公园位于中国中央造山系东段,经历了中国南北古陆碰撞、拼合、造山等地质过程,对秦岭造山带复合大陆动力学的研究具有极高的科学价值。“诸葛南阳龙”、“河南宝天曼龙”、“河南西峡龙”、“张氏西峡爪龙”等成为全球恐龙动物群重要组成部分,伏牛山成为研究恐龙生殖习性、破解生物物种灭绝等重大问题的重要区域。长期的地质作用下,不同时期的花岗岩形成了老界岭“峰丛”、宝天曼“峰墙”、七星潭“摞摞石”、黄花曼“石瀑”、老君山“石林”、龙峪湾和白云山“断层崖”、木札岭“断褶山”等为代表的地貌景观,石灰岩则形成了鸡冠洞、天心洞、蝙蝠洞等岩溶洞穴,充分展示了公园地貌景观的多样性。
该地质公园地貌景观表现出与造山运动的亲缘关系,尤其是“锯齿岭”地貌、“岩盘山”地貌、“五行山”景观和“卸荷裂解”景观、“石柱峰丛”景观等,体现了造山带花岗岩地貌类型的多样性。而“塑性流变”景观,则体现了造山带的岩溶地质面貌和异质性特征。水文景观表现为后置河与先成河交织、河源湖与准平原伴生、瀑布群组叠挂、跌水与瓯穴毗邻,展示了新构造运动节律和河流地貌作用的继承性特征。
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