太行山北段世界遺產(chǎn)潛力區(qū)的地質(zhì)學(xué)突出普遍價(jià)值探討

王盟楠，李江海，章章雨

（北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院 造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100871）

地質(zhì)遺跡是在地球形成、演化的漫長地質(zhì)歷史時(shí)期，受各種內(nèi)、外動(dòng)力地質(zhì)作用遺留下的自然產(chǎn)物，它不僅是自然資源的重要組成部分，更是十分珍貴、不可再生的地質(zhì)自然遺產(chǎn)[1-3]。太行山分布有2個(gè)世界遺產(chǎn)、6個(gè)世界地質(zhì)公園、10個(gè)國家級風(fēng)景名勝區(qū)、2個(gè)國家級自然保護(hù)區(qū)、11個(gè)國家地質(zhì)公園、7個(gè)國家森林公園，主要集中在北段河北境內(nèi)。其特殊的地質(zhì)構(gòu)造、地層、巖石、沉積、古生物化石、水文等遺跡以及獨(dú)特的嶂石巖地貌、峽谷地貌，具有極其重要的地球科學(xué)價(jià)值。

前人研究一方面?zhèn)戎赜诟鱾€(gè)景區(qū)局部地質(zhì)遺跡特征，缺乏對地質(zhì)遺跡資源全方位的評價(jià)；另一方面集中于地貌類型及景觀特征，缺乏對地質(zhì)構(gòu)造和地層類遺跡的重視，且并未將地質(zhì)遺跡與構(gòu)造演化過程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，探討地質(zhì)遺跡研究的科學(xué)意義[3-7]。為此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用GIS等空間分析工具，并通過對太行山北段小五臺山國家級自然保護(hù)區(qū)、白石山國家地質(zhì)公園、阜平天生橋國家地質(zhì)公園、駝梁國家級自然保護(hù)區(qū)、嶂石巖國家級風(fēng)景名勝區(qū)、邢臺大峽谷國家地質(zhì)公園、武安國家地質(zhì)公園等開展野外工作，分析太行山北段地質(zhì)構(gòu)造、地層、地貌發(fā)育特征并對其進(jìn)行整體評價(jià)，結(jié)合世界其他同類遺產(chǎn)地，對比分析研究區(qū)主要地質(zhì)遺跡資源及其突出普遍價(jià)值，既能為其申報(bào)世界自然遺產(chǎn)提供依據(jù)，又能促進(jìn)我國中部地區(qū)的轉(zhuǎn)型發(fā)展、精準(zhǔn)扶貧和生態(tài)文明建設(shè)。

1 太行山北段區(qū)域地質(zhì)背景

太行山脈位于山西省與華北平原之間，北起北京西山，向南延伸至河南與山西交界地區(qū)的王屋山，縱跨北京、山西、河北、河南4省市。建立太行山北段數(shù)字高程模型，對山體走勢及周緣盆地范圍進(jìn)行劃分，并提取主要斷裂，在山區(qū)范圍內(nèi)疊合地層及主要構(gòu)造界線（圖1）[3,8]。太行山地處華北克拉通中南部，以河北、河南為界將其分為北段和南段。太行山北段東鄰渤海灣盆地，西部為汾渭地塹系、呂梁山和鄂爾多斯盆地，北接燕山褶皺帶，總體上呈北東—南西向展布。其所處華北陸塊位于特提斯構(gòu)造域、古亞洲構(gòu)造域和瀕太平洋構(gòu)造域之間[9]，構(gòu)造演化歷史可分為：①太古宙至古元古代形成了區(qū)內(nèi)最古老的變質(zhì)巖系結(jié)晶基底[10-12]；②中元古代，華北克拉通經(jīng)歷陸內(nèi)裂谷作用，并相應(yīng)沉積了較厚沉積蓋層；③新元古代-古生代，構(gòu)造活動(dòng)以整體性的升降運(yùn)動(dòng)為主，主要受北側(cè)古亞洲構(gòu)造域的制約[13]；④新生代以來，東亞地區(qū)環(huán)太平洋帶構(gòu)造作用強(qiáng)烈，太平洋板塊向歐亞板塊俯沖，造成太行山的強(qiáng)烈隆升和華北平原的大幅度坳陷，形成巨型盆嶺構(gòu)造系[14-16]。

研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的地層系統(tǒng)（圖1），總體可以劃分為基底和蓋層兩個(gè)構(gòu)造層次[17-18]。基底主要為太古宇至古元古界地層，包括阜平群、五臺群和滹沱群，地層以強(qiáng)烈變質(zhì)和混合巖化作用為主。蓋層主要包括：①中元古界長城系海相石英砂巖地層，寒武至奧陶系海相碎屑巖-碳酸鹽巖夾泥、頁巖地層，志留至泥盆系抬升剝蝕、地層缺失，石炭至二疊系近海沼澤或河湖相含煤碎屑巖地層（分布較為零散）；②中生界侏羅系巖漿巖地層、新生界華北斷陷區(qū)碎屑巖地層。

圖1 太行山北段地質(zhì)構(gòu)造圖（來源：作者改繪自中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心GDEM90米數(shù)據(jù) http://www.giscloud.cn）

2 太行山北段主要地質(zhì)遺跡資源及成因

以全球13類地學(xué)價(jià)值分類[2,19]為標(biāo)準(zhǔn)，太行山北段地質(zhì)遺跡可歸納為分類表中的5類：地質(zhì)構(gòu)造、地層學(xué)、化石地點(diǎn)、山脈及冰期記錄，主要可概括為地質(zhì)構(gòu)造、地層、地貌三大類。

2.1 地質(zhì)構(gòu)造類遺跡

華北克拉通具有大于25億年的變質(zhì)結(jié)晶基底，經(jīng)歷了加里東、海西及印支運(yùn)動(dòng)板塊活動(dòng)影響，仍保持穩(wěn)定狀態(tài)[20]。晚中生代以來，由于軟流圈的不均一變化和陸塊內(nèi)巖石圈的相互活動(dòng)，克拉通內(nèi)部發(fā)生垂直隆升和強(qiáng)烈的拉張伸展作用，中部造山帶隆起并在其周緣發(fā)育了大量的斷陷盆地，盆地多由地壘（半地壘）-地塹（半地塹）組成[21-22]。太行山北段及其周緣地區(qū)保留了以斷裂構(gòu)造為主，包括褶皺構(gòu)造及不整合面在內(nèi)的眾多地質(zhì)構(gòu)造遺跡，如邢臺—安陽—新鄉(xiāng)大斷裂、烏龍溝——上黃旗斷裂、紫荊關(guān)—靈山斷裂、黃崖底—楊家池—八達(dá)正斷層等。

山體的抬升、剝蝕對應(yīng)于盆地的沉降、堆積，筆者通過分析整合前人局部勘探成果，編制橫跨鄂爾多斯盆地——渤海灣盆地區(qū)域大剖面（圖2），顯示了太行山北段與汾渭地塹系、渤海灣盆地盆山耦合關(guān)系。以渤海灣盆地為例，太行山山前斷層作為盆、山邊界，其發(fā)育控制了不同規(guī)模的次級構(gòu)造單元，并使整個(gè)渤海灣盆地表現(xiàn)出“隆、坳相間”的構(gòu)造格局，對隆起和盆地均產(chǎn)生了重要影響[24-25]。

晚中生代斷陷期前，太行山山前斷層為逆沖斷層，并在控制區(qū)域上呈北東向的擠壓構(gòu)造；晚侏羅世至早白堊世，太行山—呂梁山整體隆升，斷層發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)并進(jìn)入伸展?fàn)顟B(tài)，渤海灣盆地發(fā)生沉降，反向促進(jìn)太行山的隆升[13]；新生代，太行山—呂梁山中部軟流圈呈帶狀上涌，對巖石圈的引張力產(chǎn)生了強(qiáng)烈的伸展作用，汾渭地塹系逐漸形成[20]。

圖2 太行山北段及周緣地區(qū)地質(zhì)剖面圖（來源：根據(jù)參考文獻(xiàn)[14,17,20,23]修編）

2.2 地層類遺跡

太行山北段區(qū)內(nèi)地層出露齊全（圖1），包括太古宇（阜平群）（圖3(a)）、古元古界、中-新元古界（長城系、薊縣系、青白口系）（圖3(b)）、古生界（寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系）、中生界（侏羅系）（圖3(c)）、新生界（古近系、新近系、第四系），地層產(chǎn)狀平緩，保留了眾多地層標(biāo)準(zhǔn)剖面遺跡。其中，太古宙阜平群剖面，記錄了距今28億年左右華北地區(qū)發(fā)生的構(gòu)造變質(zhì)熱事件，地殼發(fā)生大規(guī)模變動(dòng)—阜平運(yùn)動(dòng)，地層發(fā)生強(qiáng)烈變質(zhì)和混合巖化作用[26]。淶源縣白石山山體的“雙層結(jié)構(gòu)”，即“底座”侏羅系肉紅色花崗閃長巖、“頂蓋”中元古界高于莊組和霧迷山組白色大理巖，記錄了燕山期巖漿構(gòu)造活動(dòng)，白云巖受花崗巖侵入接觸熱變質(zhì)的影響，發(fā)生重結(jié)晶和褪色作用，形成白色白云石大理巖和硅灰石或透閃大理巖[27-29]。

2.3 地貌類遺跡

太行山北段主要發(fā)育夷平面（圖3(b)）、嶂石巖地貌（圖3(c)）、大理巖峰林地貌（圖3(d)）、峽谷地貌（圖3(e)）和瀑布地貌等地貌景觀，以夷平面、嶂石巖地貌和峽谷地貌作為研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)遺跡的典型代表。

夷平面主要分為3期，記載了喜馬拉雅造山運(yùn)動(dòng)對華北地區(qū)的影響[6]。古新世，喜馬拉雅造山運(yùn)動(dòng)第一幕，形成北臺期夷平面；漸新世，第一幕結(jié)束，發(fā)生剝蝕、夷平作用，形成甸子梁期準(zhǔn)平原；中新世早、中期，第二幕開始，甸子梁期準(zhǔn)平原被抬升到太行山頂部，構(gòu)成了山地夷平面（圖3(b)）；中新世晚期至上新世早期，第二幕趨于結(jié)束，外力侵蝕、剝蝕作用再居于主導(dǎo)地位，并以側(cè)蝕、展寬為主，形成唐縣期寬谷-山麓面。

圖3 太行山北段主要出露地層及地貌景觀（來源：作者自攝）

嶂石巖地貌、丹霞地貌、張家界地貌并稱為中國三大砂巖地貌，因河北贊皇縣嶂石巖風(fēng)景區(qū)出露典型而得名，為地貌學(xué)按巖性分類確立的一種新型地貌類型[4]。多形成綿延數(shù)千米的丹崖長墻、階梯狀陡崖，崖壁可分為4個(gè)棧階：底棧、二棧、三棧和頂棧，二、三棧棧崖為中元古界長城系云夢山組紅色石英砂巖，夾有趙家莊組紫紅色泥巖，頂棧崖為寒武系灰?guī)r，并記錄了早第三紀(jì)、晚第三紀(jì)、第四紀(jì)三期地貌旋回[5,7]。

3 太行山北段突出普遍價(jià)值

太行山北段主要符合世界自然遺產(chǎn)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（viii）：代表地球歷史重要階段，包括生命記錄、地形演變過程中所進(jìn)行的重要地質(zhì)過程或具有地貌或地形特征的突出范例[2]。該地區(qū)保留了眾多的地質(zhì)遺跡，很好地記錄了燕山期以來華北板塊板內(nèi)造山的構(gòu)造演化過程，地球重要演化階段以及地球演變過程中所進(jìn)行的重要地質(zhì)過程。太行山北段地質(zhì)地貌方面的突出普遍價(jià)值有以下幾點(diǎn)。

（1）山脈地質(zhì)歷史之漫長是已有山脈遺產(chǎn)所難以匹敵的，地層多近水平發(fā)育，出露齊全，是“華北地質(zhì)歷史的長廊”。太行山北段有著25億年以上地質(zhì)發(fā)展史，地層出露齊全，發(fā)育的地層系統(tǒng)從下到上包括太古宇（阜平群）、古元古界、中-新元古界（長城系、薊縣系、青白口系）、古生界（寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系）、中生界（侏羅系）、新生界（古近系、新近系、第四系），有著復(fù)雜的地形地貌及漫長的演化史。

（2）太行山北段是發(fā)育于克拉通內(nèi)部的宏偉山脈，是已有山脈遺產(chǎn)中罕見的。太行山北段具有典型穩(wěn)定的克拉通型地殼結(jié)構(gòu)，是新生代東亞裂谷活動(dòng)形成的巨型盆嶺構(gòu)造系的隆起地帶，而非發(fā)育在板塊擠壓邊界或火山活動(dòng)區(qū)。

（3）太行山北段是華北克拉通中生代以來構(gòu)造破壞地質(zhì)過程的典型例證，包含著新生代以來山體隆升獨(dú)特的地質(zhì)地貌特征，亦是探討盆山耦合關(guān)系的典型例證。太行山北段記錄了整個(gè)華北地區(qū)第三紀(jì)以來的地貌演化和山體第四紀(jì)以來的強(qiáng)烈抬升，成為新生代山脈快速和間歇性抬升的直接證據(jù)。

王：ICME-14的會標(biāo)（LOGO）充分結(jié)合了會議性質(zhì)與中國古代數(shù)學(xué)文化，基本思想來自河圖．河圖與洛書一起一般認(rèn)為是中華文明之始．《易經(jīng)?系辭》：“河出圖，洛出書，圣人則之”，后世的太極、八卦、風(fēng)水等皆可追源至此．

（4）太行山北段位于我國第二臺階（黃土高原）與第三臺階（華北平原）過渡帶上，是亞洲東部山脈形態(tài)的典型代表。太行山北段位于我國兩大地勢階梯的過渡地帶，是該區(qū)的暴雨中心，具有山脈高差巨大（2 000 m）、臺階式抬升、峽谷縱橫等特點(diǎn)，是斷塊抬升、流水侵蝕共同作用形成的斷塊山脈，呈南北向帶狀分布。區(qū)內(nèi)發(fā)育眾多的峽谷群，切割深、落差大，眾多峽谷兩側(cè)由長崖斷壁圍限。太行山東西垂向變化，山脈成嶂、成臺，其形態(tài)高大雄偉、巍峨壯觀，構(gòu)成了中國東部宏偉的地理、氣候、地貌（盆山）屏障和界限。山頂夷平面、山麓剝蝕面以及多級河流階地面是研究華北地貌發(fā)育史的良好素材，對恢復(fù)和重建亞洲東部地貌發(fā)育史具有重要價(jià)值。

另外，太行山北段也符合世界自然遺產(chǎn)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（vii）：絕妙的自然現(xiàn)象或具有罕見自然美的地區(qū)[2]。以獨(dú)特的嶂石巖地貌為代表的太行山巍巍群峰、深切峽谷、連綿瀑布，奇特洞穴，加上獨(dú)有的生態(tài)景觀，四季天象，斑斕色彩，構(gòu)成了中國兩大臺地轉(zhuǎn)折處的一種特殊類型的山水長卷，具有極高的美學(xué)觀賞價(jià)值[7,30-31]。

研究區(qū)包含了能夠反映遺產(chǎn)價(jià)值的典型地層、巖石、構(gòu)造、沉積、水文等遺跡以及自然保護(hù)地，在要素、范圍、價(jià)值上是完整的。同時(shí)，區(qū)內(nèi)分布有大面積國家級風(fēng)景名勝區(qū)、國家級自然保護(hù)區(qū)、國家地質(zhì)公園、國家森林公園等國家保護(hù)地，均受到中國有關(guān)法律的嚴(yán)格保護(hù)，保存狀況較好，因此遺產(chǎn)本身及相關(guān)環(huán)境均具有世界自然遺產(chǎn)申報(bào)的良好條件。

4 太行山北段地學(xué)價(jià)值全球?qū)Ρ确治?/h2>

世界自然遺產(chǎn)要求超越國家界限，對全人類的現(xiàn)在和未來均具有普遍的重要意義，具有全球代表性，因此將太行山北段地學(xué)價(jià)值進(jìn)行全球?qū)Ρ确治觯怀銎渫怀銎毡閮r(jià)值。

與地質(zhì)構(gòu)造遺產(chǎn)比較，主要有加拿大格羅斯莫訥國家公園（5.7億年至4.2億年蛇綠巖，歐美板塊縫合線證據(jù)）、中國三江并流（印度板塊與歐亞板塊碰撞）、澳大利亞麥夸里島（唯一海洋深處活躍升出海平面島嶼）3處。

與地層類遺產(chǎn)比較，主要有美國大峽谷國家公園（20億年至2億年沉積地層）、英國侏羅紀(jì)海岸（中生界2億年以來地層與化石）2處。

與山脈遺產(chǎn)地比較，主要有加拿大克魯恩國家公園、落基山國家公園、美國奧林匹克國家公園、大霧山、約塞米蒂國家公園、澳大利亞塔斯馬尼亞荒原、保加利亞皮林國家公園、秘魯瓦斯卡蘭國家公園、委內(nèi)瑞拉卡奈瑪國家公園、法國—西班牙比利牛斯—佩爾杜山、印度尼西亞洛倫茨國家公園11處。

表1根據(jù)太行山北段主要地質(zhì)遺跡類別及特征，列出其與其他主要同類世界遺產(chǎn)地的對比情況。此外，還有以其他標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入遺產(chǎn)目錄，但山脈價(jià)值較突出的遺產(chǎn)地，其中與太行山北段最為類似的為南非和萊索托兩國交界處的德拉肯斯堡山脈。德拉肯斯堡山脈發(fā)育于新生代抬升的古地塊邊緣，海拔主要處于1 000～2 000 m之間，山脈兩側(cè)呈階梯狀降低，山體主要發(fā)育前寒武紀(jì)玄武巖[32]，雖構(gòu)造背景、地貌特征與太行山北段相似，但地層記錄遠(yuǎn)不如其完整，山體發(fā)育對周緣構(gòu)造體的控制作用亦不如其典型。

從類型數(shù)量上看，國際上化石地點(diǎn)類、山脈類、冰期記錄類遺產(chǎn)數(shù)量較多，而地質(zhì)構(gòu)造類與地層學(xué)類的遺產(chǎn)數(shù)量非常少。地質(zhì)構(gòu)造類7個(gè)，地層學(xué)類只有2個(gè)。同時(shí)，我國世界自然遺產(chǎn)和雙遺產(chǎn)表現(xiàn)出“二多一少”的特點(diǎn)：生物多樣性和地貌景觀類型的世界自然遺產(chǎn)和雙遺產(chǎn)數(shù)量較多，基礎(chǔ)地質(zhì)遺跡的世界自然遺產(chǎn)和雙遺產(chǎn)數(shù)量相對較少[33]，加之目前《世界遺產(chǎn)名錄》中還尚未有剖面類的世界自然遺產(chǎn)或雙遺產(chǎn)[33]，因此，研究區(qū)自然遺產(chǎn)申報(bào)具有重要意義。

從空間分布上看，地質(zhì)構(gòu)造類遺產(chǎn)主要分布在澳大利亞（占3/7），地層學(xué)類遺產(chǎn)主要分布在美國和英國。研究區(qū)代表亞太地區(qū)自然遺產(chǎn)申報(bào)，將在一定程度上促進(jìn)世界自然遺產(chǎn)地域性分布平衡。此外，不同于世界其他地區(qū)山脈（造山帶）以及古老克拉通內(nèi)平坦地貌，太行山北段是第三紀(jì)以來古老地殼大規(guī)模抬升、河源侵蝕的產(chǎn)物，具有漫長的地質(zhì)演化歷史（25億年）和年輕的、正在進(jìn)行的成山過程，具有全球的典型性和代表性。

因此，研究區(qū)作為世界自然遺產(chǎn)中的鼓勵(lì)類型（地質(zhì)構(gòu)造類與地層學(xué)類），大規(guī)模的系列遺產(chǎn)申報(bào)，有助于更好地應(yīng)對日益復(fù)雜的遺產(chǎn)申報(bào)國際和國內(nèi)形勢。同時(shí)，我國世界自然遺產(chǎn)分布不均勻，南方多，北方少。且多分布于我國的西南部地區(qū)、東南部地區(qū)和中東部地區(qū)[33]。研究區(qū)作為我國中部地區(qū)為主的世界遺產(chǎn)申報(bào)，將更好地促進(jìn)我國中部地區(qū)的轉(zhuǎn)型發(fā)展、精準(zhǔn)扶貧和生態(tài)文明建設(shè)。

表1 太行山北段與世界其他同類遺產(chǎn)地對比（第八條標(biāo)準(zhǔn)符合遺產(chǎn)地）

續(xù)表1 太行山北段與世界其他同類遺產(chǎn)地對比（第八條標(biāo)準(zhǔn)符合遺產(chǎn)地）

5 結(jié)束語

（1）太行山北段總體上呈北東——南西向展布，其所處華北陸塊位于特提斯構(gòu)造域、古亞洲構(gòu)造域和瀕太平洋構(gòu)造域之間，太古宙至古元古代變質(zhì)巖系結(jié)晶基底形成，中元古代陸內(nèi)裂谷作用并沉積了較厚沉積蓋層，新元古代—古生代整體性升降運(yùn)動(dòng)，新生代以來太平洋板塊向歐亞板塊俯沖，造成太行山的強(qiáng)烈隆升和華北平原的大幅度坳陷，形成巨型盆嶺構(gòu)造系，形成了眾多地質(zhì)遺跡。

（2）太行山北段主要地質(zhì)遺跡資源可概括為地質(zhì)構(gòu)造、地層、地貌三大類，以斷裂構(gòu)造遺跡（太行山山前斷裂帶等）、地層標(biāo)準(zhǔn)剖面遺跡（太古宙阜平群等）、夷平面（北臺面、甸子梁面和唐縣面）、嶂石巖地貌、大理巖峰林地貌和峽谷地貌為典型代表。

（3）太行山北段是古老克拉通內(nèi)部構(gòu)造活動(dòng)形成的斷塊山脈，是華北克拉通中生代以來構(gòu)造破壞地質(zhì)過程的典型例證，是探討盆山耦合關(guān)系的典型例證，亦是亞洲東部山脈形態(tài)的典型代表，其出露地層完整記錄了25億年以上的漫長地質(zhì)歷史，同時(shí)具有地學(xué)及美學(xué)突出普遍價(jià)值。

（4）太行山北段屬于世界自然遺產(chǎn)中的鼓勵(lì)類型（地質(zhì)構(gòu)造類與地層學(xué)類），其發(fā)育于古老克拉通內(nèi)部、地質(zhì)歷史之漫長是世界已有山脈遺產(chǎn)所缺乏的，具有全球的典型性和代表性，它既是對地質(zhì)構(gòu)造與地層這兩個(gè)類型遺產(chǎn)的極好補(bǔ)充，亦將填補(bǔ)亞洲東北部山脈遺產(chǎn)的空白區(qū)。研究區(qū)申報(bào)世界自然遺產(chǎn)以及進(jìn)一步教育及旅游開發(fā)利用具有可行性。