从地质学的角度来看，武陵源的峰林地貌有下列五大特色它们的成因互相关联。

（一）石奇峰秀

　　花香鸟语，流水淙淙。人们带着在观赏风景中探索自然奥秘、寓求知于旅游的心情，沿着林间石径缓缓而行，进入金鞭溪。在幽深的溪谷一侧，陡峭的石壁下，突然出现几根矗立的石柱。其中一根特别细长，犹如一支长剑，自草丛中竖起，高入云端。这就是名不虚传的金鞭岩。它的柱面平直，好像被巨人的刀削切而成的。走近细看，这样的平面有好几个，其中最明显的有四个，两两平行，分属两组，互相交叉，把石柱切成近四方形；该石柱由于边棱尖锐笔直，显得特别刚劲有力。进一步观察，这些岩石所含的矿物，绝大部分为石英，同溪中所见的砂子一样，所以叫做“石英砂岩”。它的砂粒大小相当均匀，固结紧密，质地坚硬，足以构成如此壮观的石柱。在
柱身上还可见到一些横纹，那是砂岩的“层理”。若顺层理把石劈开，就可见到“层面”。这是辨认沉积岩的特征之一。岩层颇厚，由几十厘米至一米不等。其层面倾斜平缓，几近水平，石柱就好像一块叠得很高的干层糕。由于石质既硬，柱身又垂直，岩层既厚且产 状(倾向及倾角)平缓，各个岩层之间不易沿层面滑动，故石柱虽高
也不致倒倾或顶部滑落。此外，在层理面上还有一些垂直的裂面，其中最明显的分属二组，各与一组柱面平行，证明它们与柱面是属于同一种构造。这些裂面叫“节理”。假如把石柱切断，这些节理纵横交错，构成网格状。根据这些事实，可以看出：原来，这条石柱就是顺着两组交叉的直立节理面将岩石劈开而形成的。
　　环顾四周，在邻侧的石柱上，以至溪谷两侧的山坡上，都是由同样的岩石构成的，其岩层厚度又相似，更有同样的直立节理。并且层理面及主要的两组节理面的产状方向均与金鞭岩者相同或相近似。可以据此判断：高高矗立的金鞭岩及其侧旁的几根石柱，原来与溪谷两侧的山峰是连在一起的，它们本是同一种砂岩组成的大片地层的一部分。只是后来由于某种作用(详后)把它们之间的那部分岩石去掉，才留下及形成这样的壮观奇柱，嵩峙在你面前。
　　造成这种奇观的作用是什么呢?首先，空气中含有氧气和水蒸气，可以通过化学作用使岩石发生化学分解(简称化解)。这一带的岩石虽然都主要是砂岩，其成分几乎全是石英(占95％)，故名石英砂岩。石英对这些气体的化学作用抵抗力强，不易被化解。但砂 粒之间的泥质胶结物则抵抗力弱。胶结物被化解后，石英粒便易于脱落出来。其次，冬天岩石孔隙裂缝中水结冰时，其膨胀力可使岩石爆破；气温变化所引起的岩石冷缩热胀，长时期反复进行也可使岩石碎解。第三，植物的根插入岩石裂缝，既可分泌出有机酸使岩石化解，又可通过增长过程中的膨胀力使岩石爆裂碎解。以上几种
作用统称为“风化作用”，并相应地依次称为“化学风化”、“机械物理风化”及“生物风化”作用。
　　再有，雨水降落时，可把岩石表面风化产物冲走。当雨水汇集成流后，既可冲走风化物，又可利用夹带的砂粒当研磨砂，好像锯 子锯木那样，把所流经的岩石磨削锯切。遇上岩石中的裂缝，更易大显身手。于是小涧逐渐变成大溪，小缝逐渐变成深谷。这种作用叫做“流水的侵蚀作用”，简称“水蚀作用”。
　　此外，“重力作用”也是一个重要的因素。风化作用把岩石化解和碎解，水蚀作用使岩石裂缝扩大，致使一些岩块失去稳定性时，都会由于重力作用而坠落和崩塌。金鞭岩的石柱脚下就堆有乱石，其上已长满杂草灌木，可以证明它们是在今天所见的金鞭岩石柱形成之前坠落已久的岩块。
　　由此可以看出，在武陵源风景区内，像金鞭岩这样的奇丽石柱，以至石峰，其成因乃是风化作用及水蚀作用，加上重力作用，对石英砂岩长期精心雕刻的结果。
　　发育于武陵源的奇峰怪石群落中，其形态神韵像金鞭岩这样刚强劲直者不少。既有成排并立、齐刺蓝天的御笔峰，又有粗壮雄厚、高压不屈的南天一柱等等。它们都是像金鞭岩那样，在坚硬的石英砂岩的物质基础上，风化、水蚀及重力的综合作用利用直立节理劈成的。
　　武陵源峰林之所以引入入胜，还在于它的石柱石峰形态各异，形神变幻，丰富多彩。当你面对仙女献花，心里盼望着花球抛中你时，她好像正在向你微笑。夫妻岩也五官逼真，笑露牙齿。原来这是由于造成石柱的岩石性质与金鞭岩这类石柱各有不同之故。这一带的岩石虽然主要是质纯性硬层厚的石英砂岩，但其石英的含量并非到处一致的。同一岩层的不同部分固有差别，不同岩层差别更大。在石英含量较少部分，特别是夹在厚层砂岩中的薄层，所含泥质成分就相对要多，岩石的坚硬程度也相应减低，对风化、水蚀的抵抗力必然减弱。由于不同岩层或同层岩石不同部分的强弱不同，便使石柱、石峰发生凹凸不平，形成了各种形状和神态。十里画廊的采药老人，他的头部及背部是由硬岩所成。天子山的将军岩，有如站在点将台的大将，正在指挥干军万马冲向敌阵。还有花瓶石，轮廓清晰。这些都是坚硬岩层昂然屹立，形成奇特造型的例子。梭镖岩的柱顶，似被刀削尖以致柱身变小，也是由较硬较强的岩层对风化水蚀的不同反应所成。总之，由于岩石软硬不同的部位配合巧妙，遂在不同石柱上出现了如此引入遐想的各种各样形状和神态。

(二)寨高台平

　　“不登黄狮寨，枉到张家界”，这是富有导游意义之言。因为武陵源峰林发育最盛的地段是在“西海”，但最好的观景点却是在黄狮寨。由于适宜于构成峰林的石英砂岩主要分布地带，是从这里的西南部开始，往东北方向伸延，直到枫树湾，长达20公里、宽约10公里。这就是所谓“西海”的地带。黄狮寨是一座宽厚而顶平坡陡，
高1000米的石山。它既高耸可以望远，又宽平可供休息，当你登到这座天然的大观景台上时，放眼望去，数不清的石峰石柱，嶙峋挺拔，争露头角，密集广布，形成浩瀚的峰林，使人胸怀顿畅，欢乐无已。若遇云海连绵，群峰白纱披肩，峥嵘时隐时现，虚无飘渺，瞬息万变。这时，石峰、石柱就好像沧海上汹涌的狂澜中的砥柱，更富诗
意。这就是“西海翻澜干柱抵”奇景的由来。
　　黄狮寨也是由石英砂岩所成。它之所以成为如此优越的观景佳地，是由于下述的原因：该地段的砂岩层露出地面的时间较后，受风化水蚀作用的侵袭尚浅，还未被很多的溪壑所分割，因而石峰石柱尚未大量发育，得以基本上保存原有的完整面貌，成为面积较大的块体。这样的形态特点，在地貌学上叫做尚处于峰林演化吏中的青年期。由于该岩块既宽广，岩质又坚，岩层倾斜既平缓，周围山坡又都是由直立节理面构成的峭壁，遂形成高入云霄，顶端开阔平坦，气势雄壮的山寨。腰子寨也是如此。这种地形叫做方山。
　　此外，在石柱或石峰顶上出现蘑菇状小平台，例如“金龟探海”等奇石，也是武陵源峰林地貌常见的奇特景色。这是由于硬软相间的产状平缓岩层，其下部的软层被风化、水蚀较快而凹入，有时加上重力崩塌后，致使盖在它顶上的硬岩层显得凸出，形成盖顶岩层大部分悬空的伞状平台，成为奇景。金鞭溪等处所见的谷壁岩石，在崖壁上端有凌云飞出的石块，高悬半空，垂垂欲坠，使人仰观时胆颤心惊，也是成于相似的原因。它们通常以崖壁下段的石块崩落起主要作用，致使上段的岩石悬空，是其特点。
　　当硬岩层盖在石峰顶上时，如果下部的软弱岩层的中部被风化水蚀作用侵袭消失较快，两旁尚有残留，则形成洞穴。如果洞穴穿透石墙，形成门孔通道，硬砂岩层便高跨两端，架作桥状。例如仙 人桥、天下第一桥、天生桥，均是由于这样的原因形成的。

(三)壁险峡幽

　　走进百丈峡，两侧陡壁干仞，危崖如削，仰头只见一线天，使人疑是此身失足坠入地壳的狭缝里。人们走过了插旗峰下的系马桩后，沿小径往西南行，会看到峡谷越来越险，所谓“一夫当关，万夫莫开”，确非虚言。漫步溪边，欣赏野花，在静寂中时闻潺潺水声，猿啼鸟语，格外清脆悦耳。正是“峡高百丈洞云深，要识桃源此处寻”(明·胡桂芳诗)。这条峡谷从东北向西南伸延，大体上接近于直线。经过跳鱼潭至插旗峪，长达10公里。类似百丈峡那样风格的深邃清幽，笔直伸长的峡谷或深壑，尚
有多条，堪称武陵源胜景的又一特色。打开武陵源导游图，可以清楚地看到，与百丈峡大致上平行的溪谷，在西北面就有王家峪、索溪，以及著名的金鞭溪等。在东南方则有董家峪、施家峪等。它们虽然长短有异，大小不同，但有一共同点，就是均作东北一西南方的延伸，可以归属于同一组。
　　与此同时，还可发现另有一组峡谷是自西北向东南延伸的。水绕四门就是其中最典型的一条，它北接矿洞溪，南连龙尾溪，大体上在一条近于直线上。与它约略平行的，东面还有十里画廊，西面则有琵琶溪、畲刀沟等。这组峡谷与百丈峡一组互相交叉，呈网络状。
　　关于这些峡谷的成因，可从下面两点来思考：第一，谷旁陡壁悬崖上发育有无数的直立节理，中有一组特别发育，其水平延伸的方向与峡谷的延伸方向大致平行。当雨水袭来，很自然地顺着节理下切岩石，开始产生小涧，并逐渐由小到大，由浅到深。同时，在这个过程中，此地的地壳上升运动强烈，以致溪涧落差加大，并使流水下切谷底的速度比横切谷壁的速度大，即加深比扩宽快，逐步形成了这样峻深而狭隘的长谷。这一点是比较易于理解的。其次，在武陵源地区最发育的区域性节理共有两组，一为东北一西南，另一为西北一东南。上述的峡谷也分为两组，各与它们中的一组平行。可见，两组峡谷的方向与两组节理的方向相对应，其间因果关系也是明显易见的：它们的发育是各受与它相同方向的一组节理控制的。但是最引人思考的是它们的伸展形态为何都是在几公里以上的延伸范围内能保持近于直线的形态。是否沿这些峡谷有可能存在着利用某组节理而发育的断层，峡谷是既循着特别发育的节理又循着断层面产出的，其近于直线的形态是受断层控制的?这一问题，有待进一步研究。
　　断层与节理均是岩石中的裂缝，但二者是有区别的。断层的主要特征是，两侧的岩块有过明显的移动，因此常有由于岩块被磨破所生的小裂隙，形成复杂的裂缝带，有时且变为强烈破碎带，宽自几米到几十米以上。因此，这种构造常为水流所切削，以形成溪谷的最有利地带。它们大小悬殊，大的可长达几十公里以致百公里或更长。虽可有弯曲，但多数大体上呈直线或弧线形。故所成溪谷也大多数长而具有这种伸展形态。至于节理，则主要特征为两侧岩块没有过明显移动，为一简单的裂缝。长度一般短小，但常成组成群出现，形成长带，故也可被流水利用来削蚀岩石形成溪谷。要鉴别武陵源诸峡谷的地质构造背景，可沿峡谷两壁寻找断层证据。断层证据中最常见的有由于裂缝两侧岩块移动时互相磨擦所生的光滑“镜面”，以及因磨擦使裂面刮损的线条状或槽状的“擦痕”。如在百丈峡的峡谷里面即有见之。此外还有伴生的小裂隙、破碎带等。虽然由于溪中泥土砾石的掩盖，这些证据不一定出露，但沿途仔细观
察，有时仍可找到一二。读者如有兴趣，请自己注意搜索，并思考这个问题。

(四)水碧山青

　　武陵源峰林景观的佳丽，不仅在于它的峰石之奇秀，寨台之高平，危崖长峡之险幽，还在于它的水木清华，从而富于泉石相伴，树峰相依之美。既有石丛小涧，峰间溪湖，水琴长鸣，银瀑高泻；复有古木参天，芳竹繁茂，峰顶葱茏，苍松垂壁。再有，由于水丰林密，便多珍禽异兽，鸟歌枝头，蝶舞花丛，使得干峰万壑的胜景更添丽色，倍增魅力。
　　在武陵源，水的来源有二：一是直接来自降雨。据统计，本区年降水量近1500毫米，既是华南多雨地区之一，且是暴雨集中区之一。二是来自泉水，即间接来自降雨。构成武陵源峰林的砂岩，孔隙及裂缝(例如节理)多，故蓄水条件好。这些蓄在岩石孔隙缝中的地下水，慢慢地渗滴出来，便形成清泉甘露，并为瀑布溪涧供给源源不断的流水。
　　树木的生长，既需要水，也需要土壤。构成峰林的砂岩中含有少量泥质，这些泥质风化后就变成土壤。它就是武陵源风景区内，无论是峰顶崖边，抑或是石隙砾丛，都可长树披草，千仞陡崖之上可以挂着岩松，天然桥上下可以伸出绿枝，为游人增兴的原因。水土充足，为植被的繁茂提供了条件；而植被广遍反过来又为水土保持创造了良好前提。水土植被的协同作用，既为武陵源增光添艳，更为峰林景观保持住长久的青春。
　　综观上述几点，可以看出，构成武陵源峰林地貌的地质因素是多方面的；由于它们的综合作用，才形成了如此壮丽绝伦的景观。这些地质因素可归纳为两大类，即内部因素和外部因素。前者提供物质基础，是依据；后者提供加工动力，是条件。简列如下：
　　1、内部因素。这是地壳本身的地质作用。包括二个方面：
　　　　(1)岩石因素。提供了质地坚实，厚层为主的石英砂岩，其中含有少量比例不均的泥质。(2)构造因素。砂岩层的褶皱和缓，保持平展，而直立节理十分发育，可能还有断层(尚待证实，已见上文)。
　　2．外部因素。指空气和水，还有重力所起的地质作用。包括三个方面：
　　　　(1)风化作用。包括化学、机械(物理)及生物的风化作用。(2)水蚀作用。主要是流水的冲刷和侵蚀。(3)重力作用。使风化物散落，岩块滑坠、崩塌。

二、武陵源峰林形成的历史背景和有利环境

(一)历史背景

　　依笔者研究结果，地壳构造的演化是循着这样的一条规律进行的：地壳运动的强烈阶段与和缓阶段交替出现。一个地区某一地质时代处于地壳运动强烈阶段时，叫做“活动区”阶段；其后进入和缓的相对稳定阶段时，则叫“稳定区”阶段；再往后到了另一个强烈阶段时，又重新转入活动区阶段。但这时的活动区不是前一强烈阶段的历史重演，它已变为更为复杂、代表更高演化阶段的新型活动区。这个规律叫做“动定转化递进律”。武陵源地区就曾经历了这样的地壳演化历程。
　　构成武陵源峰林的岩石及其所具有的构造特点，是由本区如同上述的地壳演化史的特点所决定的。本区的地壳演化史可分为四个时期，依次出现于不同的地壳演化阶段。
　　1，石英砂岩物质准备期

　　回溯到15亿年前，即地质学上叫“中元古代”时，湘西北地区正处于活动区阶段。这时地壳运动强烈，有些地段发生裂陷沉降形成海槽；介于海槽之间有留在海面的列岛。它们分别叫做“地槽”和“地背斜”。从邻侧陆地及列岛上河流冲下海槽中的砂泥，沉落海底，积成厚层。这一时期由于地壳断裂多，地壳下面的岩浆从断裂
喷出海底或岛上，成为火山，有点像现在的菲律宾海或印度尼西亚地区那样。这一时期地壳运动如此强烈，显然属于活动区阶段。又由于这种活动区以具有地槽为特征，故名“地槽区”；这一时期也相应地称“地槽阶段”。随后，地壳运动继续增强，到地槽阶段发展的中期，出现了造山作用，致使地槽中的沉积物发生褶皱和断裂，并
垒叠起来，升露海面成为山脉。在造山过程中，还有大量岩浆侵入，形成了许多花岗岩体。以后本区地槽阶段转入晚期，地壳运动逐渐减弱。
　　经历了这一时期后，湘西北地区的地壳演化史就为武陵源石英砂岩的形成打下物质来源的基础。因为已褶皱成为山脉的地槽沉积物中，特别是这时所成的花岗岩中，都含有大量的石英，可为后来产生石英砂岩提供石英砂粒的一部分。

　　2．石英砂岩产生期

　　自从地槽区的山脉形成后，本区的地槽阶段就进入晚期。随着该山脉被当时的风化、水蚀等作用的削蚀，高度便逐渐减低。到了约6亿年前“古生代”初期，山脉被削平，变成平坦的地面。这时地壳运动较弱，没有造山作用，以大范围的整体缓慢升降运动为主，可见是属于稳定区阶段。又因其地面高低起伏的坡度很小，平宽开阔，一望无际好像平台，故具体的名称叫做“地台区”。这一时期的相对稳定阶段，也叫“地台阶段”。由于这一时期地壳时升时降，比较频繁，地台区的地貌又平坦，所以在地壳沉降时期，海水易于浸进，掩盖广大地区。约在3．8亿年前，即古生代中期称为“中泥盆世’’的时候，适值地壳沉降，有海水浸进，武陵源一带位于浅海的近岸地带，因离陆地不远，从河流冲下来的泥砂入海后，砂子及少量泥土先在此沉入海底。经过若干万年的积累，遂积成厚达千米以上的石英砂层。后来砂层经过压实固结，便成今天所见的石英砂岩。又由于当时这里是地台区，海底平广开阔，所成的石英砂岩也就分布很广。今天构成峰林的砂岩只是其中在武陵源区内出露地面的一部分而已。
　　附带指出：在金鞭溪的跳鱼潭等处路旁的石英砂岩中，其层面上见有波浪状高低不平的形态，称为“波痕”。乃是当时砂子沉到水底之初，尚系松散状态，同时海水较浅，故它可受到波浪的冲击，遂发生波浪留痕。后来砂层固结成为岩石，这些波痕便保存下来。其形状特点，可供识别。此外，在索溪峪等处的砂岩里面，有时还可见
到许多的条状小孔遗迹，叫“痕迹化石”，是当时海滨小动物在砂层中活动或居住遗留下来的小洞穴。波痕和痕迹化石通常见于由浅水海滨沉积物所成的岩石中，都可作为识别古地理环境的依据之上述的石英砂岩层产生以后，随着地壳的时升时降，海水也时有进退。至2．85亿年前的二叠纪时代石英砂岩因地壳上隆而升露地面以后，陆上一度成为沼泽，有植物繁衍，形成了含煤地层，把砂岩层覆盖起来。我们今天在袁家界即可见到石英砂岩之上盖有这个含煤地层，里面含有黑色碳质页岩及一些植物化石。

　　3．有利构造发育期

　　随着地壳动定转化进程的继续发展，到了约2亿年前的三叠纪末，中国东南部开始转入一个新的活动阶段，叫做“地洼阶段”。因为这一时期，地壳运动转变为强烈，出现了造山作用，使在以前地台阶段中形成的、原属平整的各个地层，一同褶皱起来，又一次形成山脉，并发生断层和节理。由于这些山脉之间多有盆地，名“地洼”，以这种构造区就叫做“地洼区”。这时的造山作用也发生于湘西北，使武陵源的石英砂岩也发生了褶皱，不过在该处的褶皱作用比较和缓，属于宽展型的，故石英砂岩得以产状平缓完整，而突出表现则是直立节理十分发育，遂为后来产生峰林地貌提供了
很有利的构造条件。

　　4．峰林诞生和发展期

　　地壳演化的地洼阶段，其进程可以划分为三期。早、中两期地壳运动渐趋强烈，主要的造山作用即发生于此时。到了晚期，则地 壳运动逐渐转弱，造山作用渐趋和缓。在武陵源地区，原在地台阶段造成的各个地层，自从地洼阶段中期被强烈的造山作用褶皱成为山脉后，在其露出地面部分即已开始遭受风化水蚀。到了大约三百万年前以来，本区地壳运动时升时降，但总的进程是以上升为主，直到目前仍属这样，故出露地表的地层所遭受的风化水蚀仍在继续。于是，当某处位于上部的地层被剥蚀殆尽时，新露出的下部地层接着遭受风化水蚀。在二叠纪含煤地层被剥蚀无余的地段，石
英砂岩便暴露地表，成为风化水蚀作用施展灵巧技术，雕造峰林的优先地区。今天的武陵源峰林发育地带，即是其例。袁家界虽然也有同样的石英砂岩层分布，但因其上有二叠纪含煤地层的保护，未能接受天工的雕刻，就只能做若干万年以后未来峰林的后备区了。
　　总结上述各点，武陵源石英砂岩峰林的形成过程可以归纳为下列几句：
　　　　　　
　　　　　　　曾是地台浅海滨，沉砂结石广平伸。
　　　　　　造山揭出地洼幕，褶断诞生节理纷；
　　　　　　升露岩层遭水蚀，劈为崖柱顺裂纹。
　　　　　　万年雕镂功成渐，绣就画图稀世珍。
（二）有利环境

　　武陵源峰林之所以如此风景奇丽，除了地壳演化吏的背景特点外，还有一个重要因素，就是有利的开发和保存的环境。这是指它在其历史背景的第三时期之末，即现在所见的峰林诞生以后的现代环境。如果把历史背景叫做先天条件，那么这就是后天条件。这一时期的有利条件就是武陵源所处的地理位置及气候特点。
　　武陵源目前位于湘西北的中山区，海拔高度平均为千米左右。地居北纬29‘20'左右，属北温带的南缘。其降水量达到年平均近1500毫米，属于多雨的地区，已如前述。年平均气温13．4，最冷月(1月)平均气温2．6，最热月(7月)平均气温24．3。因此气候温和，雨量充足。正是由于具备了这样优越的地理位置和气候环境，才使得武陵源地区水木清华，泉丰林密，飞瀑溪流深潭处处，峰石上下绿冠翠裳。既为砂岩峰林增添秀色，又有珍禽异兽出没，花香蝶舞，增添了观光价值，吸引游人；更为保持水土，减少风雨流水对石峰石柱的侵蚀破坏提供了良好条件。此外，由于夏无酷暑，寒
冷期短，遂成为全年型旅游胜地。