胡昆，李宏卫，黄孝波，李媛，张健

广东省地质调查院，广东 广州 510080

广东大峡谷又称乳源大峡谷、粤北大峡谷，位于拟建南岭国家公园的一般控制区，属于南部门区系统，是拟建南岭国家公园重要的自然生态系统；地处北回归线北缘，气候上属南亚热带向中亚热带过渡类型。区内地形、地貌复杂，形成南亚热带与中亚热带的过渡性气候和大峡谷内小气候并存的生态环境（广东省地质矿产局，1988；广东省地质调查院，2009）。广东大峡谷北起南岭山系东端的乳源瑶族自治县大布镇，终至英德市石牯塘镇，自北向南呈“Z”字形延伸，长约15km，深约300m。区内地形切割强烈、坡陡谷深、水系发育，主干河流多呈近南北向延伸，气候温和湿润，年平均气温21.1℃，雨季多集中在5-8月份，雨量充沛，植被类型为亚热带常绿阔叶林，珍稀的动植物和独特的峡谷地形地貌奠定了广东大峡谷在拟建南岭国家公园的地位，它是一处重要的地质博物馆和珍稀植物园（智慧科普展示园）。

近年来，众多学者对广东大峡谷景观特征和地貌成因进行了报道。黄玉昆（1980）、张珂等（1992）、张珂和黄玉昆（1995）、郗增福（2007）、周尚哲等（2013）认为中新世早期是南岭夷平面发育终结和新一轮地貌循环开始的时间，在第四纪期间广东大峡谷地区经历了至少三次的间歇性抬升。王为等（2007）、Wang W et al.（2009）调查分析了大峡谷源头河段的227处壶穴形态特征，认为壶穴的形成与发育只与河床局部的地质、地貌、流水特征有关。黄海华（2017）简要阐述了广东大峡谷的成因机制，认为大峡谷的形成受中泥盆世沉积环境、燕山期构造-岩浆事件以及新构造时期地壳抬升所制约。郭超等（2022）介绍了广东大峡谷及其邻区分布的华南地区出露面积最大的石英砂岩，即华南规模最大、分布最集中的砂岩峰林地貌，指出砂岩石峰景观的形成受岩石性质、岩层组合、节理构造、地貌位置、气候等因素的影响，其发育期主要为青年期。前人多侧重于峡谷的地貌描述、旅游开发等，对于峡谷景观的地质成因方面的研究相对薄弱。本文在“广东1∶5万大布公社等四幅区域地质矿产调查”项目成果基础上（广东省地质调查院，2017），结合实地调查，从峡谷地质遗迹景观资源类型出发，综合分析大峡谷构造地貌形成过程与成因机制，为南岭国家公园建设提供地质思路和科学依据。

1 地质背景

研究区大地构造上位于华夏造山系的武夷—云开造山带，基底属于前寒武纪—早古生代强烈褶皱变质岩系，地层区划属武夷—云开地层区罗霄地层分区，区域内主要出露泥盆纪、石炭纪地层，另有少量震旦系（广东省地质矿产局，1988；张克信等，2017）。大峡谷内以中泥盆世老虎头组（D2l）粗碎屑岩沉积物为主，岩性为紫红、灰褐、黄褐、黄白色中厚层状含砾石英砂岩、岩屑石英砂岩夹粉砂岩、泥岩等，代表滨海沉积环境，角度不整合于下古生界之上。研究区断裂构造以北东东向为主，北北东和北西西向断裂构造较少发育（图1）（广东省地质调查院，2017）。

2 地质遗迹景观特征

研究区属于广东省级自然保护区，根据《地质遗迹调查规范（DZ/T 0303-2017）》（国土资源部，2017），区内地质遗迹分为基础地质、地貌景观2个大类，具体分为地层剖面、构造剖面，岩土体地貌、水体地貌、构造地貌共5类，包括典型剖面、断裂、碎屑岩地貌、壶穴、潭、瀑布、夷平面、峡谷8个亚类，主要地质遗迹共计31处（图1，表1）。

表1 广东大峡谷地质遗迹类型划分表Table 1 List of geological relics types of Guangdong Grand Canyon

图1 广东大峡谷主要景观资源分布与地质简图（据黄海华，2017修改）Fig.1 Main landscape resources distribution and geological map of Guangdong Grand Canyon(According to Huang H H,2017)

2.1 基础地质大类遗迹

2.1.1 典型剖面

老虎头组典型剖面由1∶25万韶关市幅区域地质调查项目实测（图2）（广东省地质调查院，2009），剖面位置坐标为E 113°7′50.41″，N 24°30′49.89″。与乳源桂头杨溪组-老虎头组剖面相比，该剖面未见顶、底，但露头更好、层序更加清晰，原生沉积构造保存完好。剖面中岩层总体倾向北西280°～310°，倾角3°～6°。下部岩性为砾岩、含砾石英砂岩、砂砾岩（图3A），向上过渡为粗粒石英砂岩、含砾砂岩夹粉砂岩，自下而上显示由粗至细的变化规律，沉积层序以砂砾岩为主向砂岩与粉砂岩互层演化（图3B），指示滨岸环境，为海进退积型沉积，层内发育纹层理、交错层理等（图3C、3D），层间发育平行层理，粉砂岩及泥质粉砂岩中发育水平层理（图3E）。

图2 广东大峡谷老虎头组实测地层剖面图（据广东省地质调查院，2009修改）Fig.2 The measured stratum section of Laohutou Formation in Guangdong Grand Canyon（Modified from Guangdong Geological Survey,2009）

2.1.2 断裂

区内构造以北东向—北北东向断裂构造和北西向断裂为主，与断裂构造相配套的节理裂隙较为发育，岩石中普遍发育两组高角度节理（图3F），节理走向以北西310～340°和北东20～50°为主，局部发育近南北和近东西向节理。

图3 广东大峡谷基本层序和断裂构造Fig.3 The basic sequence and fault structure in Guangdong Grand Canyon

阎罗头断裂（F1）总体倾向西，倾角较陡，切割中泥盆统老虎头组，断裂破碎带宽度从几十厘米到15米变化，带内发育浅灰、褐红色碎粉岩和乳白色硅化岩，碎粉岩受挤压作用片理化，硅化岩被挤压呈透镜状分布，断裂上盘岩层受断裂牵引向上弯曲，显示正断层特征，形成于燕山期。

将军潭断裂（F2）走向30°，倾向北西，倾角70°，切割老虎头组和春湾组，宏观上表现为上、下盘地形急剧变化，呈“陡崖”状；断面发育阶步和褐铁矿薄膜，示下盘相对下降，为正断层，形成于燕山期。

黄洞河断裂（F3）走向35°，倾向北西，倾角75°，切割中泥盆统老虎头组，断裂破碎带宽度约1～2.5 m，带内发育硅化岩，示张性正断层特征，形成于燕山期。

坪址断裂（F4）走向340°，倾向北东，倾角40°～80°，切割老虎头组和春湾组，断裂破碎带宽1.5 m，断面呈现褐铁矿化或局部发育褐铁矿化薄膜层，主要由硅化岩和脉石英组成，围岩轻微碎裂，脉中可见石英晶簇，示张性正断层特征，形成于燕山期。

谢家山断裂（F5）走向310°，倾向南西，倾角60°，大致沿广东大峡谷展布，切割泥盆纪地层。断裂带主要充填有碎裂岩，规模较小，一般宽几十厘米到1米，表现为硅化、褐铁矿化、绿泥石化蚀变特征，形成于燕山期。

2.2 地貌景观大类遗迹

2.2.1 岩土体地貌

广东大峡谷的岩土体地貌与湖南张家界地貌物质基础较相似，以砂页岩为主，因此称为类张家界地貌（陈锐明等，2017），分布面积大，完整程度较高，包括石峰、崖壁、石柱、线谷（巷谷）、垂直侵蚀沟（裂隙谷）、额状岩槽6种（表1）。

姐妹峰、天蓬元帅（图4A）和聚仙台（图4B）为典型的石峰地貌，姐妹峰海拔652 m，高差约14 m；天蓬元帅海拔669 m，高差约6 m；聚仙台海拔660 m。

虎啸崖为崖壁地貌，位于大峡谷两侧山体，高约280 m。

天烛峰（图4C）为石柱地貌景观。

线谷（巷谷）地貌随着高角度节理沿裂隙面不断加宽、加深而形成。通天梯顺走向50°垂直节理修建而成，由北东向南西为上台阶，台阶1368级，平均0.2 m/级，谷底与谷顶高差约280 m，谷宽3～8 m。一线天顺走向320°，产状50°∠80°节理修建而成，由南东向北西为下台阶，300台阶级，平均0.25 m/级，谷底与谷顶高差约75 m，谷宽约2～4 m。

垂直侵蚀沟（裂隙谷）地貌位于峡谷两侧山体崖壁上，高度几十厘米至几米不等。

额状岩槽地貌位于通天梯电站南东侧引水渠，长约15 m，高约2 m，深约3 m，是水平岩层经过长期的风化剥蚀、水流侵蚀和重力崩塌作用形成的（图4D）。

图4 广东大峡谷岩土体地貌Fig.4 The geomorphology of rock and soil mass in Guangdong Grand Canyon

2.2.2 水体地貌

研究区内水体地貌主要有瀑布、潭和壶穴。峡谷中的高角度节理发育且纵切河床，致节理密集处或小断裂所经岩石较破碎而易风化，经年河水冲蚀崩落形成陡坎，每至丰水期，上游河水奔流至此下跌形成瀑布和水潭，在大部分水潭潭壁、潭底或潭顶都有壶穴发育（表1）。

腾龙大瀑布落差约220 m，其下的腾龙潭为区内面积最大水潭，约95×105 m2（图5A）；黄龙瀑布落差约34 m，其下的黄龙潭面积约40×36m2，河床呈“Z”型，发育多级跌水（图5B）；盘龙潭河床非自然坡降，发育2处跌水。桃花潭瀑布落差约36 m，面积约45×35 m2（图5C）；长青潭为宽约8～15 m的狭长条形水潭；仙女潭瀑布落差约25m，水潭面积34×25 m2（图5D）。

腾龙潭壶穴群形态多样，有圆形、椭圆形、三角形、四边形、多边形乃至长条形（图5E）；盘龙潭壶穴以潭状壶穴（图5F）为主；鸳鸯池壶穴类型为半壁缸状壶穴（图5G）；桃花潭壶穴群发育位置多样，河床上发育串珠状壶穴，岩壁发育不规则壶穴，潭顶发育缸状半壁壶穴，潭底发育盆状壶穴（图5H）。

图5 广东大峡谷水体地貌Fig.5 The water physiognomy in Guangdong Grand Canyon

2.2.3 构造地貌

研究区构造地貌为夷平面和峡谷。在大峡谷入口处，可以清楚地看到一前一后两层起伏微缓的峰顶面，分别是大峡谷谷口广场南东侧夷平面和千米游廊北东侧夷平面，海拔600～700 m，平均海拔640 m（图6A、6B），是同一时期形成的一级夷平面。依据南岭南坡剥蚀速率，推测其形成的时代为距今约300万年的新近纪末期（张珂等，1992）。峡谷谷顶宽窄不一，最宽处可达千米，最窄处也有百余米，其顶部地貌平缓，内部沟壑纵横，奇峰林立（图6C、6D）。石林石柱高耸入云，岩石崖缝一线天际，千丈瀑布直击谷底，谷底溪流蜿蜒曲折。

图6 广东大峡谷夷平面和远景Fig.6 The planation surface and distant view in Guangdong Grand Canyon

3 构造地貌形成过程与机制

峡谷的形成与地球内外营力作用密切相关，燕山运动、新构造运动和河流下切是其形成的关键因素，岩性和构造条件是必要条件：岩性坚硬而断裂、节理发育，断裂、节理形成岩层薄弱面，而岩性坚硬又有利于两岸谷坡的保存；流水的切割作用形成了谷底；在各方面因素的共同作用下峡谷的秀丽景观得以形成（唐贵智和陶明，1997；陈建军等，2008；陈锐明等，2017）。

3.1 泥盆-石炭纪奠定物质基础

早古生代，研究区处于加里东期陆内造山阶段，海水逐渐退去，岛山显现。随后区域地壳开始抬升，陆地面积扩大，正地形不断风化侵蚀，导致志留系缺失。从中泥盆世开始，研究区进入陆表海演化阶段，海水开始自西向东、从北向南推进，使得自西向东发育滨海相与河流相沉积体系，岩性为碳酸盐岩、碎屑岩等，东部的九连古陆（八面山岛、诸广山岛）为主要的沉积物源区（广东省地质调查院，2017），研究区泥盆纪为河流相粗碎屑岩建造，沉积了一套砂岩、砾岩夹页岩组合（图7）；石炭系主要为海相碳酸盐岩类，偶见下石炭统海陆交互相煤系地层。中三叠世末，大规模海侵结束，研究区海相沉积史结束，转入陆内演化阶段。

图7 南岭地区中泥盆世岩相古地理图（据曾允孚等，1993修改）Fig.7 Lithofacies palaeogeographic map of the Middle Devonian in Nanling area（Modified from Zeng Y F et al.,2007）

不同岩性组合（岩石成分）是形成不同地貌的物质基础（田明中和程捷，2009；柴乐等，2022）。研究区内中泥盆世老虎头组岩层平缓，几近水平产出，石英砂岩的石英含量很高，胶结物为硅质、铁质，它们的化学性质在表生环境下非常稳定，具有较强的抗侵蚀性（杨帅东等，2021）。石英砂岩具有坚硬的物理特性，不易因重力影响产生层间滑动（彭剑文，2017），从而构成石峰、石柱、崖壁（图4A、B、C）的坚固底座，是形成广东大峡谷的物质基础之一。相较之下，岩性较细的粉砂岩、泥质粉砂岩等抗风化能力差，不利于塑造峡谷地貌（贾丽云等，2014；蒋凌云等，2018）。

3.2 燕山-喜山期早期奠定构造基础

燕山构造运动阶段，大规模构造运动使研究区泥盆—石炭纪地层被抬升并形成复式褶皱，在断裂的多期活动影响下，泥盆纪砂岩中形成大量的垂直节理系，北西、北东向节理相互配套，局部发育近南北和近东西向节理（图8），它们将岩层切割成菱形块体，形成“棋盘状”构造，这种活动影响持续至喜马拉雅构造阶段。在喜马拉雅运动早期，基本没有发生褶皱变动，而是以块状构造为特征发生整体性或差异性抬升。这种高角度裂隙（节理）有利于为砂岩地貌造型，它们控制山体走向和轮廓以及峡谷的走向。同时，受流水-重力作用，少量粉砂岩、泥质粉砂岩块体受到差异性风化作用而发生崩塌，残留原地的石英砂岩块体成为石峰、石柱、崖壁等。由于这些菱形块体保持在近水平层面上，不易滑塌，因此石峰、石柱可以长期保持直立状态，崖陡谷深的形貌也不断形成。

图8 广东大峡谷节理系统Fig.8 The joint system of Guangdong Grand Canyon

3.3 新构造运动以来的构造、水文作用塑造现今地貌

新构造运动以来，南岭大幅度隆升，准平原开始解体，块体差异性上升形成多级夷平面（熊建国等，2020），为大峡谷的形成提供动力来源，也控制了大峡谷的发育进程（黄林燕等，2006）。与此同时，大布河为了维持其基准面，不断下蚀岩层，形成近垂直的峡谷。而高角度的节理与近水平的岩层面共同控制了大峡谷的坡面形态，使坡面由顶至底呈现出“顶平、身陡、麓缓”的特征（图9）。

图9 广东大峡谷坡面形态特征Fig.9 Characteristics of slope morphology of Guangdong Grand Canyon

水流侵蚀作用在大峡谷微地貌形成过程中占据重要角色，与其直接相关的是瀑布、潭、壶穴（曾兰华等，2016）。在靠近大布河源头的大峡谷北入口和西入口处的河流流水发生下蚀，由于新构造运动差异性升降，造成谷底在纵向上呈阶梯状。谷底的石英砂岩坚硬且抗侵蚀能力强，突起形成多级陡坎（裂点）（图10），水流经过陡坎后发生明显跌水现象，垂直落差大的谷底之间形成瀑布。水流携带崩塌的岩块、卵砾石从陡坎跌落，在谷底形成潭（图5A、5C、5D、5F）。在河床和岩壁之上，流水侵蚀及其在河床凹坑产生的旋转水流携带沙、卵石作圆周旋转移动，以侧蚀的方式磨蚀形成各式各样的壶穴（图5E、5G、5H）。除此之外，流水的侵蚀加剧高角度节理沿裂隙面不断加宽、加深，形成平直的线谷（巷谷），线谷（巷谷）受到流水进一步侵蚀，演化为峡谷（图6D）。

图10 广东大峡谷河谷纵剖面示意图Fig.10 Schematic diagram of the longitudinal profile of river valley in Guangdong Grand Canyon

在塑造大峡谷地貌最初期，重力崩塌与岩性条件、高角度节理切割、流水侵蚀共同作用，完成对大峡谷地貌的多层次塑造。流水侧蚀使谷坡形成凹槽，在重力作用下，谷坡部位悬空的块体沿高角度节理面发生崩塌，同时加深凹槽（唐云松等，2005；王运生等，2008；刘凌云等，2011），堆积在谷底形成滚石堆，而谷底块体因荷载过大出现裂缝，构造层节理受到破坏，可溶物质进一步被侵蚀、剥离，悬空后的块体沿裂隙面滑落形成崖壁。发生重力崩塌后，新的崖壁形成。在高角度节理、水流侵蚀、重力崩塌共同作用下，新的崖壁继续不断进行后退式的地貌演化（孙东霞等，2009；丁镭等，2012）（图11）。

图11 广东大峡谷演化模式图Fig.11 Evolutionary model map of Guangdong Grand Canyon

广东大峡谷靠近叠水河上游，其下河床为线状，河谷深切，正地形＞负地形，以发育峰丛为主要特征。根据张家界地貌的演化阶段，广东大峡谷中有柱峰从主体山脉中分离出来，处于青年期（平亚敏等，2011；何勇和许涛，2014；吴吉林等，2021）。

4 结论及建议

（1）广东大峡谷为典型的构造地貌类型，是受地球内、外动力协同作用，在区域地壳抬升和水流侵蚀基础上，经过数千万年地质演化而形成的负地形，发育有2大类5类8亚类地质地貌景观。

（2）广东大峡谷构造地貌演化经历了泥盆纪石英砂岩沉积成岩、燕山-喜山早期抬升和节理形成、新构造运动以来的差异抬升与现今地貌形成三大阶段。线状河床、深切河谷及少量柱峰表明广东大峡谷正处于地貌演化的青年期，正在不断的演化中。

（3）广东大峡谷多样的地质遗迹景观资源，为该区开展科普科研、旅游开发创造了有利条件。建议充分利用该区丰富的人文和自然资源，加强对“峡谷、石峰、石柱、瀑布、水潭、壶穴”等景观资源的地质构造演化过程的研究，深入挖掘其科学性、系统性和美学价值，加强典型地质遗迹点的保护利用，提升拟建南岭国家公园的科学内涵，进一步推动南岭国家公园的申报工作。