華北地臺南緣汝陽群地質遺跡特征與地質公園建設＊

渠玉冰，張 睿，張忠慧，杜鳳軍

（1 河南省地礦局第四地質勘查院，鄭州 450001） （2 中國地質大學，北京 100083）（3 河南省地質調(diào)查院，鄭州 450001） （4 河南省山水地質旅游資源開發(fā)有限公司，鄭州 450012）

在晉冀陜豫4省交界的華北地臺南部，于熊耳群、西陽河群或更老的巖系和寒武系之間發(fā)育了一套紅色碎屑巖和碳酸鹽巖混合相沉積。該區(qū)是華北中新元古界及其與揚子地臺震旦系對比研究的關鍵地區(qū)［1］。由于這套地層中發(fā)育一套厚度約數(shù)十米至百余米的紫紅色石英砂巖夾薄層紅色泥巖組合，地貌上往往形成方山、長崖、石柱、峽谷，這些地貌與澗溪碧潭交相輝映，構成亮麗的風景線［2］。該套地層中豐富的地質構造遺跡，使之成為建設地質公園的重要靶區(qū)。

本文分析汝陽群分布特征、演化歷史、地質遺跡和汝陽群地質公園建設現(xiàn)狀，提出地質公園建設的發(fā)展思路和方向，以實現(xiàn)這一類型地質公園旅游的可持續(xù)發(fā)展。

1 汝陽群分布及特征

1．1 命名及時代

閻廉泉、韓影山（1952）［3］將汝陽（原名伊陽）地區(qū)分布的一套紫紅色碎屑巖和碳酸鹽巖組合劃分為十個地層單位，歸震旦系。金守文（1976）［4］將該套地層命名為汝陽群，分為云夢山組、白草坪組、北大尖組、崔莊組、三教堂組和洛峪口組，與下伏熊耳群及上覆羅圈組均為不整合接觸，時代歸震旦紀。關保德等（1980）［1］修訂了汝陽群的概念，將小溝背組［5］、云夢山組［6］、白草坪組［7］、北大尖組［8］稱汝陽群，歸薊縣系。

1．2 分布及特征

汝陽群集中分布在伏牛山北坡，王屋山主峰和太行山主峰地帶。該群巖性以石英砂巖、長石石英砂巖、頁巖為主，夾少量白云巖［1］，底部普遍發(fā)育礫巖。區(qū)域上巖層總厚度變化不大［8］，一般324～1883m，澠池地區(qū)最厚達1883m，濟源王屋山地區(qū)厚達1713m，在沁陽—焦作一帶缺失，修武—輝縣一帶厚度數(shù)十米，到輝縣—林州一帶厚度達324m。汝陽群與下伏熊耳群、古元古界、太古界呈角度不整合接觸，在豫西地區(qū)與上覆洛峪群呈整合接觸，在王屋山、太行山地區(qū)與上覆寒武系呈平行不整合接觸，上下界限清楚。所產(chǎn)微古植物和疊層石組合，可與燕山地區(qū)薊縣系對比。參考火山巖夾層、泥巖的Rb－Sr等時線年齡和海綠石K－Ar同位素年齡，汝陽群的時代歸于薊縣紀。

1．3 主要沉積相及古地理演化

1．3．1 主要沉積相

分析典型剖面野外露頭的巖性、沉積構造及組合特征，綜合分析前人資料，將研究區(qū)劃分3種沉積體系和4種類型的沉積相［9］（表1）。

表1 河南中新元古代巖相古地理編圖中沉積相劃分方案Table．1 Classification of sedimentary facies of Neoproterozoic－Mesoproterozoic in Henan Province

1．3．2 古地理演化

（1）古地理基本格局

華北板塊中元古代薊縣紀的沉積古地理分為陸地和海洋兩個一級古地理單元［11］。

在陸地上，不僅存在剝蝕區(qū)，還發(fā)育沖積扇、河流等陸相沉積區(qū)。在海域中，有濱海和淺海兩個二級古地理單元。在濱海中，有無障壁濱岸、障壁濱岸等古地理單元?；靖窬质牵何鞅备邧|南低，古陸分布于西北部，古陸之外有海域，海水由西北向東南逐漸加深，由濱海變化為淺海，真正的深海盆地位于南部的秦嶺地區(qū)，即秦嶺洋中。

云夢山期：濟源西部為陸相，主要為沖積扇及河流沉積；新安、澠池、陜縣、宜陽、臨汝、修武、輝縣、林州、武安、贊皇一帶主要為前濱沉積；汝陽、魯山、葉縣、方城、舞鋼和確山一帶為臨濱沉積；在魯山—葉縣—方城—舞鋼—確山等接近南部秦嶺的地區(qū)為淺海沉積。這一時期，在澠池、魯山下湯、確山大樂山形成了沉降中心，沉積厚度約1000m。根據(jù)其淺水粗碎屑巖含量從北向南逐漸減少和古流向特征，認為其海侵方向是從南向北，物源來自板塊內(nèi)部（圖1）。

白草坪期：沉積格局繼承了云夢山期的沉積特征，在澠池和宜陽一帶，總體以前濱沉積為主；在汝陽、魯山、葉縣、方城和舞鋼一帶仍然以臨濱為主，到確山地區(qū)為淺海沉積。這一時期在欒川和確山形成了巨厚的沉降中心，沉積厚度約1000m。本時期研究區(qū)淺水粗碎屑巖含量從北向南逐漸減少，反映其海侵方向是從南向北，物源來自華北板塊內(nèi)部（圖2）。

圖1 豫西地區(qū)中元古代薊縣紀云夢山期沉積相圖（據(jù)文獻［11］修改）Fig．1 Map of sedimentary facies of Yunmengshan stage of the Jixianian period of Mesoproterozoic in western Henan Province

北大尖期：古陸剝蝕區(qū)比云夢山期和百草坪期的范圍明顯收縮。在汝陽、魯山、葉縣、方城和舞鋼一帶前期為臨濱；確山地區(qū)發(fā)育了瀉湖和障壁砂壩沉積；淺海主要分布在汝陽、魯山、葉縣、方城和舞鋼一帶以南接近南部秦嶺的地區(qū)，物源仍然來自華北大陸內(nèi)部（圖3）。

圖2 豫西地區(qū)中元古代薊縣紀白草坪期沉積相圖（據(jù)文獻［11］修改）Fig．2 Map of sedimentary facies of Baicaoping stage of the Jixianian period of Mesoproterozoic in western Henan Province

圖3 豫西地區(qū)中元古代薊縣紀北大尖期沉積相圖（據(jù)文獻［11］修改）Fig．3 Map of sedimentary facies of Beidajian stage of the Jixianian period of Mesoproterozoic in western Henan Province

（2）沉積演化歷史

華北板塊南部中元古代沉積演化歷史可分為小溝背—云夢山期、白草坪期和北大尖期［12］。自中元古代長城紀熊耳群形成后，經(jīng)歷了長期的間斷和剝蝕，當小溝背－云夢山期開始沉積時，基底地形相當復雜。一些地方為古陸剝蝕區(qū)，而另一些地區(qū)則發(fā)育了沖積扇、河流沉積。隨著秦嶺洋海水的向北侵入，華北古陸向其外圍的海域提供陸源物質，形成了云夢山組的前濱－臨濱碎屑巖沉積，更外是廣闊的淺海；白草坪期，華北古陸逐漸縮小，沉積了百草坪組前濱－臨濱碎屑巖沉積；北大尖早期，陸地面積繼續(xù)縮小，沉積了北大尖組前濱－臨濱及瀉湖和障壁砂壩沉積；到了北大尖組后期，由于古陸剝蝕區(qū)不斷夷平，陸源物源供應減少，導致北大尖組組頂部普遍出現(xiàn)碳酸鹽巖沉積。在接近盆地邊緣地區(qū)的澠池等地區(qū)沉積了鈣質石英砂巖或砂質白云巖，而在南部地區(qū)如魯山周圍則發(fā)育泥晶或細晶白云巖為主的碳酸鹽巖潮坪沉積。

2 汝陽群地質遺跡類型及特征

2．1 汝陽群地質遺跡類型

汝陽群獨特的古地理環(huán)境和大地構造背景，留下了獨特的地質遺跡（表2）。主要表現(xiàn)為：①汝陽群是研究華北古大陸對羅迪尼亞超大陸響應的良好基地；②由元古界濱海砂壩環(huán)境形成的大型交錯層理（蜂窩狀）和濱海環(huán)境形成的各種各樣的波痕會聚一堂，構成了一個天然的“沉積構造博物館”；③在新構造運動和流水切割背景下形成的紅石峽谷群地貌，是我國峽谷地貌家族的典型代表；④由崩塌作用形成的崩塌地貌。

2．2 典型地質遺跡特征

2．2．1 紅巖障谷

在伏牛山、王屋山以及太行山地區(qū)，這套紫紅色石英砂巖由于地表水的侵蝕切割，形成高崖對峙，游客可以在長達數(shù)千米、寬僅數(shù)米至十余米、深達百余米的峽谷內(nèi)，進石門，過嶂谷，穿越一線天。由于這套紅色石英砂巖的頂部是厚達千余米的碳酸鹽巖，因此，在石英砂巖層的頂部常為泉水出露的部位，導致這些紅石峽谷群儼然一處處水庭空間，泉瀑相連、溪潭珠穿，置身其間，欣賞流水形成的甕谷、懸溝、壺穴、石龕等，體會以柔克剛的真實內(nèi)涵，大自然的鬼斧神工令人驚嘆。典型的紅巖障谷有黛眉峽、龍?zhí)秿{、紅石峽、關山、萬仙山、太行大峽谷、障石巖（圖4）等。

表2 研究區(qū)地質遺跡類型Table．2 Types of the geoheritages in the studied area

圖4 紅石峽谷群地貌Fig．4 Landforms of the red－rock canyon

2．2．2 “Ω”形嶂谷

“Ω”形嶂谷是典型的標識性紫紅色石英砂巖地貌，其主要特征是半圓形的垂直溝坡。最典型的“Ω”形嶂谷直徑90m、弧度250o，從航片判讀，呈規(guī)正的圓弧，因回聲清晰而被稱為“回音壁”?！唉浮毙吾止瘸扇撼霈F(xiàn)，相連成套。

2．2．3 階梯狀陡崖

中元古界紫紅色石英砂巖地貌在垂直橫剖面上呈階梯狀大陡崖，如嶂石巖、武安、林慮山、王莽嶺、關山等國家地質公園都有三級大斷崖，每層均在百米以上。各層之間的平臺時寬時窄，寬者稱“臺”，窄者稱“棧”，其上或為小型造型地貌，或為密林、灌草，或為裸露的沙波花紋，更增加了丹崖長墻的層次感與渾厚感。

2．2．4 塊狀地貌

無論是石英砂巖地貌的整體結構，還是不同大小的造型地貌，都呈棱角鮮明的塊狀特征，這也是構成這一地區(qū)紫紅色石英砂巖地貌最基本的形態(tài)特征。石英砂巖地貌中的溝縫或溝谷，無論長短、規(guī)模大小，其溝頭都呈垂直狀，不像其他常見的溝谷地貌溝頭多呈坡狀，即石英砂巖地貌的坡面發(fā)育是從垂直的溝縫開始到垂直的溝谷終止。

2．2．5 沉積構造

這套紫紅色石英砂巖是沉積構造的天然陳列館，可以看到教科書上幾乎所有的濱海沉積構造遺跡，由波浪作用形成的波痕構造類型多達數(shù)十種，濱海沙壩環(huán)境形成的大型交錯層理十分壯觀，在瀉湖環(huán)境下形成的黛眉鐵礦中鮞狀構造、腎狀構造十分發(fā)育，暴露水面之上形成的泥裂構造與龜背上的花紋絕無二致，由于石英砂巖含有鐵、泥質的團塊，經(jīng)后期風化作用，形成了罕見的蜂窩崖景觀（圖5）。

圖5 典型地質構造Fig．5 Typical geological structure

2．2．6 崩塌地貌

在這些紅石峽谷內(nèi)，大量的崩塌巨石呈散亂堆積，形成天然的石島庭院，山崩形成的波痕崖和天碑石，還有擬人似物的象形山石，各種動態(tài)的飛瀑流泉（圖6）。

天碑位于龍?zhí)秿{的盡端，是大自然造就的一座豐碑，高達100余米，由崩塌作用形成，巖層直立，碑體厚度即巖層厚度，層面上的波痕構造也十分發(fā)育。天碑一景多變、步移景換，俯視如刀背，仰視如蒼鷹，正視如書，側視如碑。

圖6 典型崩塌遺跡Fig．6 Typical landslip relic

2．2．7 黃河奇石

被收藏家們視為珍寶的黃河奇石即產(chǎn)于紅石峽谷深處，汝陽群石英砂巖即黃河奇石的母巖。黃河石奇在若此若彼，妙在亦是亦非；賞者見仁見智，識者如醉如癡。黃河奇石美在自然天成有形、有格、有神、有韻。黃河奇石分為象形石、圖案石、紋理石等。

3 地質公園建設

3．1 汝陽群分布區(qū)地質公園建設

由于汝陽群沉積環(huán)境多樣，地質遺跡典型，紅色的巖石符合中國人審美和祈福心理，形成的地貌景觀對游客有吸引力，因此，汝陽群分布區(qū)是理想的教學實習和科普教育基地，是建設地質公園和礦山公園良好的場所。截止目前，汝陽群分布區(qū)已經(jīng)建成省級以上地質公園13家（圖7，表3），其中世界級地質公園3家，占中國世界地質公園總數(shù)的10%，國家級地質公園12 家，占中國國家地質公園總數(shù)的5%，省級地質公園4家。這些地質公園集中分布于太行山中南段、王屋山—黛眉山和嵩山—箕山地區(qū)，而汝陽群大面積分布的豫西、陜南地區(qū)分布相對較少。

圖7 以汝陽群地質遺跡為主體建設的地質公園分布圖Fig．7 Distribution of geoparks constructed in geoheritages of Ruyang Group

表3 汝陽群分布區(qū)地質公園建設情況Table．3 Construction of Geoparks in the Ruyang Group distribution area

3．2 汝陽群分布區(qū)地質公園建設建議

進一步開展豫西、陜南地區(qū)汝陽群地質遺跡調(diào)查評價，制定地質公園建設和地質遺跡保護規(guī)劃。

加強已建地質公園地質遺跡和地貌景觀的科學保護，協(xié)調(diào)保護與開發(fā)的關系，使汝陽群地質遺跡和地貌景觀真正成為地質公園的新亮點。

開展已建地質公園的地質科普，以汝陽群地質遺跡和地貌景觀為切入點，編纂系列地質科普讀物，將地質科普推向新高度。

充分利用汝陽群地質遺跡和地貌景觀對游客的吸引度，開發(fā)地質旅游產(chǎn)品，推進公園地質旅游的可持續(xù)發(fā)展。

4 結論

汝陽群復雜的沉積環(huán)境形成了豐富典型的地質遺跡和地質景觀，使其具有極高的地學科普價值。由紫紅色石英砂巖構成的峽谷群地貌、赤壁長崖地貌、方山石柱地貌等，具有美學觀賞價值。

汝陽群地質遺跡和地貌景觀集科學與美學價值、典型性、稀有性、系統(tǒng)性和完整性于一身，成為地質遺跡保護、地質科普和地質旅游的理想場所，是地質公園建設的必選地之一。

［1］關保德，耿午辰，戎治權，等．河南東秦嶺北坡中—上元古界［M］．鄭州：河南科學技術出版社，1988：1－276．

［2］河南省地礦局第二地質隊．云臺地貌形成之研究［M］．西安：西安地圖出版社，2003：3－37．

［3］閻廉泉，韓影山．伊陽縣云夢山鐵礦簡報［N］．1952．

［4］金守文．寬坪群和陶灣群的地層劃分及時代問題［J］．中南地質科技情報，1976，（1）：1－10．

［5］王志宏．震旦亞界汝陽群下部小溝背組的發(fā)現(xiàn)［J］．河南地質，1979，（4）：51－55．

［6］關保德，潘澤成，耿午辰，等．中國震旦亞界［M］．天津：天津科學技術出版社，1980．

［7］河南省區(qū)域地質測量隊．1∶20萬臨汝幅區(qū)域地質測量報告［R］．1964．

［8］河南省地質礦產(chǎn)局．河南省區(qū)域地質志［M］．北京：地質出版社，1989．

［9］河南省地質礦產(chǎn)廳．河南省巖石地層［M］．武漢：地質大學出版社，1997．

［10］王志宏，張興遼，屠森，等．河南省地層古生物研究·前寒武紀［M］．鄭州：黃河水利出版社，2008．

［11］黃秀，周洪瑞，王自強，等．豫西地區(qū)中元古代薊縣紀沉積相［J］．古地理學報，2008，10（6）：1－10．

［12］高林志，尹崇玉，王自強．華北地臺南緣新元古代地層新認識［J］．地質通報，2002，21（3）：130－135．

［13］王建平，李江峰，樊克鋒，等．中國河南焦作云臺山世界地質公園申報材料［R］．2003．

［14］王建平，李保峰，張忠慧，等．中國王屋山－黛眉山世界地質公園申報材料［R］．2005．

［15］章秉辰，張忠慧，張莉莉，等．河南紅旗渠·林慮山國家地質公園申報材料［R］．2009．

［16］張忠慧，任利平，危紅梅，等．河北武安國家地質公園導游手冊［M］．北京：中國藝術出版社，2009．