崆峒山位于鄂尔多斯西南缘,陇东黄土高原与六盘山的过渡带,以三叠系、白垩系巨厚陆相沉积砾岩发育着壮观的丹霞地貌。目前,我国丹霞地貌的侧重于基础实验与调查方面,而理论研究较为欠缺,且大量工作围绕南方丹霞地貌展开,西北区丹霞地貌的研究基本处于空白。针对崆峒山丹霞地貌地貌演化及岩性特征的研究,不仅能为探寻区域地质构造活动、还原气候环境变迁提供重要信息,还可丰富中国丹霞地貌理论与研究体系,为丹霞地貌的国际与国内对比提供更多的基础资料。本文首先通过崆峒山数字高程模型DEM数据,利用GIS技术对地表形态因子进行提取与分析,并结合六盘山区域地质环境方面的研究成果对崆峒山地区夷平面进行深入探讨。然后,结合详细的野外地质调查及室内试验如:Equotip硬度测试、回弹测试、X射线衍射、X射线荧光光谱分析、电感耦合等离子体质谱、穆斯堡尔谱及扫描电子显微镜等,对白垩系泥岩与白垩系、三叠系砾岩的物理力学性质、地球化学特征及微观结构形貌进行系统分析,就三个方面进行了深入探讨:(1)崆峒山地表形态特征及夷平面;(2)崆峒山白垩系、三叠系砾岩的风化过程及其对丹霞洞穴演化的启示;(3)斑马山白垩系泥岩的颜色成因。主要结论如下:(1)利用高程、地形坡度、地势起伏度可以有效解译丹霞陡壁的分布与形态特征,崆峒山丹霞崖壁坡度集中在44.4°以上。地貌因子的空间分析可为夷平面的识别提供重要信息,崆峒山应为两级夷平面,一级夷平面为香山,海拔高度2123.5m,二级夷平面为中台,海拔高度1894m。(2)崆峒山白垩系、三叠系砾岩中填隙物与砾石的成分、强度不同,填隙物物质组成分布不均匀,造成砾岩内部的差异性风化。砾岩内部的孔隙、裂缝及岩层中的节理发育为水的入渗及溶解提供了有利条件。崆峒山丹霞洞穴主要分布于白垩系三桥组,不整合面之上。且不同于南方丹霞洞穴的形成,崆峒山丹霞洞穴中无软弱夹层。洞穴内砾岩的风化过程实则为钙质胶结物如方解石的溶解迁移及岩块的破碎细粒化。(3)斑马山泥岩不同颜色岩层呈平行近水平带状分布,通过CIE Lab色彩空间L、a、b可有效表征泥岩颜色,主要可分为绿灰、赤灰及黄色三类。在赤灰色泥岩-绿灰色泥岩过渡带,化学成分发生迁移,颜色不同受岩体成分影响。但各氧化物及元素相对含量与颜色表征参数之间的关系无明显的规律,但自定义参数R与L呈负相关,R=ω(Al2O3+Fe2O3)/ω(SiO2+MgO+CaO+K2O+Mn)。Fe3+/Fe2+并不能完全反映泥岩颜色,虽斑马山泥岩富含Fe3+,但铁元素的化学种含量对其颜色影响较小,泥岩颜色受多种因素叠加影响。(4)不同颜色泥岩微观结构有差别,绿灰与赤灰系泥岩表现为基底胶结、杂基支撑,微裂隙及溶蚀型孔隙发育,结构较为破碎;黄色系泥岩为接触胶结、颗粒支撑,粒团磨圆度差,结构较为均匀致密。(5)崆峒山丹霞地貌主要发育于三叠系延长群(T3yn)与白垩系三桥组(K1s),为巨厚陆相粗碎屑岩沉积。其形成的主要过程为:河流深切与构造抬升、节理发育与风化侵蚀、崩塌与剥蚀搬运、黄土附着与生物沉积。