峰林峡谷景观沿拒马河两岸的峡谷地带,出露的基岩几乎都是中元古界雾迷山组遂口条带及遂石团块状白云岩,属可溶性盐岩层,是形成岩溶地貌的基础。本区上奥陶纪(距今4.5亿年)以前,大约十几亿年的历史为古海洋所占据,形成一套巨厚的海相沉积。奥陶纪之后本区隆起为陆,经过晚古生代和中生代的长期隆起、抬升、侵蚀,又经过新生代的强烈构造运动、差异性升降运动的影响,以及河流强烈侵蚀下切和各种流水溶蚀作用,形成崖壁陡峭、峰丛林立、奇峰异石遍布、洞穴景观奇特的地貌形态,有较深的地质文化魅力。
地表岩溶地貌主要发育在拒马河河谷两侧,由产状平缓的中元古界雾迷山组碳酸盐岩地层形成的峰丛、峰林、孤峰、平顶山、谷地组合型岩溶地貌,是北方地区少见的规模较大的岩溶景观。最典型的有笔架山、蝙蝠山、龙山、虎山、麒麟山、童子山等山峰及其它自然优美的山体,都是保护的重点。
地下岩溶洞穴是本景区重要的地质遗迹之一。它集中分布在景区的北部东关上、王老铺、栗元厂、六合村和西太平,呈北西—南东方向展布,为一长约16公里、宽约4公里的岩溶洞穴带。绝大多数洞穴赋存于中元古界蓟县系铁岭组地层内,只有西太平洞穴赋存在上元古界青白口系景儿峪组灰岩中。这些成群出现的岩溶洞穴形态独特,成因不同,景观有别。区内洞穴大致有三种成因类型:第一种是东关上落水洞,其深246米,洞底面积近10000M2,形成大厅式洞穴,故称“龙仙宫”;第二种是由地下河冲刷侵蚀作用形成的具有双层结构的长700米的三清地下大峡谷;第三种溶蚀洞穴,由各种化学沉积作用形成的堪称地下艺术殿堂的仙栖洞。
拒马河不仅是景区唯一的地表水资源,而且在景区内形成许多重要的地质遗迹,如四渡和仙龙岛等地保存完好的河漫滩、阶地,西石门附近的离堆山及古河道等,它们是景区景点的重要组成部分。
在距今8—14亿年间,景区是一片废墟。经过长达6亿年的沉积,形成了巨厚的富镁硅碳酸盐岩,在这些碳酸盐岩中,含有丰富的藻类生物化石—叠层石。叠层石在景区内分布广泛,类型多样,具有重要的科研、科普、教学和观赏价值。另外,在海洋沉积的过程中,由于气候环境等变化,形成并保留了许多很有价值的地质现象,如沉积波痕、交错层理、风暴岩、硅质条带、硅质团块(石中石)等。最典型的叠层石分布在普渡山庄、孤山寨、东湖港、六合山庄等地;典型的石中石在孤山寨、东湖港和六合山庄等都有很好的出露。
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