中国红层特征及影响

红层，也被称为“red beds”，在地质学上，主要指中生代以来即三叠系、侏罗系、白垩系和新生代古近系的湖相、河流相、河湖交替相或是山麓洪积相等陆相碎屑岩，它们多以夹层互层的形式出现，外表颜色主要为红色。这些红层广泛分布于我国的西南、东南和西北等地区。

图1 中国红层分布简图

一、红层分布特征、成因及地貌类型

1.1分布特征

中国红层的分布广泛，涉及多个地质时代和构造单元。从时间尺度上看，红层主要形成于中生代和新生代，其中又以侏罗纪、白垩纪和第三纪的红层最为发育。在空间分布上，红层主要分布于我国的西南、华南、东南和西北地区，如四川盆地、云南高原、贵州高原、甘肃敦煌、福建武夷山、广东丹霞山、江西龙虎山等地。这些地区的红层不仅分布面积广，而且厚度大，层序清晰，为红层地貌的形成提供了物质基础。

图2 甘肃敦煌、酒泉红层

地理分布：中国红层主要分布在西南、华南、东南和西北地区。这些地区在地质历史上经历了不同的构造运动（中生代燕山期造山运动对中国红层的形成和分布具有重要影响。这一地质事件导致了地壳的强烈抬升和断陷盆地的形成，为红层的沉积提供了空间）和沉积环境（红层的红色通常是由于氧化作用形成的，这暗示了当时的气候可能是温暖湿润的。通过对红层中矿物成分和化学元素的分析，我们还可以进一步了解古代气候的详细变化过程），形成了多样化的红层地貌（红层地层的层序特点对于研究古地理环境与古气候变化也具有重要意义，通过分析红层地层的堆积特点，可以推测出当时地区的水体湖泊扩张、盐湖湖水浓缩等环境变化，从而反映出古气候的演变过程）。

岩性特征：红层的岩性包括砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩等（红层的堆积和侵蚀过程反映了地貌的演化历史，在红层高原被侵蚀成准平原的过程中，流水、风化和崩塌等自然力量发挥了重要作用）。这些岩石通常含有铁质氧化物，赋予其特有的红色外观。

构造特征：红层的形成与多种地质构造活动相关，包括褶皱、断裂和抬升等。这些构造活动影响了红层的分布和地貌形态（大的断裂带造成了地表的强烈隆升，为红色地层抬升到高处并接受侵蚀创造条件。这些断裂活动不仅影响了红层的分布格局，还导致了地层的抬升和剥露）。

年代分布：中国红层主要形成于中生代，尤其是白垩纪。这些地层记录了地球历史上的重要事件（中国红层的形成与造山运动密切相关。在地质历史时期，地壳的运动导致山脉的隆起和盆地的形成，为红层的堆积提供了空间。例如，在东部地区，太平洋板块向欧亚板块的俯冲导致了大规模的造山运动，形成了丹霞盆地等红层堆积区。）和环境变化。

1.2红层成因

红层的成因多种多样，主要包括沉积作用、构造运动和气候因素。在沉积作用方面，红层主要由河流、湖泊等水体中的碎屑物质沉积而成。这些碎屑物质来源于周围的岩石风化剥蚀产物，经过搬运和沉积，形成了红色碎屑岩系。构造运动对红层的形成和分布也起到了重要作用。地壳的升降、褶皱和断裂等构造活动，使得红层在不同地区呈现出不同的形态和特征。此外，气候因素也对红层的发育和演化产生了影响。温暖湿润的气候条件有利于岩石的风化和剥蚀，为红层的形成提供了物质基础。

红层中其它矿物与黏土矿物比值约为0.11-1.50，赤铁矿含量约为1.5-10.0%；SiO₂+Al₂O₃约为50.7-85.0%；Al₂O₃/SiO₂约为0.14-0.41；FeO+Fe₂O₃约为0.9-7.9%；Fe₂O₃/FeO约为1.52-7.70；K₂O+Na₂O约为1.6-6.8%；Na₂O/K₂O约为0.02-0.43；CaO+MgO约为0.8-9.2%。

1.3地貌类型

红层地貌是红层岩石在内外营力作用下形成的地表形态。在中国，红层地貌类型多样，各具特色。根据形态特征和成因机制，可以将红层地貌划分为以下几种类型：

（1）丹霞地貌

丹霞地貌是红层地貌中最为典型和广泛分布的一种类型。它以陡崖坡为特征，崖壁直立或略呈倾斜，形态奇特，色彩斑斓。丹霞地貌的形成与红层的岩性、构造和气候条件密切相关。在构造运动的作用下，红层发生褶皱和断裂，形成了丰富的地貌形态。同时，气候因素也对丹霞地貌的发育起到了重要作用。在温暖湿润的气候条件下，红层岩石经过长期的风化和剥蚀作用，形成了陡峭的崖壁和丰富的形态。

中国的丹霞地貌分布广泛，以广东丹霞山、福建武夷山、甘肃张掖等地最为著名。这些地区的丹霞地貌以其独特的形态和壮丽的景观吸引了大量游客前来观赏和探险。

（2）红层丘陵

红层丘陵是红层地貌中另一种常见的类型。它们主要分布在盆地和丘陵地区，以平缓的坡度和起伏的地形为特点。红层丘陵的形成与地壳的升降运动和河流的侵蚀作用密切相关。在地壳上升的过程中，红层岩石受到挤压和抬升，形成了丘陵状的地形。同时，河流的侵蚀作用也对丘陵的形态和发育产生了影响。

中国的红层丘陵分布广泛，如四川盆地、云南高原等地都可见到红层丘陵的身影。这些丘陵地区以其独特的地貌景观和丰富的生态资源成为了人们休闲和观光的好去处。

（3）红层盆地

红层盆地是红层地貌中一种较为特殊的类型。它们通常是由红层岩石组成的封闭或半封闭的盆地地形，以平坦的底部和陡峭的边坡为特点。红层盆地的形成与地壳的沉降和河流的沉积作用密切相关。在地壳沉降的过程中，河流携带的碎屑物质在盆地中沉积下来，形成了红层岩石。随着时间的推移，这些岩石逐渐堆积形成了盆地地形。

中国的红层盆地主要分布在西南地区，如四川盆地就是一个典型的红层盆地。这些盆地地区以其独特的地貌特征和丰富的资源条件为当地的经济发展提供了有力支撑。

（4）红层峡谷

红层峡谷是红层地貌中一种壮观的类型。它们通常发育在河流或溪流切割红层岩石的地区，以深邃的峡谷、陡峭的崖壁和清澈的溪流为特点。红层峡谷的形成与河流的侵蚀作用密切相关。在河流的长期冲刷下，红层岩石逐渐被侵蚀和切割，形成了深邃的峡谷和陡峭的崖壁。

中国的红层峡谷分布广泛，如云南的石林峡谷、贵州的黄果树峡谷等都是著名的红层峡谷景点。这些峡谷以其独特的地貌景观和丰富的生态资源吸引了大量游客前来观赏和探险。

二、红层的地质环境特征

（一）气候环境对红层形成的影响

红层的形成与气候环境密切相关。在干燥炎热的气候条件下，岩石风化作用强烈，可以提供丰富的物源；同时，岩石氧化作用强烈，形成了红层的红色外观。这种气候条件在中国的一些地区尤为突出，如四川盆地、江南地区等。此外，气候的周期性变化也影响了红层的沉积速率和沉积物成分，使得红层在垂直方向上呈现出不同的层理和颜色变化。

（二）沉积环境对红层特性的塑造

红层的沉积环境多种多样，包括湖泊、河流、洪积扇等。不同的沉积环境对红层的特性产生了显著影响。例如，在湖泊环境中沉积的红层往往具有较厚的层理和丰富的有机质；而在河流环境中沉积的红层则具有更好的分选性和磨圆度。此外，沉积物的来源和搬运方式也影响了红层的成分和结构。

（三）地质构造对红层分布的制约

地质构造是影响红层分布的重要因素。在中国，红层的分布受到区域断裂带和构造线的控制。这些构造活动不仅影响了红层的沉积环境和沉积速率，还导致了红层的变形和改造。例如，在构造运动的作用下，红层岩层发生褶皱、断裂等变形，形成了不同的地貌形态；同时，构造运动也影响了地下水的流动和分布，对红层的工程性质产生了影响。

（四）水文地质条件复杂

红层地区的水文地质条件相对复杂。由于红层的渗透性较差，地下水往往难以渗透和流动，导致地下水位较高。同时，红层中的软弱结构面和节理发育也使得地下水易于聚集和流动。这些水文地质特征对红层地区的工程建设和环境保护都带来了一定的挑战。

图3 红层赋存条件（地质环境）及影响

三、红层的主要工程地质问题

红层由于其特殊的岩性和地质构造背景，在工程建设中常常带来一系列的问题。

图4 红层灾变主要原因

（一）边坡稳定性问题

红层地区边坡变形是工程建设中常见的地质问题。由于红层岩体结构破碎，完整性差，易受到水的作用而发生软化、腐蚀、渗流、岩溶等变化，从而导致边坡失稳。此外，红层中软硬岩层互层结构也使得边坡在差异风化、长期变形等作用下易发生滑坡等地质灾害。

（二）地基承载力问题

红层地基的承载力问题也是工程建设中需要重点关注的问题。由于红层岩石的岩相和物理性质差异较大，其承载力也呈现出较大的变化。在一些软弱岩层或夹层较多的地区，地基承载力较低，难以满足大型工程建设的需求。

（三）渗流与涌水问题

红层地区的渗流与涌水问题也是工程地质中需要特别关注的问题。由于红层岩体的孔隙度和渗透性较高，地下水容易在岩体中流动，形成渗流。在一些断层或破碎带附近，渗流现象更为明显，可能导致工程建设的难度增加，甚至影响工程的安全性。

（四）渗流与岩溶问题

红层岩体和蒸发岩体中能够容易水的成份，在水的作用下极易发生腐蚀、渗流、岩溶等化学变化和物理变化。这些变化不仅影响岩体的力学性质，还可能导致地下水的流失和污染，对工程建设和环境保护都带来不利影响。

（五）其它问题

红层地区的工程活动可能对环境造成影响，如水土流失、生态破坏和地下水污染等。

四、红层地区工程建设对策与建议

针对红层分布特征及主要工程地质问题，需要采取一系列的安全对策来确保工程建设的顺利进行和工程安全。

（一）地质勘察与评估

在工程建设前，应加强对红层地区的地质勘察和评估工作。通过详细的地质调查、钻探、测试等手段，全面了解红层的分布特征、岩性、物理力学性质等信息，为工程设计和施工提供准确的地质资料。

（二）采取有效的边坡支护措施

针对红层地区边坡稳定性问题，应采取有效的边坡支护措施。根据边坡的实际情况（注意红土层承载力劣化影响），采用锚杆、锚索、挡土墙等支护结构，提高边坡的稳定性。同时，加强边坡的监测和预警工作，及时发现和处理边坡变形等问题。

（三）提高地基处理技术水平

针对红层地基承载力问题，应提高地基处理技术水平。采用先进的注浆加固、桩基加固等工艺（新材料—红层专用黏合剂等、新技术—定位补强等、新工艺—复合注浆等），提高地基的承载力和稳定性。同时，加强对软弱岩层和夹层的处理，减少其对工程建设的影响。

（四）合理利用地下水资源

针对红层地区的渗流与涌水问题，应合理利用地下水资源。通过建设排水系统、井点降水等措施，降低地下水位，减少渗流和涌水的发生。同时，加强对地下水资源的监测和管理，确保工程建设的顺利进行。

五、结论与展望

中国红层的分布特征及主要工程地质问题是一个复杂而重要的研究课题。通过对红层分布特征和工程地质问题的深入研究，我们可以更好地认识红层的地质特性，为工程建设提供科学依据。同时，也需要加强红层地区工程建设的安全对策研究和实践探索，不断提高红层地区工程建设的安全性和可靠性。

展望未来，随着科技的不断进步和工程建设的不断发展，对红层地质特性的认识和利用将更加深入和广泛。通过多学科交叉融合和新技术应用，我们可以更加准确地预测和评估红层地区的工程地质问题，为工程建设提供更加有效的安全保障。

致谢：彭华、罗成德、周翠英等研究团队，百度及微信等网络媒体。