張家界市區(qū)的地層,主要為石灰?guī)r層,這為我們建筑業(yè)用石料、石灰,生產水泥提供了取之不盡的原材料.我市地下喀斯特溶洞景觀形成,石灰?guī)r層是先決條件,因為石灰?guī)r中主要成份為鈣,鈣容易溶解于水,當這種水在地下深處有一定壓力時,溶解更甚.灰?guī)r中的鈣被水溶解帶走,經過幾十萬、百萬年,甚至上千萬年的沉積鈣化,石灰?guī)r地表就會形成溶溝、溶槽,地下就會形成空洞,所以有落水洞、溶洞、暗洞等.當這種含鈣的水,在流動中失去壓力,或成份發(fā)生變化,鈣有一部分會以石灰華的堆積物形態(tài)沉淀下來,變成地下空洞.由于免受自然外力的破壞與逐漸堆積,便形成了石鐘乳、石筍、石柱等自然景觀.
其次,在市區(qū)分部的為頁石、砂巖.這類砂巖,尤以中泥盆流的云臺觀組石英砂巖在我市最為著名.厚層狀,結構致密堅硬,不易風化,便是這類砂巖的特點.武陵源景區(qū)內的金鞭巖、南天一柱等奇特石峰,就是這種砂巖性格的充分體現(xiàn).它是我們張家界的驕傲,是形成武陵源景觀的物質基礎,沒有它,就沒有我們今天武陵源的美麗風光.
除此之外,張家界的地層中還蘊藏了更為珍貴的古生物化石.二疊系中珊瑚化石是生產龜紋石的原料,埋葬在侏羅系中的芙蓉龍恐龍化石七十年代在桑植的芙蓉橋挖掘,今陳列在省地質博物館.可以說,張家界的地層蘊藏了不少真正的寶藏,等待著人們不斷的探索和挖掘.
構造 市區(qū)大地構造跨越江南古陸和揚子準地臺兩大一級構造單元.總的為較為穩(wěn)定的陸地臺塊,以上下升降運動為主,褶皺運動不強烈,也沒有巖漿石活動出露,斷裂構造只在兩大構造單元接觸部位即市區(qū)澧水河谷一帶較為發(fā)育,其他地區(qū)不多.這樣穩(wěn)固的地殼基礎,是武陵源景區(qū)內幾千座石英砂巖峰林千百萬年永不崩塌的真正奧秘.了解本區(qū)大地構造特點,有助于加深我們這一認識.不少游人,可能已經感到奇怪,象武陵源這樣的石英砂巖,在我國各地,何止一處兩處,為何獨有武陵源有上百米幾百米高的砂巖巨峰屹立青山,聳立藍天而不倒呢?奇跡!就這樣選擇了張家界的武陵源.
礦產 地層和構造的特殊條件,使張家界的礦產以沉積形成的礦產為主,有煤、鐵、鎳、鉬,其次有低溫熱液形成的鉛、鋅、銅,非金屬礦產有石灰?guī)r、白云巖、大理石、營石、重晶石、硅石（石英）等,還有礦泉水.
總之,從科學和工業(yè)的觀念上講,泥土石礦能燒制磚瓦,砂石礦能建造橋梁、高樓.能利用,能為國民經濟建設服務的都是有用的礦產資源,都應該珍惜和保護,只是其價值大小不同罷了.形成武陵源景區(qū)奇特的砂巖峰林地貌的石英砂巖,本身也是一種礦產資源.其二氧化硅含量達百分之九十至九十九點零六,是生產石英玻璃的優(yōu)質原料.是開采作為礦石,還是保存其峰林景觀,我想,人們肯定會毫不猶豫選擇后者,因為后者的價值簡直無法計算.
地貌 在張家界市區(qū)境內,由于受地理、地層、構造、氣候等諸多條件的影響,便形成了多姿多彩的地貌奇觀.從地勢上來看,我市西接云貴高原,東臨洞庭湖,北與鄂西山區(qū)接壤,南又與雪峰山毗連.其總的地勢是：東南與中部低,四周高,沿澧水河流兩岸,又有一塊一塊的沖積土平原.我市境內一年四季,氣候溫和,雨量充沛,溪流發(fā)育,各條溪流的均匯集到澧水河,然后從西向東,一直流進八百里洞庭湖.湖內,沉積著幾十米幾百米厚的泥沙.
與洞庭湖相反,從東向西,地勢又逐漸升高,到市區(qū)中心地段,便出現(xiàn)了海拔高達1500余米的天門山、七星山等高山峻嶺.有高山峻嶺,又有低谷平原,這就是本區(qū)獨特的流水侵蝕地貌.
武陵源景區(qū)內的巨厚的石英砂巖,產狀平緩,使巖層不能沿層面薄弱部位滑塌,覆蓋在志留系柔性的頁巖之上.重力作用,使得剛性的石英砂巖垂直節(jié)理發(fā)育,在水流強烈的侵蝕作用下,巖層不但解體、崩塌,流水搬運,殘留在原地的便形成雄、奇、險、秀、幽、曠等千奇百怪的峰林,是武陵源風景區(qū)的主體.
慈利縣五臺山風景勝地,同樣也是由同一層位的石英砂巖組成,巖層產狀也平緩.到過那里觀光的人,可能會提出疑問,五臺山怎么不形成峰林地貌,卻形成一個臺地,既人們所稱為“方山”呢?游人只要仔細觀察,就不難發(fā)現(xiàn),五臺山頂部有黃綠色的頁石、泥灰?guī)r覆蓋,它是隔水巖系,可以保護下伏砂巖免受流水侵蝕.可惜那只是百萬年或千萬年以后的事了.
流水侵蝕地貌,在市域另一個突出的表現(xiàn)是由于地殼上升,溪流向下切割作用加大,來不及將河流拓寬,而使河谷形成隘谷、峽谷.河的谷底極竄成線形,兩壁陡峻,灘多水急.張家界市澧水源頭、婁水上游、茅巖河段,就是這種河谷地貌.當你泛舟或漂流在這種河谷的急流險灘上,驚濤駭浪使你感到刺激,進入忘我的境界.兩岸陡峻秀麗的景色,又使你留戀人生,勇氣會在心中升起,會使你在激流中拼搏,奮斗人生.為什么眾多的年青人,也有不少中老年人,到了張家界,非到茅巖河、澧水河、婁水河漂流不可,真諦,也許就在這里.
喀斯特地貌（近年來學術界也稱巖溶地貌）,也是張家界地貌的另一突出的特點.約占全市面積百分之四十左右,且種類,不論地表、地干,其堆積物均發(fā)育齊全,是我國湘西北喀斯特地形發(fā)育地區(qū)的一個組成部分.桑植縣、慈利縣大部,武陵源區(qū)、永定區(qū)東南部是這一地形發(fā)育的地區(qū).
地表喀斯特地形的溶溝、溶槽、石芽、干谷、石丘、石陵市內各地可見,唯石林在市區(qū)少見,在天門山風景區(qū)能見到一些單個石柱,但很少成林.湘西北地區(qū)只有在自治州花垣縣小排吾一地,有一片石林,俗稱“石欄柵”,頗引人注意, 也吸引了不少游人學者觀光考察.
天門山風景區(qū)地貌,應屬高山地形,有流水的侵蝕作用,也有喀斯特作用形成的地貌.在流水侵蝕作用下,巖層產生崩塌,形成懸崖陡峭,極為壯觀,面臨澧水,更是雄偉.喀斯特溶洞高掛山峰,奇妙無比,歷來為游覽勝地.
地下喀斯特溶洞、喀斯特堆積物形態(tài).在張家界,更是堪稱一絕.其溶洞規(guī)模,桑植縣的九天洞能列入世界洞穴學會會員洞,也真不愧為亞洲地一洞的響亮稱號,可見不是一般.
九天洞和位于武陵源區(qū)的黃龍洞,是張家界地下喀斯特地形的代表.它們集溶洞、溶洞河、暗河、落水洞、漏斗為一體.其洞內喀斯特堆積物,石鐘乳、石筍、石柱更是千姿百態(tài),變化萬千,可以說,想什么,像什么,極大地拓展了游人想象的空間,往往使人很難找到恰當的詞匯和語言來贊美她.