基本特征
武陵源砂岩峰林地貌
峭立的岩峰、苍茫的林海、秀丽的山溪、幽深的洞壑……“三千峰林八百水”汇聚成神奇美妙的世界——张家界武陵源。多年来，武陵源风景区“砂岩峰林”地貌以其蕴含的重大科学价值和美学价值被作为专业术语而广泛沿用。
地表流水和地下水沿产状平缓、厚度巨大的上古生界中泥盆统石英砂岩中完全内切穿的垂直或近垂直节理侵蚀切割，使岩层逐渐肢解分离而形成的一种独特罕见的地质地貌遗迹。由于发展阶段和发育程度的不同及不同地域岩石性质、节理密度和流水条件的差异，产生了平台、方山、峰墙、峰丛、石门、天生桥、峡谷、障谷等不同的地貌类型和数以千计、千姿百态、变化无穷的个体形态。其中以峰林地貌类型最具代表性。在公园86km2核心景区范围内，发育了3100多座峰柱，分布密度为37.5座/km2。峰顶与地面的高差数10m至400m，群峰如林、峭壁直立、沟壑幽深、溪流环绕，组成了规模恢弘、气势磅礴、变幻莫测、神秘深奥、美仑美奂、无与伦比的武陵源砂岩峰林地貌景观。
武陵源砂岩峰林地貌充分和完美地体现了作为世界级地质遗产应具有的系统性、完整性、自然性、优美性和稀有性、典型性等自然属性。
岩溶洞穴地貌
岩溶洞穴地貌是公园区内又一重要地质遗迹类型，共有大小洞穴几十个，其中以黄龙洞最具代表性。
黄龙洞发育在上古生界三叠统石灰岩和白云质石灰岩地层中，由5层上下相互连通的岩溶洞穴组成，总高度160m,总长度30km以上，为全球超级长洞之一。已探明面积20万m2，有13个大厅、96条长廊、3处瀑布、1条暗河、4个积水潭。洞内最宽处200余米，最高51m,最大的大厅面积12000m2，暗河长2000余m，最深处30m，最宽处50m，瀑布最大落差60m。洞内各种窟穴、边槽、倒石芽及各种形态的化学堆积物十分发育，有石钟乳、石笋、石柱、石幔、石瀑、石旗、石帘、石梯田、石枝、鹅管、六盆（莲花盆）、穴珠、石金花、华表等，其中石笋最高达22m，最大直径达9m。
黄龙洞的长廊、大厅、暗河、瀑布组成了错综复杂的地下迷宫，形成了“洞中水”、“水中洞”、“洞中山”、“山中洞”的神奇景观，大量绚丽多彩的化学堆积物，呈现出光怪陆离、梦幻般的景象，充满了神奇感，因此也被称为“地下魔宫”，吸引了众多的地学工作者和游人前去探险和游览。
黄龙洞的形成过程，反映了湖南西北部地区新构造运动有规律、有节奏地多次间歇抬升的特点，溶洞的岩溶类型齐全，表现出喀斯特溶洞的典型特征。联合国世界遗产验收委员会高级顾问桑塞尔先生称其为“所见到的溶洞中石笋最集中、神态最逼真的地方。”
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