河北遷安-遷西國家地質(zhì)公園地質(zhì)遺跡資源類型劃分及評價

武紅梅, 武法東

中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院, 北京 100083

河北遷安-遷西國家地質(zhì)公園地質(zhì)遺跡資源類型劃分及評價

武紅梅, 武法東

中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院, 北京 100083

遷安-遷西國家地質(zhì)公園擁有古老地層、峽谷、溶洞、斷層、褶皺等豐富的地質(zhì)遺跡資源, 其中以古老地層剖面為其主體內(nèi)容。本文是在地質(zhì)遺跡資源調(diào)查研究的基礎(chǔ)上, 將該公園地質(zhì)遺跡類型劃分為地層學(xué)遺跡、地貌類遺跡、構(gòu)造地質(zhì)遺跡和古生物化石遺跡4大類, 然后以地質(zhì)遺跡資源單體或類型為評價對象,運用層次分析法(AHP), 對地質(zhì)遺跡資源自身價值要素進行定量評價, 得出遷安-遷西國家地質(zhì)公園內(nèi)的主要地質(zhì)遺跡資源達(dá)到世界級1處, 國家級10處, 省級15處, 地方級17處。該評價結(jié)果是深入分析遷安-遷西國家地質(zhì)公園內(nèi)地質(zhì)遺跡資源狀況的基礎(chǔ), 對公園地質(zhì)遺跡的保護、開發(fā)利用和規(guī)劃管理等工作具有一定的參考價值。

國家地質(zhì)公園; 地質(zhì)遺跡; 資源類型; 資源評價; 層次分析法

遷安-遷西國家地質(zhì)公園位于河北省東北部, 唐山市境內(nèi)。地理位置為東經(jīng)118°11′04″～118o38′22″,北緯39o57′47″～40°26′01″。由遷安、遷西兩個園區(qū),共6個景區(qū)構(gòu)成, 總面積55.21 km2。它是一個以優(yōu)美自然風(fēng)光為依托, 以古老地層剖面為主體, 蘊含豐富的地質(zhì)地貌遺跡、構(gòu)造地質(zhì)遺跡、古生物化石遺跡等地質(zhì)遺跡資源和人文旅游資源的國家級地質(zhì)公園。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 地層與巖石

圖1 遷安-遷西國家地質(zhì)公園區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map of the Qian'an-Qianxi National Geopark

公園所在區(qū)域內(nèi)出露的地層較為完整, 自太古界至新生界均有分布(見圖1)。主要地層有: 太古界遷西群, 被公認(rèn)為華北地區(qū)乃至中國最古老的地層(蘭玉琦等, 1990), 主要巖性是中、高級變質(zhì)的強烈混合巖化的片麻巖、斜長角閃巖及輝石麻粒巖; 元古界包括長城系、薊縣系和青白口系, 巖性以粗碎屑巖、砂泥巖和碳酸鹽巖為主; 古生界主要出露的是奧陶系, 主要巖性是一套富含三葉蟲化石的淺海沉積環(huán)境形成的碳酸鹽巖沉積; 中生界主要是侏羅系的髫髻山組和后城組, 屬于復(fù)雜的陸相火山-沉積巖系, 主要由陸源碎屑巖及中酸性火山巖夾煤層及油頁巖組成, 含豐富的動物化石; 新生界僅發(fā)育第四系, 是一套河流湖泊相的灰綠、醬紫色泥質(zhì)粉沙及粘土層、沙礫石透鏡體, 生物化石豐富。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)公園在大地構(gòu)造位置上處于陰山緯向構(gòu)造帶東段與東亞新華夏構(gòu)造體系的隆起與沉降帶的復(fù)合地段, 構(gòu)造甚為復(fù)雜。經(jīng)歷了呂梁運動、薊縣運動、加里東運動、燕山運動、喜馬拉雅運動等構(gòu)造運動的多次疊加形變, 形成了斷層、褶皺及不整合等復(fù)雜的構(gòu)造地質(zhì)遺跡。

區(qū)域的構(gòu)造形跡可以分屬于兩個構(gòu)造體系, 即緯向構(gòu)造體系和新華夏系構(gòu)造體系。緯向構(gòu)造體系是一個活動時間最長、展布范圍最廣、具有基礎(chǔ)構(gòu)造骨架性質(zhì)的重要構(gòu)造體系。構(gòu)造形跡為近東西向展布, 分布在北部地區(qū), 此外南部亦有零星東西向褶皺和斷層分布。燕山期的構(gòu)造活動強化了緯向構(gòu)造體系, 使長城紀(jì)以來的沉積層形成了壯觀的東西向褶皺。新華夏系構(gòu)造體系是一套南北向或北東向展布的壓扭性斷裂帶, 分布在區(qū)域的中部和東部地區(qū)。斷裂規(guī)模一般較大, 結(jié)構(gòu)面上有多次活動性質(zhì),構(gòu)造線方向變化較大。

1.3 巖漿活動

區(qū)內(nèi)巖漿巖十分發(fā)育, 太古代、晚古生代、中生代和新生代都有巖漿活動, 但以中生代和新生代為最發(fā)育。主要的巖性為中酸性的安山巖、流紋巖,分布在東部及北部地區(qū)。

2 地質(zhì)遺跡類型

地質(zhì)遺跡資源類型是地學(xué)科學(xué)研究及旅游開發(fā)的重要的資源基礎(chǔ)(唐勇等, 2010)。但是, 目前尚未存在一個統(tǒng)一的地質(zhì)遺跡的分類方案(郭建強, 2005)。為使該公園地質(zhì)遺跡類型劃分更加合理, 作者結(jié)合實際情況, 根據(jù)公園內(nèi)地質(zhì)遺跡資源的成因、現(xiàn)存狀況、形態(tài)、特性等(余菡, 2006; 方世明等, 2010; 田毓仁等, 2010), 并參考了趙遜、趙汀的地質(zhì)遺跡類型分類方案(趙遜等, 2003; 趙汀等, 2009),將遷安-遷西國家地質(zhì)公園的地質(zhì)遺跡資源劃分為 4大類: 地層學(xué)遺跡、地貌類遺跡、構(gòu)造地質(zhì)遺跡和古生物化石遺跡。

2.1 地層學(xué)遺跡

2.1.1 遷西群標(biāo)準(zhǔn)地層剖面

公園內(nèi)出露的太古界遷西群標(biāo)準(zhǔn)地層剖面, 以含輝石為特點, 主要由各種麻粒巖、片麻巖和斜長角閃巖組成。它不僅是中國最古老的陸核, 也是世界上僅有的 6處最古老陸核之一。據(jù)伍家善、劉敦一等(1991)測年資料, 該地層年齡值為 3650～3720 Ma。遷西群的重要組成單位上川組和三屯營組的建組剖面均位于公園內(nèi), 可用于地層的劃分和對比。

2.1.2 長城系地層剖面

公園內(nèi)長城系地層極為發(fā)育, 出露有常州溝組、串嶺溝組、團山子組、大紅峪組和高于莊組地層。常州溝組以粗碎屑巖為主, 發(fā)育大型交錯層理,在遷安園區(qū)內(nèi)構(gòu)成了峰林地貌, 并發(fā)育有峽谷。

2.1.3 奧陶系地層剖面

地質(zhì)公園附近發(fā)育有完整的奧陶系地層剖面,其中主要發(fā)育于早奧陶紀(jì)的冶里組。該區(qū)奧陶系地層的沉積層序代表了中朝地臺奧陶紀(jì)的總體沉積特征, 是華北地區(qū)乃至中國和國際上奧陶紀(jì)地層劃分和對比的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.4 第四系遷安組標(biāo)準(zhǔn)地層剖面

公園內(nèi), 遷安組分布面積較大, 連續(xù)性較好,它的發(fā)育層位與馬蘭組中段層位相當(dāng), 是以河流湖泊相為主的地層。該地層剖面的命名地是公園遷安園區(qū)所在地, 它是華北地區(qū)典型的對比剖面之一。

2.2 地貌類遺跡

公園內(nèi)的地質(zhì)地貌遺跡主要有分布于掛云山景區(qū)的石河、石海、峰林、常州溝組礫巖滾石、云山峽谷、塔寺峪峽谷, 山葉口景區(qū)的大型構(gòu)造節(jié)理作用形成的礫巖滾石群, 紅峪口景區(qū)的溶洞, 青山關(guān)景區(qū)的八面峰, 景忠山景區(qū)的峽谷、洞穴等。其中,掛云山景區(qū)的塔寺峪峽谷是構(gòu)造運動和河流侵蝕共同作用的結(jié)果, 它現(xiàn)處于發(fā)育的中期, 生態(tài)環(huán)境良好; 紅峪口景區(qū)的溶洞是發(fā)育在下元古界長城系高于莊組的碳酸鹽巖地層中, 洞內(nèi)石筍、石鐘乳、石柱等發(fā)育較好, 且有含金石英脈。

2.3 構(gòu)造地質(zhì)遺跡

公園內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜, 保留有各種構(gòu)造遺跡。其中, 掛云山景區(qū)有長城系常州溝組與遷西群三屯營組地層的角度不整合, 喜峰口景區(qū)有長城系砂巖與太古界片麻巖的不整合接觸。公園內(nèi)發(fā)育有各種規(guī)模的斷層、褶皺及構(gòu)造節(jié)理, 如喜峰口景區(qū)的斷層、大型的褶皺及倒轉(zhuǎn)褶皺地質(zhì)遺跡, 紅峪口景區(qū)連續(xù)的小型褶皺、小斷層及紅峪山莊白云巖中密集的大型節(jié)理, 掛云山景區(qū)的巨型滾石上發(fā)育平整的剪切面, 云山峽谷中節(jié)理組及伴生斷層。

除此之外, 公園內(nèi)還發(fā)育有大型交錯層理、波痕等沉積構(gòu)造地質(zhì)遺跡。如掛云山景區(qū)內(nèi)發(fā)育在長城系常州溝組中的交錯層理和山葉口景區(qū)的褐紅色粗砂巖中交錯層理; 青山關(guān)景區(qū)的板狀交錯層理。

2.4 古生物化石遺跡

遷安園區(qū)內(nèi)有許多古生物化石, 其中最有代表性的古菱齒象化石。它是國內(nèi)保存較完整三具古菱齒象化石之一, 是研究該區(qū)域古地理環(huán)境變化的重要證據(jù)。另外, 遷安組中所包含兩種生物組合, 分別代表了早期溫暖、晚期寒冷兩種氣候環(huán)境, 也可用于研究該區(qū)域自然環(huán)境的演化。

3 地質(zhì)遺跡資源評價

地質(zhì)遺跡資源評價是地質(zhì)公園規(guī)劃建設(shè)的理論依據(jù), 是提高地質(zhì)遺跡資源開發(fā)利用科學(xué)性, 避免地質(zhì)遺跡保護規(guī)劃建設(shè)盲目性的重要手段(李烈榮等, 2002)。地質(zhì)遺跡資源評價的科學(xué)性和合理性直接影響著地質(zhì)公園的建設(shè)和長遠(yuǎn)發(fā)展(董婷婷等, 2011; 肖景義等, 2011)。但是, 目前一些對地質(zhì)遺跡資源評價的研究存在一個誤區(qū), 就是將地質(zhì)遺跡資源評價與地質(zhì)遺跡資源開發(fā)評價混淆在一起, 將地質(zhì)遺跡資源附生環(huán)境和開發(fā)條件要素列為評價因子。實際上, 這兩種評價的對象是不同的, 地質(zhì)遺跡資源評價是針對地質(zhì)遺跡資源單體或其基本類型性狀的評價, 包括它的資源要素價值、資源影響力等的評價。而地質(zhì)遺跡資源開發(fā)評價則是對若干地質(zhì)遺跡資源單體或基本類型所在的公園開發(fā)前景的評價, 包括地質(zhì)遺跡資源系統(tǒng), 公園的服務(wù)、設(shè)施、管理, 市場效益等的評價(尹澤生, 2006)。

本文主要是以地質(zhì)遺跡資源單體或類型為評價對象, 對地質(zhì)遺跡資源自身價值要素進行評價。

3.1 評價方法

地質(zhì)遺跡資源評價方法有定性和定量兩種。定性評價是研究者的主觀判斷, 其評價結(jié)果受研究者主觀因素的影響較大。而定量評價是采用數(shù)量化的模型或方法對評價對象的主要因子進行數(shù)量化的分析與預(yù)測, 其評價結(jié)果是客觀的數(shù)據(jù)指標(biāo)?，F(xiàn)常用的定量評價方法有層次分析法(AHP)、模糊綜合評價法、主成分分析法。本文采用的是目前國內(nèi)外定量評價中采用最多的一種方法——層次分析法(AHP)(陳安澤等, 1991; 程道品等, 2001)。

層次分析法又簡稱為AHP法, 它的基本思路是先按問題要求建立起一個遞階層次的模型樹, 再由專家和決策者對所列指標(biāo)通過兩兩比較重要程度而逐層進行判斷評分, 確定評價因子的權(quán)重, 進而利用計算判斷矩陣的特征向量確定下層指標(biāo)對上層指標(biāo)的貢獻(xiàn)程度, 以確定相關(guān)因素對上層因素的相對重要序列。

3.1.1 評價指標(biāo)

評價指標(biāo)的選擇是評價體系中重要的一環(huán), 評價指標(biāo)的合理與否關(guān)系著評價結(jié)果的好壞。地質(zhì)遺跡資源評價要選取能充分體現(xiàn)地質(zhì)遺跡重要性的指標(biāo)因素。

地質(zhì)遺跡資源的價值表現(xiàn)為多方面, 如科學(xué)價值、美學(xué)價值、科普教育價值、旅游開發(fā)價值等, 此外, 還表現(xiàn)在地質(zhì)遺跡資源的珍稀與奇特程度、脆弱性、規(guī)模、豐度、完整程度上, 它們都是描述地質(zhì)遺跡資源價值不能忽略的因素, 可將這些價值轉(zhuǎn)化為量化的評價因子。外界對地質(zhì)遺跡資源的認(rèn)知程度和其社會影響力, 也是體現(xiàn)其價值的重要內(nèi)容。生態(tài)、地質(zhì)環(huán)境狀況, 可以作為評價地質(zhì)遺跡資源的輔助因子(陳英玉等, 2009)。

由于地質(zhì)遺跡資源不同于其他的旅游資源, 它的開發(fā)要以保護為前提, 重點是保護, 開發(fā)為其次。所以綜合考慮地質(zhì)遺跡資源自身特點, 并結(jié)合前人的研究成果(方世明等, 2008; 楊劍等, 2008; 張國慶等, 2009; 龔明權(quán)等, 2009), 將地質(zhì)遺跡資源評價綜合層定為資源要素價值、資源外部因素, 評價綜合層次下的評價項目層定位資源價值、資源特性、資源影響力、環(huán)境要素, 評價項目層下再按不同特性細(xì)化為13個評價因子: 科學(xué)研究價值、科普教育價值、旅游開發(fā)價值、美學(xué)價值、稀有性與奇特性、脆弱性、規(guī)模、豐度、完整性; 社會認(rèn)知度、社會影響力; 生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境。地質(zhì)遺跡資源評價指標(biāo)體系詳見下表1。其中, 由于脆弱性是地質(zhì)遺跡資源評價的負(fù)向影響因子, 所以在評價的過程中對其權(quán)重取負(fù)值。

3.1.2 指標(biāo)權(quán)重

邀請地質(zhì)、旅游、環(huán)境、國土等方面的專家30人, 深入了解遷安-遷西國家地質(zhì)公園資源情況后,對評價體系中同一層次的因素相對于上一層次的因素相對重要性給出判值(1, 3, 5, 7, 9), 然后根據(jù)這些判斷值構(gòu)造出判斷矩陣, 運用層次分析法軟件yaahp, 求出各因素的權(quán)重值(表1)。

表1 地質(zhì)遺跡資源評價指標(biāo)Table 1 Indices for assessment of geological heritage resources

3.1.3 評價模型

對遷安-遷西國家地質(zhì)公園的地質(zhì)遺跡資源的資源要素價值、資源影響力、環(huán)境要素三個方面進行綜合定量評價。其評價模型(余珍風(fēng)等, 2009; 李翠林等, 2011)為:

式中: X為地質(zhì)遺跡資源單體或類型綜合評價結(jié)果值; ai為第i個評價因子的權(quán)重; wi為第i個評價因子的評價值; n為評價因子的數(shù)目。專家對地質(zhì)遺跡資源單體或類型的各評價因子進行打分, 滿分為100分, 然后根據(jù)評價模型計算出地質(zhì)遺跡資源所有評價因子綜合得分值。

依據(jù)地質(zhì)遺跡資源評價因子總分, 將其分為四個等級, 從高級到低級為: 世界級地質(zhì)遺跡資源(得分值≥90分)、國家級地質(zhì)遺跡資源(得分值: 80～90分)、省級地質(zhì)遺跡資源(得分值: 70～80分)、地方級地質(zhì)遺跡資源(得分值: 60～70分)。

3.2 評價過程及評價結(jié)果

根據(jù)陳安澤(2003)對地質(zhì)地貌景觀資源綜合分類,將本文地質(zhì)遺跡資源定位在亞類級別上進行評價, 依據(jù)上述確立的評價方法、評分指標(biāo)及評價模型, 借鑒已有的國家地質(zhì)公園定量評價表、地質(zhì)遺跡資源評價專家咨詢表(薛濱瑞等, 2011), 進行專家打分, 然后對各位專家給出的分值統(tǒng)計計算后, 得出遷安-遷西國家地質(zhì)公園主要地質(zhì)遺跡資源等級(表2)。從表中可以看出遷安-遷西國家地質(zhì)公園主要地質(zhì)遺跡資源世界級1處, 國家級10處, 省級15處, 地方級17處。

4 結(jié)論

本文通過對區(qū)域地質(zhì)背景、地質(zhì)遺跡資源特征及成因等的一系列研究, 并結(jié)合前人的地質(zhì)遺跡類型劃分方案, 將遷安-遷西國家地質(zhì)公園地質(zhì)遺跡類型劃分為四大類: 地層學(xué)遺跡、地質(zhì)地貌類型地質(zhì)遺跡、構(gòu)造地質(zhì)遺跡和古生物化石遺跡。通過運用層次分析法, 對公園內(nèi)主要地質(zhì)遺跡資源進行定量化評價, 確定出了公園內(nèi)主要地質(zhì)遺跡資源級別: 遷西群標(biāo)準(zhǔn)地層剖面為世界級; 奧陶系地層剖面、長城系剖面、上川組建組剖面、三屯營組建組剖面、霧迷山組地層剖面、掛云山不整合接觸、喜峰口景區(qū)的不整合接觸、斷層構(gòu)造地質(zhì)遺跡, 古菱齒象化石、遷安組內(nèi)生物化石等為國家級; 長城系地層剖面、第四系遷安組地層剖面、節(jié)理、斷層、接觸不整合、峽谷、山峰、溶洞、礫巖滾石等為省級; 洞穴類、水景類等為地方級。該定量化評價結(jié)果, 是正確認(rèn)識遷安-遷西國家地質(zhì)公園地質(zhì)遺跡資源的狀況, 確定公園地質(zhì)遺跡資源保護和開發(fā)模式的基礎(chǔ), 它對公園地質(zhì)遺跡資源的保護、開發(fā)以及公園的規(guī)劃和管理工作具有一定的參考價值。

表2 遷安-遷西國家地質(zhì)公園主要地質(zhì)遺跡資源評價結(jié)果Table 2 Results of assessment of the Qian'an-Qianxi National Geopark

致謝: 本文參考了公園建設(shè)前期的工作成果。在野外綜合地質(zhì)考察和資料收集的過程中, 得到了遷安市國土資源局、遷西縣國土資源局的大力支持。中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院博士生王璐琳、王莉，碩士生史媛、王露、劉磊、劉琦、徐媛媛等參與了野外考察和資料整理工作。在此, 特向他們表示衷心的感謝。

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圖版說明

圖版 Ⅰ Plate Ⅰ

1-華北最古老的地層——遷西群;

2-遷安組的古劍齒象化石;

3-長城系底部礫巖特征;

4-長城系砂巖特征;

5-石灰?guī)r溶洞景觀;

6-太古界與中元古界的角度不整合接觸;

7-褶皺;

8-明長城

1-oldest formation in North China: Qianxi Group;

2-fossil of Stegodon in Qian'an Formation;

3-characteristics of conglomerate at the bottom of Changcheng System;

4-characteristics of sandstone of Changcheng System;

5-landscape of Limestone Karst Cave;

6-angular unconformity between Archean and Proterozoic;

7-fold;

8-Great Wall of Ming Dynasty

圖版Ⅰ PlateⅠ

The Classification and Assessment of Geological Heritage Resources in the Qian'an-Qianxi National Geopark

WU Hong-mei, WU Fa-dong
School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083

The Qian'an-Qianxi National Geopark has rich geological heritage resources, such as ancient strata, canyons, caves, faults and folds, in which the whole stratigraphic systems, such as Qianxi Group, Changcheng System and Ordovician section, play an important role.On the basis of detailed researches, the geological heritage resources are divided into four categories, i.e., geological heritage sites of stratigraphy, geomorphological heritages, structural geological heritages and fossil heritages.In evaluating geological heritages, the monomers or types of geological heritage resources are taken as the objects of evaluation, the value of resource factor and the external factors of resources are chosen as the layer of comprehensive evaluation of the geological heritage resources, and the value of resource, the characteristics of resource, the influence on resources and the environmental factors are selected as the project of evaluation.In the project of evaluation, 13 evaluation factors are determined through refinement, which are scientific value, the value of science education, the value of tourism development, aesthetic value, rarity and peculiar nature, vulnerability, scale, abundance, integrity, social awareness, social influence, ecological environment, and geological environment.Then the Analytic Hierarchy Process (AHP) method is employed to evaluate the value of geological heritage resources.The results have led the authors to reach the conclusion that the Qian'an-Qianxi National Geopark includes a world-class geological heritage, 10 national geological heritages, 15 provincial geological heritages and 17 local geological heritages.The results obtained by the authors can help understand the geological heritage resources in the Qian'an-Qianxi national geological park, and can also provide basis for the protection, development and utilization of geological heritages as well as the planning and management of the geopark.

national geopark; geological heritage; types of resources; assessment of geological heritages; AnalyticHierarchy Process (AHP)

K928.72; X820.2

A

10.3975/cagsb.2011.05.13

本文由“遷安-遷西國家地質(zhì)公園規(guī)劃”項目資助。

2011-05-26; 改回日期: 2011-06-24。責(zé)任編輯: 閆立娟。

武紅梅, 女, 1982年生。碩士研究生。從事地質(zhì)遺跡調(diào)查與評價研究。通訊地址: 100083, 北京市海淀區(qū)學(xué)院路29號。E-mail: wuhm123@hotmail.com。

武法東, 男, 1953年生。教授。從事第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)研究。通訊地址: 100083, 北京市海淀區(qū)學(xué)院路29號。