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2024 , Vol. 2 >Issue 2: 20 - 31

DOI: https://doi.org/10.20125/j.2097-2245.202402003

自然地理

张掖红山湾地貌特征及其与丹霞地貌的差异——兼论红层地貌的分类和命名问题

  • 李小强 , 1, 2, 3 ,
  • 程弘毅 1, 2 ,
  • 王乃昂 , 1, 2
展开
  • 1. 兰州大学 资源环境学院，兰州 730000
  • 2. 兰州大学 冰川与沙漠研究中心，兰州 730000
  • 3. 甘肃省地质调查院，兰州 730000
王乃昂（1962—），男，山东郓城人，博士，教授，博士生导师，主要从事自然地理与环境变化研究。E-mail：

李小强（1988—），男，甘肃武都人，博士研究生，高级工程师，主要从事红层地貌及地球系统科学研究。E-mail：

收稿日期: 2024-01-09

  修回日期: 2024-02-03

  网络出版日期: 2024-12-13

基金资助

国家自然科学基金面上项目(42271131)

甘肃省科技计划资助项目(24JRRA751)

收起

Characteristics of the Zhangye Hongshanwan Landform and Its Differences with Danxia Landform: A Discussion on the Classification and Nomenclature of Red Bed Landforms

  • LI Xiaoqiang , 1, 2, 3 ,
  • CHENG Hongyi 1, 2 ,
  • WANG Naiang , 1, 2
Expand
  • 1. College of Resource and Environment Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China
  • 2. Centre of Arid Zone and Desert, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China
  • 3. Geological Survey of Gansu Province, Lanzhou 730000, China

Received date: 2024-01-09

  Revised date: 2024-02-03

  Online published: 2024-12-13

Fold

摘要

张掖世界地质公园红山湾地貌景区的地貌分类和命名，长期以来存在争议。通过研究和对比，其在地貌营力、地貌形态、物质组成、地貌发育和演化过程等方面均与丹霞地貌有着显著差异。按照岩石地貌分类和命名原则，目前可将其称为红山湾地貌。作为红层地貌的一种亚类，其应与丹霞地貌并列。红山湾地貌的定义为：以构造掀斜为内营力，坡面片流为主要外营力，并在风化、重力等外营力共同作用下形成的平缓坡面具有彩色韵律旋回沉积特征的红层地貌。其特点是由白垩纪以红色为主且夹杂有青灰色、灰绿色的陆相泥岩、粉砂岩为物质基础，地貌内外主营力分别为构造掀斜与坡面片流，地貌形态以和缓起伏、具有彩色韵律旋回沉积特征的山地为主，并发育有泥钟乳、泥瀑布和小型土林等微地貌。按照地层产状与坡面形态的不同组合形式，红山湾地貌的景观类型可划分为水平彩带型、倾斜彩带型、垂直彩带型、彩虹型、倒彩虹型、水平彩带型、波浪型、扇贝型、裙褶型和复合型等10余种。此类地貌主要分布在干旱和半干旱气候区与造山带密切相关的红层盆地中心地带，祁连山山区的酒泉、张掖及兰州盆地、新疆阿尔泰山脉南麓的准噶尔盆地、南美洲安第斯山脉等地均有分布。

关键词： 红层地貌; 红山湾地貌; 丹霞地貌; 分类和命名

本文引用格式

李小强 , 程弘毅 , 王乃昂 . 张掖红山湾地貌特征及其与丹霞地貌的差异——兼论红层地貌的分类和命名问题[J]. 华南地理学报, 2024 , 2(2) : 20 -31 . DOI: 10.20125/j.2097-2245.202402003

Abstract

The classification and naming of of the Hongshanwan landform in the Zhangye UNESCO Global Geopark have long been contentious. Through research and comparison, it is found that there are significant differences in geomorphic forces, landform morphology, material composition, landform development, and evolutionary processes compared to the Danxia landforms. Following the principles of rock landform classification and naming, it is currently appropriate to refer to them as the Hongshanwan landforms. As a subcategory of red bed landforms, they should be listed alongside the Danxia landforms. This article proposes the definition of Hongshanwan landforms as follows: they are characterized by internal forces of structural tilting, with surface sheet flow as the main external force, and are formed by the combined action of external forces such as weathering, erosion, and gravity, resulting in gentle slopes with colorful rhythmic sedimentary features typical of red bed landforms. These landforms are mainly composed of red Cretaceous terrestrial mudstones and sandstones with interbedded grayish-blue and grayish-green colors. The main internal and external forces shaping the landforms are structural tilting and surface sheet flow, respectively. The landform morphology is characterized by gentle undulations, colorful rhythmic sedimentary features, and the development of micro-landforms such as mud stalactites, mud waterfalls, and small earth pyramids. Depending on the combination of stratum dip and slope morphology, the landscape types of Hongshanwan landform can be categorized into over ten types, including horizontal color stripe type, inclined color stripe type, vertical color stripe type, rainbow type, inverted rainbow type, wave type, scallop type, pleated skirt type, and composite type. Hongshanwan landforms are mainly distributed in arid and semi-arid regions, particularly in the central areas of red beds basins closely related to mountainous regions, including Jiuquan, Zhangye, and Lanzhou basins in front of the Qilian Mountains, the Junggar Basin at the southern foot of the Altai Mountains in Xinjiang, and the Andes Mountains in South America.

Key words： red bed landform; hongshanwan landforms; danxia landform; classification and nomenclature

20世纪初期，冯景兰、陈国达、曾昭璇、吴尚时等［1-5］曾对广东和华南红层及所发育的地貌进行了研究。20世纪70年代末至90年代初，学者们对中国东南部红层地貌的地理分布、岩石性状、年代学特征、地貌发育、工程地质和开发利用等作了论述。但文献计量分析表明，传统地貌学方向和近年来的主要研究领域对红层地貌仍缺乏关注，相关研究主要集中于南方丹霞地貌，一直未将红层地貌作为整体类型进行综合研究［6-11］。在国外，红层地貌一般被归入砂岩地貌［8］，但对其分类与学科归属亦不清晰［7-8，12-13，14-15］。
近年来，始有学者将红层地貌作为一种类型予以关注［7-8，14，16-18］，并给出了确切定义：红层地貌是发育在红层上的侵蚀地貌，并依据中国南方红层发育特征，将红层地貌分为丹霞地貌、红层山地、红层丘陵、红层高原或台地等类型。此处对红层地貌的分类仍欠准确，红层山地、红层丘陵、红层高原或台地等几种类型属于常态地貌类型，将其与红层地貌的岩石地貌分类之一的丹霞地貌并列，缺乏科学依据。
丹霞地貌以其特殊的地貌形态和景观美学价值而备受国内学者关注，经过多年的研究推进，已逐步走向国际学术舞台［7，11，18-19］。同时，在国内旅游业蓬勃兴起的背景下，丹霞地貌与区域旅游业及经济产业的融合日益紧密，成为推动地方经济增长的有利因素。“丹霞山模式”业已成为全国旅游资源开发的样板，红层地貌也成为各地旅游景区争相开发的“香饽饽”［19］。这导致有些旅游目的地将色彩鲜艳、造型奇特的非丹霞类红层地貌也宣传为“丹霞地貌”，如将张掖世界地质公园红山湾地貌景区与冰沟丹霞景区的地貌景观混为一谈等。对此，学术界早有不同意见［11，20］。
张掖世界地质公园总面积约1 289.71 km2（地理坐标为38°51′00″—39°04′25″ N、99°33′00″—100°08′30″ E），大地构造位置处于青藏高原东北缘祁连造山带北侧河西走廊（图1a），即阿拉善地块和祁连造山带的结合部位［21-25］。海拔高度约1 700~1 900 m，整体呈西南高东北低的格局，年平均气温4~6 ℃、降水量180~260 mm［22］。本文提及的红山湾地貌，位于地质公园东北部，沿梨园河呈喇叭状展布（图1b、c）。广义祁连山东段的兰州永登咸水河、猪驮山等也有同类地貌分布，均属年降水量300 mm左右的干旱、半干旱气候区。
图1 研究区地质地貌特征

（a）研究区大地构造位置图；（b）研究区地貌及主要断裂分布图；（c）研究区及周边地质简图（据1∶20万、1∶25万张掖幅、肃南幅地质图编绘）；（d）A-B实测地质剖面图。

Fig.1 Geological and landform features of the study area

（a） The tectonic location map of the study area； （b） The topographic and major fault distribution map of the study area； （c） The simplified geological map of the study area and its surroundings （compiled from the 1∶200 000， 1：∶250 000 Zhangye and Sunan geological maps）； （d） The A-B measured geological profile map

张掖世界地质公园的主景区为红山湾地貌，由于其独特的“七彩山峦”而成为西部地区重要的旅游目的地之一［20-25］，对当地经济建设和人民生活水平的促进意义非常重要。该景区多以“七彩丹霞”之名进行宣传［22-23，26-29］，实际上其与典型的丹霞地貌景观差异十分明显，故学界一般不认为其为“丹霞地貌”［11，19-20］，将其命名为“彩色丘陵”地貌，但这与“绝对高度在海拔500 m以下，相对高度在50~500以下或200 m以下的表面形态和缓的坡面组合体”的丘陵定义不符［30］。根据地貌类型定义的学术规范及岩石地貌命名原则［11，19，31］，在丘陵前面加“彩色”作为限定，既不符合地貌学类型分类的学术规范，也不能全面展示该景区地貌类型的独特形成机制和景观特色。因此，为了避免混淆，需要从红层地貌次级分类的角度，对该种地貌给予明确分类和命名。
基于上述原因，本文以张掖世界地质公园红山湾地貌为研究对象，通过实地调查、指标分析和对比研究，明确其独特的地貌景观和形成过程，作为红层地貌分类和命名的案例，进一步深化红层地貌和丹霞地貌的学科内涵。

1 张掖红山湾地貌的主要特征

1.1　多色彩的韵律条带

地貌景观最醒目的标志是颜色与坡面形态特征，以红色基调为主、色彩绚丽是红山湾地貌的最大特点。这里的彩色泥质岩层，主要是白垩纪的湖沼相沉积，如黄、绿、蓝灰、灰、白、黑等颜色是氧化环境转为还原环境的结果，主要由铁的不同价态矿物含量差异所致，亦即由所含的色素离子Fe等高价、低价的含量变化表现出来。野外实地调查，肉眼可分辨出来的地表颜色至少有8种，用蒙赛尔土壤比色卡测出的颜色至少有25种（表1），可分为红、红棕、橙、黄、蓝灰、绿灰、橄榄灰、灰等几大类。孙新春等通过色差仪测定出红山湾地貌中有38种颜色，将其划分为红棕色、蓝灰色和淡黄色3大色系［23］。
表1 红山湾地貌岩石色彩

Tab.1 Rock colors of Hongshanwan landforms

颜色编码 颜色名 颜色编码 颜色名 颜色编码 颜色名
2.5YR3/6 暗红棕 10YR7/8 黄橙 7.5R3.5/6 红-暗红
2.5YR4/4 浊红棕 10YR8/1 橙白 10R4.5/6 红
2.5YR4/8 红棕 2.5Y7/6 亮黄棕 10R5/6 红
2.5YR4.5/4 浊红棕 5Y8/6 黄 10R6/2 灰红
2.5YR5/4 浊红棕 5B6.5/1 淡蓝灰-蓝灰 N5/ 灰
2.5YR5/6 亮红棕 5G7/1 淡绿灰 N7/ 淡灰
2.5YR7.5/6 橙 5GY5/1 橄榄灰 N8/ 灰白
7.5YR4/1 棕灰 5GY6.5/1 淡橄榄灰-橄榄灰
10YR7/6 亮黄棕 5GY7/1 淡橄榄灰

注：晴天，避免阳光直射条件下使用蒙赛尔土壤比色卡测定。

上述以红色为主的地层与等厚度或不等厚青灰色、灰绿色、灰黄色等多色彩地层之间的组合，形成坡面具有彩色韵律旋回的沉积特征。这种典型特征在不同区域、不同坡面上表现出不同的地貌景观，颇具景观美学价值。由不同地层颜色和厚度比例构成的彩色韵律组合关系主要有4种，分别为：红棕色、蓝灰色及淡黄色3种主体颜色的地层厚度比例近似1∶1∶1互层组合形态（图2a）、红棕色与蓝灰色地层厚度比例近似1∶1互层组合形态（图2b）、红棕色与淡黄色地层厚度比以近似2∶1互层组合形态（图2c）、红棕色和蓝灰色地层厚度比例以2∶1~3∶1互层组合（图2d）。
图2 红山湾地貌彩色韵律旋回沉积特征

Fig.2 Characteristic of colorful rhythmic cyclical sedimentation of the Hongshanwan landform

1.2　质地松软的和缓坡面形态

张掖红山湾地貌的坡面形态主要受岩层产状、构造掀斜控制，部分区域受小型断层或节理影响。整体上为平缓山地或单斜群峰，野外调查与室内数字高程模型分析其坡度，主要集中在5°~12°（图3a），地形起伏度一般8~25 m左右（图3b）。地表坡度较小，坡面和缓，仅在干河床两岸由于河流不断侵蚀而坡度较陡。
图3 红山湾地貌景区坡度与地形起伏度直方图及平面图

Fig.3 Histogram and Plan view of slope and terrain undulation degree in the Hongshanwan landform scenic area

红山湾地貌的岩层表面，由于风化、流水侵蚀乃至溶蚀等外动力作用，坡度均匀渐变，质地松软呈粉末状（图4a、b），风化层约0.2~0.5 m。在部分地区可见典型的土指景观和微型地貌，如泥钟乳、泥瀑布（图4c）、土林（图4d）。在干涸河床则形成盐壳甚至形成大面积盐碱滩，指示了区内盐碱含量较高（图4e）。局部地表还存在厚约1 mm的生物结皮、盐结皮等现象（图4f）。再加上植被、苔藓地衣、石膏、盐碱及冬季降雪以及不同光照条件形成的视觉效果，形成了张掖红山湾地貌丰富多彩的景观。
图4 张掖红山湾地貌形态特征

Fig.4 The morphological characteristics of the Zhangye Hongshanwan landform

1.3　多样的坡面类型

按照地层产状与坡面形态的不同组合，可将红山湾地貌的景观类型初步划分为10种类型（表2）。水平坡面依据其坡面内红层的产状及坡面上地层出露情况，划分为埋藏型和水平彩带型两种。倾斜坡则划分为波浪型、裙褶型和扇贝型。在坡面类型为倾斜坡时，由于长期地表流水作用，坡面发育蚀沟或土指景观，而在地层产状为水平或地层倾向与坡面倾向相反的情况下，易形成“波浪型”景观，如 “七彩屏”景点。当地层倾向与坡面倾向相同，且地层倾角大于或等于坡面倾角时，就形成“扇贝型”景观。地层倾角小于坡面倾角时，形成“裙褶型”景观。直立坡可划分为水平彩带型、彩虹型、倒彩虹型、垂直彩带型。其中，倾斜地层在沟谷两侧形成水平彩带型，地层发育褶皱则形成“彩虹型”或“倒彩虹型”。
表2 红山湾地貌坡面类型分类方案

Tab.2 Classification scheme for slope types of the Hongshanwan landform

坡面形态 地层产状（及变形特征） 类型
水平坡面 水平地层 埋藏型
倾斜地层 水平彩带型
直立地层 水平彩带型
褶皱 背斜 水平彩带型
向斜 水平彩带型
倾斜坡面 水平地层 波浪型
坡向与倾向一致（顺层坡） 坡度＞倾角 裙褶型
坡度＜倾角 扇贝型
坡度=倾角 扇贝型
坡向与倾向相反（反倾坡） 波浪型
直立坡面 水平地层 水平彩带型
倾斜地层 水平彩带型
褶皱 背斜 彩虹型
向斜 倒彩虹型
直立地层 垂直彩带型
复杂坡面 复合型
多种坡面组合形态，以及不同的彩色条带，再加上坡面片状流水的冲蚀变形，使得景观更加复杂多样。如张掖红山湾地貌景区的刀山火海景点，连续发育的波浪型条带和水平坡面上的水平条带景观形成了红黄色彩跃动，配合起伏的小山丘，景观形态多样，极具观赏性。

2 张掖红山湾地貌的成景机制

地貌是地球深部构造活动和地表过程相互作用的结果，地貌学则是研究各种营力下地表形态的发生及其演变的科学。其中，内营力是由地球内部产生改变地表形态、岩石特征的力量，诸如岩浆侵入和火山喷发、地壳运动造成的地表隆起、拗陷和断裂等。外营力则是以气候学为基础的地貌动力过程，特别着重于雨水、河流、风力、冰川及波浪等五大营力。红山湾地貌有着独特的形成与演化机制，主要包括三个方面。

2.1　地层岩性与显色机理

构成红山湾地貌的地层岩性以中沟组红棕色粉砂岩、泥质粉砂岩（图5a）、蓝灰色钙质粉砂岩（图5b）及青灰色泥岩（图5c）组合，并夹有红色含砾砂岩（图5d），具有彩色韵律旋回沉积特征。总体上从下向上由粗变细、砾岩夹层变薄减少，砂岩、泥岩增多，砂岩成熟度低，其内常见交错层、粉砂岩中见爬升层理，显示该组为一套河湖相沉积，与前人研究及区域对比资料结果一致［23，32］。红山湾景区中沟组地层单层厚度0.4~2.4 m不等，整体上厚度变化较小。蓝灰色泥岩中含有叶片、根及柏得叶肢介等动植物化石（图5e、5f），在紫红色粉砂岩中往往出现灰白色钙质结核（图5g），这是由于长时间的淋滤作用所致［25］。胶结物主要为泥质、钙质及铁泥质（Cly+Lim）等（图5h）。有学者将红山湾地貌的地层时代归入早白垩世下沟组［21］，且认为岩性地层中河湖相和洪积相沉积所占比例较小，总体表现为多种古土壤类型的交替变化［22，25］，笔者认为这是不妥的。
图5 早白垩世中沟组岩性特征

Fig.5 Lithological characteristics of early Cretaceous Zhonggou formation

早白垩世祁连山地区为伸展构造背景，形成了一系列断陷盆地［21，33］，并沉积了特征迥异的红层［4］。研究表明［23］，在盆地边缘常有巨厚的角砾岩和砂砾岩，在盆地中沉积了河流相、湖沼相为主的碎屑岩，红山湾地貌正是处于白垩系陆相盆地的沉积中心或附近位置，在周期性变化的沉积环境或沉积物源的差异作用下形成了不同色彩的泥质、粉砂质沉积物，地层结构呈现彩色韵律旋回沉积特征，这为现今的红山湾地貌奠定了特殊的物质基础。红山湾地貌后期能够形成和缓山体而非陡峭崖壁的原因与其岩性有密切关系。
作为红层地貌的一种类型，红山湾地貌的地层也不例外以红色为主色调。但相比于一般的红层，其中夹杂了很多其他色彩，形成杂色建造景观。岩石的颜色是其吸收、反射不同波长可见光的结果［34］，而碎屑岩的颜色按成因可分为继承色、自生色和次生色，是由沉积物原岩中矿物的化学成分、晶体结构、所含杂质等因素所决定的［35］。其中次生色反映的是岩石成岩后所处环境和介质条件的改变［36］。目前研究主要认为岩石颜色与古气候环境变化有密切关联，如利用区域古地理演化对比、古土壤、古生物及矿物成分等分析方法开展相关研究。本研究团队采集了红山湾地貌景区不同颜色岩石标本，测定其不同价态铁的含量（表3）。红色系样品的Fe2+/Fe3+比值介于0~0.15，反映湖沼沉积物堆积时为氧化环境；蓝灰、绿灰、橄榄灰色样品的Fe2+/Fe3+比值则介于0.11~1.47，明显高于红色系样品，反映湖沼沉积物堆积时为还原环境。
表3 张掖红山湾地貌景区不同颜色岩石标本的不同价态铁的质量分数（w）

Tab.3 Contents of different iron valence states in rock samples of varying colors from the Zhangye Hongshanwan landform scenic area

样品号 岩性 颜色编码 颜色名 w（Fe2+）/% w（Fe3+）/% w（Fe2+/Fe3+）/%
HSW-08 泥岩 2.5YR4/8 红棕 0.00 12.93 0.00
HSW-09 砂砾岩 2.5YR5/6 亮红棕 0.02 1.13 0.02
HSW-05 泥岩 5Y8/6 黄 0.31 2.28 0.14
HSW-03 泥岩 5B6.5/1 淡蓝灰-蓝灰 0.39 3.59 0.11
AH-1-11 泥岩 5G7/1 淡绿灰 1.11 1.90 0.59
AH-1-12 泥岩 5GY5/1 橄榄灰 1.56 1.11 1.41
AH-1-08 泥岩 5GY6.5/1 淡橄榄灰-橄榄灰 0.97 2.63 0.37
HSW-04 泥岩 5GY7/1 淡橄榄灰 0.16 0.80 0.2
AN-1-01 泥岩 7.5R3.5/6 红-暗红 0.35 3.25 0.11
AH-1-06 泥岩 10R4.5/6 红 0.02 1.13 0.01

HSW-02

HSW-06

泥岩

泥岩

 10R5/6 红

0.33

0.39

2.22

4.20

0.15

0.09

HSW-07 泥岩 10R6/2 灰红 0.29 3.12 0.09
AH-1-07 泥岩 N5/ 灰 0.73 2.40 0.30

AH-1-02

AH-1-03

HSW-01

泥岩

泥岩

泥岩

 N8/ 灰白

0.61

0.39

0.10

2.52

2.48

0.65

0.24

0.16

0.16

注：总铁含量由X射线荧光元素分析仪得到，FeO由滴定法测得，参考标准为GB/T 14506.14—2010，三价铁由总铁含量减去二价铁得到。以上实验均在兰州大学西部环境教育部重点实验室完成。

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，从而形成赤红色的沉积物。沉积期间，如发生河、湖交互出现，则可形成红色粗粒碎屑岩与彩色泥质岩的间互层位。但沉积物原岩成分、砾石本身的颜色、砾石的含量、胶结物成分、砂质、岩层的含水量等形成的继承色和自生色也都可能会对红层的颜色和色调产生一定的影响，对于地貌景观的显色机理分析还需进一步结合沉积物物理化学组分特征、物源及沉积过程等多方面综合分析判别。此外，这里的岩体胶结物主要为泥质胶结，除解理中填充无色石膏晶体外，还含有叶片、根等植物化石，在紫红色岩石内的化石周围往往形成还原斑。同时，研究区高盐碱含量使得植被很难在坡面上生长（劣地），以及坡地表面的风化产物极易被冲走，使得红山湾地貌能够长期保持原有鲜艳的色彩，加之后期构造运动作用下，地层发生倾斜、褶皱，剥蚀成为起伏平缓的山地，遂形成现今色彩多变的视觉效果。

2.2　掀斜变形构造与造型地貌

河西走廊是青藏高原向北东扩展的最前缘，成为现今构造变形和地震活动最为强烈的地区之一［37-40］，发育多条北西走向逆冲走滑断裂（图1b）。位于研究区西北的榆木山山前发育榆木山北缘断裂，第四纪晚期垂向和水平滑移速率分别为0.3~0.4 mm/a和1.1±0.1 mm/a，并且在7.37~5.24 ka和5.17~4.01 ka期间均有活动［39］；红山湾地貌景区发育有北西走向的梨园堡断裂（图1b、1c、1d），断层性质为逆冲兼走滑。研究表明［38］，其活动发生在129 Ma之前的早白垩世早期，反映了在新生代印度-亚洲碰撞之前存在一期强烈的晚中生代构造挤压事件。
早白垩世以来，祁连山地区经历了多期构造运动［40-41］。尤其新生代构造运动，受到印度板块向欧亚板块挤压应力的远程作用，祁连山山前红层盆地受到了地壳抬升、挤压构造作用，沉积地层发生掀斜和褶皱变形。构成张掖红山湾地貌景区的早白垩世中沟组地层也发生了褶皱和掀斜变形，形成了典型的倾伏向斜构造（图6）。枢纽走向114°，倾伏角35°~50°，枢纽部为一宽谷，北翼地层倾向西南，南翼地层倾向东北，地层倾角一般为20°~60°（图1c、1d）。不同颜色岩层，在褶皱两翼多形成宽缓的彩色条带单斜山、单斜群峰等地貌（图2b、2c），尤以南翼极为发育（图6a）。
图6 红山湾地貌景区三维遥感影像及向斜构造解译图

Fig.6 3D remote sensing image and interpretation of the syncline structure in the Hongshanwan landform scenic area.

2.3　坡面流水片状侵蚀为主的外营力

由于丹霞地貌定义的滥觞与泛化问题［42］，致使其在中国的分布从湿润区到干旱、半干旱区，从沿海地区到青藏高原，不同的气候条件下均有分布［16，43-46］。
红山湾地貌主要分布在降水稀少的干旱、半干旱气候区，地带性植被主要为荒漠草原或草原化荒漠。在黄土覆盖且坡度较小的平坦丘顶，多发育灰钙土，由于降水的作用而板结成薄薄的硬壳——“结皮”。地表则分布合头草群落，盖度可达20%~30%，坡顶及坡面上均有结皮。阴坡及半阴坡，多为中亚紫菀木群落、合头草+珍珠猪毛菜群落，群落中有雾冰藜、多根葱、红砂、珍珠、拂子茅等，盖度10%~20%。由于降雨量在200 mm左右，风化和坡面流水片状侵蚀作用是最主要的外营力。水流顺和缓坡面流动、片状侵蚀明显，浅、细沟深10~15 cm，宽约10 cm。在片状流水的侵蚀下形成和缓山体，以延续不断、具有一定倾斜角度且极尽绚丽的单斜山为主要特色。尤其砂质泥岩、粉砂岩的粒径与空隙都很小，导致透水性差或不透水性远高于砂岩、砾岩等，若遇到流水冲刷，极易形成蚀沟，使植物难以生长，因此常常产生大片裸露地。这种破碎的地形和干燥环境不适合人类开垦利用，成为典型的泥岩劣地景观。
此外，风化作用在红山湾地貌的形成过程中扮演了重要角色，风化作用会改变岩石的微观结构，导致岩石物理性质劣化［47］。由于以泥质岩为主，其表面极易受到风化，粉末状的风化层可达0.2~0.5 m，甚至更深。其易于风化的性质，使得岩石表面极易发生崩解并容易被地表水侵蚀，难以形成坡度较大的稳定坡面。

3 张掖红山湾地貌与丹霞地貌的差异

丹霞地貌的本质属性是外营力以流水侵蚀和重力作用为主，物质构成主要为砂砾岩，地貌形态为陡崖坡［11，18-19］。与丹霞地貌相比，张掖红山湾地貌在物质组成、形态特征及地貌营力等方面均有显著差异（表4）。
表4 红山湾地貌与丹霞地貌的比较

Tab.4 Comparison of Hongshanwan landform and Danxia landform

地貌类型 红山湾地貌 丹霞地貌
物质组成 红色陆相细颗粒碎屑岩 红层（包括陆相、海陆交互相、过渡相和滨海相等），但以红色陆相粗碎屑岩为主
颜色 红色为主的杂色 红色、紫红色为主
坡面形态 和缓山地，坡度一般<20°，坡面高度10~30 m，坡面具有彩色韵律旋回沉积特征 坡度一般>50°，陡崖斜坡
地层时代 白垩纪 中生代-新近纪或燕山旋回期
气候条件 干旱、半干旱区 干旱区至湿润区均有
地貌营力 构造掀斜作用和坡面片流侵蚀作用 断裂等线型构造切割和流水下蚀、侧蚀作用，以及重力崩塌和卸荷剥离作用
就内外营力与地貌过程而言，地壳运动中抬升、挤压构造是红山湾地貌形成的主要内营力，地层掀斜变形是发育彩色条带地貌景观的关键。同时，地表水坡面片流侵蚀作用是红山湾地貌形成的主要外营力，溶蚀与风化等外营力作用也参与其中。总言之，内外营力综合作用下才形成了地表形态起伏和缓的红山湾地貌。丹霞地貌则是地壳运动中抬升、断裂切割的红层线型构造（断层、垂直节理等）发育，流水下蚀与侧蚀是其主要外动力条件，通过重力崩塌和卸荷剥离作用，山体坡面不断后退，最终形成具有陡崖坡特征的地貌［11，18-19］。
红山湾地貌的地层沉积于早白垩世，为新民堡群中沟组（K1 zh）地层形成［21］，通过旋回地层学分析确定时代为114~120 Ma。兰州永登咸水河、兰州永登猪驮山地层也为白垩系［32，47-48］。而丹霞地貌的地层时代，彭华等［6，18］认为不限制年代，郭福生等［11］认为应该限定在燕山构造旋回期（中三叠世至新近纪）。由此可见，丹霞地貌的地层时代较为宽泛。
目前甘肃、新疆已发现类似的红山湾地貌，均以陆相红层为主，岩石组合以泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等细颗粒碎屑岩为特征，以泥质、钙质及铁泥质胶结为主，岩性相对松软。丹霞地貌的物质基础为红层（包括陆相、海陆交互相、过渡相和滨海相等），不仅砾岩、砂砾岩等粗碎屑可形成丹霞地貌，一些粉砂岩、泥岩、含生物或化学岩的红层也可发育很好的丹霞地貌［18］，如甘肃肃南马蹄寺丹霞地貌为一套巨厚层红色砂岩［45］，陕北丹霞地貌岩性以中-细粒长石石英砂岩为主［46］。但典型发育的丹霞主体地层仍为红色陆相粗碎屑岩，特别是砂岩和砾岩［18］。同在张掖世界地质公园的冰沟丹霞地貌，地层为早白垩世下沟组（K1 x）（图1c），盆地边缘丹霞地貌岩石组合以厚层砾岩为主（图7a、7b），靠近盆地中心以砂砾岩为主（图7c）。
图7 张掖世界地质公园冰沟丹霞沉积特征及地貌形态

Fig.7 Sedimentary characteristics and landform morphology of Bingou Danxia in Zhangye UNESCO Global Geopark

丹霞地貌整体表现为红色、紫红色色调，与红山湾地貌明显不同。由于沉积环境的差异和后期地质作用的改造，不同区域丹霞地貌的红层颜色可能变化于棕黄、褐黄、棕红、砖红、紫红、褐红和灰紫等各种偏红色调。红层陡坎坡面长期遭受风化作用、流水侵蚀、生物作用、水中钙质沉淀或坡顶取来的有机物染色，其表面颜色会发生很大的变化，故陡坎边坡并不一定是红色的［6，18］。丹霞地貌的命名和其色彩有关，“色若沃丹，灿若明霞”正是体现了其鲜艳红色的特点，冰沟丹霞地貌就整体以红色为主（图7d、7e、7f）。
在坡面形态上，红山湾地貌坡度集中在5°~12°，高度一般为8~25 m，整体以和缓起伏的山地为主。除了在季节性河流的凹岸发育有不高的陡崖以外，鲜见陡崖坡。丹霞地貌最显著的特征是红色陡崖斜坡，坡面形态受岩层产状和断层、节理等构造控制［18］。甚至有学者据此认为，丹霞地貌形态的量化标准应是陡崖坡高度应大于10 m，坡度大于55°［49］。与同处张掖世界地质公园的冰沟丹霞相比，红山湾地貌坡度要明显和缓，冰沟丹霞岩层倾角15°~40°之间，陡崖高度一般大于10 m，高者可达200 m以上［50］，坡度集中于70°~80°，甚至呈直立状（图7e、7f）。
总之，作为红层地貌的次级分类，张掖红山湾地貌和丹霞地貌存在显著差异。由于对该类地貌的最早发现并报道对象为张掖世界地质公园景区，且由于该景区范围内最近地名为红山湾村（现已与南台子村合并），可将其命名为“红山湾地貌”。红山湾一名也反映了其以红色为主色调及平缓山地的地貌特征，也是群众对此种地貌类型的直观印象，符合对新地貌类型命名的原则［20］。因此，根据地貌类型定义的学术规范［19］、岩石地貌命名5项原则［11］，提出红山湾地貌应单独列为红层地貌中的一个亚类，而与丹霞地貌并列。诚然，鉴于其色彩特征和物质组成特性，亦可归为杂色泥岩地貌。

4 结论

（1）从景观特殊性和与类似地貌类型的比较视角，张掖世界地质公园红山湾景区的地貌类型应予以重新分类、命名。按照地貌类型命名原则，宜命名为“红山湾地貌”。此类地貌主要分布在干旱和半干旱地区与造山带密切相关的红层盆地中心地带，祁连山山前的酒泉、张掖及兰州盆地、新疆阿尔泰山脉南麓的准噶尔盆地、南美洲安第斯山脉等地均有分布。为便于国内外学术交流，红山湾地貌、丹霞地貌等可统称为红层地貌或砂岩地貌。
（2）在地貌分类体系上，红山湾地貌是红层地貌的一种亚类，可与丹霞地貌并列。其科学定义为：以构造掀斜为内营力，坡面片流为主要外营力，并在风化、重力等外营力综合作用下形成的平缓坡面具有彩色韵律旋回沉积特征的红层地貌。其特点是白垩纪陆相泥岩、粉砂岩等细颗粒碎屑岩，以红色为主且夹杂有青灰色、灰绿色，坡面形态以和缓起伏的山地为主，局部坡面发育有泥钟乳、泥瀑布和土林等微地貌。
（3）对红层地貌及其亚类进行类型划分和命名，是对岩石地貌分类体系的补充和完善。按照地层产状与坡面形态的不同组合形式，红山湾地貌的景观类型可划分为埋藏型、水平彩带型、倾斜彩带型、垂直彩带型、彩虹型、倒彩虹型、波浪形、扇贝型、裙褶型和复合型10种类型。

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