张家界市（地质）博物馆

关奕

　　张家界地层(岩层)

Stratum (Rock Stratum) in Zhangjiajjie

张家界及邻区大地构造位于扬子地台东南缘,与华南褶皱系毗邻,地质历史悠远。自10亿年前的新元古代至今,除晚志留世一早泥盆世、石炭纪、渐新世与新近纪时期地层缺失以外,地层都有发育。

新元古代(10亿~5.42亿年)地层:包括板溪群、南华系和震旦系。板溪群具有由浅变质砂砾岩或长石石英砂岩、砂岩、板岩及层凝灰岩等组成的两个大的沉积旋回,局部夹火山岩、碳酸盐岩及炭质板岩。南华系主要指在全球"雪球"事件的严寒气候条件下形成的海洋一大陆冰川沉积建造,夹间冰期的板岩和含锰碳酸盐岩。震旦系主要为浅-深海沉积的碳酸盐岩、硅质岩、板状页岩、砂岩。

下古生代(5.42亿~4.16亿年)地层:包括寒武系、奥陶系、志留系。寒武系、奥陶系是发育稳定型的地台海洋沉积地层。主要为碳酸盐岩,局部有板状砂页岩、硅质岩、砂岩等。志留系仅发育下统和中统,而且分布不广,主要为页岩和砂岩,夹有少量含钙质较高的砂、页岩和碳酸盐岩

上古生代至三叠纪中期(4.16亿~2.27亿年)地层:包括泥盆系、二叠系和下、中三叠系,该地层为稳定型浅海一深海沉积,是张家界市主要景观地层,张家界石英砂岩峰林地貌、岩溶地貌发育其中。

泥盆系主要由中统云台观组和上统黄家磴组巨厚的滨海一浅海相碎屑岩组成,分布较广,厚度亦大。云台 观组主要为灰白色细粒石英砂岩夹紫红色粉砂岩,石英含量高达95%~98%,胶结物主要为铁质、硅质,底部发育了稳定的铁质胶结的紫红色厚层状石英砂岩,地层厚度526m。黄家磴组是灰白色一肉红色细粒石英岩状 砂岩夹薄层粉砂岩、页岩,顶部发育一层红色铁帽,为铁质风化壳,是泥盆系顶部的风化暴露面,地层厚度 40m。石炭系在本区亦不发育,仅局部地区分布,厚度很小。 二叠系下统的上部为茅口组,厚344m的灰色中厚层含隧石与白云岩团块的灰岩,下部是栖霞组为厚 117m的灰黑色含涟石条带灰岩、炭质页岩,底部夹煤层。二叠系上统的上部为大隆组黑色泥灰岩、硅质岩、泥 质页岩,下部是吴家坪组炭质页、硅质岩、白云质灰岩,底部1-3层煤层。 三叠系下统为大冶组,厚610m,灰色灰岩,上部夹粒灰岩及白云岩。三叠系中统的上部为巴东组,厚 164mm的紫红色与黄灰色灰岩、砂质灰岩、泥质灰岩,下部是嘉陵江组,厚772m的灰色白云质灰岩、白云岩、角 砾状灰岩。

中生代(三叠纪晚期以来,2.27亿~0.65亿年)地层:包括上三叠统、侏罗系、白垩系陆相沉积地层。上三叠统及中侏罗统主要以湖盆为主陆相的砂岩、粉砂岩,泥质含煤沉积。白垩系主要是湖盆沉积的紫红色砂泥岩其次为山麓相砾岩、砂岩,局部有泥膏岩。

新生代(0.65亿年至今)地层:包括古近系和第四系是陆相河湖沉积。古近系的古新统主要是紫红色砂砾岩与含砾砂岩,始新统发育暗红色和砖红色泥质砂岩、砂岩夹砾岩。第四系主要由发育于山间小型沉积盆地和河流谷地的砾、砂、粘土、草炭泥沉积组成。

张家界地貌概况

Zhangjiajie Landforms Overview

张家界地貌是砂岩地貌的一种独特类型,它是由石英砂岩为成景母岩,以流水侵蚀、重力崩場、风化等作用力形成的以棱角平直的、高大石柱林为主的地貌景观。它是"在中国华南板块大地构造背景和亚热带湿润区内,由产状近水平的中、上泥盆统石英砂岩为成景母岩,以流水侵蚀、重力崩場、风化等营力形成的,以棱角平直的高大石柱林为主,以及深切嶂谷、石墙、天生桥、方山、平台等造型地貌为代表的地貌景观"。

2010年11月9日-11日张家界砂岩地貌国际学术研讨会暨中国地质学会旅游地学与地质公园研究分会第25届年会在张家界举行。国际地貌学家协会副主席彼得·米根等来自新西兰、英国、波兰、澳大利亚、美国、德国和日本7个国家的16位国外地貌学权威,以及中国科学院院士李廷栋、刘嘉麒等中国大陆、台湾和香港的20多位知名地质地貌学专家参加了会议。与会专家在进行了实地考察,并听取研究课题组关于张家界地貌特征与演化过程的主题报告后,将张家界特征鲜明、规模巨大的独特砂岩地貌类型,确定为"张家界地貌",凡在世界任何国家和地区发现类似张家界石英砂岩峰林的地貌,都可统称"张家界地貌"。自此,"张家界地貌"获得国际学术界认定。

张家界的海陆变迁过程

张家界砂岩峰林地貌是在地球板块碰撞下产生的,直到今天,还在生长。

早在三亿八千万年以前,这里还是一片滨海地带,来自陆地的河流不断带来大量以石英砂为主的泥沙,流水不绝,石英砂不断沉积。由于地壳的不断运动,板块与板块的不断碰撞、摩擦,导致张家界地区的地形时而隆起为平原,时而沉降为浅海。在长达千百万年的海陆变迁运动中,在巨大的板块作用力下,张家界的核心地带并未形成大量的褶皱山脉,而是水平沉积、水平抬升、水平沉降、再水平抬升,这在地质界是非常罕见的。也正因此,才有了张家界岩层大量水平产状分布的厚度达到550米左右的石英砂岩层。

这场变迁运动经历了漫长的泥盆纪、二叠纪、三叠纪,从鱼类时代始,直到强大的恐龙从称霸地球到完全消失,直到距今七千万年的燕山造山运动开始,一直延续到喜马拉雅造山运动,整个第三纪,湘西北地区向上抬升了1000米左右,亿万年的海陆变迁,使沉积在海底的石英砂岩层在水平产状分布的同时,由于高压、脱水、升降等综合作用,具备了网状垂直节理结构,即像一块被切成网状的豆腐块,看起来是一个整体,提起来就有可能分裂的状态。

进入第四纪,张家界作为新构造运动的强烈抬升区,继续上升了800米左右。这一刻,原本沉寂海底的巨人终于裸露在大地面前。成产状水平分布的石英砂岩层,由于网状垂直节理极致发育,在剧烈的抬升运动中开始四分五裂,巨型的岩石形成平台、方山。大自然继续对它进行雕琢,风霜雨雪在这里汇聚,雷电也对他毫不留情。在大自然的外力作用下,网状垂直节理极致发育的石英砂岩再次发生崩塌,形成参差不齐、错落有致的岩墙、岭脊、石柱、柱峰和峰林。经过亿万年的风化、流水切割、重力崩塌,到距今100万年前,终于形成了我们今天看到的张家界地貌。

张家界地貌与其它典型地貌对比展区

张家界砂岩峰林与国内的广西金秀大瑶山峰林比较

金秀大瑶山峰林是一处仅次于张家界砂岩峰林的地貌区,砂岩峰林地貌围绕金秀县县界分布,长150公里,宽2 - 10公里,面积300余平方千米,形成数十座1000米以上的山峰。砂岩峰林峰丛大部分盘踞于山体的上部,边缘为陡峭崖壁,形成雄险奇秀的环状戴帽构造。是我国南方加里东运动后成岩时代最古老、纬度最低、保持原始自然生态系统的砂岩峰林地貌区。

砂岩峰林由数干个单体峰柱组成,高数米至200米,最高300余米,石峰上布满垂直节理和垂直凹槽,造型奇特,景象万干,一步一景,尤以柱棱状、柱锥状和峰墙状石峰独具特色。

与张家界比较,金秀大瑶山峰林具有许多相似与不同处

相似处:具有大致相同的分布范围、面积和地质构造背景;有相同的形成过程、形成阶段和形成时期,都经过台地--方山--峰墙--峰丛、峰林--残林等阶段的形成过程;开始形成时期都是古近纪;都具有相似的峰林地貌类型和形态特征。

不同处:金秀大瑶山峰林处于准地台隆起区,新构造活动更加强烈,地形切割更深,峰林所处的海拔高差更大,成岩时代更古老;但峰柱密度、规模不如张家界大,形态类型较简单,发育程度不甚完美,尚处于幼年至壮年时期阶段,未出现老年期地貌形态。

穿洞一天门洞

Piercing -Tianmeng Hole

地处于张家界市澧水河南岸的天门山,天门山断裂构造差异运动明显,与北面澧水河谷地之间高差达1300余米,如一天然屏障,雄伟壮观,人称"武陵之魂"。山体由寒武系石灰岩构成,顶部保留岩溶峰丛,发育有漏斗、石芽、石林、洞穴、穿洞(天桥石门)等。神奇的是嵌于天门山千米之高的绝壁之中的一个南北洞穿大洞,洞底海拔1265米的,洞高131.5米,宽57米,洞深60余米,在云雾缭绕之中恍若梦中的通天之门。南北两面数十里内皆可见,恰似天门洞开,故称天门洞。该穿洞规模世界罕见,以高、雄、险陡、峭为特征,控制城市南面的天际线,给人以雄壮险峻,一山独尊之势

据研究,天门洞原是一个在向斜构造的核部发育的地下溶洞。天门山隆起过程中,构造断裂活动活跃,又经流水、风化剥蚀和重力崩場长期作用,致使溶洞南北两侧岩层崩落,露出天门,故为残留的穿洞,是一处具有重大科学研究价值和美学观赏价值的奇特地质遗迹景观。

　　张家界地貌与嶂石岩、丹霞地貌比较

外部特征

张家界地貌是以塔柱状峰林为特色,看上去是干峰耸立、万石峥嵘的景观,它们成塔状、状、笔状、棒槌状、针状、锥状、堡状、台状、门状等;

丹霞地貌(广东韶关丹霞山、福建武夷山、江西龙虎山等)红色的奇峰异石为特色,它是由流水整体侵蚀切割形成,受流水的侵蚀而呈现边缘圆滑的形态;

蟑石岩地貌则是以延续不断的丹崖长墙、、弯曲相连的嶂谷以及一头开口的峡谷为主要特色,而且嶂石岩地貌呈现的是棱角分明的块状结构。

丹霞峰林它最近似于武陵源峰林。由红色砂岩组成,既有干姿百态的奇峰异石,更以鲜艳的色调著称。但因其岩石的生成时代较新(约1亿年至3000万年前),峰林的坚硬度差,易被风化、水蚀,峰柱的棱角被磨圆,大多数已失去刚劲峥嵘的神韵。而且

峰柱比较稀疏,树林也不茂盛,不论是承德的双塔山，还是广东的丹霞山、金鸡岭,都是如此。

形成年代

从地层形成年代上看,嶂石岩、张家界和丹霞地貌呈从北到南逐渐递减的态势。

太行山嶂石岩地貌中的红色沉积层形成于15亿年前的中元古代; 张家界地貌的沉积层形成于距今3.8亿年左右的古生代泥盆纪;

广东韶关丹霞山的中生代白垩纪砂砾岩沉积层的形成时间最晚,只有1亿年左右。

构成

嶂石岩地貌、丹霞地貌和张家界地貌虽然都是砂岩沉积地貌类型,但是三者之间却有很大的区别。从沉积岩类型上区分,嶂石岩和张家界地貌都是以滨海相的石英砂岩沉积为主,这种沉积岩质地非常坚硬,不容易被风化,所以嶂石岩和张家界地貌在外观上显得棱角分明。而丹霞地貌则是陆相的砂砾岩沉积,比石英砂岩的硬度低很多,容易被风化、水蚀等作用所打磨,因此丹霞地貌的陡壁表面更加光滑圆润。

张家界砂岩峰林与美国科罗拉多峰林、喀斯特峰林、 玄武岩峰林、土林、风蚀石林等相比较

张家界地貌属于流水地貌，流水地貌和冰川地貌如何区分？大家可以从山谷的形状上来看。冰川地貌的山谷是由冰川的"刨蚀"作用形成的,山谷底部较平缓,呈U形,而流水地貌的山谷是由于流水切割冲刷形成的,山谷底部较窄,呈V形。

张家界地貌属于石英砂岩峰林。石英砂岩属沉积岩层,所谓砂石,是指直径2毫米以下的碎粒石占50%以上的岩石,砂石中含有铁质,经氧化形成氧化铁,呈红色,所以又叫赤砂石。

武陵源的赤砂石峰林被著名的地质学家陈国达教授命名为"武陵源峰林",作为世界遗产,它比世界其他六种峰林更加富有特色:

1、科罗拉多峰林它发育于美国科罗拉多大峡谷

大家可能在电视、录相中看到过:稀疏的峰柱,零丁孤寂,竖着几根印第安人的图腾石柱,有一种原始的、野性的美。科罗拉多峰林是由二迭纪的红色砂岩构成的,其石峰既有武陵源峰林的神秘,也有丹霞峰林的艳色。但位处高原,海拔3000米高原，干旱寒冷，树林罕见,"虽有荒原多异石,还文物饰风光"。

2、喀斯特峰林其名称起源于南斯拉夫的喀斯特。

它是石灰岩受含有二氧化碳的地下水"溶蚀"而形成。它和武陵源砂岩峰林成因不同,形态神韵各具特色。自古有"桂林山水甲天下,阳朔山水甲桂林"的说法,云南的路南石林,广东的七星岩都是喀斯特 峰林,还常伴有"溶蚀"形成的洞穴。但是喀斯特峰林仍然缺少武陵源峰林集神、奇、幽、野、秀于一体的壮丽景色,变化有余而雄壮险峻不足。

3、玄武岩峰林玄武岩属火成岩,是喷出地面的浆冷凝后形成的。岩浆冷凝时,体积收缩,形成的直立节理将岩石裂成六角形,塑成的石柱独有特色。但是玄武岩各个部分抗风化、水蚀能力一般较均匀,故形成石柱大都显得单调,缺乏武陵源砂岩石峰所赋有的线条曲折,造型奇特,形态变化莫测的谐趣。

4、土林是由于流水沿着他们的直立节理浸蚀、溶蚀,加上重力作用的崩塌,而残留的柱状地貌。它有黄土林和一般土林之分:黄土林在我国的甘肃、晋冀诸省均有,多分布于黄土高原。一般土林则多见于未固结的沉积物中,如山西太原盆地有粘土所形成的土林。二者虽土柱矗立,风格独特,但因土质所限，刚劲雄伟高插云天者极少,并且土柱脆弱,多数缺乏绿荫流水陪衬和植物保护、寿命较短。

5、风蚀石林是由带着砂粒的风将岩石磨成的地貌。见于干旱地带,多呈方柱形,磨菇状、塔状或城堡状,成群出现连绵的成长带,称为风城,也叫魔鬼城。它虽有"玉宇玉楼胜在宫,舒展谁家画卷丛"之美,但若论气势,则远不如武陵源石英砂岩峰林之刚劲雄伟,论环境则更无绿水青山依托之幽雅秀美。

张家界水域地貌

Waters Landforms in Zhang

峡谷、蟑谷一茅岩河、金鞭溪

本市承河纵横,降水丰沛,水夹带大量泥沙,河流下读能力史年,水系中峡谷发 育,其中谷底要窄、两侧谷坡陡峻近于峭壁直立的峡谷,切刻深度込200--400m,称幢 谷。峡谷及其支谷中往往有跌水、湿布等众多一观。有名的百寸峡,长1 5km,深200帝 米谷底下10~20m。 河沟谷发育的方向和空间组合受斯裂构造控起。如百丈峡为一北东向大断层,男草沟的一线天为沿北西节理发育,水绕四门则是在两组垂自断裂交叉外形成的上字形河谷。金醒溪主要沿北东和北西两组节理发育,插旗峪与施家峪之问棋皇格状的淘谷和果草沟流域羽状的沟谷等也受构造所控制发育。

茅岩河峡谷

张家界市区30公里,主要量观有:洞子坊、苏岩鸿、覃后洞、钓鱼台等30多处。它地处潭水中游,北起桑植县九天洞,南达永定区花岩电站,全长50公里,流径三段峡谷,河床平均宽20~40米,落差64米,穿峡而过,常年水清见底,平均流量146~~158立方米/秒,最大洪水流量7370~ 9120立方米/秒。河两岸的岩层,在温塘、罗塔评一书西岸主要为灰岩、白云岩、泥灰岩,洞六岩溶她貌发育。而罗塔评乡驻马溪、双峰岸、案溪沟等地为志留系泥盆纪石英砂岩, 砂岩峰林地貌发育。茅岩河峡谷两岸峭壁对時成高峡,是人切割深度300余米,连绵数一里不等,主要为流水侵蚀作用形成的。沿岸林木茂密,河穴密布,有流泉飞瀑30多处,悬挂于绝壁之ヒ构筑出一幅如诗如画的风,长卷,被誉为百里画廊。茅岩河峡谷,是由第三纪以来的地壳急剔抬升,和长期的风雨

金鞭溪

发源于张家界态部的土地垭,因其上游的著名景观金鞭岩而得名,是索溪上游的河段,全长6km。溪洞曲折多姿,两侧奇峰林立,崖壁对峙,气势雄伟,深壑幽洞,间 有激流深潭相接,潺漏流水,清激明丽,映照着青山、石柱,更显出山清水秀。金鞭溪四周琴绿簇拥,溪水绕峰穿峡,森林茂密,花草争奇斗妍。沿河谷绝佳景点有国门倒影、金鞭岩、紫草酒、于里相会、跳鱼潭等。

峡谷水库一宝峰湖

侵蚀构造形成的峡谷上修建的一个水库。水面长约2km,宽0.4-0.6km,深60~ 70m,坝高74m。湖畔奇峰环绕,峰峦叠,湖光倒影,美不胜收,有"高峡平湖"之称。 跌水瀑布

布较多,在张家界地质公园有鴛鴦瀑、天悬白练、吊水岩等多处源宽数米至10余米。其中鸳鸯瀑四季长流,气势颇为壮观,并山的漫布共有十几处,其中比较著名的有双龙瀑布、天槽浑飞瀑等,从成因来说,有的与岩溶泉水有关。其中最为壮观的是极为至,瀑布出现时,一股洪流从天门洞顶涌出,从海拔1450米处落下,其落美之最"的安赫尔瀑布还要高出数十米。

镇馆之宝—芙蓉龙骨架