青海省曲什安砂砾岩峰林地貌及其国内对比

保广普，张海龙，陈光庭

(青海省青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室 青海省地质调查院，青海 西宁 810012)

根据2015年国土资源部颁发的《地质遗迹调查规范》(中华人民共和国国土资源部，2017)将砂砾岩峰林地貌划归到地质遗迹地貌景观大类—岩土体地貌类—碎屑岩地貌亚类。而碎屑岩地貌亚类又分为丹霞地貌、雅丹地貌、砂(砾)岩峰林地貌等。砂砾岩峰林地貌是岩土体地貌景观的重要组成部分，是一种宝贵的地学旅游资源(丁镭等，2012)。其中国内最典型、也是研究热点的几个砂砾岩峰林地貌景区为：江西省龙虎山丹霞地貌(黄进等，2009；姜勇彪等，2009，2011；彭华，2000；朱诚等，2009)、张家界地貌(黄林燕等，2006；平亚敏等，2011)、嶂石岩地貌(郭康，2007)、七仙岭砂岩峰林地貌(丁镭等，2012)、景泰石林等大都在南方湿润气候条件下形成，只有景泰石林与曲世安砂砾岩地貌基本相似。曲什安砂砾岩峰林地貌是高原干旱、寒冷气候条件下形成的砂砾岩峰林，具有青藏高原独特粗狂、雄浑、原始美韵味的砂砾岩峰林景观。笔者从青海曲什安砂砾岩峰林地貌的形成时代、沉积环境、岩性、形成过程、地貌特征方面等方面研究，并与国内其他主要的砂(砾)岩峰林地貌进行对比，展现在高原寒冷、干旱气候条件下形成的砂砾岩峰林独特魅力和价值，为丰富砂砾岩峰林地貌研究和曲什安地质公园的开发建设提供基础资料和参考。

1 概况

曲什安砂砾岩峰林位于青海省海南州兴海县曲什安镇，距兴海30 km，距西宁市200 km，曹家堡机场230 km，省道311线从景区穿行而过，交通十分便利。曲什安砂砾岩峰林长为10 km，宽为3 km，成北东—南西向椭圆状展布，总面积为30 km2。黄河从中切出一条南北向的峡谷穿行而过，曲什安砂砾岩峰林海拔2 656～2 900 m，砂砾岩峰林地貌的核心区域在黄河以西的曲什安—下乃亥村之间，集砂砾岩峰林地貌景观、河流景观带、构造地貌景观、藏族文化和田园风光于一体，适合科考、探险、休闲、观光旅游、黄河漂流等。

2 地貌特征

曲什安砂砾岩峰林分布区的低点在黄河岸边，最低处在黄河岸边海拔在2 656 m，高点在黄河南岸山顶高原，海拔一般为2 800～2 900 m，切割深度可达300 m左右。黄河沿曲什安砂砾岩峰林北侧蜿蜒西流，沿途凹岸为崖，凸岸为滩。凹岸因在曲流弯曲部位的顶端正对黄河的冲击，河岸会不断因侵蚀、崩塌而后退，并形成陡峭的崖壁。崖壁上部峰丛、峰林中单个石柱或石峰的相对高度一般都在60～200 m(图1)，其形态以峰丛、峰林、石柱、石堡、洞穴、冲沟的地貌组合为主。崖壁因河水侵蚀而不断后退、崩塌形成的峰丛、峰林、石柱、石堡参差不齐、错落有致、层次分明、形态各异。显现出高原特有的粗狂、雄浑、原始的美(图2)。砂砾岩崖壁上见有大小不一的风蚀洞穴(图3)，因差异风化使砾石脱落而成，洞穴直径在0.2～2 m左右，形态为近圆形、椭圆形，分布不均一，有密有疏。岩层近水平，产状：275°∠8°。

图1 曲世安砂砾岩峰丛图Fig.1 The conglomerate peak cluster in Qushi’an

图2 错落有致的曲世安砂砾岩峰林图Fig.2 Strewn at random have send of the conglomerate peak forest in Qushi’an

图3 曲世安砂砾岩中风蚀洞穴图Fig.3 Wind erosion caves in sandstone of Qushi’an

流水侵蚀作用景观1——汇水湾峭壁。黄河南北向穿砂砾岩峰林区而过，流水对砂砾岩地层的侵蚀作用十分强烈，尤其在汇水湾处形成高数百米高的直立峭壁，其上部发育峰丛、峰林、石柱。陡崖凌空，各种各样的石柱、峰丛形态独特而神奇，造型逼真。远看群峰如万马奔腾、似刀剑林立，旌旗幡飞；近看其形如雕塑，如人似物，惟妙惟肖。漫步峰林中，如入迷宫，风穿峰林，奏响一曲天籁之音。曲什安砂砾岩峰林、黄河、草原、绿洲、农庄等多种自然资源组合在一起，依山傍水、气势磅礴(图4)；奇山绿水，动静结合，具有雄、险、奇、古、野、幽等特点。

黄河在这里河面宽阔、清澈见底，流速缓慢。形成一个巨大的“S”回湾，与两岸构成一幅太极图(图5)。

图4 黄河沿岸深切割的峰林地貌图Fig.4 The deep cut forest landscape along the Yellow River

图5 曲世安段黄河“S”型拐弯Fig.5 Yellow River “S” turn

流水侵蚀作用景观2——峡谷。在黄河两岸的砂砾岩峰林中大大小小的峡谷呈树枝状延伸，峡谷宽为20～80 m，长为80～350 m，峡谷两侧峰丛、峰林密布，但由于砂砾岩层的胶结程度较为松散而不易攀爬。

流水侵蚀作用景观3——竖状洞穴。由于砂砾岩层的胶结程度较为松散，流水容易侵蚀成竖状沟槽，继续发展成为峰丛—峰林。竖状沟槽也是该地区非常发育的地貌景观之一。

流水侵蚀作用景观还有穿洞、扁平洞、落水洞等地貌景观。

3 形成演化过程

3.1 砂砾岩峰林地貌形成条件分析

第三纪末、第四纪初喜马拉雅运动第三幕最为强烈，波及范围最大，造成该区第三系(临夏组)与早更新世(河湖相砂砾岩)之间的角度不整合，其次使共和断陷盆地大幅下降，接受快速沉积。在共和断陷盆地中湖泊发育，且分布范围大，物源充足，沉积了厚度较大的砂砾岩层。喜马拉雅运动第四幕开始地壳继续上升、河床下切，加之风化、雨蚀、重力崩塌，形成了以黄褐色河湖相砂砾岩为主的曲什安砂砾岩峰林地貌奇观。在地壳强烈的抬升之下，黄河在此段形成深切的峡谷，并使沟谷不断变宽，沿局部软弱层在流水和重力作用下迅速下切，沿沟谷两侧形成大量的峰丛、峰林、石柱，同时又受到风蚀作用的改造，在崖壁上形成了许多风蚀洞穴，在水蚀、风蚀的强烈作用下形成了现在规模宏大、景观独特的砂砾岩峰林地貌。

3.1.1 地层及岩性——物质基础

曲什安地区地表分布的岩层为下更新统的河湖相砂砾岩，岩性主要为黄灰色、土黄、褐黄、灰绿、灰色砾卵石夹中粗-中细粒砂、粉砂以及亚砂土、亚黏土，具河流冲积特征，在下部土黄、灰绿色中细粒砂中夹有钙质结核层和铁质条带及少量黄土和暗红色泥岩。岩层中砾石含量为70%～90%，砾石成分为片麻岩、各类砂岩、花岗岩、基性-超基性岩，灰岩、细砾岩等(图6)；砾石大小在2 cm×5 cm～10 cm×30 cm，磨圆度为次棱角状-浑圆状，分选较好，局部可见砾石呈叠瓦状排列，砾石扁平面倾斜的长轴方向为170°左右。胶结程度差，为沙、泥质-钙质接触式、基地式胶结。岩层抗流水侵蚀和风化能力差。岩层水平层理发育，局部见有斜纹交错层理。岩层中夹有厚度小于0.2～1 m，长度在1～28 m的黏土、粉砂、砂岩、细砾岩透镜体。在唐乃亥获得该地层的ESR同位素年龄为755.5 ka，为早更新世。

图6 曲世安峰林成景砂砾岩层图Fig.6 Sandy conglomerate layer in Qushi’s hoodoos

3.1.2 构造运动——必要条件

上新世末本区整体性抬升，伴随相对隆拗差异运动和断裂活动，新近纪形成的夷平面连同部分山间拗地(盆地)被抬升遭受剥蚀。使第二级山麓剥蚀面上升解体，并使晚更新世砂砾岩(临夏组)与早更新世砂砾岩以平行不整合接触。

中更新世末期的构造运动引起晚更新世以来迅速抬升，并导致地貌发育和自然环境等明显的变化。黄河等大型河谷两侧阶地发育并具不对称性，也是升降运动不均一性的表现。

晚更新世以来高原的抬升作用还反映在高原内部形成2期冰川。由于高原抬升阻挡暖湿气流的侵入，使降水量减少，冰雪覆盖面积也缩小，同时气温降低，因此最后一次冰期以来本区西部高海拔地区形成了永久冰土层，东部盆地再度处于冰缘环境，发育古冰楔，强劲的风力作用造成马兰黄土和古沙丘在盆地内堆积。区内新构造运动活跃，其活动特点以地壳的差异垂直运动为主，并且具有继承性，主要表现为山区长期上升，山前与河谷地带震荡性上升，盆地沉降及褶皱、断裂、地震发育等。

新构造运动形成的断裂主要为北西—北西西向和近南北向，两大活动断裂使岩层中形成了2组交叉的垂直裂隙，2组裂隙产状：40°∠85°、340°∠86°，为砂砾岩峰林的形成奠定了构造条件。

3.1.3 高原寒冷、干旱气候——重要的外力条件

曲什安砂砾岩峰林地地处中纬度高海拔山区，属典型的高原大陆型气候，以低温干旱、温差大、干冷多风为主要特点，年平均气温小于10℃以下。物理风化作用强烈；重力崩塌、季节性河流对峰林地貌形成有较大的影响，还有黄河的侵蚀也对峰林地貌的形成起到了积极作用。

3.2 砂砾岩峰林地貌形成过程分析

第四纪以来，青藏高原经历了连续3次抬升，2期冰期，到全新世后，气候变成干旱寒冷(张智勇等，2001)。新构造运动形成的断裂主要为北西—北西西向和近南北向两大活动断裂，断裂使岩层中形成了2组交叉的垂直裂隙，就像网格状的刀缝把岩层分成了一个个方形柱-菱形柱体。其次，由于温差风化、地面流水的侵蚀主要沿着这些裂隙进行，使岩层逐渐被切割分离，峰丛、峰林地貌便开始形成。

4 曲什安砂砾岩峰林地貌与国内主要砂砾岩地貌对比分析

曲什安砂砾岩峰林地貌形成的物质基础是具有钙质、泥沙质胶结的砂砾岩，地层抬升地表后，遭受强烈的大气降水、地表流水差异侵蚀作用，形成峰林林立、崖壁陡峭；重力崩塌作用后，坡下堆积物较多。

国内具有峰林特征的地貌类型主要有喀斯特峰林和砂岩、花岗岩峰林3大类。从岩性上来看，曲什安峰林属于剥蚀残余型砂砾岩峰林，与喀斯特峰林、花岗岩峰林、砂岩峰林属于不同类型；从岩层时代上来看，曲什安峰林是早更新世砂砾岩，比张家界峰林和丹霞地貌更新。国内丹霞地貌红层多数为白垩系，最老为三叠系；从形成机理来看，曲什安峰林砂岩地貌经历了青藏高原快速沉积抬升、经过2期冰期，以及独特高原寒旱气候条件，在季节性流水、雨水侵蚀作用，与一般的砂岩地貌构造抬升、沿垂直节理侵蚀过程有较大差别；从地貌特征方面比较，曲什安峰林亦具有与其他典型砂岩地貌不同的特征(表1)。

此外，在曲什安还有奇特的蜂窝状砂砾岩崖壁出现，这是砂砾岩经过差异风化作用导致的，选取丹霞类典型蜂窝状洞穴与曲什安蜂窝状洞穴进行岩性、形成原因、主要特征等方面对比(表2)。

曲什安在地壳隆升后被抬升到高处，由于胶结松散的砂砾石岩层在干旱寒冷气候条件下，经新构造运动、季节性雨水冲蚀、黄河河流侵蚀、温差形成风化作用、重力垮塌作用使曲世安地区形成了粗狂、雄浑、原始美的砂砾岩峰林景观，可与甘肃景泰石林媲美。

综上分析，曲什安砂砾岩峰林有着粗狂雄宏的砂砾岩峰林奇观，与丹霞类等其他砂砾岩景观地貌在岩性时代、沉积环境、区域分布上有着很大的差异。这里还有清澈平缓的黄河河流景观带，羊皮筏漂流、花香四溢的农庄、飘香的果园，一望无垠的牧场更是其独具特色的自然资源。可以成为科学考察、地质旅游、休闲、摄影、地学科普教育的基地。

表1 青海曲什安砂砾岩峰林地貌与国内主要砂岩类地貌对比分析表Tab.1 Comparison of landforms between the conglomerate peak forest landforms in Qushian’an, Qinghai Province and major sandstones class geomorphology in China

表2 曲什安砂砾岩蜂窝状洞穴与丹霞类蜂窝状洞穴特征对比表Tab.2 Comparison of the Characteristics of Honeycomb-shaped Caves in Qushian and Danxia-like Honeycomb Caves

5 结论

曲什安砂砾岩峰林是早更新世河湖相沉积的砂砾岩，经地壳连续抬升后被抬升到2 800～3 100 m海拔高度，经构造运动、物理风化、雨水冲蚀-流水侵蚀、重力垮塌4个阶段作用，形成了青藏高原独特粗狂、雄浑、原始美韵味的砂砾岩峰林景观。

曲什安砂砾岩地貌中以峰林、峰丛、峡谷为主要地貌和景观特征；洞穴不甚发育，分布不均匀，规模较小。但与丹霞地貌中形成的蜂窝状洞穴热力差异风化、片状、层状剥落形成不同。曲什安砂砾岩峰林因岩石胶结差而不能攀爬。

砂砾岩峰林集科学价值、美学价值与一体，交通便利，加之当地藏族文化和田园风光的衬托，是科考、探险、休闲、观光旅游、黄河漂流、摄影等项目的乐园。具有很好的旅游开发前景。