江西赣州石城国家地质公园丹霞地貌特征及旅游开发

陈留勤 占义勇 潘志新 张鹏琼

*收稿日期：20200201修订日期：20200410责任编辑：谭桂丽

基金项目：国家自然科学基金“赣粤闽地区丹霞地貌形成与演化过程中岩相控制作用研究（编号：41772197）”、“中国西北部干旱区和东南部湿润区丹霞地貌发育机制的对比研究（编号：41761002）”项目联合资助。

第一作者简介：陈留勤，1983年生，男，副教授，主要从事红层与丹霞地貌研究。Email：275218175@qq.com。

通信作者简介：潘志新，1986年生，男，讲师，主要从事丹霞地貌、地质遗迹保护与开发研究。Email：415979045@qq.com。

摘要： 石城国家地质公园位于江西省赣州市，以丹霞地貌景观为主要旅游资源，以发育在红色砂岩中的龟裂地貌为特色。不同类型的龟裂地貌组合成为栩栩如生的象形景观，尤以龟寿石和仙人犁田最引人注目。通过野外地质调查，总结了园区丹霞地貌景观类型和特征，认为它们主要是晚白垩世陆相红层受到构造抬升、断裂切割、岩性组成、流水侵蚀及风化作用形成的，砂岩独特的龟裂地貌主要是风化作用的结果。近些年来，石城国家地质公园旅游发展虽然取得了明显进步，但主要还停留在观光旅游层面。在国家提倡科普教育、研学旅行的背景下，园区应与广东丹霞山、福建泰宁、江西龙虎山等世界地质公园开展交流与合作，借鉴成功经验;增加科研投入，为提升景区研学质量提供基础研究资料。

关键词： 丹霞地貌;龟裂地貌;地质遗迹;石城国家地质公园;旅游开发

中图分类号：P901;P931.2

文献标识码：A

文章编号：20961871（2020）0438709

自1939年陈国达和刘辉泗[1]在“江西贡水流域地质”一文中首次提出“丹霞地形”的概念以来，历经数代丹霞学者的不懈努力，中国丹霞地貌研究取得了较多进展，2010年以“中国丹霞”的名义成功申报世界自然遗产。近些年来，在旅游热潮的推动下，越来越多的丹霞地貌景观被发现和开发，并受到了众多学者的研究和关注[210]。

江西是丹霞地貌发育省份，丹霞地貌多集中分布于赣东北地区（如龙虎山世界地质公园）和赣南地区（如石城国家地质公园）。石城國家地质公园位于江西省东南部武夷山脉中段西侧，是石城县乃至赣州市重要的旅游资源，也是赣州市唯一的国家级地质公园。石城国家地质公园地质遗迹丰富，包括丹霞地貌、温泉、硅化破碎带等，以丹霞地貌为主要旅游资源。除了常见的赤壁丹崖外，在红色砂岩层面及其他暴露面上发育的多边形龟裂地貌独具特色，吸引了众多科研人员和游客的关注。本文在总结石城国家地质公园丹霞地貌类型和特征的基础上，对其成因进行分析，为园区丹霞地貌科学解释、保护和旅游开发提供参考。

1 地质背景

石城国家地质公园位于江西省赣州市石城县，北距县城约5.0 km，南北长约6.0 km，东西宽约5.2 km，总面积为22.86 km2（图1）。园区属亚热带湿润性气候，热量充足、雨量丰沛、无霜期长，年平均气温为15.5～19.1 ℃，年平均降雨量为1 400～1 900 mm。该公园位于江西赣州石城盆地，是燕山期中国东南部地壳伸展拉张构造背景下形成的众多陆相断陷盆地之一，控盆断裂为河源—邵武断裂带（江西省内称寻乌—瑞金断裂）。园区及周边地区前泥盆纪变质地层、白垩纪地层和志留纪花岗岩广泛出露，泥盆纪—石炭纪地层仅零星分布。区内构造以NE向和NNE向断裂为主，NW向断裂为辅。盆地内沉积的红层主要为晚白垩世赣州群和圭峰群。圭峰群河口组红层以砾岩和砂岩为主，是园区丹霞地貌主要的成景地层。根据区域地层对比，河口组沉积年龄大致为ConiacianSantonian期，即89.8～83.6 Ma[11]。

石城国家地质公园以丹霞地貌为主，园区丹霞地貌分布区面积为15.1 km2，占公园总面积的68.6%。丹霞地貌发育年代为中新世—更新世，距今14～1 Ma[12]。

2 丹霞地貌景观类型及特征

石城国家地质公园丹霞地貌类型丰富，包括赤壁丹崖、石峰、石柱、崩塌堆积、龟裂、层控洞穴、蜂窝状洞穴等，尤以龟裂地貌最具特色。

（1）赤壁丹崖。红色陡崖坡是典型丹霞地貌特征之一。陡崖坡倾角一般>60°，高度>10 m。在崖壁底部一般由陡崖崩塌下来的岩屑组成麓坡，其上植被发育。在陡崖壁上，流水侵蚀和风化作用形成众多造型景观，如千佛崖、观音坐禅，也可见蜂窝状洞穴等微地貌。园区典型的丹崖景观有仙人居（图2（a））、千佛崖、万寿崖、石马寨等（图2（b）），高度>50 m，长度>200 m。石马寨石墙被琴江水系环绕，南北长2.5 km，由近垂直的断层切割河口组红色砾岩而成。砾岩中见粒序层理、叠瓦状构造。断层面见阶步和擦痕，可判断断层性质。

（2）石峰、石柱、石堡。由陡峭崖壁的锥状山峰组成石峰，呈柱状者为石柱，顶部较平缓且规模较大者为石堡。园区典型的石峰为通天石，又名“石笋干霄”，海拔535 m，断面直径约50 m，四周壁陡如削，顶天立地，又名“生命之根”（图3（a））。在通天寨仙人犁田北崖可见石柱成群发育，形成“仙人托石”景观，单个石柱高约6 m，直径1～2 m。位于县城北约5 km的李腊石是一座规模较大的石堡，主簿峰体型巨大，山顶圆润如丘，周围被陡立的赤壁围限，崖壁之下为缓倾斜的麓坡，其上植被茂盛（图3（b）），具有典型的南方丹霞地貌“顶平（圆）、身陡、麓缓”的特点[2，1314]。

（3）崩塌堆积。在地壳抬升过程中，红层岩石中易形成众多近垂直地表的节理和断层。由于差异风化作用，下部抗风化能力较弱的泥质岩层不断凹进形成层控洞穴，上部抗风化能力较强的砾岩和砂岩在断裂叠加下临空失稳发生崩塌，并在山麓堆积。通天寨达摩洞便是由巨大岩块崩落堆叠而成的天然岩洞（图4）。

（4）竖向洞穴和沟谷。在红层崖壁上，常见沿大致竖直方向发展的洞穴，高度远大于宽度和深度。通天寨景区通天岩景观即是竖向洞穴（图5），崖壁平直，近观头顶岩石崩塌出现方形缺口似天窗。该类洞穴在丹霞地貌区均有发育，如丹霞山“阴元石”、龙虎山“大地之母”和“少女之春”等景观。随着流水侵蚀和风化作用的持续，竖向洞穴规模逐渐扩大，洞穴两侧岩石发生崩塌，向一线天、巷谷等沟谷地貌演化。

（5）层控洞穴。丹霞地貌成景地层主要由红色陆相砾岩、砂岩、泥质岩互层组成。在差异风化作用下，抗风化能力相对较弱的软岩夹层逐渐凹进形成顺层理方向延伸的洞穴，而与其互层的抗风化能力相对较强的岩层凸出（图6）。根据洞穴形态特征，可划分为岩槽、额状洞穴（或额状崖）、扁平洞穴等。

（6）龟裂。龟裂是石城国家地质公园最具特色的地貌景观，常见于红色砂岩层面或其他暴露面上（图7），形成了多种象形景观。在仙人犁田景观，砂岩层面上的龟裂连续成片发育，大多数单个龟裂呈长方形，还可见其他多边形龟裂，整体像是刚被犁过的田地（图7（a））。在垂直或斜交砂岩层面上，龟裂一般呈五邊形或六边形，单个龟裂中部凸出，边界呈直线或曲线，因而被称为“龟裂凸包”[13]。通天寨山顶附近的龟寿石为一个发育完好的象形景观，主要由五边形和六边形龟裂组成，整体突出于底面，形似缓慢爬行的巨龟，因此得名龟寿石（图7（b））。在多边形龟裂地貌发育成熟的位置，常可见较大的龟裂中包含较小的龟裂;在靠近较大龟裂的边缘部位，细小的龟裂常密集发育（图7（c））。在通天寨山顶北侧发育规则的长方形龟裂地貌，主要龟裂裂隙沿两个几乎正交的方向交叉，在长方形龟裂边缘可见细密的小型裂纹（图7（d））。

在一些由砂岩砖块堆砌而成的台阶或砂岩山坡上人工刻凿而成的石阶边缘，也可见类似的细密龟裂。类似的毫米级至厘米级龟裂也广泛分布于美国西部和澳大利亚砂岩中[14]。在干盐湖沉积中，强烈的蒸发作用或地下水位降低可形成巨大的龟裂，直径可达300 m[15]。近年来，在火星上也发现了不同规模的龟裂[16]。

（7）蜂窝状洞穴。在仙女出浴景观的直立砂岩崖壁上，发育小型蜂窝状洞穴，单个小洞穴直径为2～3 cm，部分相邻小洞穴连接在一起形成竹叶状洞穴（图8）。蜂窝状洞穴发育在厚度2～10 mm的灰黑色结壳之上，结壳边缘可见细小的龟裂纹。结壳剥落会导致蜂窝状洞穴消失和崖壁后退。蜂窝状洞穴是一种在全球不同气候区均有发育的地貌现象，在多盐的海岸区和干燥沙漠地区尤为常见，它们主要见于由砂岩、花岗岩、石灰岩等岩石组成的崖壁、堤坝及纪念碑上[9，1718]。

3 地貌成因

石城国家地质公园丹霞地貌景观是在区域地质构造和岩性的基础上，由流水冲刷侵蚀、风化、重力崩塌等共同作用的结果，以下分内动力因素和外动力因素分别进行分析。

3.1 内动力因素

（1）构造。在古太平洋板块向欧亚板块北西方向俯冲的构造背景下，中国东南部地区晚中生代岩石圈处于伸展拉张应力状态，形成了一系列NE向、NEE向陆相断陷盆地，盆地中沉积了后来形成丹霞地貌的红色碎屑岩地层（红层）[23]。在地壳抬升过程中，红层岩石中产生一系列高角度正断层及近直立的节理，为雨水渗入岩石加速风化并导致岩体崩塌提供了条件。园区石笋干霄、仙人居、千佛崖等景观均为红层沉积被断裂破坏后经流水侵蚀和风化作用塑造而成的。

（2）岩性组成。岩石的矿物组成、化学成分和沉积结构等在地貌形成和演化中扮演着重要角色[14，1920]。石城盆地是一个陆相断陷盆地，白垩纪红层沉积时为干热气候环境，盆地边缘受断层控制常发育冲积扇沉积体系[2122]，红层堆积厚度大、粒径粗，后期经地壳抬升、断层或节理切割后易形成赤壁丹崖地貌。在盆地中部，由于机械分异作用，沉积物粒径较细，通常发育圆形低丘[3]。

在由砾岩与砂岩、泥质岩互层构成的红层剖面上，一般砾岩抗风化能力相对较强，以砾岩为主的地层常形成陡崖地形。砂岩和泥质岩抗风化能力相对较弱，常形成低矮的丘陵地形。在砾岩崖壁上常可见椭圆形洞穴，多数与较大粒径的砾石或聚集状（筛积结构）砾岩的风化脱落有关[23]。

3.2 外动力因素

（1）流水侵蚀。无论在南方湿润区还是北方干旱区，流水侵蚀都是塑造丹霞地貌的主导外力[23，2427]。在陡峭上凸的崖壁上，常可见密集分布的竖直细沟地貌，常形成具有观赏价值的景观，如石城园区千佛崖、丹霞山晒布崖、龟峰展旗峰等，主要是降水时期山顶流水顺崖壁流下侵蚀形成的，这些细沟随着坡面起伏会发生分叉、汇合。同时，流水侵蚀使红层岩石在被抬升过程中形成的节理、断层不断拓宽，形成竖向洞穴，并向一线天、巷谷演变。

（2）风化作用。石城国家地质公园位于亚热带湿润气候区，气候温暖，降雨充足，生物种类和数量较多，岩石受物理、化学和生物风化作用影响明显。

在太阳光照射下，由于温差和水分变化，来自外部及砂岩内部的Si、Fe、Mn等元素在岩石表层沉淀，形成一层坚硬的厚度仅数毫米的铁锰质矿物结壳[2829]。随着时间流逝，结壳应力拉张破裂产生裂隙，流水沿裂隙发生侵蚀和溶蚀，导致裂隙加宽变深，形成了龟裂地貌[14，30]。随后龟裂（结壳）剥落，岩石新鲜面暴露，开始新的风化进程。值得注意的是，较大龟裂的边缘常可见细小密集的龟裂纹（图7（c）、（d）），这与丹霞山园区阳元山西坡九九天梯（人工刻凿的砂岩台阶）的裂纹相似。九九天梯修建于20世纪90年代末，可见这些类似大象皮的龟裂地貌形成速度很快。龟裂的形成与岩石的泥质含量有关，较大龟裂边缘发育的细密裂纹则指示了其受重力作用的影响[14]。

已有研究指出，泥质含量较低、结构成熟度较高的砂岩，由于具有较高的孔隙度和渗透率，有利于含盐溶液的渗入和流动，盐晶体的沉淀不仅撑裂破坏岩石结构，而且还加速了石英、长石等矿物的溶解速度，促成宏观尺度上蜂窝状洞穴[9，14]和龟裂地貌的形成和演化。

石城地处温暖湿润区，生物繁茂，其对岩石的破坏体现在物理风化和化学风化两方面。植物根系深入岩石中的裂隙或颗粒之间的孔隙生长，破坏岩石结构的完整性，同时根系生长过程中分泌的酸加速了岩石组分的化学溶蚀[31]。另外，繁盛的地衣通过草酸膜粘结颗粒和杂基[32]，或者岩石表面微生物导致Fe、Mn沉淀形成沙漠漆而使岩石表面变得坚硬[28]，从而为蜂窝状洞穴的发育提供有利条件[9]。因此，生物对丹霞地貌具有重要的塑造作用。

（3）重力崩塌。断裂和沉积层理的空间组合叠加造成岩块失稳，在重力作用下发生崩塌，形成崩积地貌[2427]。丹霞地貌的缓麓即是由丹霞崖壁崩塌下来的岩块逐渐风化形成的[13]。另外，有些从崖壁崩塌下来的岩块互相堆叠，可形成崩积洞穴，如达摩洞。

4 旅游开发现状及建议

4.1 旅游开发现状

成立地质公园的主要目的是为了保护地质遗迹，推广地学知识，同时带动旅游产业发展。石城国家地质公园地质遗迹资源较丰富，丹霞地貌类型较齐全，其核心景区通天寨拥有石笋干霄、龟寿石、仙人犁田、仙人居、千佛崖、达摩洞等景观，独具特色，尤其发育完好的龟裂地貌，堪称国内丹霞地貌的绝景，也是园区丹霞地貌最具特色之处。除丹霞地貌外，园区还融合了红色文化、客家文化和佛教文化，发展研学旅游的条件较好。

但是，石城国家地质公园旅游发展起步较晚，加上园区内交通及地质遗迹解说系统还不够完善，接待的游客数量较少，以周边地区的居民为主，2016年园区门票收入约2 000万元。2018年获批成为国家地质公园后，园区内开辟了3条地质科考旅游线路，即通天寨丹霞地貌科考线、石马寨丹霞地貌水上科考线、九寨温泉科考路线，还有1条人文景观路线和2条自然生态游线（南坑湖—九寨温泉区和云岭—石背景区）。游客可以观察到不整合接触关系、三大岩类、断裂、丹霞地貌、温泉、瀑布等地质遗迹。

4.2 未来发展建议

（1）高度重视丹霞地貌基础地质研究。石城国家地质公园是以丹霞地貌景观为核心的旅游资源，由于开发较晚，园区知名度和显示度均较低，缺乏足够的科学研究，对其科学价值、美学价值和文化内涵挖掘有限。下一步，园区应高度重视有关丹霞地貌的基础地质研究，通过更多高质量的科研成果提高园区的显示度和知名度。

（2）科学规划，大力发展研学旅游。随着社会经济的发展，旅游产业也面临着转型升级，即由传统的团队观光向研学等内涵式旅游方向发展。一方面，园区可邀请丹霞地貌领域的专家和旅游规划设计部门组建研学旅游专家咨询机构，为园区的研学旅游做好战略规划;另一方面，要建立统一的地质科普解说系统，用多种方式讲好关于丹霞地貌景观的地球科学故事，并编写传播地球科学知识的宣传资料和导游词。此外，还可结合园区实际情况，打造几条不同主题的研学考察路线，向广大游客倡导和推行“知行合一”的研学理念。

（3）积极开展对外交流合作。目前，国内已有很多以丹霞地貌为主题的风景名胜区和地质公园，其中不少还是世界自然遗产地和世界地质公园，如广东丹霞山、福建泰宁和江西龙虎山等。这些地质公园在丹霞地貌基础研究、旅游规划、研学旅游等方面起步较早，投入较大，并且一直获得附近高校智力资源的支持，在地质遗迹保护、地学科普宣传、带动社区社会经济发展等方面都取得了较好的成效。石城国家地质公园可积极开展交流，学习这些园区的先进管理经验。同时，还可与高校、科研院所、中小学等联系，共建科研基地或教学实习（实践）基地，促进地质遗迹保护，助推园区旅游发展。

5 结 论

（1）石城国家地质公园具有中国南方典型的丹霞地貌特征，以发育龟裂地貌为特色。龟裂地貌空间组合形成各种生动的象形地貌景观，是园区旅游发展的名片。园区丹霞地貌形成的主要因素是区域地壳抬升、断裂切割、岩性组成、流水侵蚀和风化作用，重力崩塌作用为塑造地貌的次要因素。风化作用使砂岩表层硬化而形成薄层结壳，环境变化在砂岩中产生的拉张应力导致结壳破裂产生裂隙，流水侵蚀、风化及重力拉伸将其改造为具有观赏价值的龟裂地貌象形景观。

（2）在全国开展科普教育和研学旅行的大背景下，石城国家地质公园应积极开展与广东丹霞山、福建泰宁、江西龙虎山等世界地质公园的交流，学习这些公园在地质遗迹保护、研学路线策划、科普解说体系构建、研学导游培训等方面的经验，提升园区的旅游发展水平。同时，园区应主动与高校合作，共建研学基地，开展地质、地貌、生物、生态等科学研究，为科普教育和研学旅行提供基础资料，助力研学旅行教育。

致谢：野外考察期间得到石城县矿产资源管理局工作人员的热情帮助。参与野外考察的还有东华理工大学硕士研究生张炜强、李文灏、刘东兴和陈欣，在此一并表示感谢。

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Danxia landscapes and tourism development in Shicheng National Geopark， Jiangxi Province

CHEN Liuqin1， 2， ZHAN Yiyong2， PAN Zhixin3， ZHANG Pengqiong2

（1. State Key Laboratory of Nuclear Resources and Environment， East China University of Technology， Nanchang 330013， China; 2. School of Earth Sciences， East China University of Technology， Nanchang 330013， China; 3. School of Tourism， Hainan University， Haikou 570228， China）

Abstract：The Shicheng National Geopark is located in Ganzhou City of Jiangxi Province， with Danxia landscapes as the main tourism resources and distinguished by polygonal cracks on red sandstone outcrops. A variety of iconic landforms are formed by spatial arrangement of polygonal cracks， among which the Guishou （giant turtlelike） stone and Xianrenlitian （large regular cracking） scenery sites are the most fascinating. The types and features of Danxia landscapes are summarized through field geological survey in the geopark. The results show that the Danxia landscapes are mainly formed by the combination of tectonic uplift， fault incision， lithology， fluvial erosion and weathering of the terrestrial Late Cretaceous red beds. The peculiar polygonal cracks are mainly produced by weathering. In recent years， the geopark has made significant progress in tourism development， but remains at the level of sightseeing tour. Under the background of national call for science popularization education and learning trips， it is necessary for the geopark to conduct close communication and cooperation with the Danxiashan of Guangdong， Taining of Fujian， and Longhushan of Jiangxi Provinces to learn successful experiences. Meanwhile， it is suggested the investment on scientific research should be increased to provide basic research data for improving the quality of learning trips.

Key words：Danxia landscape; polygonal cracks; geoheritage; Shicheng National Geopark; tourism development