太行山南缘的河流阶地

1.夷平面记录的新生代隆升和夷平
如前所述，太行山南缘发育北台期、太行期和唐县期三级夷平面，每个夷平面都代表着一段构造相对稳定、外动力地质作用侵蚀夷平的时期。而三个夷平面之间则为构造活动强烈、地壳快速抬升、侵蚀作用加强、夷平面解体的阶段。由此可见，太行山南缘地区，新生代以来经历了三个构造活动相对稳定的夷平时期，三个快速隆升阶段。三个相对稳定时期分别是中生代末至古新世（约48Ma以前）、始新世之后至中新世之前（约37～23Ma）、上新世末至第四纪初（2.58～1.06Ma）。三个快速隆升阶段包括始新世、中新世至上新世中期、早更新世晚期以来。

图4-11 太行山南缘大石河阶地沉积物

2.河流阶地记录的2.5Ma以来隆升的阶段性
太行山南缘云台山景区共发育六级河流阶地，显示太行山南缘在唐县期之后的隆升过程中经历了六次快速抬升和六个相对稳定堆积时期。由于唐县面的时代为上新世末－第四纪初，因此，第四纪以来太行山南缘经历了六个快速抬升侵蚀和相对稳定堆积的交替过程。

图4-12 太行山南缘大石河阶地沉积物

根据前述云台山景区的阶地特征，第六级阶地拔河高度大约85m，说明第四纪以来太行山南缘的抬升幅度总体约80m。第六级阶地面与唐县面高差不大，说明唐县面解体后，经过小幅抬升后，就趋于稳定，形成第六级阶地面。之后至大约908.75ka B.P.，太行山南缘经历了一次快速抬升，河流快速下切，然后逐渐稳定堆积过程，形成的第五级阶地堆积物厚度超过64m。
然而，从目前河床上出露唐县面砾岩、唐县面堆积物构成各级阶地基座这一现象来看，第四纪以来，太行山南缘除早更新世抬升较快以外，中更新世以来的隆升活动并不强烈，河流下切幅度还没有超过唐县面形成时的堆积物厚度。
3.新生代的断陷与隆升过程
新生代以来，太行山南缘断块山地的隆升和剥蚀与山前断陷的成盆和沉积是一个统一共存的地质过程，隆升山地的夷平面与断陷中的不整合面具有很好的对应关系。古新世阶段，该区遭受剥蚀，形成北台期夷平面。从始新世开始，太行山南缘地区发育一系列北东东向—近东西向正断层。受这些正断层断陷活动的影响，北台期夷平面解体，在太行山南缘济源—武陟一带形成一近东西向沉积凹陷，沉积了厚达6000m的古近纪沉积。其北侧呈阶梯状隆升，相对差异升降速率为0.30mm/a。这一断陷与隆升过程与整个华北地区类似，不同的是控制该区断陷与隆升的断裂走向为北东东—近东西向（Ma et al.,1987；华北油田石油地质志编写组，1988；刘国栋，1985; Wang,1995）。古近纪末，断陷活动减弱，该区发生剥蚀，形成了太行期夷平面。
新近纪该区再次断陷，但断陷活动较弱，南侧坳陷沉积仅数百米厚。到上新世晚期至第四纪初期，断块隆升趋于停止，河流侧向侵蚀，形成一些“U”形谷和曲流河，在一些“U”形沟谷中形成了唐县期夷平面（2583.57～1057.50 kaB.P.），在唐县期夷平面上堆积了一些碳酸盐岩角砾岩和砾岩。云台山地区构造地貌的轮廓基本形成。之后，断块隆升再次加快，河流快速下切，在河流侵蚀与崩塌作用的同时作用下，形成了云台山地区现今的构造地貌景观。在这一快速隆升过程中，有6个相对稳定时期，形成了河流的六级阶地。
综上所述，云台山地区新生代以来的构造活动以断裂的断陷、隆升为特征，分为三个相对稳定夷平时期和三个快速隆升阶段，形成三级夷平面。第四纪以来的快速隆升过程可进一步划分为六次相对快速抬升和六个相对稳定堆积时期，形成六级阶地。古近纪断陷活动强烈，第四纪除山前断裂以外，其他断裂未见活动。

云台山地质公园所在的太行山南缘主要发育峪河、子房河、青龙洞河、东大河(群英河)、青天河、丹河、石河(逍遥河)、仙神河和沁河等中小型河流。考虑到丹河、东大河与子房河流域的地貌发育演化关系最为密切，因此下文对此进行重点分析对比。
丹河和东大河是太行山南缘两条规模较大的河流，在山地中两者都呈现出典型的曲流河特点，表明它们都是在较长的地史时期中发展起来的。其中前者为常年性河流，隶属于黄河水系，发源于丹株岭一带，流域面积约3150km2，流域内建有青天河水库，构成了青天河景区的主体。后者为季节性河流，隶属于卫河水系，发源于五股泉，流域面积为333km2，其中建有群英水库，峰林峡景区位于该流域范围内。从河谷地貌的特点来看，这两条河流也可看作是南太行地区一些先成河的典型代表。
分析多条横跨东大河和丹河中上游的主要支流之一东丹河不同河段的北东—南西向和近东西向的地形剖面(图3-1)，发现在该流域范围内，海拔1000～1400m高度普遍发育一级高出主要河流的河床400～600m的夷平面即太行期夷平面。在地势相对平坦的夷平面上，常见村庄、农田和厚度不等的风化壳分布。该期夷平面一般在河流溯源侵蚀尚未涉及到的河间分水岭地带最为发育，离开分水岭，向山麓方向和靠近河谷，夷平面常由于河流、冲沟的侵蚀切割和剥蚀作用而被纵横分布的山梁和残留的山峁面所代替。并且从流域的上游到下游方向，伴随河床高度的下降，该夷平面的分布高度也逐渐降低，一般从河流源头附近的1300m左右逐渐降到河流中下游附近的1000m左右。在靠近规模较大的河谷附近，夷平面往往被河流深切数百米不等，原始的夷平面形态由于被侵蚀作用破坏殆尽而很难辨认，但河谷两侧大致等齐的峰顶面仍暗示夷平面的存在。
在深切夷平面的河谷中发育典型的层状阶梯地貌。其中，最显著的地貌面是拔河高度达200m左右的所谓“盘状”或“U”形宽谷面即唐县期夷平面(图3-1)。该期夷平面在河中一般分布于海拔1000m以下，从上游到下游的出山口附近，其海拔从1000m左右逐渐降低到300m左右。由于河流或冲沟的后期侵蚀作用，该期夷平面并不是在河谷的任何地段都保存得很好。只在后期侵蚀作用较少顾及到的河曲和河流汇合地段或由于河流迁移而被废弃的古河道附近才被较好地保存下来。在中上游河谷中，该期地形面主要表现为拔河150～250m的谷肩、古河道和河曲谷地凸岸一侧的山峰面。向上游方向，唐县面海拔在逐渐增高的同时，逐渐过渡为河谷面或河源盆地面。向山麓地带，该夷平面逐渐扩展、过渡为海拔300～500m的山麓侵蚀面，并由于后期的侵蚀切割局部成为山梁和山峁面。在太行期与唐县期夷平面之间，是高200～300m的地形陡坎，由于该区的岩石地层主要表现为近水平产状的厚层的碳酸盐岩层和中薄层的碳酸盐岩与砂、页岩或泥岩互层相间分布的特点，因此在地形陡坎中常见因为岩性差异所形成的阶梯状岩坎地貌发育。

图3-1 横切河谷的地形剖面图

A—丹河地区；B—东大河地区
切割唐县期夷平面的谷地在丹河和东大河流域多表现为深切峡谷，发育多级河流阶地、岩坎、裂点和类似石林的石峰等不同类型的地貌形态，以阶地最为常见。据在丹河支流青天河的观察资料，该流域内至少发育4级拔河高度分别为约100m、50m、25m和3～5m的河流阶地T4-T1。其中T4和T3在丹河和青天河一带分布比较广、发育也较好。前者在红旗水库大坝两侧几乎连续分布，顶部被红色土覆盖，并构成峡谷中“U”形谷的底面；后者在河谷中断续分布，常夹黄色砂层或粉砂层，发育在切割U形谷的“V”形谷中。在相当于T3和T4前缘或阶地面的高度上，常见岩溶钙华堆积和溶洞发育，如三姑泉和千奇洞即分别分布在相当于T3和T4的阶地前缘部位。除阶地外，在河床纵剖面，经常见到河流溯源侵蚀所形成的河流裂点和由于岩石抗侵蚀能力的差异所形成的岩坎，在小型的岩坎和裂点处则形成小型的瀑布或跌水。另外，在阶地面上和沟谷中还常见类似峰林的石峰、石壁和石柱等地貌。

河流阶地是河谷中沿河分布的阶梯式地形，这些阶梯的平坦顶面与河流的侵蚀和堆积作用有关。阶地的发育过程分为两个时期，即阶地面和阶地斜坡形成时期。前者标志着河流的侧蚀作用和沉积作用比较显著，是一个比较稳定的时期，因此，形成了宽阔的谷底；后者则表示河流的下切作用加剧，河谷再次加深，为一相对抬升时期。堆积阶地的形成分为三个时期：①河流冲刷时期，形成了宽阔的谷地；②沉积物沉积时期，形成了阶地面；③河流下切时期，形成了阶地。

沿太行山南缘云台山地区的大石河，共发育六级阶地（图4-9，图4-10）。

图4-9 河南焦作云台山景区黑石岭—山根大石河阶地剖面图

T₁—第一级阶地；T₃—第三级阶地；T₄—第四级阶地；T₅—第五级阶地；T₆—第六级阶地；O—奥陶系灰岩

图4-10 河南焦作云台山景区关河村东侧阶地剖面图

T₁—第一级阶地；T2—第二级阶地；T₃—第三级阶地；T₄—第四级阶地；T5—第五级阶地堆积物；0—奥陶系灰岩

第一级阶地（T₁）拔河高度一般3～5m，为堆积阶地，阶地堆积物主要为松散的河流冲积物砂砾石，用阶地上部堆积物中的细砂进行热释光（TL）测年，形成年代为35.21±2.99kaB.P.。

第二级阶地（T₂）拔河高度12～15m，为堆积阶地或基座阶地。堆积物为河流冲积物砂砾石（图4-3f），砾石成分主要为灰岩，可见韵律结构和水平层理。韵律层底部砾石大小一般30～40cm，有一定磨圆，基本无胶结物，砾石间有许多孔隙。韵律层上部砾石变小，大小一般为3～6cm，砾石呈圆形、次圆形，砾石间为细砾和粗沙充填。该阶地基座为第五级阶地堆积物——胶结比较紧密的砾石层，其砾石成分主要为灰岩。

第三级阶地（T₃）拔河高度26～29m，或为基座阶地，或为堆积阶地。为基座阶地时，阶地由第五级阶地胶结比较紧密的砾石层组成。为堆积阶地时，堆积物主要为河流相砾石层，具有水平层理（图4-11a-d），有时夹次生黄土。砾石成分主要为灰岩砾石，可见个别紫红色石英砂岩砾石。砾石形状为圆形、次圆形。砾石分选较好，大小一般为5～10cm，个别砾石较大，可达20cm。胶结物为黄土和钙质，胶结比较松散。第三级阶地堆积物中部粉细砂的热释光测年结果为54.35±4.62kaB.P.。阶地基座砾石之间的钙质胶结物的ESR 测年结果为1643.48kaB.P.。

第四级阶地（T₄）拔河高度38m 左右，多为基座阶地。阶地基座为第五级阶地堆积物——胶结紧密的砾石层。阶地堆积物主要为河流冲积砾石层，夹黄土层，在黄土层顶面有古土壤出现（图4-11e-f，图4-12a-b）。砾石大小一般为10～20 cm，大者30～40 cm。砾石成分为灰岩，砾石磨圆较好，形状为次圆、次棱角状。砾石之间有一定程度的胶结，胶结物为细的砂砾和钙质。黄土夹层中含蜗牛壳。用热释光方法（TL）测定黄土年龄为78.31±6.64kaB.P.，为晚更新世马兰黄土。

第五级阶地（T₅）拔河高度62～64m，为堆积阶地。堆积物为胶结较紧密的砾石层，夹富含钙结核的黄土（图4-12c-d）。砾石大小差异较大，一般10～20cm，大者可达1m。砾石成分主要为灰岩，形状为次圆形、次棱角状。胶结物为钙质和细砂砾，胶结较紧密。有时夹一些分选较好、较细的砾石层，呈现出近水平层理。黄土夹层富含姜结石，姜结石大小5～10cm，可能为离石黄土。黄土层顶面发育冲刷面。在黑石岭第五级阶地顶部，砾石层钙质胶结物的ESR测年结果为908.75kaB.P.。关河村东侧，第三级阶地基座的砾岩胶结物ESR 测年结果为1643.48kaB.P.。

第六级阶地（T₆）残留较少，仅在云台山园区岸上供电所附近见到比较可靠的六级阶地面，拔河高度约85m。第六级阶地类型为基座阶地，阶地堆积物为胶结紧密的灰岩砾岩。第六级阶地的砾岩与唐县面的砾岩不大好区分，砾石成分为灰岩，砾石大小混杂，一般20～30cm，大者达60cm，形状为次圆形到次棱角状，胶结物为钙质。不同的是第六级阶地砾石中有黄土夹层和黄土胶结的砾石层（图4-12e-f）。黄土中含姜结石，姜结石大小20cm 左右，可能为午城黄土。