万年的地质历史,历经了“沉积-成岩-染红”三个关键阶段,为丹霞地貌的塑造埋下了伏笔。
第一阶段是“陆相沉积:泥沙汇聚成岩层”。中生代(约2.5亿-6600万年前)至新生代早第三纪,我国南方地区分布着大量的内陆盆地,如四川盆地、丹霞盆地、武夷山盆地等。这些盆地地势低洼,成为周边山脉泥沙搬运的“集散地”。当时的气候温暖湿润,降水充沛,山区的岩石经风化作用形成大量碎屑物质,通过河流、湖泊等水体搬运至盆地内部。随着时间的推移,这些泥沙、砾石等碎屑物质在盆地中逐渐沉积,形成了厚度达数百至数千米的沉积层。沉积过程中,颗粒大的砾石先沉积,形成砾岩;颗粒小的沙子后沉积,形成砂岩;更细小的黏土则形成页岩,不同岩层的交替叠加,为后续的侵蚀塑形提供了物质条件。
第二阶段是“成岩作用:松散泥沙变岩石”。沉积层形成后,在重力、压力和胶结作用下,逐渐从松散的泥沙转变为坚硬的岩石。盆地不断接受新的沉积,下层的沉积物受到上层沉积物的巨大压力,颗粒之间的孔隙被压缩;同时,地下水携带的碳酸钙、硅质等胶结物填充在颗粒之间,将松散的碎屑颗粒胶结在一起。经过数百万年的成岩作用,原本松散的砂层变成了坚硬的砂岩,砾石层变成了砾岩,这就是丹霞地貌的“骨架”——红色碎屑岩的形成过程。
第三阶段是“铁质氧化:岩石披上'红嫁衣’”。红色是丹霞地貌最鲜明的标志,这种颜色来源于岩石中的铁质氧化物。在沉积和成岩过程中,沉积物中含有大量的铁元素,这些铁元素最初以二价铁的形式存在,呈浅绿色,此时的岩石并非红色。后来,随着地壳抬升,岩石出露地表或接近地表,在氧气和水的作用下,二价铁被氧化成三价铁,形成氧化铁(赤铁矿)。氧化铁以胶结物的形式填充在岩石颗粒之间,或附着在颗粒表面,使原本的岩石呈现出鲜艳的红色。岩石中氧化铁的含量不同,颜色也会有所差异:含量高则呈鲜红色,含量低则呈淡红色或红褐色;若局部含有其他矿物,还会出现黄色、橙色等杂色,这也是张掖丹霞呈现七彩色彩的原因。
三、塑造动力:流水与重力的“亿年雕琢”
具备了红色砂岩这一物质基础后,外力作用开始对岩石进行“雕琢”,其中流水侵蚀和重力崩塌是塑造丹霞地貌的核心动力,风化作用和风力侵蚀则起到辅助作用,整个过程可分为“抬升-侵蚀-塑形”三个阶段,历经亿万年才形成如今的奇观。
第一阶段是“地壳抬升:岩层走出'深闺’”。中生代末期至新生代,受喜马拉雅造山运动等地质构造运动的影响,我国南方的内陆盆地开始逐渐抬升,原本深埋地下的红色砂岩岩层被抬升至地表或接近地表。地壳抬升使得岩层处于了外力作用能够触及的范围,为后续的侵蚀作用创造了前提条件。抬升过程中,岩层受到挤压会产生断裂和节理(岩石中的裂隙),这些断裂和节理将完整的岩层切割成许多不规则的块体,为流水侵蚀提供了“突破口”。例如,广东丹霞山的峰林,就是岩层被节理切割后,经侵蚀形成的独立块体。
第二阶段是“流水侵蚀:主力'刻刀’塑造轮廓”。流水是塑造丹霞地貌的最主要动力,其作用主要体现在“下切”和“侧蚀”两个方面。下切作用是指流水沿着岩层的断裂和节理向下侵蚀,形成深沟和峡谷。例如,福建武夷山的九曲溪,就是流水沿着岩层节理下切形成的深切峡谷,溪水在峡谷中蜿蜒曲折,塑造出“曲曲山回转,峰峰水抱流”的景观。侧蚀作用是指流水对沟谷两侧的岩石进行侵蚀,使沟谷不断加宽,同时将侵蚀下来的泥沙搬运走,留下陡峭的崖壁。流水的侵蚀作用具有选择性,会优先侵蚀岩层中较松软、裂隙发育的部分,而坚硬的部分则被保留下来,形成峰林、石墙、石柱等形态。
第三阶段是“重力崩塌:塑造陡峭赤壁”。在流水侵蚀和风化作用下,岩层的节理和断裂不断扩大,部分岩石因失去支撑而发生重力崩塌。崩塌下来的岩石被流水搬运至下游,而保留下来的岩石则形成了陡峭的赤壁丹崖,这是丹霞地貌最核心的特征。例如,广东丹霞山的“阳元石”“阴元石”等景观,就是岩层经侵蚀和崩塌后,保留下来的柱状岩体;张掖丹霞的“彩丘”,则是不同颜色的岩层经侵蚀和崩塌后,形成的波浪状丘陵。此外,风化作用也在不断改变着丹霞地貌的形态,温度变化导致岩石热胀冷缩而开裂,生物活动加速岩石分解,使岩石表面逐渐变得破碎,形成各种奇特的造型。
在干旱地区,风力侵蚀会对丹霞地貌起到辅助塑造作用。例如,甘肃张掖的丹霞地貌,除了流水侵蚀外,风力会将岩石表面的松散颗粒吹走,使岩石的纹理更加清晰,同时在崖壁上形成风蚀凹槽等形态,丰富了地貌的细节。但总体而言,流水侵蚀和重力崩塌仍是丹霞地貌塑造的主导力量,这也是丹霞地貌主要分布在湿润半湿润地区的原因。
四、分布规律:中国为何是丹霞地貌的“王国”
我国丹霞地貌集中分布的原因,与独特的地质历史和气候条件密切相关。首先,我国南方地区在中生代至新生代时期存在大量内陆盆地,为红色砂岩的沉积提供了广阔的空间。这些盆地在地质历史上长期处于相对稳定的沉积环境,积累了厚度巨大的红色碎屑岩地层,为丹霞地貌的形成提供了充足的物质基础。例如,广东丹霞山所在的丹霞盆地,红色砂岩地层厚度达2000多米,是我国丹霞地貌发育最深厚的区域之一。
其次,喜马拉雅造山运动为丹霞地貌的形成提供了构造动力。喜马拉雅造山运动使得我国南方地区的地壳普遍抬升,将深埋地下的红色砂岩岩层抬升至地表,同时使岩层产生大量断裂和节理,为流水侵蚀创造了条件。而全球其他地区的红色岩层,大多仍深埋地下或抬升幅度不足,难以形成大规模的丹霞地貌。例如,非洲的撒哈拉地区虽然有大量红色岩层,但因地壳抬升不明显,且气候干旱缺乏流水侵蚀,仅形成红沙漠景观,而非丹霞地貌。
我国的丹霞地貌呈现出“南强北弱、东多西少”的分布特征。南方的广东、福建、江西等地,气候湿润、岩层深厚、构造活动强烈,丹霞地貌发育得极为典型,形成了峰林、峡谷等复杂景观;北方的甘肃、陕西等地,虽然也有丹霞地貌,但因气候相对干旱,流水侵蚀作用较弱,多以彩丘、石崖等简单形态为主;东部地区由于经济开发较早,部分丹霞地貌受到一定破坏,而西部地区人口稀少,丹霞地貌保存相对完好。
五、生态与科研:丹霞地貌的双重价值
丹霞地貌不仅是极具观赏性的旅游景观,更具有重要的生态价值和科研价值,同时也是我国重要的世界自然遗产资源,需要科学保护和合理开发。
然而,丹霞地貌的生态环境极为脆弱,面临着诸多保护挑战。由于土层浅薄,植被一旦遭到破坏,就难以恢复,容易引发水土流失和岩石裸露;旅游开发过程中,游客踩踏、攀岩等活动会破坏岩石表面的植被和岩层结构;部分地区的矿产开采、公路建设等工程活动,直接破坏了丹霞地貌的完整性。例如,甘肃张掖的部分丹霞地貌区域,曾因游客踩踏导致岩层表面的彩色纹理遭到破坏,需要数十年甚至上百年才能恢复。
五、保护与开发:让丹霞奇观永续传承
为了保护丹霞地貌这一珍贵的自然遗产,我国已采取了一系列措施,实现了保护与开发的平衡。截至目前,我国已建立了广东丹霞山、福建武夷山、江西龙虎山、甘肃张掖丹霞等多个国家级自然保护区和世界遗产地,通过划定保护范围、限制游客数量、禁止破坏性开发等方式,保护丹霞地貌的完整性和生态环境。例如,广东丹霞山世界遗产地将核心区域划定为严格保护区,禁止任何旅游开发活动,仅在缓冲区开展有限的生态旅游。
科研监测是丹霞地貌保护的重要支撑。我国建立了丹霞地貌科研监测网络,通过无人机、遥感技术、地面监测站等手段,实时监测丹霞地貌的岩层变化、植被覆盖、水土流失等情况,为保护策略的制定提供数据支持。例如,科学家通过监测发现,丹霞地貌的侵蚀速度约为每年0.1-0.5毫米,据此制定了相应的保护措施,减少人为活动对侵蚀过程的干扰。
公众教育是丹霞地貌保护的长期保障。通过科普宣传、博物馆展览、研学活动等方式,提高公众对丹霞地貌的认知度和保护意识,引导公众文明旅游。例如,广东丹霞山建立了丹霞地貌博物馆,通过实物标本、多媒体展示等方式,向游客普及丹霞地貌的形成原理和保护知识;各地开展的丹霞地貌研学活动,让青少年亲身感受丹霞地貌的魅力,培养环保意识。
从亿万年的沉积成岩到地壳抬升,从流水侵蚀到重力崩塌,丹霞地貌的形成是地球演化的壮丽篇章,是大自然馈赠给人类的红色瑰宝。我国作为丹霞地貌的“王国”,不仅拥有丰富的丹霞景观,更肩负着保护这一遗产的重任。通过科学保护、合理开发和公众参与,相信丹霞地貌这一赤焰奇观将永续传承,向世界展示地球的神奇与壮美。