如淋溶作用比褐土弱，粘化作用不如褐土明显，土壤颜色比褐土灰暗，腐殖质积累作用比褐土强一些。它是温带干旱半干旱地区山地旱生森林条件下形成的土壤，处在褐土地带的更西面。

主要零星斑块或稍大片状分布在山西的五台山、吕梁山，内蒙古的大青山；宁夏的贺兰山、六盘山，甘肃的 祁连山、兴隆山，青海的青石山、唐古拉山，新疆的西部天山，帕米尔、西昆仑山等山地的阴坡、半阴坡部位。海拔高度大体在 1500～3000米之间。灰褐土分布的范围虽广，但实际面积不大。 灰褐土地区的气候比褐土地区凉爽、干旱，年平均气温2～3℃，年降水量300～600毫米、属温带半湿润大陆性气候类型。灰褐土由于分布在山地上，一方面土层薄，坡度大，石块多，另一方面气温较低，发展农业生产不如褐土地区好。灰褐土是我国干旱地区发展林业生产的重要土壤资源。

剖面分化明显，地表为一较厚的森林残落物层，腐殖质层厚约20—30厘米，黑褐色或棕褐色，粒状或团块结构，并有白色霉状物;淀积层厚约30—80厘米或更厚，暗棕或浅褐色，质地较粘，紧实，块状或棱块状结构，结构体表面有时有黑褐色腐殖质块;向下一般过渡到钙积层，石灰多呈白色假菌丝状。表层有机质含量10—20(25)%，胡敏酸与富里酸之比大于1.5;全剖面呈中性至微碱性，pH值7.0—8.0，阳离子交换量为20—60毫克当量，胶体为盐基饱和，且以钙离子为主;剖面中部粘化层粘粒含量比上下层高出0.5—1倍以上，土体硅铁铝率4.6—5.2。在分类上，将它作为褐土与灰黑土间的过度类型。土壤肥力较高，适宜发展林业，是我国西北山地重要的林业生产基地。

保护区内土壤主要是石质山地发育的灰褐土，此外尚有高山草甸土、亚高山草甸土、栗钙土和新积土。没有完整的分布带，往往是由于坡向的关系成地带性土壤复区。峡中山坡因地势较高，降水多，气温低，蒸发弱，植被盖度大，土壤主为灰褐色。由于地势和坡向的差异，引起气候和植物的变化，发育着不同的淋溶灰褐土。阴坡林地的地带性土壤为淋溶灰褐土。成土母质主为千枚岩、玄武岩、砂砾岩、火山岩等残积物、坡积物以及黄土物质等。一般肥力较高，有机质含量为1.63%，但土层较浅。阳坡次生林地和灌丛地的地带性土壤为碳酸盐淋溶灰褐土。成土母质与阴坡相同，但由于处地坡度较大，排水性好，光照充足，蒸发快，而碳酸盐反应强烈，多呈碱性，有机质含量低，肥力较差。海拔3000米以上地带，因空气湿度较大，气温低，植被多以灌丛、草本为主，故土壤由亚高山草甸土过渡到高山草甸土。前山各峡口东、西两侧的缓坡地带，属黄土母质上发育的栗钙土，黄土层堆积较厚，植被稀疏，蒸发量大，土壤干燥，有机质含量低，壤质疏松，透水良好，土层深厚但肥力较差。PH值为8，呈强石灰反应。保护区生物资源丰富，已经查明有大型真菌109种、高等植物1022种;蜘蛛昆虫类1135种、高等动物160种。它们是保护区可更新的资源，也是复合生态系统的主体。保护区原为道教圣地，可供旅游参观的景点很多，它们和复合生态系统主体一样，都应注意保护和合理开发利用。