新构造运动对河南关山国家地质公园地质遗迹景观的影响

杨 涛，于吉涛，王 让，罗雪贵

（1.河南省航空物探遥感中心，河南 郑州 450053；

2.河南理工大学测绘与国土信息工程学院，河南 焦作 454000）

新构造运动对河南关山国家地质公园地质遗迹景观的影响

杨 涛1，于吉涛2∗，王 让1，罗雪贵1

（1.河南省航空物探遥感中心，河南 郑州 450053；

2.河南理工大学测绘与国土信息工程学院，河南 焦作 454000）

从河流地貌，峡谷地貌，曲流河床裂点、瀑布和壶穴的形成，阶梯状瀑布、堆积地貌等5个方面，对新构造运动与河南关山国家地质公园地质遗迹景观的影响进行了综合分析及研究，对地质遗迹景观的保护和开发利用具有一定参考价值.

关山；地质公园；地质遗迹；新构造运动

河南关山国家地质公园位于豫北地区太行山的东南麓，行政区划隶属于河南省辉县市管辖.公园由宝泉园区、关山园区和万仙山园区等三大园区22个景区组成，面积189km2，地理坐标：东经113°23′12″～113°39′41″，北纬35°27′07″～35°50′10″，属构造地貌类地质公园，以峰林地貌、峡谷、瓮谷、断崖、方山等典型地质景观为核心，以瀑布群、溪、潭、泉、人工湖等水体景观为重要补充，以老爷顶和百泉等人文景观为辅，集科学与美学价值于一体［1－2］.

新构造运动是地球环境变化的重要因素之一，与重大灾害关系密切，它的研究对旅游开发、大型工程建设、核电站的选址、地震预报、城市规划、环境及防灾减灾研究等都具有实用价值.河南关山国家地质公园地质遗迹景观的形成，与华北板块新构造运动这一地质背景是分不开的.开展新构造运动对河南关山国家地质公园地质遗迹景观影响研究，有着重要的现实意义.

1 新构造运动的概念

本文所讨论的新构造运动是指从新近纪以来所发生的构造运动.

1.1 新构造运动的特征

1）以节奏性的振荡运动为主.这一新构造运动的特征在世界各地普遍存在，它主要表现在海侵和海退上，还有一些层状地形，如：河流和山地；

2）断裂构造活动明显；

3）褶皱构造的规模较小且不多见；

4）在老构造运动的基础上发展而来.

1.2 新构造运动的类型

1）大面积的上升和下降运动，这种构造运动形式主要形成面积比较大的高原、平原以及盆地等，一般影响的面积都比较大.但是这些地形都是在继承老构造运动的基础上形成的，是老构造运动的一种复活.一般情况下，上升运动和下降运动是相互存在的，例如在外贝加尔山地广大陆地地区中，在海拔2000m的地方发现了完好的沼泽性平原，这正是其隆升的有力证据.另外还有我国的塔里木地区，其中心区是上升的，周围是下降的（如罗布泊），并且其中伴有断块的差异运动.

2）断块运动，是一种差异运动，和上一种构造运动密切相关，常在升降构造运动的边缘发生.断块主要是由于垂直运动形成的，形成一系列的阶地.

3）褶皱运动，它是一种独特的，不同于上面两种运动的构造运动形式.它是水平运动挤压的结果.这种褶皱运动形成的地形一般在山间盆地的边缘比较常见.例如甘肃走廊的祁连山是褶皱运动的结果.

1.3 新构造运动的成因

新构造运动主要是由于板块运动或者是由于地球深处壳幔物质交替等因素诱发地壳应力场改变所产生的结果，在应力集中的地区，当应力失去平衡时，该地区就会产生形变或形成断裂.另外，外应力，如大气圈，水圈和人类也会对地壳产生突发性冲击，从而引起地壳的局部变形.新构造运动在一定区域内是不平衡的，规模也大小不一，形式也是多种多样.

2 新构造运动对关山地质遗迹景观的影响

2.1 新构造运动与河流地貌的关系

在关山国家地质公园中发育了峪河、石门河、淇河等河流，发育的河流地貌主要有V型谷、U型宽谷（如图1）、隘谷、嶂谷、曲流、岩槛、壶穴、深槽、瀑布、潭、河流阶地、离堆山等.

新构造运动对河流地貌的控制作用，主要表现在新构造运动的间歇式抬升过程中，由河流的下切侵蚀作用形成河流阶地，具体表现在对河流阶地形成的控制、河流下切对河谷形成的控制及河流侧向侵蚀对河床形态的控制.此外新构造运动的间歇式抬升所形成的U形河谷中的多级瀑布、跌水（如图2）.

2.2 新构造运动与峡谷地貌的关系

峡谷地貌是关山国家地质公园的主体景观，自西南向东北分布的峪河、古生门、淇河、红石峡、绝壁长廊构成了关山国家地质公园极具特色的峡谷群.而各种峰丛、峰林、峰簇、丹崖、长墙、围谷、瓮谷、隘谷、嶂谷、悬沟、瀑布、壶穴、深潭、离堆山、蛇曲、河谷阶地等造景地貌均分布在峡谷之内，因此关山峡谷群孕育了“裂谷奇观”.峡谷群的发育和形成主要以断裂构造为主导，受控于东亚裂谷系太行山断隆和华北裂谷伸展环境区域地质构造背景［3］.新构造运动对峡谷地貌的影响主要反映在其快速差异升降运动导致的峡谷的下切及其底部深切套谷的形成.而新构造运动对峡谷地貌的影响及控制是通过中新世早期和上新世期间的两次间歇式抬升运动及第四纪以来的差异抬升运动使得河流下切作用变强，切割太行期夷平面形成盘状宽谷，切割唐县期夷平面形成U型宽谷、V型峡谷、嶂谷和隘谷.

图1 万仙山景区围谷地貌Fig.1 The Surrounding valley in Wanxianshan Scenic spot

图2 万仙山景区黑龙瀑（A）与白龙瀑（B）景观Fig.2 The Wanxian Moutain scenic area black dragon and white dragon waterfall landscape

1）峡谷群的形成和发育峡谷群的形成和发育受控于东亚裂谷系太行山断隆和华北裂谷伸展环境区域地质构造背景（如图3），因此其形成始于在古近纪.古近纪是东亚裂谷系发育的全盛时期，在活动大陆边缘形成巨大的大陆裂谷系［4］，华北裂谷系形成及太行山断陷隆升也发生在这一时期［3］.

古近纪早期华北遭受剥蚀形成华北期短暂夷平面，即北台期夷平面，在关山景区内北台期夷平面已不存在.从始新世开始发育大型地堑裂谷盆地，华北裂谷系开始逐渐形成，太行山地区则呈断块隆起，并在其南缘发育了一系列北北东向－近东西向正断层.受喜马拉雅构造运动的影响，太行山南缘地区断陷活动造成了北台期夷平面的消失.随之断陷活动减弱，太行山地区整体抬升，遭受剥蚀，形成了太行期夷平面.在景区内主要分布海拔1000～1200m的山峰顶面，关山顶面就是在这一夷平过程中形成的，在其上残留着很多记录太行期夷平作用的地质遗迹，如标高1200m的溶洞和残积风化壳等.

在距今约25Ma的中新世早期，华北裂谷带转为整体坳陷阶段［6－7］，与裂谷盆地整体坳陷相对应，太行山南缘山脉发生了快速隆生，河流下切侵蚀作用加剧，众多河流开始切割太行期夷平面，关山现今峡谷群地貌便逐渐形成，峪河、石门河和淇河峡谷中上部的盘状宽谷就是在此次切割过程中形成的.此次山脉隆起和河流下切作用一直持续到了近千万年，切割最大深度可达500～800 m，最小深度也达200～300 m，至中新世中期切割作用才开始减弱.

中新世中期，随着气候向干冷方向转变及山脉隆升幅度的减弱，河流的下切作用减弱，侧蚀夷平作用开始加强，逐渐形成唐县期夷平面.唐县期夷平面在关山地质公园内主要分布在石门河和峪河峡谷上游的U形宽谷中，海拔约300～800m.在石门河峡谷下游则形成了高出河床150～200m的山麓侵蚀面和老壮年期的宽谷面.唐县期夷平作用在石门河及峪河峡谷中则主要表现在河谷的拓宽和曲流的发育，宝泉水库的弯曲形态就是在此次夷平作用过程中形成的.在宝泉景区唐县期夷平作用则表现为上游峡谷中曲流的形成，在万仙山景区则表现为蜿蜒迂回的河谷形态的发育.

唐县期侵蚀之后，断块隆升再次加快，河流快速下切，唐县期夷平面解体.石门河、峪河、淇河的U型宽谷和红石峡的高数十米至数百米，长数十至数公里、宽数米至百米、两侧均是绝壁的峰墙地貌就是在此次切割中形成的.

第四纪以来，新构造运动再次加强，形成了嵌入U型谷或盘状宽谷底部的V形峡谷或隘谷嶂谷地貌，关山地区今天的峡谷地貌格局已基本形成.

2）新构造运动对峡谷中造景地貌的控制及影响.新近纪至第四纪以来，东亚裂谷系开始衰亡，裂谷盆地整体坳陷，但仍继承了太行山地区整体上升，而华北平原下降的总体差异升降构造背景.与裂谷盆地整体坳陷相对应，太行山南缘山脉发生了快速隆升，使得在渐新世时期形成的太行期夷平面解体，之后经过长期的侵蚀作用，在中新世期间，形成了切割太行期夷平面的唐县期宽谷面.上新世至第四纪以来，太行山地区发生了不均匀快速隆升，在云台山地区，差异升降运动使得河流强烈下切，在唐县期夷平面之下，形成了深切河谷地貌.

图3 东亚裂谷带新生代构造—地貌剖面示意图［5］Fig.3 East Asia rift zone Cenozoic tectonic－geomorphological diagrammatic cross－section

新构造运动对峡谷地貌的影响及控制主要是通过中新世早期、上新世期间的两次间歇式抬升及第四纪以来差异抬升运动使得河流下切作用加强，形成切割太行期夷平面的盘状宽谷和切割唐县期夷平面的U型宽谷及切割唐县期夷平面的V型峡谷或嶂谷隘谷.①中新世早期抬升.中新世早期云台山地区快速抬升，河流下切作用强烈，由于此次抬升持续时间较长，一直持续了近千万年，因此形成了切割深度达数百米的深切河谷，太行期夷平面解体.从太行期夷平面的高度可以推测当时的地貌特征为海拔约300～500 m的低山丘陵.由于后期的侵蚀剥蚀作用，太行期夷平面应经剥蚀殆尽.此次抬升在太行期夷平面之下形成了深切达数百米的峡谷，该峡谷地貌受后期剥蚀拓宽作用形成了现今的U形宽谷.在此次抬升过程中，伴随着断裂的活动，薄壁断裂的活动造成了在红石峡沟口形成裂点，而八里沟瀑布断层的活动则形成了落差数百米的高大河流裂点.断裂的活动造成了峡谷地貌以裂点为界的分段性.②更新世中期唐县期夷平.在中更新世中期，抬升作用减弱，河流的下切的作用减弱，侧蚀作用加强，逐渐形成唐县期夷平面.唐县期夷平面在万仙山园区发育最为良好，在绝壁长廊可以观察到壮观的唐县期夷平面.此次夷平过程中，主要表现为河流的侧向侵蚀拓宽和溯源侵蚀.河流的侧向侵蚀使得深切河谷不断拓宽，而河流的溯源侵蚀则通过掏蚀软弱岩层使得谷坡上巨大岩块重力垮塌，使得河谷不断加长加宽，形成了U形宽谷面.在此次夷平过程中石门河峡谷中形成了U形宽谷面，该宽谷面大致位于现今的U型宽谷顶部.③上新世早期至第四纪早期地壳强烈抬升.上新世早期至第四纪早期，在此期间地壳经历了一次快速抬升，流的强烈持续下切，使得在峪河和石门河峡谷中形成切割深度达数百米的U型河谷，形成了高大陡直的谷壁.这种高大陡直的谷壁形成了 “之”形、“线”形、“U”形长崖和“环形长崖”和台阶状长崖，与这些长崖伴随形成了围谷和瓮谷景观，在石门河峡谷中这些造景地貌大量发育.④第四纪以来的间歇式抬升第四纪以来，在关山地区发生了几次间歇式抬升，这几次间歇式抬升控制了峡谷中发育的层状地貌，如台阶状长崖、河流阶地及红石峡谷中瀑布跌水的发育.在石门河峡谷上游则可以观察到两级阶梯状长崖和红石峡谷中的多级瀑布跌水.这些层状地貌能够很好的反映第四纪以来新构造运动的期次.

2.3 曲流河床裂点、瀑布、壶穴的形成

新构造运动对河床地貌的控制主要表现在其差异抬升导致侵蚀基准面下降，造成河流溯源侵蚀加强，加上岩性的差异，在河床上便形成了岩槛、瀑布和壶穴等河床地貌景观.

岩槛是横卧于河床上的坚硬岩石被侵蚀形成的陡坎，当其高于流水时形成瀑布，低于流水时形成的冲蚀坑为潭.而壶穴则是河流漩涡流携带着砂砾旋转磨蚀河床基岩形成的圆坑.通常在河流强烈冲刷的地带成群出现，由于瀑布后退在其前方形成的冲蚀坑也称之为壶穴［8］.

在关山地质公园的河床上岩槛、瀑布和壶穴都非常发育，尤其是在万仙山园区形成了众多的连瀑和叠瀑（如图4），壶穴和深潭也比比皆是（如图5）.这些由于岩槛高于水面而形成的瀑布或连续分布、或单独发育，形成了谷层层叠瀑和幽潭珠串相连的景观.

在关山地质公园峡谷内，这些岩槛、瀑布和壶穴均发育在厚度约200m左右的中寒武统张夏组地层中，峡谷中出露的张夏组地层的岩性以厚层叠层石与中薄层的泥灰岩互层为主.这种岩性物理性质的差异导致了其抗侵蚀能力的不同.

在新构造运动的差异抬升过程中，由于流水作用河流不断的向上游侵蚀，遇到软硬岩层界面时，坚硬岩层阻碍了溯源侵蚀的进行，形成河床岩槛、裂点和瀑布.在新构造运动的稳定阶段，由于岩槛造成的落差，使得水流不断侵蚀瀑布下部的河床，形成壶穴和深潭.

图4 关山国家地质公园的叠瀑和连瀑景观Fig.4 Waterfall landscape in Guanshan Geopark

图5 A：石门湖（深潭）；B：万仙山景区的壶穴Fig.5 A：Shimen lake（pool）；B：The Wanxian moutain scenic area pothole

新构造运动的间歇式抬升，使得河流的溯源侵蚀作用的强度也会随之发生变化，瀑布的位置也在节节后退，在原始瀑布的位置的河床上会留下壶穴和深潭，因此我们经常可以看到瀑布的前方河床上常常发育有串珠状的深潭，如关山红古生峡中的同心潭，就是由于溯源侵蚀，瀑布后退形成的串珠状的水潭.此外，当溯源侵蚀形成的岩槛不高于水深时，有时会在河床上形成深槽.

2.4 阶梯状瀑布的形成与间歇性抬升

阶梯状瀑布又称岩坎型瀑布，顾名思义，就是不同岩性的岩石受到流水侵蚀作用，造成河床地势的相对高差，进而形成瀑布景观.因为流水作用是一个长期而缓慢的过程，对河床基岩的侵蚀需经过漫长的岁月才能造成地势的相对高差，故岩坎型瀑布的规模一般都不是很大.但是当软硬岩层在一个地区层层相间，具有很多层数的时候，该地区的岩坎型瀑布往往是成群分布，虽然高差不是很大，不会给人雄伟壮观的印象，但一级一级的瀑布成群分布，层层叠瀑，潭瀑相连，错落有致，给人一种极其精巧雅致的感觉，当流水从一级一级的岩坎依次奔腾而下时，仿佛化身为在山林间纵情嬉戏的精灵，此情此景，更是让人流连忘返.

在关山国家地质公园中，阶梯状瀑布主要发育在关山园区（如图6），万仙山园区和宝泉园区也有少量分布，是该地质公园一道独特的风景线.在万仙园区的黑龙潭，有较多岩坎型瀑布发育，层层叠加形成一个瀑布群，瀑布落差不大，最小落差仅为1 m，最大落差为8 m.究其形成原因，可以发现河谷中的岩性特征是形成该瀑布群的主要原因.沟谷中发育者中元古界云梦山组地层，其以中厚层紫红色石英砂岩为特点，发育有两组共轭剪节理，在新构造运动的间歇性抬升下，发生断裂和崩塌，形成一系列的陡坎直接导致了岩坎型瀑布的形成.侵蚀基准面的下降或地壳的抬升运动导致河流开始下切，在河流的下切过程中，当遇到较脆弱的破碎的石英砂岩时，加剧了溯源侵蚀的进行，并导致河谷变宽，形成宽坦的河滩地貌.当河流的溯源侵蚀进一步进行时遇到中厚层石英砂岩地层时，河流溯源侵蚀的进程受到阻扰，厚层的叠层石便形成陡坎，在水流的冲刷和侵蚀作用下，瀑布下方便形成冲蚀坑，进一步加大瀑布的落差［9］.以此类推，河流在软、硬不同的地层上进行溯源侵蚀，在软弱的地层上形成平坦开阔的河滩，而坚硬的地层则成为岩坎，逐级向河流上游方向进行.

2.5 新构造运动与堆积地貌的关系

由于新构造运动的影响，地壳的抬升，在新生代形成一系列的剥夷面，此外由于岩性特征的不同，在抬升过程中，受到重力作用、河流搬运作用等内外地质作用的叠加，将地壳抬升过程中的碎石进行搬运，导致在U形谷、嶂谷中形成一系列的圆锥形堆积地貌（如图7）.

在河流等外动力地质作用下，在河流的溯源作用使上游形成封闭的陡崖，河流在陡崖处形成瀑布，向下游为河流搬运碎石，由河道向下游分布的平面上可以看到越靠近上游碎石粒径越大，越靠近下游碎石粒径越小.河流两侧分布多条支流，汇集到一起形成一个较大的主流.这些流水一方面对两侧的剪节理裂隙进行侵蚀，使裂隙扩大，又加剧了岩石自身的重力作用，相互叠加为岩石崩塌创造了条件，形成U形谷；河流一方面掘蚀了陡崖底部的泥质岩，向内掏空崖壁形成崖廊，并造成了崖墙悬空，形成陡崖崩塌，进一步造成陡崖后退，形成围谷.在地质公园内这种地貌现象极为普遍，或层层叠置，形成叠谷，或谷中有谷，形成套谷，正是由于这种地貌的存在，使得暴雨过后，峡谷处处瀑泉飞泻，煞是壮观，构成了园区一道极为靓丽的风景线，搬运的碎石等就按重力作用按倒粒顺排列，形成一系列的倒石锥景观.

［1］冯祖杰，朱世网，符光宏，等.河南关山国家地质公园综合考察报告［R］.河南省地质调查院，2005.

［2］赵静，李广济.河南关山国家地质公园崩滑流地质灾害成因分析［J］.中国地质灾害与防治学报，2007（9）：60－64.

［3］马瑞申，张忠慧.东亚裂谷系对云台地貌的控制作用（中国云台山世界地质公园申报材料专题）［R］.河南省地质调查院，2003.

［4］马瑞申，王建平.云台山地区峡谷群形成的地质构造背景［J］.地学前沿，2005，19（2）：145－160.

［5］杨巍然，纪克诚，孙继源，等.大陆裂谷研究中的几个前沿课题［J］.地学前缘，1995，20（5）：89－95.

［6］赵逊，马寅生，吴中海，等.云台山主要景观地学背景研究—云台地貌成因［M］.北京：地质出版社，2005.

［7］王鸿祯，楚旭春，刘本培，等.中国古地理图集［M］.北京：地图出版社，1985.

［8］赵俊猛，卢造勋.辽河裂谷的深部构造与裂谷活动的侧向迁移［J］.地震地质，1998，8（8）：124－132.

［9］Wang You－song，Zhang Yan.Research on the strengthening method of unsafe rocks at tianlongshan grottoes［J］.Journal of South China University of Technology（Natural Science Edition），2002，30（1）：79－83.

责任编辑：高 山

声 明

本刊已许可中国学术期刊（光盘版）电子杂志社在中国知网及其系列数据库产品中，以数字化方式复制、汇编、发行、信息网络传播本刊全文.该著作使用费及相关稿酬，本刊均用作为作者文章发表、出版、推广交流（含信息网络）以及赠送样刊之用途，即不再另行向作者支付.凡作者向本刊提交文章发表之行为即视为同意我刊上述声明.

湖北民族学院学报编辑部

Effect of Neotectonic Movement on the Geological Heritage Landscape of Guanshan National Geopark

YANG Tao1，YU Jitao2∗，WANG Rang1，LUO Xuegui1
（1.Henan Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center，Zhengzhou 450053，China；2.School of Surveying and Land Information Engineering，Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China）

From the fluvial geomorphology，gorge terrain，meandering riverbed split point，forming water⁃falls and potholes，and stepped waterfall，accumulation landform this paper analyzes and studies the effect of neotectonic movement on the geological heritage landscape of Guanshan National Geopark of Henan Province，which provides a referrence to the protection and exploitation of geological heritage landscape.

Guanshan；geopark；geological relics；neotectonic movement

图6 关山国家地质公园岩坎型瀑布景观Fig.6 Guanshan geopark type rock ridge waterfall landscape

图7 万仙山观星台附近沟谷中的堆积地貌Fig.7 Valley of accumulation landform nearby the Wanxian moutain scenic area stellar observatory

P964

A

1008－8423（2015）03－0342－05

10.13501／j.cnki.42－1569／n.2015.09.029

2015－08－01.

国家自然科学基金项目（40576041）；河南理工大学博士基金项目（B2013－020）.

杨涛（1981－），男，工程师，主要从事水工环地质的研究；∗

于吉涛（1981－），男，博士，讲师，主要从事自然地理学的研究.