丹霞地貌概念釋義

王冉 嵇少丞 林靖愉

摘 要：丹霞地貌的概念自創立之初至今，眾說紛紜，莫衷一是，對其誤解目前甚有擴大化的明顯趨勢。文章通過文獻和野外調研，追溯了丹霞地貌的緣起，梳理了它的內涵，得出如下認識：（1）丹霞山地形，起初為描述紅層即丹霞層（后稱丹霞組）而總結出來的顏色+地形特征的地層單位野外識別標志，屬地層學范疇;后因地貌奇觀等觀賞價值才轉為地貌學研究的范疇;引起歧義的關鍵所在是修飾地貌的“丹霞”二字被誤解為紅色或紅黃色的形象。它實為廣東丹霞山一帶山地的名稱，即丹霞地貌是“丹霞山式地貌”的簡稱。（2）該地貌作為一種特殊的地貌類型，具頂平、身陡、麓緩的顯著特征，其成因條件必然具有一定的特殊性：一是厚層的紅色碎屑巖，且含有可溶鈣質膠結物和礫石;二是巖層產狀近水平，且發育兩組高角度相交的近乎直立的構造節理;三是形成時代較新，仍處于發育的壯年期。（3）紅黃色砂巖中的雕巖谷（如陜北延安雕巖谷和美國羚羊谷）以及褶皺傾斜互層巖石中的彩丘（如張掖彩丘和秘魯彩虹山）的成因和形貌特征與丹霞地貌迥異，即使侵蝕繼續進行，也不可能發育成丹霞地貌。因此，丹霞地貌的概念應回歸到1983年《地質辭典》的定義，切不可繼續張冠李戴，失去科學的嚴謹性與合理性。

關鍵詞：丹霞地貌;紅層;地貌學;崩塌作用;巖溶作用

中圖分類號：P5;N04文獻標識碼：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

基金項目：“長安大學中央高校基本科研業務費專項資金”（300102280401）;陜西省自然科學基金研究計劃（2019JM-210）

作者簡介：第一作者：王冉（1980—），男，博士，長安大學地球科學與資源學院高級工程師，研究方向為構造地質學、地貌學、數字圖像學。通信方式：wangran@chd.edu.cn。通訊作者：嵇少丞（1960—），男，1987年獲法國蒙彼利埃大學博士學位，自1991年任加拿大蒙特利爾綜合工學院教授，研究方向為構造地質學、巖石流變學和物理性質。通信方式：sji@polymtl.ca。林靖愉（1996—），男，長安大學地球科學與資源學院碩士研究生，研究方向為地貌學、數字圖像學。通信方式：1796712162@qq.com。

丹霞地貌景觀瑰麗（圖1，見封2），旅游價值高，但其概念自創立之初至今，眾說紛紜，莫衷一是[1-4]，至少有20多種定義，其含義目前甚有擴大化的趨勢[3， 5-6]，以至于濫用到中國北方的負地形[7]和褶皺-逆沖構造帶中[8]。例如，陜北延安地區紅層內（圖2，見封2）酷似美國西南部羚羊谷（圖3，見封3）與鹿皮谷的雕巖谷[9]，也被稱為丹霞地貌或丹霞峽谷[7]。甚至有人把祁連山（甘肅張掖）中傾角較大或陡傾的彩色、發育構造劈理的皺褶沉積巖層（圖4，見封3）也說成是丹霞地貌[8， 10]，這是不應該的，因為兩者具有完全不同的大地構造意義。那些產狀水平或平緩的巖層（例如廣東丹霞山），說明自從其沉積成巖之后，一直沒有遭受構造擠壓縮短作用，它們發育在構造穩定的地臺之上。相反，那些傾角較大或陡傾的沉積巖層，說明在其沉積成巖之后又遭受了強烈的構造擠壓（造山）作用，巖層發生了褶皺縮短（韌性變形），并伴之劈理化，形成新的力學薄弱面。兩者代表的大地構造環境截然不同。祁連山就是在青藏高原向東北擴展過程中擠壓褶皺形成的年輕山脈，而非穩定的地臺大地構造環境。老一輩構造地質學家陳國達，一輩子研究構造活化，特別在意利用地貌特征區別大地構造的穩定性或重新活化。出現“丹霞地貌”的地方正是中-新生代沒有發生構造活化的穩定區。

有學者已經對這一濫用現象提出商榷[3， 5]。此外，丹霞地貌的普查與研究盡管形成了諸多旅游資源，但在基礎性理論研究方面尚顯不足[11]，在與丹霞地貌有關的二三百篇文獻中，僅占10 %左右[12-13]，高水平原創性的研究成果更是所及不多。當務之急是，丹霞地貌的概念及其科學內涵需要清晰厘定。

本文實地考察了廣東丹霞山地貌，美國Monument Valley、Arizona-Utah桌山，以及被誤認為丹霞地貌的陜北延安紅層內發育的雕巖谷和美國羚羊谷等，并調研了國內外丹霞地貌相關文獻，試圖進一步剖析濫用的原因并利用地貌學原理予以解釋。這將有助于廓清其概念和立論依據，有助于丹霞地貌的理論研究及其相關旅游資源的合理闡釋。

一 丹霞地貌概念的緣起

1. 丹霞層和丹霞山地形

前人已經對丹霞地貌概念沿革做過較充分的調研和陳述（例如文獻[3， 14]），強調丹霞地貌脫胎于地層學和區域地質填圖。“丹霞”一詞源自曹丕的《芙蓉池作詩》：“丹霞夾明月，華星出云間”，指天上美麗的紅霞。1928年馮景蘭和朱翙聲首次用“丹霞”描述特定的地層，即丹霞層[15]，最初相當于地質填圖單位，適用于大范圍小比例尺的地質填圖，特指粵北區域的地層單位[3]，是基于其顏色、巖性組合、地質年代、地層接觸關系、地形地貌特征幾大要素的綜合考慮。顏色實指紅色或黃紅色，巖性組合主要為砂巖與礫巖，年代起初定為第三紀，接觸關系或者產出層位是第三系紅色砂巖下部。馮景蘭指出地形特征為“侵蝕之后，絕崖陡壁，直如人造之堅固偉岸之堡壘，而不知其為天造地設也”。且地形與巖性關系明顯，可把地形特征當作這類巖層的填圖標志。馮景蘭對此地貌景觀的描述也特別富有詩情畫意：“峰崖崔巍，江流奔騰，赤壁四立，綠樹上復，真嶺南之奇觀也”。想必馮景蘭受到明代地理學家徐霞客（1587年1月5日—1641年3月8日，萬歷十四年十一月二十七日—崇禎十四年正月二十七日）游記的影響，徐霞客曾對浙江天臺山的地貌做出如下描述：“赤城山頂圓壁特起，望之如城，而石色微赤。”“至赤城麓，仰視丹霞層亙”。

1939年，陳國達為地層對比之需要提出“丹霞山地形”的概念[3]，而非丹霞地形或丹霞地貌這類術語。其論文如《江西貢水流域地質》[16]，并未論及地貌學，丹霞地貌只是文中一個插圖的描述性說明而已。陳國達依然是把這種特殊地貌作為丹霞層這種巖石地層單位的一種填圖標志或者地層學標志。他把與丹霞山性質相同的地貌命名為丹霞山地形，而非丹霞地形，并修訂了馮景蘭早先對地層層位的劃分方案，確定丹霞層在南雄層之上。直到現在，將地貌或者地形特征作為標志性巖石地層單元在遙感巖性構造解譯和地質填圖中依然是常用方法之一（例如文獻[17-18]）。

1992年，80歲高齡的陳國達拄著拐杖考察了崀山風景區，眼前的一切就是他在20世紀30年代命名的丹霞地貌。當看到崀山雄奇偉峻的丹霞地貌后，他感嘆說：“我來晚了，當初如果不是先到廣東的丹霞山而是湖南崀山，那么世界地質史上就無丹霞地貌而只有崀山地貌了。”[19]這表明陳國達的原意是用丹霞山地貌表達一種丹霞山式地貌類型，類似于喀斯特（Karst）地貌的命名方式，喀斯特就是用地名作為巖溶地貌的代稱。

丹霞組的地質年代后被確立為晚白堊紀早中期，且產恐龍蛋化石[20]。其成巖構造背景，是一種斷陷或坳陷盆地，羅定群、南雄群和丹霞群均為湖泊或山間盆地相沉積。距今1億年前后，當盆地周圍是石灰巖丘陵山地時，在適宜氣候條件下，該丘陵山地便提供大量的石灰巖礫石和富鈣溶液進入盆地，使今日的羅定、臨武、星子和坪石等紅層構造盆地邊緣賦存豐富的碳酸鹽巖。而周圍無石灰巖山丘的紅層盆地沉積，就不存在這種情況[20]。

據此可知：（1）丹霞地貌有確切的命名地，即起型于廣東丹霞山。（2）丹霞層是一套巖石地層單位，即后來所稱的丹霞組，丹霞山地形是丹霞層區域地質填圖的地形標志。（3）丹霞地貌是在50年代后地貌學詞匯引入地學取代地形之后才被采用的。

2.丹霞地貌

本文認為《地質辭典》中關于丹霞地貌的概念[21]是比較中肯的：“厚層、產狀平緩、節理發育、鐵鈣質混合膠結不勻的紅色砂礫巖，在差異風化、重力崩塌、侵蝕、溶蝕等綜合作用下形成的城堡狀、寶塔狀、針狀、柱狀、棒狀、方山狀或峰林狀的地形。”其中巖性構造、地質作用（或營力）以及形貌三方面既全面又簡明。符合上述定義的地貌在中國稱之為丹霞地貌，在美國西南部則稱之為桌山（圖5，見封3）。

在諸多教科書中（例如文獻[22]），丹霞地貌并不獨立成章，而是屬于陸地流水地貌及沉積物章節中的一小節。教科書中把丹霞地貌作為一種特殊地貌名詞來使用，系指厚層近水平的紅色砂巖、礫巖、砂質泥巖，沿著垂直節理經長期風化剝離和流水侵蝕形成的地貌景觀的總稱。地貌形態之所以奇特，因為有矗立的孤峰，陡直的峭壁和各種各樣的城堡狀、寶塔狀、針狀、柱狀、棒狀、方山狀或峰林狀的地形，有的形似巖溶地貌的峰林、峰叢和孤峰，于是有人稱之為“假巖溶”，并注明這類丹霞地貌主要發育在侏羅紀至古近紀的水平或近水平的紅色地層，而不是易溶的石灰巖中。

二 丹霞地貌的概念爭議和地貌學分析

1. 地層的巖性、構造和時代特征

在地層學上，顏色只是巖性描述中的一個方面，更全面的巖性描述與巖石定名尚需結合巖石的化學與礦物成分，結構和構造等其他要素。最初在地層學研究中，丹霞就是紅色的指代文字，與磚紅色并無二致。然而，既然現在丹霞山地貌已被賦予地貌學的內涵，人們就不應該簡單地把丹霞地貌理解為地貌的顏色描述。倘若地貌僅按顏色進行分類，就必須滿足體系全面且子類相互獨立的原則，應該能充分描述與區分所有的地貌類型。如此是否應該存在黑色地貌、灰色地貌、黃色地貌？難道還需要引入一個色度表予以詳細的地貌描述分類？有趣的是，重慶市酉陽地區有一個紅石林景區，卻是喀斯特地貌。這種紅石山最初被有些人誤當作丹霞地貌，當埋在紅色風化層之下的紅黏土、紅砂土被淋濾干凈后，就變成了灰黑色，丹霞色隨即消失。此外，中文丹霞地貌翻譯成英文是Danxia landform，而非Rose-cloud landform，后者強調顏色。即使把丹霞翻譯成紅層（Red beds），也有問題：丹霞地貌就成了紅層地貌的同義語。

廣東丹霞山一帶的地質特征主要是產狀近水平的砂巖和礫巖被NW向和NE向兩組近直立的節理切割長方柱或菱形四面柱的構造樣式，沒有遭受強烈的構造擠壓形成的褶皺變形。該區古構造盆地邊界受NEE-NE向和NW-NNW向高傾角斷層控制[23]，現今構造應力場主壓應力軸呈現NWW-SEE向[24]。這說明該區巖石自沉積成巖以來并沒有經受過強烈的褶皺、逆沖斷裂和火山作用等，也說明巖性、水平層理、構造變形（垂直構造節理與破裂）是影響地表侵蝕和重力崩塌地貌發育過程的三大重要因素。那些巖性均勻的花崗巖等，受上述因素的限制而使其破裂，破裂圍限的巖塊若不發生崩塌、滑坡等侵蝕現象，就不會形成丹霞地貌。事實上，與廣東丹霞山同處于相同新構造背景的花崗巖體就是如此，只發生中強風化形成丘陵地貌而被大面積植被所覆蓋。若沒有垂直或陡傾的節理與破裂，差異風化、重力崩塌、流水溶蝕、風力侵蝕等綜合作用就不可能形成有陡崖的城堡狀、寶塔狀、針狀、柱狀、棒狀、方山狀或峰林狀的地形。水平層理也至關重要，因為沉積層理本身就是力學性質的不連續面與薄弱面，若其傾斜一定的角度，垂直方向上的重力則會在傾斜層面上形成巨大的剪切分量，造成滑塌，最終結果也不能形成丹霞地貌的“頂平、身陡、麓緩”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響丹霞山地形發育的輔助條件。

地層的形成時代則沒有特別要求，比白堊紀更老的或更新的地層，若其巖性和構造特征類似于丹霞山，滿足上述三大要素則同樣可以發育類似的地貌。

2.作用或營力分析

從機械作用看，密度較小的地球外圈層物質，如松散的沉積物、水流、氣流、冰及其混合物等，其運動速率遠遠大于地面巖石。當構造作用不強或無明顯水平運動時，巖石圈固態物質相對靜止，而外圈層的流體或者混合相物質，在一定的環境中，反復循環作用于巖石，水和空氣的流動作用如風、地表徑流和潮汐等，冰川和凍融作用等促使巖石表層在重力的作用下發生負荷地質作用，如潛移、崩塌、滑坡、泥石流等，都將改變原有的巖石表層形貌。從化學過程和生物作用看，巖石圈可溶物和生物活動都將加速巖石中礦物集合體失去結合力從而解離。同時，化學溶蝕過程和生物作用過程也是不容忽視的因素。解離的巖石碎屑和溶解于流體中的溶解質在合適的地理環境，如侵蝕基準面所在地帶，將發生堆積作用，也起到重要的地貌塑造作用。

丹霞山一帶主要涉及陸地流水地貌及沉積物系統，同時也是風化殼、斜坡重力地貌及堆積物系統。在洪水季節，暴雨在植被稀少的巖面或者坡面上迅速匯集成動力較強的洪水急流（弗勞德數Fr>1），搬運較大礫石，磨礪巖石表面并易于產生壺穴作用，枯水期和非洪水期又處于沉積穩定狀態，堆積物主要是倒石堆相，而非階地沉積物。“頂平、身陡、麓緩”中的緩主要是倒石堆相堆積地貌鑄就的。如前所述，丹霞組地層因其巖石存在碳酸鹽巖礫石和鈣質膠結物[18]，巖溶作用也不可忽視。此處氣候潮濕溫潤，處于亞熱帶，生物作用同樣不可忽視。

3.地貌的時代

廣東丹霞山地貌的陡崖是新構造時期形成的，主要是上新世以來隆升剝蝕的產物，目前處于壯年期。白堊紀是受剝蝕地質體的形成時代，不是丹霞地貌的形成時代。不應限定丹霞地貌構成的物質基礎的時代為中生代。如果非要限定形成時代，也是限定丹霞地貌本身的形成時代，而非巖石的形成時代。然而，剝蝕地貌的時代遠不如巖石地層單位時代依據多樣，后者有化石、同位素年代學和地層接觸關系等依據。隨著時間的推移，侵蝕不斷擴展，形成目前的構造地貌形態。

4.其他相關問題探討

地貌學是一門嚴謹的學問，而不是一種現象的單方面特征的表述。整個地貌系統可以劃分為一級的子系統，即構造地貌、侵蝕地貌和堆積地貌等。侵蝕和堆積總是相伴而生，因此又可以按照地表系統進行分類，如河流、湖泊、海洋、冰川、風沙、巖溶等地表子系統。這類一級子系統，還可以依次劃分出更次級的子系統類型。所謂的北方丹霞地貌（例如文獻[25]）和廣義丹霞地貌[26]均可通過地貌學原理予以評判。

陜北所謂的“丹霞地貌”（例如文獻[7]），其被剝蝕地質體不僅包括紅層，還有覆蓋其上的階地沉積物和黃土，無形成孤峰和峰叢的構造條件，總體地形特征其實是“塬，峁，梁”，其上寬廣多相連，仍可進行通車和耕作等人類生產生活;溝谷堆積物較少，流水搬運顯著，險峻的谷底難以貫通成可通行的巷道。平面地形圖上丹霞地貌與之區別更易判讀。美國的羚羊谷雖無陜北那樣的黃土覆蓋，但總體是平坦的，在地表形貌上類似于戈壁荒漠。陜北延安的紅砂巖型雕巖谷、美國的羚羊谷主要受到流域面積大小的影響，沿著巖石破裂產生下切作用（down cutting），巖坡侵蝕速率遠小于谷底下切侵蝕速率，因此表現出狹縫型峽谷（slot canyon）的特征，局部因坡面向兩側擴展而形成V型谷特征。狹縫型峽谷或雕巖谷[9]的發展趨勢是，壺穴擴大并相互貫通從而產生曲度較大的基巖河谷，從上游到下游水量大小不同，侵蝕速率變化明顯，河流縱剖面有明顯的坡降，溯源侵蝕明顯，但不會發育成美國桌山和廣東丹霞山峰那種正地形和巷谷負地形網狀排布的地形地貌，只會發育為多級樹枝狀溝谷水系地貌特征，表現為梁谷相間。因此，從發育階段看，這類雕巖谷也不可能是丹霞地貌的雛形，不是幼年期丹霞地貌。

張掖的“丹霞地貌”（例如文獻[8， 10]）實為彩丘，巖層經受強烈的褶皺，產狀傾斜多變，劈理發育，更不可能發育成丹霞地貌，而是表現為彩丘特征（圖4a，b），地層產狀和地貌面的幾何學關系受控于構造地質學中的V字型法則。

反觀丹霞地貌，其平面地形特征倒是類似于喀斯特地貌（例如廣西桂林喀斯特地貌），它們的侵蝕由于存在著巖溶作用和崩塌作用，巷谷所在水系河谷的縱剖面坡降非常小，所以它們是整體下降剝蝕的結果，未受到流域水流流量的控制，而是受巖石垂直節理構造的控制更明顯。

三 結 語

本文討論的丹霞地貌概念，是在前人大量文獻和筆者近年來野外調查的基礎上認知的。通過分析我們得出如下幾點認識：

（1）丹霞地貌概念的擴大化已導致地貌分類體系混亂，以致張冠李戴，例如錯誤地將中國北方的紅砂巖型雕巖谷、張掖彩丘認定為丹霞地貌。相同名字的地貌必須具有同一的成因、同一的地質意義，且分類體系的劃分必須考慮全部的子系統，子系統之間必須互不重疊，相互獨立。丹霞地貌并非這樣的分類體系，因此在教科書中才被列為特殊地貌類型予以對待。

（2）作為一種特殊地貌類型，與其擴大化到全部的紅色地貌，還不如堅持丹霞地貌的原始概念，回歸到1983年地質礦產部地質辭典辦公室《地質辭典》中的定義。丹霞地貌應該譯為Danxia landform或Danxia-style landform，是一類丹霞山式地貌的總稱，丹霞指的是廣東丹霞山這一具體地方，這是一種以地名進行綜合命名地貌成因類型的方式，就像陳國達所說的，也可以稱為崀山地貌，而不是僅僅按照顏色進行地貌分類的粗淺做法。

（3）按照地貌學理論，對被侵蝕地質體而言，丹霞地貌中的紅色這一顏色因素并不占主導地位，關鍵是巖石組合和構造變形因素。從地質作用看，丹霞地貌主要發育崩塌作用，但少不了溶蝕作用，這也是其被稱為“假巖溶”的原因。正因如此，其巖性十分重要，可溶碳酸鹽巖或者鈣質膠結物是必要條件之一;在丹霞地貌的形成過程中，巖石構造的作用更是扮演著舉足輕重的角色，侵蝕沿著兩組正交張節理或共軛剪節理切割巖層形成的棋盤格子破裂這些構造薄弱部位進行，逐漸形成截面長方形或菱形的垂直柱體以及之間的網狀巷道式剝蝕堆積。

（4）概念清楚是學者必備的基本素質，正因為如此，做學問的人必對科學術語進行嚴格定義。如果隨便更改定義，必然會造成“同義不同字，同字不同義”的混亂局面。做研究的學者應該如此，做科普的人員亦要如此。

總之，各大旅游景點應被賦予地貌學科學的內容，使人們陶冶情操的同時進行大自然的科學探索。在進行丹霞地貌命名時，不能僅用顏色滿足紅色和局部地形滿足陡峭這兩個要素而草率下結論，還要對被剝蝕地質體的巖石組合和構造變形、作用于巖層之上的水和植被等物質系統、侵蝕和堆積作用、形成環境（如溫度和現代構造應力場）、地貌發育時代等方面的綜合研究，方可厘定。

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