典型景观地貌成因分析 地貌景观类型与分布特征
云台山世界地质公园中各类地貌景观几乎都是多种内、外地质营力作用密切相关。探讨典型地貌景观的形成条件和成因对于挖掘各类景观的科学内涵、普及地质公园的科学意义都十分重要。这里将从第四纪地质与地貌学的角度对该区主要造景地貌的形成进行初步分析。
1.造境地貌形成的主要控制因素
综合各景区中各类地貌景观的特点和分布规律可以发现，影响各类地貌景观发育的主要因素包括构造背景、岩石地层的分布、古气候变化、重力崩塌作用和水动力条件等。
(1)构造背景
景区整体上位于华北地台中南部太行山复式大背斜中北北东走向的林州任村-辉县上八里复式背斜的西南翼。太古宙至早元古代期间是该区的变质基底形成阶段。中元古代—二叠纪期间，在该区发育了厚层的海相和海陆交互相沉积盖层。在侏罗-白垩纪期间的燕山期造山运动中，来自华北地台东侧、由于太平洋板块向西低角度俯冲所产生的强大的北西—南东向挤压作用形成了北东—北北东走向的太行山复背斜以及其中的任村-上八里复背斜。新生代的喜马拉雅运动期间，太行山周缘转入伸展变形阶段。在北西—南东向的拉张变形中，华北裂谷带开始发育。在太行山的东、南麓，北西向的张裂作用形成了北北东向、正倾滑的太行山山前大断裂和近东西走向、左旋正倾滑的盘古寺断裂。新生代期间，特别是晚新生代，山前正断裂带的垂直活动引发了太行山断块的持续隆升，造成了华北地区西高东低的地势和太行山东南麓与东侧华北平原之间高差达千米左右的巨大地势落差。正是在山脉隆升的背景下所形成的山地与平原之间巨大的地势落差是塑造该区峰谷交错、崖台梯叠和群峡间列的雄奇险峻的地貌景观的重要前提条件。如云台天瀑、红石峡、峰林峡、青龙峡和青天河峡谷等都是在山脉隆升过程中所形成的特征性的地貌景观。
另外，在中-新生代构造活动期间，该区还发育了近东西向和近南北向的两组近直立的构造节理。河流、冲沟或大气降水对透入性的构造节理的侵蚀切割对该区各种石墙-石壁型的长崖和石峰-石壁型的峰林、峰从地貌景观的形成起到了重要的控制作用。
(2)岩石-地层因素
位于复背斜西南翼的云台山世界地质公园中主要出露的岩石地层从老到新包括构成地台基底的太古代变质岩、以石英砂岩为主的中元古界云梦山组、以碳酸盐岩层为主的寒武纪和奥陶纪地层和以砂页岩、泥岩为主的石炭-二叠纪地层等。该区岩石地层的整体产状平缓，多倾向西或西南，倾角一般不大于15°。其中太古宙变质岩和石炭-二叠纪地层仅在该区零星分布，前者主要在个别景区的河谷底部或下部少量出露，后者主要出露在山麓地带以及河谷分水岭的峰顶面附近，在地貌景观塑造过程中的作用不大。与该区主要地貌景观密切相关的是中元古界云梦山组石英砂岩和寒武系与奥陶系的碳酸盐岩层。
地表观察和前人对该区岩石地层分布特征的总结表明(高林志等，2004;樊克锋，2004)，中薄层的相对软弱岩层与中厚层的坚硬岩层的互层分布和中薄层隔水地层与中厚层含水层的互层分布的特点是该区层状地貌景观形成的重要物质基础。
其中的中元古界云梦山组为一套整体上抗侵蚀能力很强、且常构成区域内隔水层的中厚层状的紫红色石英岩状砂岩夹中薄层紫红色或灰黑色页岩地层，层厚100～150m。该套地层主要分布在该区的温盘峪、百家岩和葫芦峪附近，与下伏的太古代岩石呈角度不整合接触，构成云台山一带中山的山基。由于极强的抗侵蚀能力，在子房河和百家岩其构成了河谷纵向上的第一级岩坎或河流裂点。并形成该区的红石峡和赤壁长崖地貌景观。
该区的寒武纪地层出露完整，总厚度400～600m左右。主要分布于该区中北部中山区的中-下部。自下而上包括辛集组、朱砂洞组、馒头组、张夏组、崮山组、炒米店组和三山子组等。其中下部的辛集组、朱砂洞组和馒头组是一套岩性以抗侵蚀能力和含水性较强的中薄层碳酸盐岩与薄层的抗侵蚀能力差和基本不透水的砂页岩和泥页岩的不等厚互层为特点，总厚度220m左右的地层。在云台山景区可以观察到，由于透水性、抗剥蚀能力不同的不等厚地层的互层分布，该套地层在地貌上常构成U形谷下部的基岩斜坡以及谷坡两侧悬泉涌出的部位。寒武系中-上部的张夏组、崮山组、炒米店组和三山子组是一套岩性以中厚层或巨厚层的白云岩夹中薄层泥灰岩、灰岩的碳酸盐岩地层，总厚度420m左右。其中的张夏组中-上部发育了中厚层的叠层石藻灰岩与中薄层的灰岩、泥灰岩的互层地层。该段地层中均匀的厚层碳酸盐岩常构成该区河谷的陡坡地貌。如青龙峡中游段的隘谷-嶂谷地貌、子房河的嶂谷-围谷和支谷沟头高达300m左右的河流裂点及发育在其上的云台天瀑都发育在该套地层中。另外，在神农山和青天河景区，以含水性不同的中厚层白云岩化鲕粒灰岩与中薄层泥灰岩互层为特点的张夏组中下段还是发育近水平的溶洞的重要部位。在青龙峡景区，张夏组中-上段抗侵蚀能力不同的碳酸盐岩互层分布则是河谷中发育层层叠瀑的重要原因。
该区奥陶纪地层以马家沟组为主，主要分布于山麓、低山丘陵区和中山区的山体上部。该套地层总厚度达450m左右，包含了7段特点不同的岩层。其中底部、以发育“贾旺页岩”和中薄层泥质白云岩为主，岩性较软弱，厚20m左右。中-下部以中厚层泥质灰岩和白云岩为主，厚200m左右。中-上部以中厚层—厚层白云岩和藻灰岩夹泥灰岩为主，厚约250m。由于该套地层底部为薄层的软弱岩层，中上部是厚度巨大、总体上抗侵蚀能力较强，并且常发育在山体的中上部，再加上构造节理较为发育，该地层在地表水侵蚀、切割和重力崩塌作用下塑造出了山体上部的陡崖、山峰、石柱和石峰等陡峻地貌。如神农山的龙脊长城、青天河谷地上部的长崖和云台山海拔1308m的茱萸峰都是该套地层在外动力作用下的产物。
(3)古气候、水动力作用和重力崩塌等因素
如果说山地隆升是地貌景观发育的前提条件、岩石地层分布是其发育的物质基础，那么古气候、水动力与重力崩塌作用等则是地貌景观形成的塑造者。南太行山地区位于暖温带半湿润-半干旱气候区，发育森林-草原植被。上新世以来，特别是第四纪期间该区和中国的其他地区一样经历了多期的冰期-间冰期气候旋回变化。冷、暖和干、湿气候的变化直接影响着区域内的大气降水量的多少和风化作用的进程。在暖湿气候中，河流的侵蚀和下切作用会大大加强，红石峡的发育便与区域性河流侵蚀作用增强有关。因此，第四纪期间暖湿与干冷气候的交替变化对该区的岩溶作用的发育有着重要影响，在气候温暖湿润时，由于大气中的CO2浓度增加，同时大气降水增加，便会促进地表和地下岩溶的发育。干冷气候阶段，则恰恰相反。另外，以冷干和暖湿气候交替变化为特点的第四纪气候还会影响重力崩塌作用的进行。在干冷气候中，岩石的物理风化作用加剧，会促使岩块的崩裂或破碎化。随后的暖湿气候中，河流侵蚀作用的加强则可加速碎裂岩块的崩塌。
大气降水是云台山地区的主要水源，年平均降水量为750mm左右。由于该区发育厚层的碳酸盐岩层，因此地表水和地下水作用构成该区水动力作用的主要方式。其中前者以片流、洪流和河流等3种形式在地表对山地进行冲刷、磨蚀和下切;二后者主要以隙流和管流的形式在可溶性岩块的内部或表层进行冲刷和溶蚀。前者是该区山岳地貌景观发育的主要方式，后者仅为辅助作用。长崖、峡谷、类峰林-峰丛和天瀑的形成主要与前者密切相关，岩溶洞穴、谷坡悬瀑和各类岩溶堆积的发育则与后者关系密切。
重力崩塌堆积作用在云台山地区石墙、石壁或长崖、围谷、石柱、石峰或类峰林-峰丛等地貌景观形成过程中起着重要作用。该作用下所形成的崩塌地形和崩积物在该区河谷中区非常普遍，它们是陡峭山坡上部岩块顺构造节理的强烈风化、剥蚀或河流掏蚀岸坡致使岩块本身的稳定性失衡，在重力作用下快速下坠所形成的地形和堆积物。另外，在落差巨大的河流裂点附近，崩塌作用还是河流溯源侵蚀的重要方式之一。在青天河景区中，由陡峭谷壁构成的青天河大佛的形成也与谷坡崩塌作用密切相关。
2.典型造景地貌的成因机制
云台山地区最典型、最具代表性的地貌景观基本上可用云台八景来概括。即云台山之红石峡与云台天瀑、青龙峡之幽谷叠瀑、峰林峡、神农山之龙脊长城、云台山之赤壁丹崖、青天河之鲸鱼湾和云台山之龙凤壁。如前所述，影响地貌景观形成的因素有很多，但各类景观的形成实际上都是多重地质因素共同作用的结果。下面以上述典型地貌景观为主来重点探讨该区造景地貌的成因，并对其他类似或相关的地貌景观成因机制给予初步解析。
(1)山地抬升与“赤壁丹崖”和“龙脊长城”景观的发育
云台山地区在晚新生代期间经历了阶段性山脉隆升过程，发育在云台山地区的高耸的“卧虎崖”(属于深切嶂谷的谷壁)、“赤壁丹崖”(属于断层崖的崖坡)和“龙脊长城”(属于峡谷上部的陡峭谷壁)等极为壮观的地貌景观都是在山地隆升的背景下经河流下切、重力崩塌和斜坡后退等过程逐渐塑造而成的(图1-62)。
云台山山麓地带至少发育了两条近平行分布的北东东—北东走向、倾向南侧的正断层(图1-62)。从断裂的分布及所错动的地貌面分析，西北侧正断层的活动主要集中在太行期夷平面形成之后和唐县期夷平面解体之前，垂直活动幅度可达500m左右。靠近盆地侧正断层的垂直活动主要发生在唐县期夷平面形成之后，垂直活动幅度在300～400m左右。平行分布正断裂的垂直活动将该区分割成了地势从西北向东南逐渐降低、宏观上呈阶梯式分布的三个地貌单元。包括峰顶面海拔集中在1200～1400m左右的中山、峰顶面海拔集中在500～700m左右的低山区和海拔在200m以下的平原或盆地面。
前述的“卧虎崖”、“赤壁丹崖”和“龙脊长城”等地貌景观虽然属于不同的地貌形态，但无一例外都发育在正断层下盘侧的最高一级地貌台阶中，因此，正断层的垂直活动是它们形成的构造基础。因为断裂的垂直活动造成了两种效应:首先断裂活动促使了与断裂带近于直交的河流水系的发育、河流的强烈下切以及上游河谷中高度不等的河流裂点的发育。其次断裂活动造成北侧地层抬升造成了中元古界和寒武系与中奥陶统的断层接触关系，使得该断裂带北侧河谷中得以出露中元古界厚层的相对坚硬的石英砂岩和以下部发育中薄层泥灰岩、砂页岩、中-上部发育厚层的灰岩、白云岩为特征的寒武系，而南侧仅仅分布岩性以相对均匀的中厚层灰岩、白云岩为主的中奥陶统(图1-62)。也正是由于上述因素造成了断裂南北两侧地貌发育方式以及所形成的地貌景观的不同。其中在断裂南侧，由于地表分布厚度为400m左右、岩性相对均一的碳酸盐岩，因此山地河谷和坡地在后期的侵蚀过程中主要倾向于以斜坡坡面的平行下降和相对均匀的后退形式为主进行，即山坡演化中的坡面平行下降模式(图1-62)，形成了该区相对宽缓的谷底、地势起伏相对均一的山地和区域均衡的斜坡等。在断裂北侧的上升盘，由于岩石硬度的明显差异，在河流的下切或侧蚀过程中，山地剥蚀以侧向不均侵蚀和纵向不均匀下切为特征，同时坡地发育已伴随崩塌作用和河流溯源侵蚀的山坡平行后退模式为主(图1-62)。此时常形成河床裂点发育的深切峡谷、谷坡两侧的陡峭崖壁和山前高耸的断层崖等壮观的地貌景观。云台山红石峡沟口高20多米的河流裂点和百家岩高100多米的赤壁丹崖都是在断层崖基础上发育起来的断层型河流裂点地貌景观。子房河谷地两侧的卧虎崖和神农山的龙脊长城也是在断裂上升盘一侧，因河流下切过程中伴随谷壁斜坡平行后退发育而成的地貌景观。
图1-62 云台山山前地貌演化过程示意图
图1-63 云台山峰林峡景区河流切割近水平地层形成峰林景观
(2)深切曲流的发育与“鲸鱼湾”和峰林峡景观地貌的形成
地貌学上将曲流河划分为自由曲流和深切曲流，后者又可进一步区分为嵌入式曲流和内生曲流。内生曲流可以在深切曲流的基础上由于河流进一步侧向侵蚀发育而成，也可以是原来相对顺直的河流在下切入基岩之后，在河流基准面保持长期相对稳定的情况下，由于岩石的抗侵蚀能力的差异或地质构造因素的影响再经长期侧向侵蚀作用而形成。总的来看，内生曲流常表现为弯曲度较小的顺直型河谷与曲度较大的曲流交替分布的特点。如子房河上游段发育在裂点之上的长1～2km的曲流段和下游近出山口一带的曲流段、青龙峡和峰林峡谷地中的局部发育的曲流形态大都属于此类。嵌入曲流的发育先后经历了自由曲流和深切曲流两个阶段，并能够基本保持原生的曲流形态，因此常表现为蜿蜒迂回的河曲形态，即常说的“九曲十八弯式”的河流峡谷地貌。沁河、丹河和峪河中的曲流形态基本上都属于该类，其中丹河水域青天河景区的鲸鱼湾则是该类地貌景观的典型代表。
在深切曲流发展过程中，伴随河流的侧向侵蚀和迁移不仅直接形成了像鲸鱼湾一类的迂回弯曲的峡谷地貌，而且还会在河谷中及其两侧形成离堆山、牛轭湖和形态各异的石峰、峰墙和一些类似峰林的地貌景观。如在以发育类似峰林-峰丛的石峰-石墙类地貌景观为特征峰林峡景区(图1-63)，河谷呈现出内生曲流形态，在河流的中上游相对顺直的河谷与弯曲度很大的河谷相间分布，并且在上游的影寺一带可以见到典型的高位废弃曲流和离堆山。地表调查可知，该区景观的发育主要与曲流河下切之后的侧蚀、下切和迁移密切相关，同时受到了岩层分布和构造节理发育的影响。因为该区主要分布寒武-奥陶纪岩层，该套地层以相对软弱的中薄层的页岩、泥岩和泥灰岩与相对坚硬的、但构造裂隙相对发育的厚层的灰岩、白云岩相间产出为特点。在内生曲流发育的中、后期，当河流下切至软弱岩层中时，便转为以侧向侵蚀作用为主的阶段。河流对软弱岩层的侧向侵蚀或掏蚀会促使上层岩块的崩塌，同时再加上地表水沿岩层中近东西向和近南北向两组构造节理的侵蚀、切割，便在河谷中及其两侧塑造出形态各异的、类似峰林-峰丛的多种石峰-石墙类地貌景观。如果河流继续下切，早期形成的石峰、石墙等便会遗留在高出河谷数十至数百米的地貌部位，成为高位的石峰-石墙类地貌景观。类似的地貌景观在青龙峡、青天河都有不同规模的发育。当然发育在一些山脊长崖或绝壁之上的石峰、石柱和石墙也大都是在河流下切之后，地表水顺构造节理侵蚀、切割并诱发崩塌作用的综合作用结果。
(3)河流裂点、岩坎和“云台天瀑”、“幽谷叠瀑”等景观的形成
河流裂点是河流基准面下降所引起的河流下切和溯源侵蚀过程中所达到的那一段河床纵向上的陡坎或坡折地貌(图1-64)，它在地貌上可表现为河床纵向上的高数米至数百米、甚至上千米不等的陡坡地貌。在云台山地区，不同类型的河流裂点地貌极为发育，并形成了独具特色的地貌景观。根据成因不同，可初步归结为断裂型裂点和溯源-崩塌型裂点等3类。虽然裂点的直接成因不同，但实际上它们都是构造活动、溯源侵蚀和崩塌等多种因素综合作用的结果。下面对各种裂点的特点和成因进行简单分析。
图1-64 河流裂点形成示意图
云台山地区最为壮观的是溯源-崩塌型裂点，其可以子房河上游各支流深达500～600m左右的嶂谷沟头高260～360m不等的高大河流裂点为代表，河流从裂点之上飞泻而下便形成了所谓的“云台天瀑”奇观。该裂点的形成是河流在溯源侵蚀过程中岩块崩塌的结果，至今仍可见到沟谷中分布着许多从上部崩落下来的巨大岩块。同时，应该知道沟谷溯源侵蚀与岩块崩塌的发生又与该区的构造活动和岩层分布特点密不可分。因为地表观察可以看到，裂点发育的沟谷中主要出露寒武纪地层，其下部以发育抗侵蚀能力较弱的中薄层的砂岩、泥岩或页岩与灰岩、白云岩互层为特点，而中-上部以发育抗侵蚀能力较强、而近直立的构造裂隙比较发育的厚层白云岩和灰岩为主。如前所述，在太行期夷平面形成之后，该区的黑龙王庙断层曾经有过幅度至少为300m的垂直活动，断裂带的垂直活动必然造成上升盘一侧河流的强烈下切。子房河上游各支谷即在此构造背景下开始强烈下切，同时河流发生的溯源侵蚀。当河流下切至相对较软弱的寒武纪下部地层中时，河流的侧向侵蚀或掏蚀作用和地表水沿近垂直裂隙的侵蚀会促使上部厚层岩块的崩塌，进而加速河流侧蚀和溯源侵蚀速度，并形成高数百米的陡峭嶂谷以及沟头的高大裂点和从裂点之上飞流直下的“天瀑”。
断裂型裂点主要以红石峡沟口白龙潭处高20多米的裂点和百家岩孝女塔北“天门瀑”所在的高120m左右的赤壁丹崖为代表。该类型的裂点之形成与断裂活动的关系最为密切，因为裂点南侧或不远处即为倾向南侧的北东东向黑龙王庙正断层通过之处。正是该断裂在晚新生代的垂直活动，造成了北侧坚硬的中元古界厚层石英砂岩与南侧相对软弱的中厚层灰岩、白云岩夹薄层泥灰岩的中奥陶世地层呈并列式的断层接触，而断层两侧可侵蚀能力的显著差异直接导致了云台山红石崖和天门瀑一带发育在厚层紫红色石英砂岩中的河流裂点及相关景观。因此称其为断裂型裂点。
除了显著的河流裂点地貌，由于岩层抗侵蚀能力差异，在河床上还常见到类似裂点的规模不等的岩坎地貌，这在云台山的小寨沟和青龙峡景区较为发育。其中一级级高1～3m乃至5～10m的不等的河床岩坎，时而集中分布，时而分散出现，形成河谷中精巧雅致的崖台梯叠、层层叠瀑、潭瀑相连的河床地貌景观，这些景观主要发育在厚度为200m左右的中寒武统张夏组中。以青龙峡景区为例，在其中海拔600～750m左右的河谷段为以厚层叠层石与中薄层的泥灰岩互层为特征的中寒武统张夏组，由于前者抗剥蚀能力相对较强，而后者相对较弱，因此在河流下切过程中，当遇到软弱岩层时，便会促使河谷加宽和溯源侵蚀的发生，容易形成平坦和较为开阔的河滩而一旦遇到相对坚硬的厚层叠层石，便会阻碍溯源侵蚀的进行从而形成岩坎地貌。由于张夏组厚度可达190m左右，其中包含了众多厚度不等的软、硬地层(图1-65)，因此便在河谷中形成了现在所见到的由多达数十个大小不同的岩坎和瀑布所构成的层层叠瀑景观。
图1-65 青龙峡谷地中层层叠瀑的成因示意图
太行山南段地区晚新生代期间阶段性的山脉隆升过程、周期性的气候波动和软硬差异明显的近水平分布的中厚层砂岩、碳酸盐岩层以及中薄层泥页岩与碳酸盐岩层互层的地层分布格架决定了该区云台地貌及其景观形成演化的阶段性、多层性、多成因和多元化特点。
1.地貌景观的类型与特征
据对云台山地区主要地貌景观的调查可以发现，该区地貌景观主要由“山”、“水”和岩溶景观三部分构成。其中“山”景包括峰顶面、崖、峰、谷和沟等中地貌形态和坎、柱和槽等微地貌形态;“水”景包括悬泉、瀑布、潭和水库等自然与人造水景;岩溶景观主要包括岩溶洞穴及其中的各类岩溶堆积物。其中山、水以及两者相结合所构成的地貌景观在该区最具代表性，也是云台地貌的核心。下面从地貌学角度对其典型地貌景观进行简要的归类总结。
(1)“山”景
如前所述，在隆升山地之中，经河流的长期侵蚀过程，同时叠加地表风化剥蚀和山体崩塌等地质作用，必然会塑造出由山峰、山壁、山崖等高耸的高地貌和隘谷、嶂谷、峡谷等低洼的低地貌组合而成的地势跌宕起伏的山岳地貌景观。云台山世界地质公园中著名的云台三百家岩的赤壁丹崖、神农山的龙脊长城、云台山的茱萸峰和方山、子房河的卧虎崖、峰林峡以及关山一带的各类石峰(图1-54)、石壁、石墙和峰林-峰丛等地貌景观都属于山岳地貌之“山”景中典型的正地貌形态。这些巍峨壮观的山崖、石壁和石峰等地貌景观都是在河谷强烈下切之后由于河谷谷坡或山地斜坡的崩塌后退(局部受到早期断崖的影响)所形成的，总体上都可归属为河流侵蚀-谷坡崩塌型地貌形态。
图1-54 河南云台山地区关山景区内河流侵蚀切割形成的小型峰林地貌
云台山地区的青龙峡谷地、红石峡、小寨沟、鲸鱼峡、峰林峡谷地和各种小型的沟谷景观等则属于典型的负地貌形态，其中著名的河谷型景点包括红石峡、青龙峡、峰林峡、青天河的鲸鱼湾大峡谷等。其中红石峡为典型的隘谷-嶂谷型的河谷，青龙峡则属于嶂谷-峡谷型河谷，峰林峡和青天河属于狭义的峡谷型河谷。另外还有一类根据河谷弯曲程度划分的重要河谷形态———深切曲流型峡谷。深切曲流型河谷具有蜿蜒弯曲的河谷形式，最典型的是位于丹河流域青天河景区中的鲸鱼湾峡谷，其中迂回曲折、湾湾相连的河谷形态展示出典型的深切河曲地貌。规模较小的，但玲珑别致的曲流型河谷形态在峰林峡景区(图1-55)、云台山子房河上游支谷和青龙峡景区内也可见到。
(2)“水”景
水景包括人造水景和自然水景两部分。前者主要是分布在各景区内的水库，如青天河的红旗水库(大泉湖)、云台山子房河的马安石水库(子房水库)和峰林峡的群英水库等。后者包括了发育在河流裂点、河床岩坎和河谷陡壁上的各类瀑布、悬泉以及河床上的潭、滩、湾和溪等。其中最著名的云台山景区内水流落差达314m的云台天瀑是河流在河床的高大裂点上飞泻而下的结果(图1-56)，类似的瀑布在百家岩也可见到(天门瀑)。青龙峡景区青龙洞河谷地中的层层叠瀑(幽谷叠瀑)是河床中存在众多基岩岩坎的结果，类似的景观还有云台山小寨沟中的群瀑争流和“丫”字瀑(图1-57)、青天河上游地段的九连瀑。悬泉是景区各河流谷地中一些裂隙泉、岩溶泉从谷壁之上泻流直下的产物。在青龙峡和小寨沟最独特的是在一级级的河床岩坎上发育而成的瀑、潭相接和瀑由溪连的秀美景观(即所谓的三步一泉、五步一瀑和十步一潭)。另外一类代表性的水景是深切曲流景观，最典型的是青天河景区的鲸鱼湾景观和峰林峡景区中的河流截弯取直景观。
图1-55 河南云台山峰林峡景区中河流截弯取直后遗留的古河曲地貌景观
图1-56 河南云台山景区中顺高大河流裂点形成的瀑布景观
2.地貌景观的分布特征
正如云台山地区河谷地貌的层状分布特点，该区主要造景景观的分布同样呈现出垂向上的层状梯级分布和纵向上的交替分布特点。不同类型地貌景观在垂向上可与山地中的层状地貌相对应。在太行期夷平面上发育了云台山之茱萸峰、方山和平顶山等景观;在切割了太行期夷平面的“盘状”宽谷上是龙脊长城、长崖峰丛和峰墙等;盘状谷之下的U形宽谷的谷壁则对应于赤壁丹崖、卧虎崖、云台天瀑、围谷和青天河大佛等嶂谷-谷壁型地貌景观;U形谷的谷底耸立着一些峰林-峰丛景观，如母鸡峰;切割U形谷的V形谷对应于红石峡和青龙峡下部谷地等隘谷-嶂谷型景观、谷壁上的悬泉、流瀑等“水”景和谷底的层层叠瀑、曲径幽滩等景观。另外，在各个景区，从河谷的中游向上游溯源而上，可经常看到不同类型谷地及地貌景观在河流纵向上交替出现和逐渐变化的现象。如沿云台山子房河，中游段是红石峡和卧虎崖，上游段是叠瀑幽潭和云台天瀑。沿青龙峡，中游是隘谷曲径，上游是嶂谷叠瀑。沿青天河，中游是峡谷和迂回曲流，上游是嶂谷幽潭。
图1-57 河南云台山景区在软硬相间的近水平岩层中发育的岩坎和跌水
云台山地区最典型、最具代表性的地貌景观，基本上可用云台八景来概括。即云台山之红石峡、青龙峡之幽谷叠瀑、峰林峡、神农山之龙脊长城、云台天瀑、云台山之赤壁丹崖与天门瀑、青天河之鲸鱼湾和云台山之龙凤壁。如前所述，影响地貌景观形成的因素有很多，但各类景观的形成实际上都是多重地质因素共同作用的结果。下面以上述地貌景观为主来重点，探讨该区典型造景地貌的成因，并对其他类似或相关的地貌景观的成因给予初步说明。
1.山地抬升与“赤壁丹崖”和“龙脊长城”景观的成因分析
在云台山一带进行的地表观察发现，该区在晚新生代期间经历了阶段性的隆升过程，从而形成了山前的阶梯式地貌景观。发育在云台山地区的高耸的“卧虎崖”(属于深切嶂谷的谷壁)、“赤壁丹崖”(属于断层崖的崖坡)和“龙脊长城”(属于峡谷上部的陡峭谷壁)等极为壮观的地貌景观，都是在山地隆升的背景下经河流下切、重力崩塌和斜坡后退等过程逐渐塑造而成的(图4-4)。
在云台山山麓地带至少可以观察到两条近平行分布的北东东—北东走向、倾向南侧的正断层，分别是位于峰顶面平均海拔分别为1200m左右的中山与600m左右的低山分界处的黑龙王庙断层和位于山前的方庄断裂。从断裂的分布和所错动的地貌面分析，前者在黑龙王庙一带向北东与薄壁—上八里一带的山前断裂斜接，向西斜列、断续延伸至沁阳北部山麓的常平乡和逍遥水库一带。其活动主要集中在太行期夷平面形成之后和唐县期夷平面解体之前，垂直活动幅度可达500m左右。后者从方庄北侧山前一带向西沿山前延伸与盘古寺断裂斜接，构成目前南太行山与山前盆地的主要边界。其垂直活动主要发生在唐县期夷平面形成之后的上新世—第四纪期间，垂直活动幅度在300～400m之间。平行分布的正断裂的垂直活动，将该区分割成地势从西北向东南降低、宏观上呈阶梯式分布的三个地貌单元。其中分布在黑龙王庙的北侧的峰顶面海拔集中在1200～1400m之间，构成了该区最高一级地貌台阶；在黑龙王庙断裂和方庄断裂之间是峰顶面海拔集中在500～700m之间的低山区，构成了该区中间一级地貌台阶；在方庄断裂南侧是海拔在200m以下的平原或盆地面，其中零星分布着海拔150m左右的孤山，属于该区最低的地貌台阶。
前述的“卧虎崖”、“赤壁丹崖”和“龙脊长城”等地貌景观虽然属于不同的地貌形态，但无一例外都发育在黑龙王庙断裂北侧的最高一级地貌台阶中。可以说黑龙王庙断裂的垂直活动是它们形成的基础。因为该断裂的垂直活动造成了两种效应：首先，断裂活动促使了与断裂带近于直交的河流水系的发育、河流的强烈下切以及上游河谷中高度不等的河流裂点的发育；其次，北侧地层抬升所造成的中元古界和寒武系与中奥陶统的断层接触关系，使得该断裂带北侧河谷中得以出露中元古界厚层的相对坚硬的石英砂岩和以下部发育中薄层泥灰岩、砂页岩、中—上部发育厚层的灰岩、白云岩为特征的寒武系，而南侧仅仅分布以相对均匀的中厚层灰岩和白云岩为主的中奥陶统(图4-4)。也正是由于上述因素造成了断裂南北两侧地貌发育方式以及所形成的地貌景观的不同(图4-4)。如在黑龙王庙断裂的南侧，由于地表分布厚度为400m左右、岩性相对均一的碳酸盐岩，因此山地河谷和坡地在后期的侵蚀过程中，主要倾向于以坡面的平行下降和相对均匀的后退形式为主进行，即山坡演化中的坡面平行下降模式，形成了该区相对宽缓的谷底、地势起伏相对均一的山地和区域均衡的斜坡等地貌景观。在断裂北侧的上升盘，由于岩性的明显差异和抗侵蚀能力的不同，在河流的下切或侧蚀过程中，山地剥蚀以侧向不均匀侵蚀和纵向不均匀下切为特征，坡地的发育以伴随崩塌作用和河流溯源侵蚀的山坡平行后退模式为主(图4-4)。此时常形成河床裂点发育的深切峡谷、谷坡两侧的陡峭崖壁和山前高耸的断层崖等壮观的地貌景观。云台山红石峡沟口高20多m的河流裂点和百家岩高100多m的赤壁丹崖，即是在断层崖基础上发育起来的河流裂点型地貌景观。子房河谷地两侧的卧虎崖和神农山的龙脊长城则是在断裂上升盘一侧，在河流下切过程中伴随谷壁斜坡的平行后退过程发育而成的地貌景观。
图4-4 云台山山前地貌演化示意图
1—太古宙变质岩；2—中元古代石英砂岩；3—下-中寒武统砂页岩与灰岩互层；4—上寒武统厚层白云岩；5—中奥陶统灰岩和白云岩；6—石炭—二叠系泥页岩；7—更新统砂砾石层；8—上更新统砂砾石层；9—正断层
2.深切曲流的发育与“鲸鱼湾”和峰林峡景观的成因分析
曲流河的发育主要有几种原因(杨景春等，2001)：①河流的侧向侵蚀作用造成河岸一侧侵蚀、另一侧堆积，形成曲流；②河岸两侧由于岩石抗侵蚀能力的差异或河流迁就构造节理或构造破裂带，造成两岸差异侵蚀而形成曲流；③河床底部泥沙逐渐堆积迫使水流向一侧偏移形成曲流。在隆升山地中，由于河流多以侵蚀作用为主，因此曲流的形成主要是河流侧向侵蚀、地质构造及岩石分布等因素共同作用的结果。根据地质条件和曲流发育状况，曲流可划分为自由曲流(迂回曲流)和深切曲流。前者主要发育于经过河流长期侧向侵蚀夷平之后的宽谷中或呈现出老年期地貌特征的夷平面上，后者是由于地壳抬升或基准面下降在深切入基岩之中的河谷中所形成的。由于它们常在山地隆升的背景下形成，因此也是新构造运动的重要标志。
根据深切曲流的下切和侧蚀情况，可将其分为嵌入式曲流(图4-5B)和内生曲流(图4-5C)。前者是指夷平面上发育而成的自由曲流，在河流强烈下切过程中基本保持原形切入基岩中形成的；后者是指河流在下切入基岩之后，由于河流持续较长期的侧向侵蚀和迁移而形成的曲流或使原来的曲流更加弯曲、曲流颈愈来愈窄的曲流发育阶段。内生曲流可以在深切曲流的基础上，由于河流进一步侧向侵蚀发育而成，也可以是原来相对顺直的河流在下切入基岩之后，在河流基准面保持长期相对稳定的情况下，由于岩石的抗侵蚀能力的差异或地质构造因素的影响再经长期侧向侵蚀作用而形成。前一种情况下，随着曲流河的进一步发展，曲流颈的变窄，当洪水期来临时，河流可能漫溢过曲流颈而导致河流的截弯取直，使原来的弯曲河道被废弃，形成牛轭湖和离堆山(图4-5C)；后一种情况下，内生曲流发生在曲流河发育的初期，在河谷中软弱岩层出露的地段或构造破碎强烈的部位最为发育，因此常形成局部极为发育的曲流。总的来看，内生曲流常表现为弯曲度较小的顺直型河谷与曲度较大的曲流交替分布的特点。如子房河上游段发育在裂点之上的长1～2km的曲流段和下游近出山口一带的曲流段，以及青龙峡和峰林峡谷地中的局部发育的曲流形态，大都属于此类。嵌入曲流的发育由于主要经历了两个阶段(图4-5A、B)，并能够保持原生的曲流形态，因此常表现为蜿蜒迂回的河曲形态，即常说的“九曲十八弯式”的河流峡谷地貌。沁河、丹河和峪河中的曲流形态基本上都属于该类，其中丹河流域青天河景区的鲸鱼湾则是该类地貌景观的典型代表。
在深切曲流发展过程中，伴随河流的侧向侵蚀和迁移，不仅直接形成了像鲸鱼湾一类的迂回弯曲的峡谷地貌，而且还会在河谷中及其两侧形成离堆山、牛轭湖和形态各异的石峰、峰墙和一些类似峰林的地貌景观(图4-5C)。如在以发育类似峰林-峰丛的石峰-石墙类地貌景观为特征峰林峡景区，河谷呈现出内生曲流形态，在河流的中上游相对顺直的河谷与弯曲度很大的河谷相间分布，并且在上游的影寺一带可以见到典型的高位废弃曲流和离堆山。地表调查可知，该区景观的发育主要与曲流河下切之后的侧蚀、下切和迁移密切相关，同时受到了岩层分布和构造节理发育的影响。因为该区主要分布寒武纪—奥陶纪地层，以相对软弱的中薄层的页岩、泥岩和泥灰岩与相对坚硬但构造裂隙发育的厚层灰岩与白云岩相间分布为特点。在内生曲流发育的中、后期，当河流下切至软弱岩层中时，河流转为以侧向侵蚀作用、河流曲度增加为主的阶段。河流对软弱岩层的侧向侵蚀或掏蚀，会促使上层岩块的崩塌，同时再加上地表水沿岩层中近东西向和近南北向两组构造节理的侵蚀、切割，便在河谷中及其两侧塑造出形态各异的、类似峰林-峰从的多种石峰-石墙类地貌景观。如果河流继续下切，早期形成的石峰、石墙等便会遗留在高出河谷数十至数百米的地貌部位，便成为高位的石峰-石墙类地貌景观。类似的地貌景观在青龙峡、青天河都有不同规模的发育。当然发育在一些山脊长崖或绝壁之上的石峰、石柱和石墙大都是在河流下切之后，地表水沿构造节理的侵蚀、切割及诱发的崩塌作用的结果。
图4-5 深切河曲形成过程示意图
(据杜恒俭、陈华慧等，1981，改绘)
3.河流裂点和“云台天瀑”、“赤壁丹崖”和“幽谷叠瀑”等景观的成因分析
河流裂点，是指由于河流基准面下降所引起的河流下切和溯源侵蚀过程中，溯源侵蚀所达到的那一段河床纵向上的地貌陡坎或坡折(图4-6)。它在地貌上一般表现为河床纵向上的高数米至数百米、甚至上千米不等的陡坎地貌。影响河流裂点形成因素，主要包括河床上基岩岩性的差异、构造活动和溯源侵蚀过程中的岩块崩塌等。在云台山地区，不同类型的河流裂点地貌极为发育，并形成了独具特色的地貌景观。根据成因不同，可初步归结为岩坎型裂点、断裂型裂点和崩塌型裂点三类。虽然裂点的直接成因不同，但实际上它们都是构造活动、岩性差异、溯源侵蚀和崩塌等因素综合作用的结果。
云台山地区最为壮观的是崩塌型裂点，以子房河上游各支流深达500～600m之间的嶂谷沟头高260～360m不等的高大河流裂点为代表，河流从裂点之上飞泻而下便形成了所谓的“云台天瀑”奇观。该裂点的形成是河流在溯源侵蚀过程中岩块崩塌的结果，至今仍可见到沟谷中分布着许多从上部崩落下来的巨大岩块。同时，沟谷溯源侵蚀与岩块崩塌的发生又与该区的构造活动和岩层分布特点密不可分，因为裂点发育的沟谷中主要出露的是寒武纪地层，其下部为抗侵蚀能力较弱的中薄层的砂岩、泥岩或页岩与灰岩、白云岩互层，而中、上部以抗侵蚀能力较强、近直立的构造裂隙比较发育的厚层白云岩和灰岩为主。如前所述，在太行期夷平面形成之后，该区的黑龙王庙断层曾经有过幅度至少为300m的垂直活动，必然会造成上升盘一侧河流的强烈下切。子房河上游各支谷即在此构造背景下开始强烈下切，同时河流发生溯源侵蚀。当河流下切至相对较软弱的寒武系下部地层中时，河流的侧向侵蚀或掏蚀作用和地表水沿近垂直裂隙的侵蚀，会促使上部厚层岩块的崩塌，进而加速河流侧蚀和溯源侵蚀速度，并形成高数百米的陡峭嶂谷以及沟头的高大裂点和从裂点之上飞流直下的“天瀑”(图4-3，图4-4，图4-5)。
图4-6 河流裂点形成示意图
图4-7 青龙峡谷地中层层叠瀑的成因示意图
1—薄层泥灰岩层；2—中厚层叠层石地层；3—中厚层白云岩夹泥灰岩；4—河流
断裂型裂点主要以红石峡沟口白龙潭处高20多m的裂点和百家岩孝女塔北“天门瀑”所在的高120m左右的赤壁丹崖为代表。该类型裂点之形成与断裂活动的关系最为密切，因为裂点南侧或不远处即为倾向南侧的北东东向黑龙王庙正断层通过之处。正是该断裂在晚新生代的垂直活动，造成了北侧坚硬的中元古界厚层石英砂岩与南侧相对软弱的中厚层灰岩、白云岩夹薄层泥灰岩的中奥陶统呈并列式的断层接触，而断层两侧抗侵蚀能力的显著差异直接导致了云台山红石崖和天门瀑一带发育在厚层紫红色石英砂岩中的河流裂点及其相关景观，因此称其为断裂型裂点。
岩层抗侵蚀能力的差异所直接导致的岩坎型裂点在云台山的小寨沟和青龙峡景区都很发育。其中一级级高1～3m乃至5～10m的河床岩坎，时而集中分布，时而分散出现，形成了河谷中精巧雅致的崖台梯叠、层层叠瀑、潭瀑相连的景观。这些景观都发育在厚度为200m左右的中寒武统张夏组中。以青龙峡景区为例(图4-7)，从海拔600m左右的河床向上游沿沟谷观察可以发现，在海拔600～750m之间的河谷段，主要发育了以厚层叠层石与中薄层的泥灰岩互层为特征的中寒武统张夏组。由于前者抗剥蚀能力相对较强，而后者相对较弱，因此在河流下切过程中，当遇到软弱岩层时，便会促使河谷加宽和溯源侵蚀的发生，容易形成平坦和较为开阔的河滩；而一旦遇到相对坚硬的厚层叠层石，便会阻碍溯源侵蚀的进行，从而形成岩坎型的河流裂点。由于张夏组厚度可达190m左右，其中包含了众多厚度不等的软、硬地层，因而在河谷中形成了现在所见到的由多达数十个大小不同的岩坎和瀑布所构成的层层叠瀑景观(图4-7)。
4.岩溶景观(悬泉、洞穴和钙华堆积)的成因分析
分布在云台山世界地质公园中总厚度达1000m左右的可溶性岩层——寒武纪—奥陶纪碳酸盐岩和丰富的水资源及有利的构造条件，为该区众多大小不同的岩溶洞穴、形态各异的岩溶堆积物和巨大的岩溶裂隙的发育提供了良好的环境。其中岩溶洞穴和岩溶堆积物构成了该区主要的岩溶地貌景观。目前已查明的岩溶洞穴共30余个，其中有20多个分布于各景区中(表4-1)。由于该区位于半湿润—半干旱的暖温带气候区，且地形切割强烈，因而景区中的大型洞穴较少，主要是沿岩层层面发育的中、小型的简单廊道式水平洞穴。初步的地表调查和总结表明(刘新号等，2004)，该区的岩溶洞穴多发育在中奥陶统的马家沟组第三段和第五段、下奥陶统和寒武系的张夏组等地层中，洞口多呈悬挂式出露于河谷两侧的谷坡上，并且主要集中在海拔1100～1200m、750～850m和340～450m左右三个高度范围内。
表4-1 云台山世界地质公园内主要岩溶洞穴一览表
续表
(据刘新号等，2004)
一般来讲，在厚层、较均一的可溶性岩层的内部，往往存在着岩溶水垂直分带现象(图4-8)。根据岩溶水与潜水带的关系，从上到下可划分为饱气带(或垂直循环带)、季节变化带、饱水带(包括了水平循环带和虹吸管式循环带)和深部循环带等4个岩溶水循环带。不同循环带中的岩溶，在发育的程度、规模和形态上往往不同。随着潜水面的位置和可溶性岩层的厚度的不同，各岩溶水循环带的位置、深度和厚度也会有所不同。其中，水平循环带在岩溶发育中起着最重要的作用，众多形态复杂的巨大的溶洞往往总是形成在该带之中。当岩溶水的垂直循环带中发育隔水层时，特别是在可溶性岩层为近水平分布的地区，岩溶水在向下运动过程中，因受隔水层的阻碍，常会转为作水平运动，形成局部的上层滞水，进而发育成为悬挂于当地排水基面之上的水平岩溶带，并在可溶性岩石与隔水层接触的界面上发育水平溶洞。当岩溶水从河谷的谷坡上排除时，即形成了所谓的悬挂泉(图4-8)。
综合分析云台山各景区岩溶洞穴的发育和分布特点、各岩层的可溶性及其分布特点和岩溶洞穴与岩层分布的关系等可以发现，分布于现今河谷谷坡之上的绝大多数水平岩溶洞穴都是因为不同海拔高度的隔水层的存在，在岩溶水的垂直循环带(饱气带)中所形成的上层滞水水平流动的结果，而不是所谓的地壳阶段性抬升而造成的。在青龙峡和云台山景区，一些岩溶洞穴至今仍以悬挂泉的形式分布在谷坡之上，尤以青龙峡景区以悬挂泉形式发育的水平岩溶洞穴最为典型(图4-9)。该区主要发育海拔700～850m和1000～1100m的水平岩溶洞穴和悬挂泉，高出河谷百米至数百米。岩溶洞穴堆积物的测年结果表明，它们主要形成于距今约0.8Ma的中更新世早期以来。岩溶洞穴的年龄和高海拔表明，其应该形成于明显高出河床基准面的岩溶垂直循环带中，即应属于上层滞水型的水平岩溶洞穴。岩层露头表明，该区海拔800m以上发育近水平产状的、以中厚层的白云岩和灰岩夹中薄层的页岩、泥岩和泥灰岩为特征的中奥陶统马家沟组。由于较坚硬的白云岩或灰岩厚度大、可溶性强、构造裂隙发育，构成了有利于岩溶洞穴发育的层位。而较软弱的泥岩、泥灰岩和页岩等透水性弱的岩层往往构成隔水层。因此，当大气降水和地表水顺着构造裂隙或岩石孔隙向下运动过程中，一旦遇到由泥灰岩或页岩所构成的隔水层，必然转为水平运动，并在可溶的白云岩与相对不透水的泥灰岩之间的界面附近形成近水平溶洞。当岩溶水从溶洞中排出时，即形成了河谷谷坡上的悬挂泉(图4-9)。由于该区地层几乎都是近水平分布，其中的隔水层也常常集中。在相似的海拔高度上，因此造成了溶洞在类似海拔高度集中出现的现象。类似成因的溶洞实际上在云台山、峰林峡、神农山和青天河景区都有发育，如云台山的药王洞和神农山的玉石洞和司马懿藏兵洞等。前两者都发育在地层层位高(或分布海拔高)、以可溶性强的中厚层白云岩夹中薄层不透水的泥灰岩为特征的中奥陶统马家沟组第五段地层中，后者则发育在层位相对低、以厚层白云岩夹泥灰岩为特征的中寒武统张夏组中。“龙凤壁”即为悬挂泉从陡峭的谷壁上飞泻而下所形成的一类典型的地貌景观。
图4-8 山地岩溶水的垂直分带图
(引自曹伯勋，1995，改绘)
1—溶性岩层；2—隔水层；3—洪水期的潜水面；4—枯水期潜水面；5—水流方向；6—最高岩溶水位；7—最低岩溶水位
图4-9 青龙峡景区悬挂泉的形成模式图
1—厚层叠层石与泥灰岩互层；2—厚层灰岩或白云岩；3—薄层泥灰岩夹层；4—岩石裂隙与地下水运移方向；5—溶洞及洞内水流方向；6—地层界线
岩溶堆积物是以化学沉积为主的复杂堆积物。在云台山地区可以观察到多种类型的岩溶堆积，往往充填在地表岩溶负地形、地下岩溶洞穴与裂隙中和岩溶泉水出口附近的山坡与山谷中。碳酸盐岩分布区的岩溶作用一般遵循以下公式：
云台地貌特征及区域对比研究
岩溶作用的方式主要取决于岩溶水中的CO2浓度。当岩溶水中溶解的CO2不断增加时，其溶蚀力就越大，此时便主要表现为岩溶水对可溶性岩石的不断溶蚀。当因为压力、温度和水分蒸发等因素造成其中的CO2溶解度降低而不断逸出时，岩溶水中则以发育碳酸钙沉淀为主，此时便形成形态各异的钙华堆积。在青龙峡、青天河和云台山等景区内都可发现，与水平溶洞有关的层状钙华沉积物，主要堆积在洞口附近或洞口外侧的谷坡上，而河谷中的钙华沉积或分布在距离岩溶泉水不远的河床岩坎附近构成坝状钙华堆，或分布于河谷展宽的地段构成钙华滩。层状的钙华堆积物主要发育在气候的暖湿阶段，表明了暖湿气候条件下有利于岩溶作用的发生。而钙华堆积物在特殊的地貌部位的出现是与岩溶水中CO2浓度的变化密切相关的。因为在溶洞出口附近、河谷的岩坎处和泉水外流的谷坡地段，由于水流速度的突然加快会造成压力突然减弱进而降低了岩溶水的CO2浓度，使得其中的重碳酸钙过饱和而逸出CO2，造成碳酸钙沉积。在河谷展宽的地段也主要是因为岩溶水压力减小，同时水分蒸发加强，造成碳酸钙沉积。在上述可造成岩溶水中CO2浓度降低的不同地貌部位，便形成了在各景区中所见到的规模不等的钙华坝、钙华滩、钙华锥和钙华台地等景观。
