河南云台山世界地质公园红石峡谷形成年代研究

贾丽云, 张绪教*, 杨东潮, 李宗敏, 樊克锋, 宫 程, 陈 洁, 张晋喆

1)中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083; 2)河南省地质矿产勘查开发局第二地质队, 河南郑州 450001

河南云台山世界地质公园红石峡谷形成年代研究

贾丽云1), 张绪教1)*, 杨东潮2), 李宗敏1), 樊克锋2), 宫 程2), 陈 洁1), 张晋喆1)

1)中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083; 2)河南省地质矿产勘查开发局第二地质队, 河南郑州 450001

地貌年代是地貌学研究的重要内容, 红石峡谷作为云台山世界地质公园重要的地貌景观与地质遗迹资源, 其形成年代的研究具有重要科学意义。本文对红石峡谷地貌特征进行了详细野外调查及研究, 通过地貌对比及释光法测年对红石峡谷的形成年代、新构造运动对峡谷的控制作用进行了探讨。红石峡谷具有年轻河谷的地貌特征: 平面展布明显受构造节理控制、横剖面呈现V型、纵剖面为上凸形; 用热释光法(TL)测得红石峡谷谷肩河流相砂砾石层泥质胶结物年代为(374.86±31.86) ka B.P.; 与谷肩宽谷同期发育的灰岩溶蚀裂隙中蚀余红土的年龄为(340.74±28.96) ka B.P.; 控制红石峡形成的黑龙潭断裂其分支断裂中断层泥年代为(300.04±25.50) ka B.P.。据以上证据并与子房河阶地级序及年代的综合对比认为: 红石峡谷主要受黑龙王庙断裂的控制, 形成于中更新世中期(Qp2-2) 451—(374.86±31.86) ka B.P.之后。本研究利用测年数据对红石峡谷形成年代进行了定量约束, 对太行山南缘地貌与新构造运动的研究具有参考价值。

云台山; 地质公园; 红石峡谷; 地貌年代; 释光测年

峡谷地貌景观是地质公园常见的地质遗迹资源(张绪教等, 2005), 景观地貌的形成年代是地质公园科学研究的重要内容(赵汀等, 2009; 张蕾等, 2012), 也是近年来地貌学研究的一个重点和难点(Zhu et al., 2009; 平亚敏等, 2011; 刘春茹等, 2011);云台山世界地质公园是中国第一批世界地质公园,红石峡谷是云台山世界地质公园极具特色的地貌景观, 其形成时代对太行山南缘地貌演化研究以及地质公园的科普工作有着重要意义。

根据Davis(1899)地貌发展的旋回理论, 峡谷是河流地貌演化的初期阶段, 主要发育在新构造运动比较强烈的地方(曹伯勋, 1995)。但由于峡谷属于侵蚀地貌, 其年代研究较为困难。对峡谷形成年代的研究, 国外以美国的大峡谷(Grand Canyon)较多,部分学者利用地貌对比、测年及建模等方法对大峡谷的形成时代进行了研究(Pederson, 2008; Polyak et al., 2008; Pearthree et al., 2008; Flowers et al., 2009; Lucchitta et al., 2011), 最新研究认为大峡谷形成于7 Ma B.P.左右(Flowers et al., 2012)。在国内, 明庆忠等(2007)通过构造地貌的对比, 推断金沙江虎跳峡的形成年代约在中更新世(Qp2)。Li等(2009)利用层状地貌对比, 并结合相关沉积物测年对长江三峡的形成年代进行了研究, 认为长江三峡被切穿于1.8～1.16 Ma B.P.。运用地貌对比的方法进行侵蚀峡谷形成年代的研究, 是一种间接年代学方法, 随着第四纪测年技术的不断完善, 将地貌的对比与现代测年方法相结合是今后的发展趋势。

关于云台山红石峡谷的研究, 前人主要对其形成的原因进行过探讨(赵逊等, 2005), 而对其形成的具体年代未作明确判断。本研究采用地貌对比与热释光(TL)测年数据相结合的方法, 对红石峡谷的形成年代进行了探讨。首先通过对红石峡谷的平面展布、横剖面、纵剖面形态等特征进行详细的野外地质考察, 推测出红石峡谷的相对年代, 然后将其与黑龙王庙断层次级断裂、子房河下游河流阶地进行对比, 并结合峡谷谷肩、蚀余红土、黑龙王庙分支断裂断层泥及子房河下游河流阶地测年数据, 对红石峡谷的形成年代进行定量研究, 并估算出了红石峡谷形成以来的下切速率。

红石峡谷位于河南省云台山世界地质公园子房河下游的云台山景区, 区内出露的主要地层为中元古界、寒武系和奥陶系中统(河南省地矿局第二地质队, 2003), 中元古界云梦山组地层与上覆的寒武系地层之间为平行不整合接触, 寒武系地层与上覆奥陶系中统地层为平行不整合接触(王建平等, 2004)。其中, 发育于距今1200～1400 Ma年前的中元古界蓟县系云梦山组(Pt2y)紫红色石英砂岩, 是形成红石峡地貌景观的物质基础, 其颜色鲜艳、地层产状较平、岩石坚硬, 抗侵蚀性较强, 主要控制了红石峡谷的颜色和丹崖栈道的形成, 并在隘谷、障谷的形成方面起到了实质性的控制作用。

云台山景区所属区域上的深大断裂构造, 受华北裂谷带、太行山隆起带和济源—开封东西向走滑断裂的共同作用, 构造运动形式表现为断块式上升和下降, 形成三组断裂。第一组为近南北向, 第二组为近东西向, 第三组为北东向, 断裂性质均以张性和张扭性的正断层为特征(张岳桥等, 2003)。其中对红石峡形成起重要作用的黑龙王庙断层呈近东西向展布, 断层走向为向南凸的弧形, 断层面向南微倾, 为南盘下降、北盘上升的正断层(图1), 北盘出露蓟县系云梦山组, 南盘为中奥陶统马家沟组和寒武系地层, 落差 200～700 m。红石峡谷以悬沟的形式发育在黑龙王庙断层北盘, 断层崖南侧为较为开阔的子房河河谷。

图1 研究区地质图Fig. 1 Geological map of the study area

红石峡谷内岩层节理极为发育, 其中近于直交的两组节理控制了峡谷的总体形态, 河床沿着两组节理追踪发育, 形成了近南北向的隘谷。根据野外节理统计结果, 这两组节理近于直交, 一组走向近南北约10°左右, 另一组约为280°左右。

1 红石峡谷地貌形态

河谷的地貌形态与其形成年代有着密切关系。河谷发育早期, 平面上一般会沿岩石节理、裂隙或断层方向展布, 横剖面形态易呈现V型, 纵剖面形态呈上凸形; 河谷发育晚期, 河谷被拓宽, 沿节理、裂隙展布的形态已不明显, 横剖面也变为宽谷, 纵剖面易呈现下凹形态。红石峡谷是发育在红色石英砂岩中的线状峡谷, 其平面、横、纵剖面形态都具有河谷发育早期的特征。

1.1 平面形态与横剖面特征

云台山世界地质公园的红石峡谷沿节理追踪呈“之”字形近南北向展布, 根据野外实地考察绘制了红石峡谷的平面图(图 2a), 可以清楚地看出其平面展布受两组节理控制。红石峡沟口至天桥下方的小桥处, 谷壁陡直, 谷底与谷宽几近一致, 河谷极其狭窄, 形成了“一线天”景观, 该段河谷为隘谷(图2b), 主要受走向为10°的一组节理控制。至双拱桥上游拐弯处, 由于受走向 10°与走向 280°两组近于直交节理的同时控制, 河谷变得较为开阔, 是整个红石峡谷中最宽阔的地带, 并在河谷西侧谷底有基岩出露水面, 该段河谷属于障谷(图 2c)。由双拱桥上游拐弯处向上至大瀑布处, 两侧谷壁直立,谷底全部为河床占据, 河床平均宽度约 3 m, 属于隘谷(图2d)。

红石峡谷与大部分太行山南部的河谷形态有着相同特点(龚明权, 2010): 盘状谷之上发育“U”字形河谷, 红石峡谷的地貌位置位于 U字形谷底,它嵌入U形谷地中, 形成了U字形谷地中嵌有障谷,障谷中又嵌有隘谷的横剖面特征(图 3), 这说明红石峡谷形成年代较新, 还处于河谷发育的初级阶段,且其年代应晚于其上谷肩沉积物的年龄。

1.2 纵剖面特征

纵剖面形态是组成河谷的岩性、新构造运动及其发育时间的综合反映, 因此, 在峡谷地貌研究中,纵剖面特征的研究非常重要。

图2 红石峡谷平面与各段横剖面示意图Fig. 2 Plan view and cross section of the Hongshi Canyon

图3 红石峡谷横剖面示意图Fig. 3 Cross section of the Hongshi Canyon

为反映红石峡谷底形态自上游到下游的变化,从子房湖水库大坝以南大瀑布处至黑龙潭瀑布测制了红石峡河谷纵剖面图(图4)。可以看出, 红石峡谷底总体表现出以多级平台组成的折线特征、瀑布及跌水较多。

图4 红石峡谷河谷纵剖面图Fig. 4 Longitudinal section of the Hongshi Canyon

描述河谷纵剖面形态的重要指标之一是凹度值。凹度是指河流纵剖面下凹的程度, 它是以河口为原点的抛物线来拟合得到的下述抛物线方程的指数(n)(蒋忠信, 1987; 陆中臣等, 2000; 马保起等, 1999):

式中A为方程系数, L和H分别为整条河谷的水平长度和落差, l和h为河谷纵剖面上某点与河口的水平距离和落差(蒋忠信, 1987)。n为抛物线方程指数, 代表的是概化的、理论意义上的凹度。当n＞1 时, 纵剖面为下凹型, 说明河谷处于发育成熟期; 当 n＜1时, 为上凸型, 说明河谷处于发育初期; 当n=1时, 则为直线型, 河谷处于发育过渡期(闵石头等, 2007; 陆中臣等, 1986, 2003)。

由于红石峡谷基本符合理想流域河谷的假设条件(蒋忠信, 1987), 因此, 可利用该模型计算红石峡谷凹度值。本文通过对公式(1)两边取对数, 得到一线性方程: Ln(h)=ln(A)+n·ln(l), 对原始的长度和高差数据取自然对数后进行线性拟合求出了n值。下面是通过这种方法绘制的红石峡河谷纵剖面双对数拟和图(图5)和拟合结果(表1)。

拟合结果显示, 关系式的相关性很高, R2达0.980, 红石峡河谷纵剖面的凹度值 n=0.679, 该值小于 1, 因此红石峡谷河谷纵剖面形态为上凸型,说明红石峡谷一直处于抬升中, 河流作用以下蚀作用为主, 并不断溯源侵蚀, 由于抬升幅度和速率的变化, 同时又受到岩性差异的影响, 因此在河谷中形成了许多瀑布和跌水(图4)。

表1 河谷纵剖面线性拟合结果Table 1 Fitting result of the valley longitudinal section

图5 河谷纵剖面对数拟和图Fig. 5 Logarithm fit of the valley longitudinal section

2 红石峡谷与黑龙王庙断层次级断裂对比

从红石峡发育的构造及地貌位置, 以及其上下游明显的地貌差异等方面可推测, 红石峡谷的形成与黑龙王庙断裂的活动密切相关。根据前人(张岳桥等, 2003; 马寅生等, 2007; 龚明权, 2010)对太行山南缘新生代的隆升与断陷研究表明, 沿太行山南缘发育一组正断层, 断层组合总体呈向南依次下降的阶梯状, 控制了太行山南缘构造地貌阶梯的形成。黑龙王庙断层便是这组正断层中的一段, 由于其位于红石峡谷沟口位置(图 1), 北部上盘在中元古界地层中发育峡谷, 南部下盘呈现出宽谷形态, 不但成为地层的分界线, 也是重要的地貌分界线。因此,黑龙王庙断层的活动造成了红石峡谷裂点的形成,红石峡谷的切割形成过程中, 黑龙王庙断层的活动应较为强烈。

由于在统一应力场作用下, 大断裂活动同时会产生次级断裂, 因此, 在时间上大断裂与其次生的小断裂为同期构造运动的产物。对红石峡形成起控制作用的黑龙王庙断裂规模较大, 较难找到合适的测年样品。而与其同期活动的小规模断裂中断层泥比较容易保存, 可以通过采集次级断裂中断层泥测年样品的方法来推断黑龙王庙断裂的活动时间, 进而间接判断红石峡谷开始形成的大致年代。

在红石峡东侧的公路旁观察到一小型断裂F1(图 1), 该断裂位于黑龙王庙断层的北侧, 断层面产状为170°∠55°, 与黑龙王庙断层的走向是一致的,上盘出露红色页岩, 下盘出露泥灰岩(图6), 有黄色断层泥充填, 由于该断裂是黑龙王庙断裂的次级分支断裂, 其活动主要受到了地壳抬升运动的影响,因此, 红石峡谷被切割形成时期应与黑龙王庙断裂的该次级断裂的活动时间接近。在该次级断裂断层泥中取热释光测年样品 TL-023(表 3)测得其年龄为(300.04±25.50) ka B.P.。

3 红石峡谷与子房河河流阶地对比

红石峡属于侵蚀地貌, 是由于地壳的强烈抬升、流水侵蚀下切而成, 侵蚀后出露基岩, 峡谷地貌形成的绝对年代数据, 很难通过直接测年的方法获得。研究侵蚀峡谷的形成年代, 可以将其与相关的层状地貌进行对比, 进而间接判定其形成年代。子房河流域的河流阶地主要为构造阶地(赵逊等, 2005; 龚明权, 2010), 其与红石峡谷是在统一的构造背景下形成的, 因此, 二者具有可对比性。更为重要的是, 河流阶地阶面往往保存一定厚度的冲积物, 可为不同方法提供直接测年的材料。

3.1 红石峡谷与河流阶地级序的对比

图6 红石峡东断层F1素描图Fig. 6 Sketch of Fault 1 to the east of the Hongshi Canyon

从红石峡谷河谷纵剖面图中(图 4)可以看出,红石峡谷发育有5级瀑布, 由于岩性差异和构造旋回等原因第2级内套有3级小瀑布跌水, 第4级套有2级小瀑布跌水(贾丽云等, 2012)。说明该区在红石峡谷形成期间至少有过5期新构造运动导致地壳的抬升, 使河流出现裂点而形成各级瀑布跌水处的河床陡坎。而云台山地区子房河两岸发育有6级河流阶地。以“小红石峡”(图 1)(张绪教等, 2011)为分界点, 上游发育有3级, 下游发育有4—6级。小红石峡上游河谷发育了3级河流阶地, 往南至子房湖水库大坝, 虽未出现保存良好的 4级阶地, 但在谷壁上发育有坡度约为32°的4级侵蚀台阶, 到红石峡谷处, 仅在U形宽谷底部残留河流相砂砾石层,下游黑石岭和回头山一带(赵逊等, 2005)发育6级河流阶地(图7)。

图7 子房河下游河流阶地横剖面图(据Wu et al., 2010, 稍有改动)Fig. 7 Comprehensive cross section of terraces in the lower reaches of the Zifang River (modified after Wu et al., 2010)

从阶地级序与峡谷平台级数对比的角度看, 红石峡谷谷肩上的宽谷应相当于T5级河流阶地。根据自下而上逐级对比的原则及方法, 将不同级序的平台与河流阶地的阶面对比、瀑布或者裂点与阶地的阶坡进行对比, 红石峡谷底四个基岩平台相当于子房河的 4级河流阶地, 谷底之上的谷肩应相当于第5级河流阶地。红石峡谷纵剖面中的5级瀑布裂点,与子房河5级河流阶地能较好对应(图4, 7)。因此,红石峡开始形成的年代应与子房河 T5级阶地的形成年代大体一致。

通过峡谷各级平台的特征与各级河流阶地形态特征的对比也发现, 峡谷谷肩与T5级阶地相当。将子房河河流阶地综合剖面图(图 7)与红石峡谷的横、纵剖面图(图3, 4)进行对比可知: T5级河流阶地在下游分布比较稳定, 阶地面极为宽阔, 横剖面表现出明显的宽谷形态, 平面上表现出河曲的形态,说明T5阶面的形成时间较长。红石峡谷也是在宽谷之中发育的, 下切之前同样经历了相当长的稳定期,横剖面谷肩部位较厚的河流相砂砾石层, 应是与子房河T5阶地同期沉积而成的。因此, 红石峡谷开始下切的年代应与T5阶地的形成年代较为接近。

3.2 河流阶地年代格架对红石峡谷形成时代的约束

由上述可知, 子房河T5阶地对于确定红石峡谷的形成年代至关重要。

前人通过区域对比及U系、ESR、OSL、TL等测年方法, 对子房河河流阶地的年代进行了研究,获得了年代数据(表2), 但各级阶地年代相差较大。赵逊等(2005)利用各阶地测年结果与黄河流域河流阶地的时代进行对比, 然后再将阶地下切与冰期气候对比后认为: 发育于子房河下游段拔河 60 m的T5形成于1400～1200 ka B.P.。而Wu等(2010)根据阶地堆积物的ESR和OSL年龄测定结果, 认为T5级河流阶地形成于451～1200 ka B.P.。另外, 龚明权在做相关研究时也曾对子房河的河流阶地进行过年代学分析(表2)。

表2 云台山世界地质公园子房河流域河流阶地年代研究对比表Table 2 Correlation of the terraces formation ages in Zifang River basin of the Yuntaishan Global Geopark

据前分析, 黑龙王庙断裂这一局部构造对红石峡谷的微观地貌形态形成的影响非常强烈, 而赵逊等(2005)是通过与黄河流域河流阶地比较后得出的T5级阶地的年代数据, 黄河流域与太行山分属不同的大地构造单元和地貌单元, 将子房河与黄河进行地貌对比来确定其河流阶地的年代, 难以让人信服。龚明权(2010)将太行山南缘的清漳河、浊漳河和丹河河流阶地进行对比列出了子房河各级河流阶地测年数据(表2), 认为T6与T5在该区保存较少。分析三组测年数据后认为, Wu等(2010)根据具体测年数据分析的子房河各级阶地形成年代较为可信。

以上分析表明, 子房河河流阶地 T5的形成年代可以对红石峡谷开始形成年代进行约束。而 Wu等(2010)认为的T5级阶地形成年代451～1200 ka B.P.数据中, 1200 ka B.P.代表T5阶地沉积开始的年代, 而451 ka B.P.数据样品取自 T5冲积物的顶部, 代表河流沉积结束及侵蚀下切的开始。可据此对红石峡谷进行约束, 其开始形成年代应该小于451 ka B.P.。

4 红石峡谷形成年代的确定

红石峡谷形成年代, 主要是根据峡谷谷肩上冲积物的测年数据、与宽谷形成同期的岩溶蚀余红土的年龄、控制峡谷形成的黑龙王庙断裂次级断裂中断层泥的测年、河流阶地年代对比等一系列与峡谷形成密切相关的年代数据最终确定的。

红石峡谷上部的U字形河谷形成于“红石峡期”,谷底残留有钙泥质胶结的河流相砂砾石层, 采用ESR测年获得 1759.02 ka B.P.的年龄值(赵逊等, 2005), 由于红石峡谷切割了该沉积物, 因此, 其形成时代应晚于该年龄。本次研究对该沉积物顶部的泥质胶物取样进行热释光(TL)测年, 测得沉积物的年龄为(374.86±31.86) ka B.P.(表3), 该年龄值大体能代表沉积结束、峡谷开始下切的年龄。

表3 热释光(TL)样品测年结果Table 3 Thermoluminescence (TL) data of samples

在红石峡之上宽谷的形成期, 研究区以地壳稳定、剥蚀夷平、岩溶化作用较强为特征, 因此, 碳酸盐岩发育区广泛发育岩溶并在地表形成蚀余红土,因而红土的年代与宽谷形成的年代是大体一致的。在红石峡谷南灰岩溶蚀裂隙之中, 取蚀余红土(TL-D025)进行热释光测年, 测得年龄为(340.74±28.96) ka B.P.(表3), 这与红石峡谷谷肩砂砾石堆积物顶部的测年数据接近。

另外, 黑龙王庙断层次级断裂断层泥年龄(300.04±25.50) ka B.P.代表了造成红石峡谷强烈下切的时代, 也与此数据接近。

根据前述红石峡谷与子房河河流阶地的对比,认为其形成与T5的形成时期451 ka B.P. (Wu et al., 2010)大体一致, 这也与峡谷谷肩的测年数据接近。

综上所述, 通过对红石峡谷地貌形态的野外实地考察、宽谷谷底冲积物、黑龙王庙断裂断层泥、蚀余红土的测年数据以及与子房河河流阶地的对比研究, 推断红石峡谷开始下切的时间应在中更新世中期(Qp2-2), 约451～(374.86±31.86) ka B.P.以后。由于红石峡谷总体下切深度约为100 m, 据此估算出红石峡谷的下切速率约为0.22～0.27 mm/a。

5 结论与讨论

5.1 结论

通过对红石峡谷详细的野外地质调查研究, 认为红石峡谷具有年轻河谷的地貌形态特征: 其平面形态呈“之”字形沿追张节理发育, 横剖面为障谷和隘谷组合形态, 纵剖面为上凸形; 其形成受黑龙王庙断裂的控制; 根据红石峡谷与子房河河流阶地的对比, 认为红石峡谷应与 T5级阶地的形成同期。将红石峡谷肩宽谷冲积物、黑龙王庙断裂断层泥、岩溶蚀余红土以及与子房河T5级河流阶地的测年数据(374.86±31.86) ka B.P.(TL)、(300.04±25.50) ka B.P. (TL)、(340.74±28.96) ka B.P.(TL)与451 ka B.P.(ESR)进行综合分析后认为: 在子房河的 T5级阶地于451～(374.86±31.86) ka B.P形成后, 红石峡谷开始下切, (300.04±25.50) ka B.P.(TL)左右黑龙王庙断裂的构造活动, 加速了红石峡谷的下切与形成。因此, 红石峡谷应形成于中更新世中期(Qp2-2)451 ka B.P.—(374.86±31.86) ka B.P.之后。

根据红石峡谷约100 m的总下切深度与形成时代, 估算出了451 ka B.P.—(374.86±31.86) ka B.P.以来红石峡谷的平均下切速率约为0.22～0.27 mm/a。

5.2 讨论

通过系统对比研究, 本文提出红石峡谷肩部位残留的河流相砂砾石层与子房河下游的 T5同期, 与前人(赵逊等, 2005)认为的与T6同期观点不同。赵逊等(2005)曾在红石峡谷谷肩河流相砂砾石层的中部取钙质胶结物做电子自旋共振(ESR)测年得出数据为1759.02 ka B.P., 认为是子房河T6阶地形成时期的沉积物, 而本次在该沉积物的顶部取样做热释光(TL)测年, 得到的数据仅为(374.86±31.86) ka B.P.。究其原因, 首先, 样品的采集层位及测年方法的不同是导致测年结果出现较大差异的主要原因; 其次, 测年技术局限性及样品被污染等其它原因也会干扰测试结果。另外, 根据野外实地考察, 红石峡谷形成年代相对较年轻; T5在子房河下游黑石岭一带发育宽谷或河曲, 与红石峡谷肩宽谷形态类似; 而 Wu 等(2010)取自子房河下游T5顶部的ESR测年数据为451 ka B.P., 红石峡南与T5同期发育于岩石裂隙中的蚀余红土的TL年龄为(340.74±28.96) ka B.P., 控制红石峡谷形成的黑龙王庙断层的分支断裂断层泥的年代为(300.04±25.50) ka B.P., 都与本文中红石峡谷谷肩顶部沉积物的年龄(374.86±31.86) ka B.P.非常接近, 因此, 红石峡谷肩部位残留的河流相砂砾石层应该与下游T5同期发育。

地貌的形成年代是指地貌基本形态发育完成后的年代, 因此, 红石峡谷的“形成年代”是在谷肩之上的宽谷沉积物结束后、流水下切并且初具峡谷地貌轮廓的年代, 沉积物的年代不能完全代表侵蚀峡谷的形成年代, 只能对其进行大致的约束, 侵蚀峡谷形成年代应该晚于其宽谷上沉积物顶部最新沉积物的年代。本研究将红石峡谷的形成与子房河的5级河流阶地相对比, 将红石峡开始下切的时限缩短, 获得了同期控制断裂的活动年代数据, 因此,比前人研究的数据可能更为接近其形成年代。

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The Formation Age of the Hongshi (Red Rock) Canyon in the Yuntaishan Global Geopark, Henan Province

JIA Li-yun1), ZHANG Xu-jiao1)*, YANG Dong-chao2), LI Zong-min1), FAN Ke-feng2), GONG Cheng2), CHEN Jie1), ZHANG Jin-zhe1)
1) School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083; 2) No. 2 Geological Party, Henan Bureau of Geology and Mineral Resources, Zhengzhou, Henan 450001

The landform formation age is one of the important parts of the geomorphology. The Hongshi Canyon is an important landscape and geological heritage resource in the Yuntaishan Geopark, and its formation age has important scientific significance for the planning and construction of the geopark. The authors investigated the formation age of the Hongshi Canyon and its responses to neotectonics through geological investigation in such aspects as the plane shape, the cross-section, and the longitudinal profile, and made a comparison with the formation of Zifang Rivier terraces and the activity age of the Heilongwangmiao fault. It is shown that the Hongshi Canyon has the geomorphic feature of young valley, as evidenced by the facts that its plane form was affected by tectonic joint, the cross section shows V-shaped feature, and the longitudinal profile is convex. Moreover, the thermo-luminescence (TL) data show the age of the argillaceous cements in the fluvial gravel layer on the replat is about (374.86±31.86) ka B.P., that of residual red soil of the same period in grike is (340.74±28.96) ka B.P., and that of the fault gouge in the Heilongwangmiao secondary fault is (300.04±25.50) ka B.P.. The results indicate that the generation of the Hongshi Canyon was controlled by the Heilongwangmiao fault, and it was formed during the mid- Pleistocene (Qp2-2) after 451—(374.86±31.86) ka B.P.. The results obtained by the authors provide aquantitative restriction for the formation of the Hongshi Canyon, and are also of some reference value for the study of geomorphology and tectonics in southern Taihang Mountains.

Yuntaishan; geopark; Hongshi (Red Rock) Canyon; morphologic geochronology; TL dating

P931.2; P546; P597.3

A

10.3975/cagsb.2014.05.14

本文由河南省财政厅“2006年云台山世界地质公园地质遗迹保护”专项基金(编号: 2006-HJ-3)资助。

2013-11-19; 改回日期: 2014-03-23。责任编辑: 闫立娟。

贾丽云, 女, 1982年生。博士研究生。从事地貌与新构造运动方向研究。E-mail: 158943653@qq.com。

*通讯作者: 张绪教, 男, 1964年生。博士, 副教授。主要从事地貌与第四纪地质、新构造运动的教学及科研工作。通讯地址: 100083, 北京市海淀区学院路29号。电话: 010-82322082。E-mail: zhangxj@cugb.edu.cn。