火焰山式干旱区丹霞地貌特征及其对比研究

邵争平 陈兆杰 宋旭东 王朝斌

[摘要]火焰山，位于中国的新疆吐鲁番盆地，属于亚欧大陆腹地，气候特征炎热干旱，其地貌特征和南方的丹霞地貌，北方的雅丹地貌有一些形同之处；2011年12月，以火焰山为核心地质景观，整合葡萄沟自然景观及柏孜克里克千佛洞人文景观被国土资源部授予国家地质公园资格，但火焰山自身的地貌特征鲜明，有其独特之处，作者在主持火焰山国家地质公园申报及火焰山国家地质公园总体规划期间，通过地貌形态、物质成分、气候条件等诸多方面进行对比研究，探讨火焰山式干旱区丹霞地貌与南方丹霞地貌、雅丹地貌相同和不同之处。

[关键词]地质公园 火焰山式干旱区丹霞地貌 南方丹霞地貌 雅丹地貌 特征

[中图分类号] P62 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-8-3

1火焰山式干旱区丹霞地貌特征

火焰山式干旱区丹霞地貌景观分布于整个吐鲁番火焰山国家地质公园火焰山景区，呈近东西向展布，东西长约100km，南北宽约10km，主要有以下一些特征：

1.1物质组成和成景作用

火焰山出露的地层为中生代和新生代的陆相碎屑岩。

火焰山出露的地层岩性主要有：侏罗系的泥岩、砂质泥岩、砂岩、粉砂岩、石英长石砂岩、砾岩互层；白垩系的泥岩、泥砂岩、粉砂岩、细砾岩与砾岩；古近系砂岩、泥岩、砂泥岩、砾状砂岩、砾岩；新近系的砂岩、砂质泥岩与砾岩互层。

主要成景作用是距今70万年以来的新构造运动，使火焰山地区隆起，并发育倒转背斜，形成火焰山山体。隆起过程中，山体发育东西向和南北向两组断裂和一些不规则的裂隙，这些断裂在后期流水等外力作用下形成峡谷和断崖绝壁；另外，雨水冲蚀作用明显，在岩体表面形成冲沟、一线天等景观。山体表面的冲沟，状若熊熊燃烧的火焰，之所以被称为火焰山，跟这些冲沟有直接的关系。

1.2岩石颜色丰富，炫丽

火焰山出露的地层岩石颜色多达十多种：有红色、紫色、绿色等深色调；有桔红色、黄绿色、黄褐色、棕红色、樱红色、咖啡色、土黄色等杂色系；还有灰紫色、灰绿色、灰黄色、灰蓝色等灰色调。从侏罗纪晚期开始，岩石的颜色逐渐变得丰富起来，一直到古近纪后结束，之后岩石回复到单一的土黄色。说明从距今1.5亿年左右的侏罗纪晚期开始，火焰山地区的古气候由温暖湿润逐渐转变为炎热干燥，湖盆逐步萎缩，沉积物也逐步过渡到以红层为主。一直到2300万年前的古近纪后，才结束这种红层的沉积。

1.3地层产状较陡

受构造作用影响形成的火焰山，是一个背斜山，故火焰山地区的地层产出都比较陡。背斜核部，即火焰山的最高峰一带，地层很陡，倾角高达70°以上。以此为中心，向南北两侧逐渐变缓，一般倾角在30°--50°，多形成一面是绝壁，一面缓坡的单面山景观。到火焰山的最西端，即葡萄沟一带最缓，倾角变成5°左右。

1.4构造断裂形成高大绝壁，基本无丘陵存在

在构造作用下，火焰山地区的山体主要形态为“身陡、麓缓、单面山”，总体形态不是“顶平、身陡、麓缓”或圆形顶的丘陵，而是大多只有两个面，一面是陡崖绝壁（身陡），另一面是较陡的山坡面（单面山），形成一面是高大直立的陡壁，另一面是斜坡的单面山景观（图1）。

1.5炎热干旱的气候，是形成火焰山碎屑岩地貌形态的外部因素之一

素有火洲之称的吐鲁番，唐朝诗人岑参曾用“火山突兀赤亭口，火山五月火云厚，火云满山凝未开，飞鸟千里不敢来”和“火山六月应更热，赤亭道口行人绝”来形容，形象地描绘了“火焰山”的情景。《隋书》作赤石山。夏季，地表最高温度多在70℃以上，沙表最高温度有时竟高达82.3℃。《西游记》中描述的火焰山常年焰火不熄，炽热气流滚滚而上，宛如万道烈焰。

火焰山就处于极干旱、极炎热的暖温带大陆性气候区----亚欧大陆腹心地带，这个气候区和温暖湿润的南方的丹霞分布区完全不同是。这里的山体中寸草不生，完全裸露。没有植被的遮挡，没有枯枝落叶覆盖，也没有腐殖质的染色，其岩石的本色，能够清晰的看到。

1.6山体表面遍布火焰状冲沟，是火焰山式干旱区丹霞地貌独有特征

由于气候炎热干旱，降雨少而集中，寸草不生，岩体完全裸露。火焰山山体表面被那少量且集中的降水，冲刷出万条沟壑。这些沟壑的深度和宽度恰到好处，让人们从火焰山前观察时，感觉它们就像熊熊大火的火焰（图2）。

通过上述对比，火焰山式干旱区丹霞地貌特征可以概括为：发育于褶皱构造的中新生代陆相彩色碎屑岩，在干旱气候条件和季节性水流作用下形成的，顶斜、身陡、麓缓，表面发育火焰状冲沟微地貌的城堡式山岭。这种地貌更接近于南方丹霞地貌。

2典型丹霞地貌特征

2.1丹霞地貌的由来与定义

丹霞地貌以方山地形和赤壁丹崖地貌而闻名于世。1938年，陈国达提出“丹霞山地形”的地貌学名词。1961年，黄进首次提出“丹霞地貌是由水平或变动很轻微的厚层红色砂岩、砾岩所构成，因岩层呈块状结构和富有易于透水的垂直节理，经流水向下侵蚀及重力崩塌作用形成陡削的峰丛或方山地形”。1992年，黄进又把定义简化为“由红色砂砾岩形成的丹崖赤壁及其有关地貌”或“红色碎屑岩陡崖及其有关地貌”。1994年，彭华提出对红色碎屑岩应加“陆相”的限定，为“发育在红色陆相碎屑岩基础上，以赤壁丹崖为特征的一类地貌”[1]。1995年黄进将定义改为“有丹崖的红色陆相碎屑岩地貌” [2]。1996年黄可光定义为“由红色陆相碎屑岩组成的、具有陡峻坡面的各种地面形态” [3]。经过几年的讨论，意见逐步趋于统一，“红色陆相碎屑岩”作为丹霞地貌的物质基础和“赤壁丹崖”或“陡峻坡面”作为形态限定为大部分学者所接受。

丹霞地貌的定义可以表述为：“以赤壁丹崖为特征的红色陆相碎屑岩地貌”。不言而喻，“赤”与“丹”即红色色调是丹霞地貌的突出特征，“壁”与“崖”即峭壁陡崖是丹霞地貌的形态特征；“红色陆相碎屑岩”是形成丹霞地貌的物质基础。

2.2丹霞地貌的类型

黄进等（1992）曾以地层倾角大小、红层之上有无盖层、气候条件、发育阶段、形态特征和有无喀斯特化现象等六个方面的依据对丹霞地貌进行不同系列的分类（表1）。显然，这套分类系统是否合适，还需在实践中检验。

2.3丹霞地貌的形态特征

丹霞地貌最基本的形态特征：顶平、身陡、麓缓。这三种坡面也是丹霞地貌中最基本、最简单的坡面类型。

缓倾斜丹霞地貌坡面，除山顶为向一方作缓倾斜的微凸形顶坡外，其他坡面特征与水平岩层构造的坡面类型基本相同。即缓倾斜顶坡四周常发育陡崖坡，而崖麓则形成崩积缓坡，形成“顶平、身陡、麓缓”的坡面特征（图3）。

3典型雅丹地貌特征

3.1雅丹一词的由来

19世纪末至此20世纪初，西方探险家瑞典人斯文？赫定和英国人斯坦因，赴罗布泊地区考察，把罗布泊周围的这种覆舟状土丘，按当地维吾尔的称呼写成Yardangs（意为陡峭的土丘），从此Yardang一词便流传于国外地学界，再译回中文就成了“雅丹”。于是，“雅丹”一词就成了世界上地理学和考古学的通用术语，专指干燥地区的一种特殊地貌。

3.2雅丹的定义及形态

雅丹，现泛指干燥地区一种风蚀地貌。是一种比较软的河湖相沙或土状沉积物所形成的地面，经风化作用、间歇性流水冲刷和风蚀作用，形成与盛行风向平行、相间排列的风蚀土墩和风蚀凹地（沟槽）地貌组合。这种地质现象在新疆罗布泊东北发育很典型。从定义中可以看出两层意思：一是在形态上，雅丹是一种基本平行分布的槽垄，即一条沟槽，一条垄脊，相间分布（图4）；二是形成雅丹的物质基础是尚未成岩的河湖相沉积物，颜色单一，以土黄色为主。

3.3雅丹地貌类型

一类是以风力侵蚀为主形成的雅丹；还有一类则是风力侵蚀和水流侵蚀共同作用形成的雅丹，这种雅丹地貌主要分布在邻近山地的地区，罗布泊东部阿奇克谷地东段的三陇沙雅丹是这一类型雅丹的典型代表。

4对比研究

通过理论研究及特征对比，我们发现，火焰山与南方丹霞地貌及西部雅丹地貌相同和不同点主要有以下几个方面：

4.1物质成分基本相同

都是陆相盆地的沉积，物质成分为陆相碎屑岩。但南方丹霞的地层主要是中生代，岩石比较坚固；雅丹的地层为新生代，岩石较软；而火焰山包含中生代和新生代的地层，岩石的不如丹霞地貌的坚固，但比雅丹地貌坚固。

4.2岩石色彩不同

南方丹霞地貌的颜色为单一的红色；雅丹地貌的颜色以土黄色为主，部分地方有杂色岩分布；而火焰山色彩除红色外，还有黄、黑、绿、紫、灰、土黄等色多种颜色。

4.3地层产状不同

南方丹霞地貌与雅丹地貌的岩层层理都很平缓，所以普遍形成较对称的“顶平、身陡、麓缓”的山体；而火焰山的岩层相对较陡，火焰山地区的地层倾角一般40-50°，最高处达到76°，山体容易崩塌，形成单面山、金字塔型孤峰、古堡状山峰、火焰状冲沟等不同类型的地质景观；

4.4气候条件不同

南方丹霞地貌大量分布在湿润的热带、亚热带地区，而火焰山和雅丹地貌都是发育在极干旱的暖温带大陆性气候区。不同的气候条件，外动力地质作用不同，形成了不同特征的地貌形态。

4.5微地貌形态不一样

火焰山地区主要以山岳、古城堡、绝壁、金字塔型孤峰、单面山、冲沟等类型为主。而南方丹霞地貌以柱状方山、绝壁、峡谷为主，规模一般较大，呈簇状、点状弥散式分布；雅丹地貌常以长条形槽谷和垄岗为主，或陡壁小丘，多圆形，沿风向呈栅栏状相互平行排列。

5结论

通过对比，我们认为吐鲁番火焰山是目前中国西北干旱区已知的规模最大、色彩最丰富、造型最奇特、知名度最高、微地貌种类最齐全，既有“丹霞地貌”的特点，也有“雅丹地貌”的条件， 但更接近丹霞地貌的特征，因此成为独具特色、独树一帜的类型，可以命名为“火焰山式干旱区丹霞地貌”。