丹霞地貌概念释义

王冉 嵇少丞 林靖愉

摘 要：丹霞地貌的概念自创立之初至今，众说纷纭，莫衷一是，对其误解目前甚有扩大化的明显趋势。文章通过文献和野外调研，追溯了丹霞地貌的缘起，梳理了它的内涵，得出如下认识：（1）丹霞山地形，起初为描述红层即丹霞层（后称丹霞组）而总结出来的颜色+地形特征的地层单位野外识别标志，属地层学范畴;后因地貌奇观等观赏价值才转为地貌学研究的范畴;引起歧义的关键所在是修饰地貌的“丹霞”二字被误解为红色或红黄色的形象。它实为广东丹霞山一带山地的名称，即丹霞地貌是“丹霞山式地貌”的简称。（2）该地貌作为一种特殊的地貌类型，具顶平、身陡、麓缓的显著特征，其成因条件必然具有一定的特殊性：一是厚层的红色碎屑岩，且含有可溶钙质胶结物和砾石;二是岩层产状近水平，且发育两组高角度相交的近乎直立的构造节理;三是形成时代较新，仍处于发育的壮年期。（3）红黄色砂岩中的雕岩谷（如陕北延安雕岩谷和美国羚羊谷）以及褶皱倾斜互层岩石中的彩丘（如张掖彩丘和秘鲁彩虹山）的成因和形貌特征与丹霞地貌迥异，即使侵蚀继续进行，也不可能发育成丹霞地貌。因此，丹霞地貌的概念应回归到1983年《地质辞典》的定义，切不可继续张冠李戴，失去科学的严谨性与合理性。

关键词：丹霞地貌;红层;地貌学;崩塌作用;岩溶作用

中图分类号：P5;N04文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1673-8578.2020.03.010

Abstract： There is clear need for a genetic definition of Danxia landform based on well specific criteria matching geological observations. The Danxia landform is characterized by a cluster of isolated buttes with shapes of tall， flat-topped， steep， often vertical sided tables and towers of red sandstone and conglomerate. The buttes were created through the process of erosion （the gradual wearing away of rocks by water， wind， and ice） preferentially along orthogonal tensile joints or conjugate shear fractures within flat-lying sedimentary rocks. The Danxia landform was initially used by Chinese geologists after Mount Danxia in Guangdong as a characteristic stratum to distinguish it from other formations. Although its use is prevalent in China， the southwestern USA such as Arizona and Utah （e.g.， Monument Valley） has the most typical collection of Danxia landforms in the world. In English， butte， mesa， tableland， hoodoo， inselberg， tent rock， and fairy chimney are commonly used to stand as synonyms for various Danxia landforms.

Keywords： Danxia landform; red beds; geomorphology; collapse;karstification

收稿日期：2019-08-18

基金项目：“长安大学中央高校基本科研业务费专项资金”（300102280401）;陕西省自然科学基金研究计划（2019JM-210）

作者简介：第一作者：王冉（1980—），男，博士，长安大学地球科学与资源学院高级工程师，研究方向为构造地质学、地貌学、数字图像学。通信方式：wangran@chd.edu.cn。通讯作者：嵇少丞（1960—），男，1987年获法国蒙彼利埃大学博士学位，自1991年任加拿大蒙特利尔综合工学院教授，研究方向为构造地质学、岩石流变学和物理性质。通信方式：sji@polymtl.ca。林靖愉（1996—），男，长安大学地球科学与资源学院硕士研究生，研究方向为地貌学、数字图像学。通信方式：1796712162@qq.com。

丹霞地貌景观瑰丽（图1，见封2），旅游价值高，但其概念自创立之初至今，众说纷纭，莫衷一是[1-4]，至少有20多种定义，其含义目前甚有扩大化的趋势[3， 5-6]，以至于滥用到中国北方的负地形[7]和褶皱-逆冲构造带中[8]。例如，陕北延安地区红层内（图2，见封2）酷似美国西南部羚羊谷（图3，见封3）与鹿皮谷的雕岩谷[9]，也被称为丹霞地貌或丹霞峡谷[7]。甚至有人把祁连山（甘肃张掖）中倾角较大或陡倾的彩色、发育构造劈理的皱褶沉积岩层（图4，见封3）也说成是丹霞地貌[8， 10]，这是不应该的，因为两者具有完全不同的大地构造意义。那些产状水平或平缓的岩层（例如广东丹霞山），说明自从其沉积成岩之后，一直没有遭受构造挤压缩短作用，它们发育在构造稳定的地台之上。相反，那些傾角较大或陡倾的沉积岩层，说明在其沉积成岩之后又遭受了强烈的构造挤压（造山）作用，岩层发生了褶皱缩短（韧性变形），并伴之劈理化，形成新的力学薄弱面。两者代表的大地构造环境截然不同。祁连山就是在青藏高原向东北扩展过程中挤压褶皱形成的年轻山脉，而非稳定的地台大地构造环境。老一辈构造地质学家陈国达，一辈子研究构造活化，特别在意利用地貌特征区别大地构造的稳定性或重新活化。出现“丹霞地貌”的地方正是中-新生代没有发生构造活化的稳定区。

有学者已经对这一滥用现象提出商榷[3， 5]。此外，丹霞地貌的普查与研究尽管形成了诸多旅游资源，但在基础性理论研究方面尚显不足[11]，在与丹霞地貌有关的二三百篇文献中，仅占10 %左右[12-13]，高水平原创性的研究成果更是所及不多。当务之急是，丹霞地貌的概念及其科学内涵需要清晰厘定。

本文实地考察了广东丹霞山地貌，美国Monument Valley、Arizona-Utah桌山，以及被误认为丹霞地貌的陕北延安红层内发育的雕岩谷和美国羚羊谷等，并调研了国内外丹霞地貌相关文献，试图进一步剖析滥用的原因并利用地貌学原理予以解释。这将有助于廓清其概念和立论依据，有助于丹霞地貌的理论研究及其相关旅游资源的合理阐释。

一 丹霞地貌概念的缘起

1. 丹霞层和丹霞山地形

前人已经对丹霞地貌概念沿革做过较充分的调研和陈述（例如文献[3， 14]），强调丹霞地貌脱胎于地层学和区域地质填图。“丹霞”一词源自曹丕的《芙蓉池作诗》：“丹霞夹明月，华星出云间”，指天上美丽的红霞。1928年冯景兰和朱翙声首次用“丹霞”描述特定的地层，即丹霞层[15]，最初相当于地质填图单位，适用于大范围小比例尺的地质填图，特指粤北区域的地层单位[3]，是基于其颜色、岩性组合、地质年代、地层接触关系、地形地貌特征几大要素的综合考虑。颜色实指红色或黄红色，岩性组合主要为砂岩与砾岩，年代起初定为第三纪，接触关系或者产出层位是第三系红色砂岩下部。冯景兰指出地形特征为“侵蚀之后，绝崖陡壁，直如人造之坚固伟岸之堡垒，而不知其为天造地设也”。且地形与岩性关系明显，可把地形特征当作这类岩层的填图标志。冯景兰对此地貌景观的描述也特别富有诗情画意：“峰崖崔巍，江流奔腾，赤壁四立，绿树上复，真岭南之奇观也”。想必冯景兰受到明代地理学家徐霞客（1587年1月5日—1641年3月8日，万历十四年十一月二十七日—崇祯十四年正月二十七日）游记的影响，徐霞客曾对浙江天台山的地貌做出如下描述：“赤城山顶圆壁特起，望之如城，而石色微赤。”“至赤城麓，仰视丹霞层亘”。

1939年，陈国达为地层对比之需要提出“丹霞山地形”的概念[3]，而非丹霞地形或丹霞地貌这类术语。其论文如《江西贡水流域地质》[16]，并未论及地貌学，丹霞地貌只是文中一个插图的描述性说明而已。陈国达依然是把这种特殊地貌作为丹霞层这种岩石地层单位的一种填图标志或者地层学标志。他把与丹霞山性质相同的地貌命名为丹霞山地形，而非丹霞地形，并修订了冯景兰早先对地层层位的划分方案，确定丹霞层在南雄层之上。直到现在，将地貌或者地形特征作为标志性岩石地层单元在遥感岩性构造解译和地质填图中依然是常用方法之一（例如文献[17-18]）。

1992年，80岁高龄的陈国达拄着拐杖考察了崀山风景区，眼前的一切就是他在20世纪30年代命名的丹霞地貌。当看到崀山雄奇伟峻的丹霞地貌后，他感叹说：“我来晚了，当初如果不是先到广东的丹霞山而是湖南崀山，那么世界地质史上就无丹霞地貌而只有崀山地貌了。”[19]这表明陈国达的原意是用丹霞山地貌表达一种丹霞山式地貌类型，类似于喀斯特（Karst）地貌的命名方式，喀斯特就是用地名作为岩溶地貌的代称。

丹霞组的地质年代后被确立为晚白垩纪早中期，且产恐龙蛋化石[20]。其成岩构造背景，是一种断陷或坳陷盆地，罗定群、南雄群和丹霞群均为湖泊或山间盆地相沉积。距今1亿年前后，当盆地周围是石灰岩丘陵山地时，在适宜气候条件下，该丘陵山地便提供大量的石灰岩砾石和富钙溶液进入盆地，使今日的罗定、临武、星子和坪石等红层构造盆地边缘赋存丰富的碳酸盐岩。而周围无石灰岩山丘的红层盆地沉积，就不存在这种情况[20]。

据此可知：（1）丹霞地貌有确切的命名地，即起型于广东丹霞山。（2）丹霞层是一套岩石地层单位，即后来所称的丹霞组，丹霞山地形是丹霞层区域地质填图的地形标志。（3）丹霞地貌是在50年代后地貌学词汇引入地学取代地形之后才被采用的。

2.丹霞地貌

本文认为《地质辞典》中关于丹霞地貌的概念[21]是比较中肯的：“厚层、产状平缓、节理发育、铁钙质混合胶结不匀的红色砂砾岩，在差异风化、重力崩塌、侵蚀、溶蚀等综合作用下形成的城堡状、宝塔状、针状、柱状、棒状、方山状或峰林状的地形。”其中岩性构造、地质作用（或营力）以及形貌三方面既全面又简明。符合上述定义的地貌在中国称之为丹霞地貌，在美国西南部则称之为桌山（图5，见封3）。

在诸多教科书中（例如文献[22]），丹霞地貌并不独立成章，而是属于陆地流水地貌及沉积物章节中的一小节。教科书中把丹霞地貌作为一种特殊地貌名词来使用，系指厚层近水平的红色砂岩、砾岩、砂质泥岩，沿着垂直节理经长期风化剥离和流水侵蚀形成的地貌景观的总称。地貌形态之所以奇特，因为有矗立的孤峰，陡直的峭壁和各种各样的城堡状、宝塔状、针状、柱状、棒状、方山状或峰林状的地形，有的形似岩溶地貌的峰林、峰丛和孤峰，于是有人称之为“假岩溶”，并注明这类丹霞地貌主要发育在侏罗纪至古近纪的水平或近水平的红色地层，而不是易溶的石灰岩中。

二 丹霞地貌的概念争议和地貌学分析

1. 地层的岩性、构造和时代特征

在地层学上，颜色只是岩性描述中的一个方面，更全面的岩性描述与岩石定名尚需结合岩石的化学与矿物成分，结构和构造等其他要素。最初在地层学研究中，丹霞就是红色的指代文字，与砖红色并无二致。然而，既然现在丹霞山地貌已被赋予地貌学的内涵，人们就不应该简单地把丹霞地貌理解为地貌的颜色描述。倘若地貌仅按颜色进行分类，就必须满足体系全面且子类相互独立的原则，应该能充分描述与区分所有的地貌类型。如此是否应该存在黑色地貌、灰色地貌、黄色地貌？難道还需要引入一个色度表予以详细的地貌描述分类？有趣的是，重庆市酉阳地区有一个红石林景区，却是喀斯特地貌。这种红石山最初被有些人误当作丹霞地貌，当埋在红色风化层之下的红黏土、红砂土被淋滤干净后，就变成了灰黑色，丹霞色随即消失。此外，中文丹霞地貌翻译成英文是Danxia landform，而非Rose-cloud landform，后者强调颜色。即使把丹霞翻译成红层（Red beds），也有问题：丹霞地貌就成了红层地貌的同义语。

广东丹霞山一带的地质特征主要是产状近水平的砂岩和砾岩被NW向和NE向两组近直立的节理切割长方柱或菱形四面柱的构造样式，没有遭受强烈的构造挤压形成的褶皱变形。该区古构造盆地边界受NEE-NE向和NW-NNW向高倾角断层控制[23]，现今构造应力场主压应力轴呈现NWW-SEE向[24]。这说明该区岩石自沉积成岩以来并没有经受过强烈的褶皱、逆冲断裂和火山作用等，也说明岩性、水平层理、构造变形（垂直构造节理与破裂）是影响地表侵蚀和重力崩塌地貌发育过程的三大重要因素。那些岩性均匀的花岗岩等，受上述因素的限制而使其破裂，破裂围限的岩块若不发生崩塌、滑坡等侵蚀现象，就不会形成丹霞地貌。事实上，与广东丹霞山同处于相同新构造背景的花岗岩体就是如此，只发生中强风化形成丘陵地貌而被大面积植被所覆盖。若没有垂直或陡倾的节理与破裂，差异风化、重力崩塌、流水溶蚀、风力侵蚀等综合作用就不可能形成有陡崖的城堡状、宝塔状、针状、柱状、棒状、方山状或峰林状的地形。水平层理也至关重要，因为沉积层理本身就是力学性质的不连续面与薄弱面，若其倾斜一定的角度，垂直方向上的重力则会在倾斜层面上形成巨大的剪切分量，造成滑塌，最终结果也不能形成丹霞地貌的“顶平、身陡、麓缓”特征。此外，初始地形的坡度、粗糙度和河道的曲度等也可能是影响丹霞山地形发育的辅助条件。

地层的形成时代则没有特别要求，比白垩纪更老的或更新的地层，若其岩性和构造特征类似于丹霞山，满足上述三大要素则同样可以发育类似的地貌。

2.作用或营力分析

从机械作用看，密度较小的地球外圈层物质，如松散的沉积物、水流、气流、冰及其混合物等，其运动速率远远大于地面岩石。当构造作用不强或无明显水平运动时，岩石圈固态物质相对静止，而外圈层的流体或者混合相物质，在一定的环境中，反复循环作用于岩石，水和空气的流动作用如风、地表径流和潮汐等，冰川和冻融作用等促使岩石表层在重力的作用下发生负荷地质作用，如潜移、崩塌、滑坡、泥石流等，都将改变原有的岩石表层形貌。从化学过程和生物作用看，岩石圈可溶物和生物活动都将加速岩石中矿物集合体失去结合力从而解离。同时，化学溶蚀过程和生物作用过程也是不容忽视的因素。解离的岩石碎屑和溶解于流体中的溶解质在合适的地理环境，如侵蚀基准面所在地带，将发生堆积作用，也起到重要的地貌塑造作用。

丹霞山一带主要涉及陆地流水地貌及沉积物系统，同时也是风化壳、斜坡重力地貌及堆积物系统。在洪水季节，暴雨在植被稀少的岩面或者坡面上迅速汇集成动力较强的洪水急流（弗劳德数Fr>1），搬运较大砾石，磨砺岩石表面并易于产生壶穴作用，枯水期和非洪水期又处于沉积稳定状态，堆积物主要是倒石堆相，而非阶地沉积物。“顶平、身陡、麓缓”中的缓主要是倒石堆相堆积地貌铸就的。如前所述，丹霞组地层因其岩石存在碳酸盐岩砾石和钙质胶结物[18]，岩溶作用也不可忽视。此处气候潮湿温润，处于亚热带，生物作用同样不可忽视。

3.地貌的时代

广东丹霞山地貌的陡崖是新构造时期形成的，主要是上新世以来隆升剥蚀的产物，目前处于壮年期。白垩纪是受剥蚀地质体的形成时代，不是丹霞地貌的形成时代。不应限定丹霞地貌构成的物质基础的时代为中生代。如果非要限定形成时代，也是限定丹霞地貌本身的形成时代，而非岩石的形成时代。然而，剥蚀地貌的时代远不如岩石地层单位时代依据多样，后者有化石、同位素年代学和地层接触关系等依据。随着时间的推移，侵蚀不断扩展，形成目前的构造地貌形态。

4.其他相关问题探讨

地貌学是一门严谨的学问，而不是一种现象的单方面特征的表述。整个地貌系统可以划分为一级的子系统，即构造地貌、侵蚀地貌和堆积地貌等。侵蚀和堆积总是相伴而生，因此又可以按照地表系统进行分类，如河流、湖泊、海洋、冰川、风沙、岩溶等地表子系统。这类一级子系统，还可以依次划分出更次级的子系统类型。所谓的北方丹霞地貌（例如文献[25]）和广义丹霞地貌[26]均可通过地貌学原理予以评判。

陕北所谓的“丹霞地貌”（例如文献[7]），其被剥蚀地质体不仅包括红层，还有覆盖其上的阶地沉积物和黄土，无形成孤峰和峰丛的构造条件，总体地形特征其实是“塬，峁，梁”，其上宽广多相连，仍可进行通车和耕作等人类生产生活;沟谷堆积物较少，流水搬运显著，险峻的谷底难以贯通成可通行的巷道。平面地形图上丹霞地貌与之区别更易判读。美国的羚羊谷虽无陕北那样的黄土覆盖，但总体是平坦的，在地表形貌上类似于戈壁荒漠。陕北延安的红砂岩型雕岩谷、美國的羚羊谷主要受到流域面积大小的影响，沿着岩石破裂产生下切作用（down cutting），岩坡侵蚀速率远小于谷底下切侵蚀速率，因此表现出狭缝型峡谷（slot canyon）的特征，局部因坡面向两侧扩展而形成V型谷特征。狭缝型峡谷或雕岩谷[9]的发展趋势是，壶穴扩大并相互贯通从而产生曲度较大的基岩河谷，从上游到下游水量大小不同，侵蚀速率变化明显，河流纵剖面有明显的坡降，溯源侵蚀明显，但不会发育成美国桌山和广东丹霞山峰那种正地形和巷谷负地形网状排布的地形地貌，只会发育为多级树枝状沟谷水系地貌特征，表现为梁谷相间。因此，从发育阶段看，这类雕岩谷也不可能是丹霞地貌的雏形，不是幼年期丹霞地貌。

张掖的“丹霞地貌”（例如文献[8， 10]）实为彩丘，岩层经受强烈的褶皱，产状倾斜多变，劈理发育，更不可能发育成丹霞地貌，而是表现为彩丘特征（图4a，b），地层产状和地貌面的几何学关系受控于构造地质学中的V字型法则。

反观丹霞地貌，其平面地形特征倒是类似于喀斯特地貌（例如广西桂林喀斯特地貌），它们的侵蚀由于存在着岩溶作用和崩塌作用，巷谷所在水系河谷的纵剖面坡降非常小，所以它们是整体下降剥蚀的结果，未受到流域水流流量的控制，而是受岩石垂直节理构造的控制更明显。

三 结 语

本文讨论的丹霞地貌概念，是在前人大量文献和笔者近年来野外调查的基础上认知的。通过分析我们得出如下几点认识：

（1）丹霞地貌概念的扩大化已导致地貌分类体系混乱，以致张冠李戴，例如错误地将中国北方的红砂岩型雕岩谷、张掖彩丘认定为丹霞地貌。相同名字的地貌必须具有同一的成因、同一的地质意义，且分类体系的划分必须考虑全部的子系统，子系统之间必须互不重叠，相互独立。丹霞地貌并非这样的分类体系，因此在教科书中才被列为特殊地貌类型予以对待。

（2）作为一种特殊地貌类型，与其扩大化到全部的红色地貌，还不如坚持丹霞地貌的原始概念，回归到1983年地质矿产部地质辞典办公室《地质辞典》中的定义。丹霞地貌应该译为Danxia landform或Danxia-style landform，是一类丹霞山式地貌的总称，丹霞指的是广东丹霞山这一具体地方，这是一种以地名进行综合命名地貌成因類型的方式，就像陈国达所说的，也可以称为崀山地貌，而不是仅仅按照颜色进行地貌分类的粗浅做法。

（3）按照地貌学理论，对被侵蚀地质体而言，丹霞地貌中的红色这一颜色因素并不占主导地位，关键是岩石组合和构造变形因素。从地质作用看，丹霞地貌主要发育崩塌作用，但少不了溶蚀作用，这也是其被称为“假岩溶”的原因。正因如此，其岩性十分重要，可溶碳酸盐岩或者钙质胶结物是必要条件之一;在丹霞地貌的形成过程中，岩石构造的作用更是扮演着举足轻重的角色，侵蚀沿着两组正交张节理或共轭剪节理切割岩层形成的棋盘格子破裂这些构造薄弱部位进行，逐渐形成截面长方形或菱形的垂直柱体以及之间的网状巷道式剥蚀堆积。

（4）概念清楚是学者必备的基本素质，正因为如此，做学问的人必对科学术语进行严格定义。如果随便更改定义，必然会造成“同义不同字，同字不同义”的混乱局面。做研究的学者应该如此，做科普的人员亦要如此。

总之，各大旅游景点应被赋予地貌学科学的内容，使人们陶冶情操的同时进行大自然的科学探索。在进行丹霞地貌命名时，不能仅用颜色满足红色和局部地形满足陡峭这两个要素而草率下结论，还要对被剥蚀地质体的岩石组合和构造变形、作用于岩层之上的水和植被等物质系统、侵蚀和堆积作用、形成环境（如温度和现代构造应力场）、地貌发育时代等方面的综合研究，方可厘定。

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