四川米倉(cāng)山自然保護(hù)區(qū)地質(zhì)遺跡類型與評(píng)價(jià)

王成武，曹 鋒，姜照勇，田佳怡

WANG Cheng-wu,CAO Feng,JIANG Zhao-yong,TIAN Jia-yi

西南石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500

Southwest Petroleum University,Chengdu 610500,China

0 前 言

地質(zhì)遺跡是在地球漫長(zhǎng)的地質(zhì)演化過(guò)程中，在多種內(nèi)外力地質(zhì)作用下形成的一系列地質(zhì)地貌現(xiàn)象，是不可再生的自然資源之一。它在人類研究地球演化史、尋找礦產(chǎn)資源、認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象方面具有重要意義。近年來(lái)在聯(lián)合國(guó)教科文組織的推動(dòng)和支持下[1]，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)地質(zhì)遺跡的研究工作逐步展開，目前關(guān)于地質(zhì)遺跡分類方案的研究已比較成熟，如今國(guó)內(nèi)外關(guān)于地質(zhì)遺跡的評(píng)價(jià)理論主要分為定性與定量?jī)蓚€(gè)方面。定性評(píng)價(jià)是由評(píng)價(jià)者根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)對(duì)地質(zhì)遺跡資源價(jià)值進(jìn)行主觀性判斷和描述的一種評(píng)價(jià)方法，包括盧云亭(1988)“三三六”評(píng)價(jià)體系[2]和黃輝實(shí)(1985)“六字七標(biāo)準(zhǔn)法”等方法[3]；早些吳成基、彭永祥(2005)對(duì)西安翠華山山崩地質(zhì)遺跡形成過(guò)程進(jìn)行了定性分析，并闡述了科學(xué)研究、科普教育和旅游方面的價(jià)值[4]。定量評(píng)價(jià)是一種運(yùn)用數(shù)學(xué)方法對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)建立評(píng)價(jià)模型從而進(jìn)行地質(zhì)遺跡評(píng)價(jià)的方法，如層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)[5-6]、模糊數(shù)學(xué)法[7]、灰色多層次評(píng)價(jià)法、綜合價(jià)值評(píng)價(jià)模型等[8]。其中，層次分析法(AHP)具有能夠建立全面的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的特點(diǎn)，是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的方法；層次分析法常常與菲什拜因—羅森伯格模型并用于地質(zhì)遺跡評(píng)價(jià)過(guò)程中，在對(duì)分值評(píng)定時(shí)還得采取適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法[9]，隨著理論的成熟，評(píng)價(jià)模型也在不斷完善中。儲(chǔ)皓(2017)在充分調(diào)查沂蒙山地質(zhì)公園地質(zhì)遺跡的基礎(chǔ)上，運(yùn)用改進(jìn)后的菲什拜因—羅森伯格模型和層次分析法結(jié)合園內(nèi)地質(zhì)遺跡進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)，結(jié)果表明該地地質(zhì)遺跡具有典型性、稀有性和自然完整性等特征，對(duì)申報(bào)和創(chuàng)建沂蒙山世界地質(zhì)公園也有一定的指導(dǎo)作用[10]。

論文在前期米倉(cāng)山自然保護(hù)區(qū)地質(zhì)資源分布調(diào)查的基礎(chǔ)上，借鑒前人的研究進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，對(duì)研究區(qū)地質(zhì)遺跡進(jìn)行了系統(tǒng)分類并運(yùn)用層次分析法和專家咨詢法進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)，劃分出了不同等級(jí)，以期為今后的開發(fā)保護(hù)工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 保護(hù)區(qū)概況

四川省米倉(cāng)山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于米倉(cāng)山—大巴山山脈西段南坡，四川盆地北部，為中國(guó)南北方地區(qū)分界線—秦嶺至大巴山的組成部分之一，嘉陵江支流東河的源頭地帶。在行政管理上保護(hù)區(qū)隸屬于廣元市旺蒼縣境內(nèi)，地理位置位于北緯32°29′～32°41′之間，東經(jīng)106°24′～106°39′之間，保護(hù)區(qū)總面積大小23 400公頃，其中核心區(qū)占地9 203公頃，緩沖區(qū)占地4 057.6公頃，實(shí)驗(yàn)區(qū)占地10 139公頃。

四川省地貌區(qū)劃上，米倉(cāng)山屬中山山地，保護(hù)區(qū)內(nèi)北面、西面高，南部低。區(qū)域范圍東以旺蒼縣邊界為界，北起歐家坪城巖北，向西至城墻巖主峰和無(wú)名峰，南至光頭山。大地構(gòu)造位置靠近揚(yáng)子板塊北緣與南秦嶺兩個(gè)構(gòu)造帶。在逆掩推覆構(gòu)造作用、巖溶作用、流水沉積作用等內(nèi)外地質(zhì)作用下，形成了種類較多，數(shù)量豐富的地質(zhì)遺跡景觀。2006年2月研究區(qū)晉升為國(guó)家級(jí)保護(hù)區(qū)，是集地質(zhì)景觀、自然景觀和人文景觀于一體的綜合性旅游區(qū)域。其內(nèi)部森林密布，種類眾多，自然生態(tài)環(huán)境奇特?zé)o比，包含小龍?zhí)?、七里峽等典型地質(zhì)資源；保護(hù)區(qū)及周邊具有濃厚的人文景觀特色，比如歷史建筑、宗教文化傳統(tǒng)、紅軍文化遺跡和民俗文化風(fēng)土人情等，歷史文化積淀深厚，是休閑、度假、觀光、科學(xué)考察、領(lǐng)略異地獨(dú)特民俗風(fēng)情的絕佳勝地(圖1)。

圖1 米倉(cāng)山交通區(qū)位圖Fig.1 Traffic location map ofMicang Mountain

2 地質(zhì)遺跡類型

地質(zhì)遺跡的分類是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)外還無(wú)統(tǒng)一的見解，各分類方法還在探索完善中，各個(gè)分類方案大同小異[11]，在綜合這些分類的基礎(chǔ)上，論文結(jié)合米倉(cāng)山自然保護(hù)區(qū)地質(zhì)遺跡資源的成因、功能和價(jià)值可以初步劃分為地質(zhì)構(gòu)造、地貌景觀、水體景觀等三大類，又進(jìn)一步劃分為構(gòu)造形跡、巖溶地貌、巖石地貌、流水地貌、峽谷與泉、瀑、湖泊六個(gè)基本類型(表1)。

表1 米倉(cāng)山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)地質(zhì)遺跡分類表

3 地質(zhì)遺跡評(píng)價(jià)

3.1 定性評(píng)價(jià)

3.1.1 科學(xué)價(jià)值

米倉(cāng)山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)遺跡種類眾多，保留得較為完整且各自特征明顯，具有非常高的科學(xué)研究?jī)r(jià)值和科普價(jià)值。

保護(hù)區(qū)位于中國(guó)地形地貌階梯分級(jí)第二、第三階梯過(guò)渡地帶，區(qū)內(nèi)秦嶺—大巴山山脈分隔了南北區(qū)域，又處于東西地區(qū)植物帶過(guò)渡區(qū)，由于這種特殊的地理位置，界線兩端特殊的地形地貌特征、植被類型、氣候特征具有明顯差異性表現(xiàn)，對(duì)我國(guó)地理研究具有重要的參考價(jià)值。

米倉(cāng)山山體主要巖石成分為變質(zhì)砂巖、花崗巖、石灰?guī)r和白云巖，區(qū)內(nèi)因降水較多，河流豐富，水動(dòng)力作用較強(qiáng)而強(qiáng)烈發(fā)育的巖溶地貌與廣西、貴州一帶有顯著區(qū)別，峰叢以圓錐狀、鼓狀、條帶狀為主，是山脈型巖溶的典型代表。旺蒼米倉(cāng)山處在我國(guó)南方與北方巖溶地貌的過(guò)渡地帶，巖溶地貌的發(fā)育過(guò)程與地貌形態(tài)都與南、北方不相同，陡巖、峽谷和地下溶洞非常發(fā)育，區(qū)內(nèi)石灰?guī)r柱狀峰叢東、西鼓城山在國(guó)內(nèi)外非常少見，是研究我國(guó)南北過(guò)渡地帶地質(zhì)演化史和古氣候變化的天然基地。

區(qū)域構(gòu)造位置屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)，四川臺(tái)拗北緣，米倉(cāng)山隆褶區(qū)之劍閣通江拗過(guò)渡帶[12]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在造山帶前逆掩推覆帶相繼發(fā)現(xiàn)了一些中型油氣田，國(guó)內(nèi)學(xué)者普遍認(rèn)為米倉(cāng)山前緣即四川盆地北部廣元至南江一帶，呈近東西方向分布，長(zhǎng)約150千米，寬約15～20千米左右的米倉(cāng)山前緣變形帶是前陸盆地，具有重要的油氣勘探價(jià)值。區(qū)域北部屬于秦嶺造山帶，包括揚(yáng)子板塊北緣和南秦嶺兩個(gè)構(gòu)造帶。晚三疊世時(shí)的印支運(yùn)動(dòng)中，秦嶺地塊向南運(yùn)動(dòng)，與川中—漢南的古老硬化基底碰撞，產(chǎn)生拆離滑脫推覆構(gòu)造，形成長(zhǎng)距離逆掩推覆構(gòu)造，是研究我國(guó)大地構(gòu)造活動(dòng)的重要依據(jù)。

3.1.2 審美價(jià)值

米倉(cāng)山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)遺跡資源種類豐富，保留較完整，包括峽谷、山景、水景、洞景、地貌景觀等種類，且生物多樣，氣象景觀千變?nèi)f化，令人嘆為觀止，總體美學(xué)觀賞價(jià)值高。構(gòu)造遺跡形態(tài)各異，千奇百怪，有的大氣磅礴，有的小巧玲瓏，給人以遐想連篇、流連忘返之感，觀賞性極強(qiáng)。小龍?zhí)秿{谷、七里峽峽谷兩壁懸崖峭壁，山高峰險(xiǎn)，虎距龍?bào)矗鷱酵ㄓ?，林草豐茂，瀑布一落千丈，波瀾壯闊?？λ固貛r溶地貌廣布，溶洞數(shù)量眾多，洞內(nèi)空間廣闊，四通八達(dá)，鐘乳石、石筍、石林、峰叢形態(tài)奇特，惟妙惟肖。保護(hù)區(qū)集生態(tài)、遺跡、人文于一體，審美觀光價(jià)值高。

3.1.3 開發(fā)價(jià)值

米倉(cāng)山自然保護(hù)區(qū)區(qū)位條件非常優(yōu)越，位于成都、重慶、西安聯(lián)結(jié)的金三角中心位置，交通網(wǎng)絡(luò)較為完善，距廣元市約68 km，巴中市約88 km，漢中市約71 km，交通可達(dá)性好，周圍人口稠密，客源量充足。保護(hù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)遺跡資源種類眾多，生物、生態(tài)多樣性高，稀有性典型性較好，欣賞科普價(jià)值高，且地方文化特色顯著，區(qū)域風(fēng)情濃厚，開發(fā)潛力巨大。

保護(hù)區(qū)在多年省政府和國(guó)家的支持下，區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施條件是日益完善，保護(hù)服務(wù)項(xiàng)目種類愈發(fā)完善，現(xiàn)已成為集科學(xué)研究、科普教育、自然保護(hù)與生態(tài)旅游等為一體的示范建設(shè)基地。

3.2 定量評(píng)價(jià)

定量評(píng)價(jià)是在定性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上的一種量化表達(dá)方法，定量評(píng)價(jià)比定性評(píng)價(jià)具有更大的客觀性，保護(hù)區(qū)地質(zhì)遺跡價(jià)值的定量評(píng)價(jià)涉及到多種屬性，不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的選擇對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果存在較大影響，因此評(píng)價(jià)過(guò)程中需要考慮研究區(qū)的實(shí)際情況，合理的選擇評(píng)價(jià)因素。目前地質(zhì)遺跡的評(píng)價(jià)方法有很多，主要包括模糊數(shù)學(xué)方法、單純矩陣評(píng)價(jià)方法、層次分析法(AHP)等，其中層次分析法是地質(zhì)遺跡評(píng)價(jià)應(yīng)用較多的方法之一[13-14]。結(jié)合過(guò)去國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)地質(zhì)遺跡資源評(píng)價(jià)的研究[15-16]，在米倉(cāng)山地質(zhì)資源分布調(diào)查報(bào)告基礎(chǔ)上，論文采用層次分析法(AHP)對(duì)米倉(cāng)山地質(zhì)遺跡資源進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，其中指標(biāo)的選取參考《中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)重要地質(zhì)遺跡調(diào)查技術(shù)要求(2010年10月試行稿)》和研究區(qū)地質(zhì)遺跡調(diào)查成果，具體的評(píng)價(jià)過(guò)程如下：

3.2.1 指標(biāo)的選取

地質(zhì)遺跡評(píng)價(jià)涉及眾多的因素與因子，其評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性取決于各因子的選取和相對(duì)重要性比較，選取指標(biāo)時(shí)應(yīng)當(dāng)遵從普遍性、代表性、層次性和系統(tǒng)性等原則，剔除不相關(guān)和弱相關(guān)屬性，選取能體現(xiàn)地質(zhì)遺跡明顯特征的評(píng)價(jià)指標(biāo)，才能科學(xué)全面地反映地質(zhì)遺跡的價(jià)值[17]。評(píng)價(jià)時(shí)將所有評(píng)價(jià)因素劃分為3個(gè)層次：總目標(biāo)層、綜合評(píng)價(jià)層、評(píng)價(jià)因子層。論文結(jié)合傳統(tǒng)地質(zhì)遺跡評(píng)價(jià)的價(jià)值屬性和自然保護(hù)區(qū)實(shí)際情況將綜合評(píng)價(jià)層分為自然屬性、資源價(jià)值、保護(hù)管理基礎(chǔ)三個(gè)方面，再結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況將評(píng)價(jià)層分成了11個(gè)評(píng)價(jià)因子。具體結(jié)構(gòu)如圖2：

圖2 地質(zhì)遺跡評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.2 Evaluation index system of geological relics

3.2.2 權(quán)重的確定

評(píng)價(jià)過(guò)程中涉及到多方面因素且不同指標(biāo)間重要程度不盡相同，因此由參加過(guò)該區(qū)地質(zhì)遺跡調(diào)查的專家評(píng)判才能充分挖掘該地遺跡的科學(xué)價(jià)值與內(nèi)涵[18]。為了得出各指標(biāo)在整個(gè)評(píng)價(jià)體系中的比重，首先得通過(guò)各因子兩兩比較構(gòu)建判別矩陣，然后再進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，之后再用數(shù)學(xué)方法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，權(quán)重計(jì)算的方法有很多，如幾何平均法、算術(shù)平均法、特征向量法、最小二乘法等，文章用算術(shù)平均法計(jì)算權(quán)重，其計(jì)算步驟為：首先根據(jù)指標(biāo)體系構(gòu)建各指標(biāo)層判斷矩陣，然后進(jìn)行一致性檢驗(yàn)并得出權(quán)重表并對(duì)不通過(guò)檢驗(yàn)者進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，米倉(cāng)山各個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目層判斷矩陣的構(gòu)建及權(quán)重的計(jì)算如表2至表6所示。

表2 各評(píng)價(jià)項(xiàng)目層相對(duì)重要性判別矩陣

注：λmax=3.054，CI=0.027，CR=0.047<0.1

表3 “自然屬性”下判別矩陣

注：λmax=4.071，CI=0.024，CR=0.0263<0.1

表4 “資源價(jià)值”下判別矩陣

注：λmax=4.082，CI=0.027，CR=0.03<0.1

表5 “保護(hù)管理基礎(chǔ)”下判別矩陣

注：λmax=3.002，CI=0.001，CR=0.0017<0.1

表6 米倉(cāng)山地質(zhì)遺跡定量評(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)重

在確定指標(biāo)體系中各因子權(quán)重后，采用專家打分法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)層各因子分別賦分，打分參考表7進(jìn)行初步模糊評(píng)定，再利用菲什拜因-羅森伯格模型計(jì)算出各類地質(zhì)遺跡資源綜合評(píng)價(jià)值，模型計(jì)算公式為：

(6)

其中，X為某類地質(zhì)遺跡資源綜合評(píng)價(jià)值；Si為第i個(gè)評(píng)價(jià)因子的評(píng)價(jià)分值；Wi為第i個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重；n為評(píng)價(jià)因子數(shù)目。

表7 評(píng)價(jià)因子指標(biāo)級(jí)別值

3.2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

對(duì)各類遺跡計(jì)算出得分后，參考《地質(zhì)遺跡資源調(diào)查技術(shù)規(guī)范(2015)》擬定的劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)區(qū)內(nèi)地質(zhì)遺跡資源進(jìn)行等級(jí)劃分，其中分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表8所示，評(píng)價(jià)結(jié)果見表9：

表8 地質(zhì)遺跡資源評(píng)價(jià)等級(jí)

表9 米倉(cāng)山保護(hù)區(qū)地質(zhì)遺跡評(píng)價(jià)結(jié)果

評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，米倉(cāng)山保護(hù)區(qū)內(nèi)國(guó)家級(jí)地質(zhì)遺跡有1類，省級(jí)3類，地方級(jí)2類。米倉(cāng)山自然保護(hù)區(qū)地質(zhì)遺跡的自然屬性的得分較高，典型的遺跡類型有褶皺構(gòu)造、流水地貌和巖溶地貌等，其典型性、稀有性特征明顯，遺跡資源科研科普價(jià)值、美學(xué)價(jià)值高，另外區(qū)內(nèi)植被覆蓋率高，生物種類多樣，生態(tài)效益潛力巨大。保護(hù)區(qū)內(nèi)的地質(zhì)活動(dòng)產(chǎn)物不僅對(duì)我國(guó)的地質(zhì)研究有著重要的參考價(jià)值，在科普教育、生態(tài)旅游方面也有著重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。保護(hù)區(qū)包含鼓城山、七里峽、小龍?zhí)?、光霧山和光頭山等景區(qū)，其中光霧山和光頭山花崗巖球狀風(fēng)化作用明顯，山中冬春積雪，寒凍風(fēng)化參與其中，可以看到一些寒凍風(fēng)化的地質(zhì)遺存，因此米倉(cāng)山的古地貌和古氣候環(huán)境為研究第四紀(jì)古冰川作用提供了良好條件；而鼓城山因其形態(tài)奇特壯觀成為米倉(cāng)山特色景觀代表之一?？傮w來(lái)說(shuō)，保護(hù)區(qū)的地質(zhì)遺跡景觀資源類型眾多且較為典型，科學(xué)、生態(tài)、審美、社會(huì)價(jià)值高，加之區(qū)域條件優(yōu)勢(shì)明顯，故具備良好的發(fā)展?jié)摿Α＝Y(jié)合保護(hù)區(qū)實(shí)際情況，建議在今后的建設(shè)利用過(guò)程中，注重開發(fā)與保護(hù)并行，充分利用好區(qū)內(nèi)有利地質(zhì)遺跡資源，建設(shè)成為集地質(zhì)科普、科考、生態(tài)觀光、保護(hù)為一體的自然保護(hù)區(qū)。

4 結(jié)論與建議

(1)米倉(cāng)山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)地質(zhì)遺跡景觀種類眾多，包括褶皺構(gòu)造、形態(tài)各異的巖溶地貌、險(xiǎn)峻幽深的峽谷、齊全的流水地貌等，這些都是米倉(cāng)山地質(zhì)活動(dòng)與演化的證據(jù)。文章從定性、定量?jī)蓚€(gè)角度對(duì)遺跡資源進(jìn)行評(píng)價(jià)并劃分等級(jí)。定性評(píng)價(jià)方面，區(qū)內(nèi)地質(zhì)遺跡科學(xué)科普價(jià)值、美學(xué)價(jià)值較高，據(jù)有良好的觀光體驗(yàn)，再加上周圍便利的交通條件，開發(fā)條件優(yōu)厚。定量評(píng)價(jià)方面，運(yùn)用AHP構(gòu)建了3個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目層11個(gè)指標(biāo)體系進(jìn)行評(píng)價(jià)并通過(guò)菲什拜因—羅森伯格模型模糊評(píng)分。通過(guò)權(quán)重計(jì)算表可以看出遺跡評(píng)價(jià)中自然屬性、資源價(jià)值占主要方面；定量評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，區(qū)內(nèi)地質(zhì)景觀以省級(jí)資源為主且稀有性、典型性較好，尤其構(gòu)造遺跡、巖石巖溶地貌、峽谷具有較高科研價(jià)值和觀賞價(jià)值。

(2)總體來(lái)說(shuō)，米倉(cāng)山地質(zhì)遺跡資源自然價(jià)值、生態(tài)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值較高，再加上外部良好的區(qū)位條件優(yōu)勢(shì)，開發(fā)發(fā)展空間巨大。建議在今后的地質(zhì)遺跡挖掘過(guò)程中同時(shí)注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，建設(shè)成為可供科普教育、科考科研和自然生態(tài)觀光的多效應(yīng)自然保護(hù)區(qū)。

(3)地質(zhì)遺跡的評(píng)價(jià)是進(jìn)行地質(zhì)研究和開發(fā)保護(hù)的前提，層次分析法是目前運(yùn)用較廣的定量評(píng)價(jià)方法，本身具有將復(fù)雜問(wèn)題結(jié)構(gòu)化、簡(jiǎn)單化的特點(diǎn)，但構(gòu)建體系時(shí)也會(huì)受主觀評(píng)判影響，導(dǎo)致最終的評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生一定不確定性甚至與實(shí)際情況不符，因此如何構(gòu)建合適的評(píng)價(jià)層次，進(jìn)一步優(yōu)化評(píng)價(jià)方法尚待探討。