礦區(qū)紅層與地貌發(fā)育特征研究現(xiàn)狀及其地質(zhì)學意義

礦區(qū)紅層與地貌發(fā)育特征研究現(xiàn)狀及其地質(zhì)學意義摘要：近年來，由于"中國丹霞”申遺成功和"國際地貌學家協(xié)會紅層和丹霞地貌工作組(IAGRedBedsandDanxiaGeomorphologyWorkingGroup)”的推動，啟動了全球紅層和丹霞地貌調(diào)查，開展國際對比研究。紅層是形成丹霞地貌的物質(zhì)基礎。本文試圖從全球紅層的時空分布規(guī)律及其地貌發(fā)育的差異，本文綜述了國內(nèi)外紅層的分布、形成時代、地質(zhì)構造背景、古地理環(huán)境、巖性地貌特征。紅層主要分布在東南、西南和西北地區(qū)。主要是中生代紅層，構造環(huán)境主要為古陸塊活化時形成的斷陷/拗陷盆地；沉積環(huán)境幾乎為陸相，形成于干旱或半干旱的古氣候條件下，巖性復雜，兼具礫巖、砂巖、粉砂巖和泥巖，發(fā)育了丹霞地貌、紅層高原、紅層山地和紅層丘陵等多種地貌類型。國外紅層的形成年代跨度很大，從前寒武紀到新近紀均有發(fā)育，呈現(xiàn)出從老陸塊向新陸塊擴展的趨勢；構造環(huán)境分為山前/山間坳陷堆積、臺地坳陷堆積、裂谷盆地堆積和弧后盆地堆積；沉積環(huán)境以陸相為主，包括濱淺海相和海陸過渡相，也形成于干旱半干旱氣候。巖性以砂巖、粉砂巖、泥巖為主，含少量礫巖，地貌類型相對簡單。關鍵詞：礦區(qū)紅層；丹霞地貌；研究現(xiàn)狀；地質(zhì)學；意義ResearchstatusandgeologicalsignificanceofredbedsanddanxialandformsAbstract：Inrecentyears,duetothesuccessfulapplicationof"ChinaDanxia"fortheworldheritagesiteandthepromotionof"IAGRedBedsandDanxiaGeomorphologyWorkingGroup",theglobalRedBedsandDanxiaGeomorphologyinvestigationhasbeenlaunchedtocarryoutinternationalcomparativestudies.Theredlayeristhematerialbasisfortheformationofdanxialandform.Thispaperattemptstosummarizethedistribution,formingage,geologicalstructurebackground,paleogeographicenvironment,lithologyandgeomorphologiccharacteristicsoftheglobalredlayerfromtheperspectiveofthetemporalandspatialdistributionlawoftheglobalredlayerandthedifferenceofgeomorphologicdevelopment.TheredlayerinChinaismainlydistributedinthesoutheast,southwest,northwestandotherregions.TheformationageismainlyMesozoic,especiallycretaceous.Thesedimentaryenvironmentisalmostallcontinentalfacies,formedinaridorsemi-aridpaleoclimateconditions.Thelithologyiscomplex,includingconglomerate,sandstone,siltstoneandmudstone,andtherearemanytypesoflandformssuchasdanxialandform,redplateau,redmountainandredhill.Theagespanoftheformationoftheredlayerinforeigncountriesisverylarge.Thetectonicenvironmentisdividedintopiedmont/intermontanesagdeposits,platformsagdeposits,riftbasindepositsandback-arcbasindeposits.Thesedimentaryenvironmentisdominatedbycontinentalfacies,bothlittoralandneriticfaciesandtransitionfacies,andalsoformedinaridandsemi-aridclimate.Lithologyisdominatedbysandstone,siltstoneandmudstone,withlessconglomerate.Thedevelopedlandformtypeisrelativelysimple.Keywords：Redbedinminingarea;Danxialandform;Researchstatus;Geology;meaning“丹霞”正式被提出是在2。。9年，是馮景蘭學者[1],其實“丹霞地形”最早使用是在70年代末80年代初氣在廣東丹霞山所召開的丹霞層地貌研討會，在行業(yè)范圍內(nèi)引發(fā)了巨大關注。在澳大利亞墨爾本召開的第七屆國際地貌學大會上，國際地貌學家協(xié)會(InternationalAssociationofGeomorphologists,IAG)批準設立“IAG丹霞地貌工作組(IAGDanxiaGeomorphologyWorkingGroup)”，學術大會開展預示著丹霞地貌的研究進入廣大學者的視野。在第34屆世界遺產(chǎn)大會上，貴州赤水、江西老鐵山、福建泰寧、湖南莨山、廣東丹霞山、浙江江郎山6大丹霞地貌被列入世界遺產(chǎn)名錄，引發(fā)了大量學者的關注。2。1。年1。月，在廣東召開第二屆丹霞地貌國際學術會議，次年4月，在波蘭舉辦了第三屆歐洲砂巖景觀學術會議，一些學者在此次研討會上做了丹霞地貌、紅層相關的報告，同時在會議上進行了激烈的探討。由此也可以看出，我國關于丹霞地貌的研究也在逐漸向世界舞臺發(fā)展，中國丹霞地貌及紅層的研究進入一個新階段。因全世界對丹霞及紅層的研究越來越多，“中國地理學會紅層與丹霞研究工作組”正式在2。11年中國地理學會第十屆第四次常務理事會成立。2009年在第七屆國際地貌學大會上，明確提出了丹霞地貌工作組的工作目標：給予適用于全球的丹霞地貌科學定義；研究其發(fā)育條件和形成過程；建立科學的分類系統(tǒng);弄清丹霞地貌在全球的分布規(guī)律，開展國際對比研究。2011年IAG丹霞地貌工作組第一次會議上，討論通過了IAG丹霞地貌工作組工作計劃，發(fā)表了《IAG丹霞地貌工作組第一次會議宣言》和《丹霞地貌全球研究倡議書》[3],提出“以中國的研究為基礎，啟動全球丹霞地貌研究，并逐步完善丹霞地貌的理論體系”作為工作組近期工作重點?？陀^上也對中國丹霞地貌的研究提出了新的要求。

在對丹霞地貌的研究中我們發(fā)現(xiàn),紅層地貌發(fā)育良好［4］。但國內(nèi)外相關學者對此類地形地貌的研究較少。從目前的研究結果發(fā)現(xiàn)，對紅層的研究的側(cè)重點集中在古地磁、古生物及巖石礦物的形成原因、所存在的地質(zhì)環(huán)境特征；一部分地質(zhì)學家僅關注巖石礦物形成丹霞地貌，針對其他地貌發(fā)育涉及較少［氣在地貌分布情況研究過程中，一部分研究人員將紅層地質(zhì)地貌發(fā)育類型和地質(zhì)特征進行粗略總結。例如曾昭軒研究了我國東南部紅層地質(zhì)地貌發(fā)育條件及地層分布情況［6］；李廷勇等人將紅層地質(zhì)地貌類型進行一個劃分［7］，對于紅層的深入研究卻很少?？v觀全世界，只有個別學者對國外紅層的形成特征、形成時代、沉積環(huán)境、發(fā)育特征及分布狀況進行研究,并與其他地區(qū)的紅層進行對比分析。1中國紅層的分布及地貌發(fā)育特征相關文獻表明，紅色陸相碎屑沉積是我國紅層的主要地貌發(fā)育特征［810郭永春等人評估我國紅層的大概面積為8.26x105平方公里［91，這部分紅層主要分布在我國的西北、東南、西南地區(qū)［10，11］。中生代是中國紅層形成時期，在白堊紀紅層分布面積較多。在中國的山西、塔里木盆地、等地區(qū)勘查出一部分的二疊系老紅層［121（圖1）。中國紅層形成的地質(zhì)構造背景和古地理環(huán)境：印支期、燕山期和新生代喜馬拉雅期對中國構造格局的形成和氣候環(huán)境的演化有重要影響，是紅層形成的主要階段。中國紅層形成的時期集中在晚侏羅世至白堊紀期間。中國紅層地質(zhì)地貌發(fā)育特征：陸相碎屑沉積是中國紅層特征，主要沉積物有泥巖、砂巖、石灰?guī)r、粉砂巖、礫巖［131。中國紅層的組成成分含有長石、石英、硅質(zhì)物、鈣、鐵。從礦物組成來看，紅層主要的碎屑物是石英和長石，膠結物是鐵、鈣、硅質(zhì)或泥質(zhì)。因不同地區(qū)丹霞地貌所存在差異性，其所處地區(qū)的氣候條件和地質(zhì)結構也有所不同，在中國范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)臺地、山地、高原、丘陵都勘查出了紅層。但最具有代表性的還是丹霞地貌，對其進行研究具有一定學術意義［141。在地層內(nèi)外動力效應作用下，紅層地貌在中國分布范圍較廣，每個地區(qū)紅層差異明顯。我國東南地區(qū)屬于熱帶海洋氣候、亞熱帶季風氣候,這種氣候特點對丹霞地貌的形成有一定的影響作用，丹霞地貌出露明顯。我國的西南地區(qū)板塊構造運動強烈，紅層地貌分布范圍十分廣泛，容易形成高山狀的丹霞景觀。我國的東南地區(qū)與西南地區(qū)相比較會發(fā)現(xiàn)，西南地區(qū)形成的紅層地質(zhì)結構更加多樣化。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因為，該區(qū)域地質(zhì)構造活動強烈，加劇了紅層的傾斜速度，丹霞地貌應運而生。西圖1中國重要丹霞地貌分布圖圖2國外紅層分布南地區(qū)占據(jù)了氣候環(huán)境的優(yōu)勢，受環(huán)境影響較小，粉質(zhì)紅層和淤泥質(zhì)堆積作用下出現(xiàn)了丹霞陡坡。2世界紅層的分布及地貌發(fā)育特征根據(jù)目前掌握的資料顯示，紅層分布在世界各地。國外紅層分布及特征介紹如下（圖2）。國外紅層分布及形成時代：亞洲。中國以外的亞洲各國也有很多紅層。大部分是陸相沉積，形成于比較新的時代，主要形成于白亞紀和古近紀。歐洲?？ㄅ恋賮喩矫}、比利烏斯山及阿爾卑斯周圍的盆地是歐洲陸相紅層分布區(qū)域，沉積發(fā)生的時期多為中生代和古生代。北美。在美國西部地區(qū)科羅拉多高原有紅層分布。所形成的時代為三疊紀-侏羅紀。陸相是該研究區(qū)的沉積形成環(huán)境，是少量的淺海相。南美，洲南美的紅層主要分布在安第斯山脈兩側(cè)的山前盆地和穩(wěn)定的內(nèi)陸克拉頓盆地。非洲，非洲紅層主要分布在東非地溝帶、阿特拉斯山地地溝盆地和穩(wěn)定的內(nèi)陸克拉頓盆地。澳大利亞。澳大利亞大陸是南部岡瓦納大陸的一部分。紅層主要分布在北領地和西澳大利亞州。南極洲。從前人研究結果中可以看出，紅層在南極洲也有一定數(shù)量的分布，如早中三疊世板巖組和晚泥盆世阿茲特克組。概況來講，南極洲的紅層數(shù)量較少，因該區(qū)域被冰川覆蓋范圍較廣，紅層分布特征無法進行深入研究。從紅層的沉積條件方面來分析，陸相沉積是除中國以外其他地區(qū)的紅層特征，在大陸板塊的邊緣地帶，常發(fā)現(xiàn)海陸過度相及濱海相。陸相紅層發(fā)育河流相、湖泊相和風成沉積相，特別是風成砂沉積，具有大規(guī)模交錯層理的特征。從氣候環(huán)境來看，國外紅層基本形成于干旱半干旱氣候。全世界范圍內(nèi)的地質(zhì)板塊經(jīng)歷了較大的變化，這一變化過程主要發(fā)生在中生代和古生代，紅層形成時期的氣候也發(fā)生變化"。在晚古生代末期，全世界范圍內(nèi)的地質(zhì)板塊發(fā)生巨大變化，一部分板塊集聚在一起形成新的板塊構造。在南緯和北緯30°中間存在北美-歐洲古陸，此時氣候條件適合紅層地貌的發(fā)育。這一時期東亞古陸板塊還未完全形成，在中緯度地區(qū)，因沒有適合紅層地貌發(fā)育的氣候條件，板塊變化較小。在中生代后期，泛大陸地質(zhì)構造變化十分明顯，板塊出現(xiàn)分離狀況，主要是在大陸邊緣造山運動作用下［0切。在白堊紀時期和侏羅紀時期，褶皺帶發(fā)生上移，水汽被阻隔在外部，內(nèi)陸山間盆出現(xiàn)紅層地貌，這種干旱半干旱氣候適合紅層地貌發(fā)育。紅層廣泛分布于北美西部、中歐和南歐、印度北部、北非和南美洲。中生代是全球紅層最發(fā)育的時期。國外紅層地貌發(fā)育特征：從巖性因素看，紅層地貌主要是由泥巖、砂巖、粉砂巖構成，含有碎屑礦物的礫巖無法構成紅層，經(jīng)過短時間的沉積作用，會出露在盆地的邊緣。由于古沉積環(huán)境的變化，許多紅層被灰?guī)r、灰綠色泥巖甚至火

對比要素國內(nèi)紅層國外紅層對比要素國內(nèi)紅層國外紅層分布區(qū)域主要分布在東南、西南、西北地區(qū)各大洲均有分布形成年代中-新生代，尤以白堊紀為主跨越多個地質(zhì)年代，可分為前寒武紀、早古生代、晚古生代、中-新生代4階段地質(zhì)構造背景以古陸塊活化區(qū)的斷陷盆地為主，少數(shù)為拗陷盆地堆積山前/山間拗陷/斷陷堆積、地臺拗陷堆積、裂谷盆地堆積和弧后盆地堆積沉積相全部為陸相以陸相為主，兼具濱-淺海相和海陸過渡相古氣候環(huán)境成于干旱、半干旱氣候，但中東部地區(qū)在新近紀時氣候發(fā)生轉(zhuǎn)換，形成季風性濕潤氣候形成于干旱、半干旱氣候，并且大多數(shù)地區(qū)繼承了紅層形成時的氣候特征巖性兼具紅色礫巖、砂巖、粉砂巖和泥巖等以紅色砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)巖為主，礫巖只在局部地區(qū)出露地貌發(fā)育地貌類型豐富多樣，但以丹霞地貌最為典型穩(wěn)定陸塊上的紅層地貌類型相對單一，以紅層高原、峽谷、臺地、緩丘為主；但在構造復雜的山前/山間盆地，也有紅層峰林/峰叢、孤峰、石柱等表1國內(nèi)外紅層特征及地貌發(fā)育的對比3國內(nèi)外紅層及其地貌發(fā)育的對比全世界紅層的沉積傾向于從舊斷層擴大到新斷層，即從古代的貢多拉大陸擴大到北美、歐洲和中國；紅層的分布逐漸擴大，即隨著地球陸地面積的擴大，新紅層的分布范圍更大到第三。在全世界地殼進化和紅層發(fā)育的大序列中，新紅層逐漸擴大，紅層分布比老紅層大。中國板塊紅層的大規(guī)模堆積是最新的一次，它反映了中國歐亞大陸作為一部分地殼進化的歷史。國內(nèi)外紅層形成的古地理環(huán)境比較：國外紅層主要為陸相沉積，有少量的濱淺海相和海陸過渡相。紅層大多繼承了紅層形成時干旱、半干旱的氣候環(huán)境，許多紅層還具有風沙沉積的特征。中國的紅層幾乎都是陸相的，缺乏海相。此外，中國中東部現(xiàn)今的氣候與紅層形成時的古氣候有很大不同。紅層形成過程中，該地區(qū)氣候干旱半干旱，但在上第三紀，隨著東亞季風的加強，氣候發(fā)生了變化，逐漸形成了今天的季風濕潤氣候。國內(nèi)外紅層巖性及地貌發(fā)育對比：國外紅層主要由砂巖、粉砂巖、泥巖組成，巖性相對均勻。此外，紅層多位于干旱半干旱氣候區(qū)，紅層侵蝕相對較弱。因此，在一些構造穩(wěn)定地區(qū)，發(fā)育的紅層地貌相對簡單，多為高原、峽谷、臺地和緩坡。但在一些結構變化強烈的地區(qū)，也有峰林和峰叢景觀。與之相比，中國的紅層巖性類型是完全的，特別是砂礫巖等粗碎巖，是丹霞地貌急速形成的物質(zhì)基礎。另一方面,中國位于環(huán)太平洋和提斯結構帶的匯合點。強烈的新結構運動將許多紅層盆地推到了斷層上。另外，它的寬度很大，跨越不同的結構帶和氣候帶，形成丹霞地形、紅層高原、紅層山、紅層丘陵等紅層地形，丹霞地形是最典型的。也就是說，中國的紅層地形覆蓋了世界上大部分類型的紅層。是全球紅層發(fā)展的縮影（表1）。4存在的問題本文對紅層及丹霞地貌的研究也只是停留在表面，未進行深入研究，雖然丹霞地貌在我國已經(jīng)有較