遼寧三塊石地區(qū)地質(zhì)遺跡特征及其評(píng)價(jià)

王 雷，滕 超，劉 超，周俊鵬

(1.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院,遼寧 沈陽(yáng) 110032; 2.遼寧省第十地質(zhì)大隊(duì),遼寧 撫順 110002;3.遼寧省自然資源廳,遼寧 沈陽(yáng) 110032; 4.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院,遼寧 沈陽(yáng) 110000)

0 引言

地質(zhì)遺跡是在地球演化的漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史時(shí)期，由于各種內(nèi)外地質(zhì)作用形成、發(fā)展并遺留下來(lái)的珍貴的、不可再生的地質(zhì)現(xiàn)象[1]。近年來(lái)隨著我國(guó)對(duì)自然環(huán)境的關(guān)注以及地質(zhì)旅游的發(fā)展，地質(zhì)遺跡的保護(hù)與合理利用重要性日漸凸顯。1995年原地質(zhì)礦產(chǎn)部頒布了《地質(zhì)遺跡保護(hù)管理規(guī)定》(地質(zhì)礦產(chǎn)部第21號(hào)令)，將地質(zhì)公園列為地質(zhì)遺跡保護(hù)區(qū)的一種類型。2000年起，國(guó)土資源部正式啟動(dòng)了國(guó)家地質(zhì)公園計(jì)劃。目前國(guó)內(nèi)許多有條件的地方都在積極地申報(bào)和建設(shè)地質(zhì)公園。地質(zhì)遺跡資源是地質(zhì)公園存在的基礎(chǔ)，決定了地質(zhì)公園的性質(zhì)和定位[2-3]。所以客觀評(píng)價(jià)地質(zhì)遺跡是所有地質(zhì)遺跡調(diào)查工作的前提。

遼寧撫順三塊石地區(qū)地處于中生代侵入巖三塊石花崗巖體之上。巖石節(jié)理、風(fēng)化作用、第四紀(jì)冰川作用等地質(zhì)作用在區(qū)內(nèi)形成一處處自然奇景，目前該區(qū)已申報(bào)成為省級(jí)地質(zhì)公園。本次工作在園區(qū)開(kāi)展詳細(xì)的地質(zhì)遺跡調(diào)查，分析地質(zhì)遺跡成因及演化，采用專家打分法對(duì)區(qū)內(nèi)地質(zhì)遺跡打分定級(jí)，在此基礎(chǔ)上對(duì)地質(zhì)遺跡保護(hù)及地質(zhì)公園規(guī)劃提出建議。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

三塊石地區(qū)位于遼寧省撫順市東南約40 km處，屬長(zhǎng)白山系龍崗山脈，地形總體為低山丘陵，一般海拔300～1 100 m，山脈總體呈北東—南西走向，最高峰為石棚峰，海拔1 131 m。

研究區(qū)大地構(gòu)造位置處于中超準(zhǔn)地臺(tái)(Ⅰ)膠遼臺(tái)隆(Ⅱ)鐵嶺—靖宇臺(tái)拱(Ⅲ)撫順凸起(Ⅳ)的東部。區(qū)內(nèi)出露的地層有太古宙變質(zhì)上殼巖鞍山群石棚子巖組(Ar3s)、中生界白堊系小嶺組(K1xl)、新生界第四系全新統(tǒng)(Qh)。石棚子巖組巖性主要有斜長(zhǎng)角閃巖、輝石斜長(zhǎng)角閃巖、黑云斜長(zhǎng)變粒巖、薄層磁鐵石英巖和角閃磁鐵石英巖等，小嶺組巖性主要為流紋巖、安山巖、玄武巖、火山角礫巖、集塊巖及凝灰?guī)r，第四系全新統(tǒng)由亞砂土、砂、礫石、冰川漂礫等組成。區(qū)內(nèi)巖漿巖出露面積較廣，按形成過(guò)程主要分為鞍山旋回和燕山旋回兩期。前者形成的變質(zhì)深成巖有新太古代(紫蘇)英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖(Ar3γδogn)、新太古代石英閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖(Ar3δogn)、新太古代花崗閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖(Ar3γδgn)，細(xì)?；◢徺|(zhì)片麻巖(Ar3γgn)，后者主要形成了早白堊世三塊石花崗巖體(K1γ)。

區(qū)域構(gòu)造發(fā)育，表現(xiàn)形式以脆性斷裂為主。中生代紫花斷裂由研究區(qū)南部通過(guò)，受其影響，研究區(qū)內(nèi)次級(jí)斷裂分布廣泛，成為礦泉運(yùn)移的有利通道。

2 地質(zhì)遺跡及自然資源特征

本次地質(zhì)遺跡調(diào)查在三塊石地區(qū)共發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的地質(zhì)遺跡59處。按照《地質(zhì)遺跡調(diào)查規(guī)范》(DZ/T 0303—2017)，這些質(zhì)遺跡可劃分為地貌景觀、地質(zhì)災(zāi)害2大類。進(jìn)一步劃分為巖土體地貌、水體地貌、冰川地貌等5類，以及侵入巖地貌、河流(景觀帶)、古冰川遺跡等8個(gè)亞類(表1)。

地貌景觀資源體現(xiàn)為冰川地貌、巖土體地貌、構(gòu)造地貌、水體地貌等四類景觀。

冰川地貌在三塊石園區(qū)內(nèi)分布廣泛，表現(xiàn)為山岳冰川形態(tài)(圖2a)，景觀奇特，具有重要觀賞價(jià)值和科學(xué)價(jià)值。冰川刨蝕作用形成了冰斗、U型谷、角峰(圖2b)、刃脊等，宏觀特征明顯，易于分辨。在三塊石園區(qū)內(nèi)較易于分辨的冰斗有4處，位于三塊石主峰南坡，冰斗底部海拔600～720 m，有的冰斗是由兩個(gè)小冰斗組成。U型谷主要分布在郭清砬子南坡，由于森林覆蓋，難以獲得較好的照片。冰川堆積作用在冰舌底部或沿著冰舌分布大量冰川漂礫堆積，在冰舌末端形成終磧堤。終磧堤為混雜堆積，由砂、礫石、漂礫等組成，漂礫粒徑一般小于1 m，見(jiàn)有冰蝕階步、壓坑等現(xiàn)象。由于終磧堤位于山谷中，大部分已被河流搬運(yùn)下游，剩下部分較少。漂礫大小不一，來(lái)源于附近的山脊，邊角一般比較渾圓，大者直徑可達(dá)6 m，有的長(zhǎng)條形漂礫呈近直立狀站立(圖2d)，礫石中無(wú)細(xì)粒堆積物，部分漂礫表面保存有冰川擦痕(圖2e)、磨光面(圖2c)、冰蝕階步、壓坑等現(xiàn)象。古冰川遺跡類型豐富、特征明顯、分布范圍較廣，屬遼寧省內(nèi)少有，具有全省性對(duì)比意義。

巖土體地貌景觀主要是分布在三塊石園區(qū)花崗巖地貌景觀，形成了險(xiǎn)峻山峰、象形石等，數(shù)量繁多，姿態(tài)萬(wàn)千，具有很高的美學(xué)價(jià)值。三塊石巖體花崗巖發(fā)育有三組節(jié)理，其中兩組產(chǎn)狀近直立，一組產(chǎn)狀近水平。斷裂和節(jié)理構(gòu)造破壞了巖石的完整性，使巖石在重力及風(fēng)化作用下容易發(fā)生裂解、崩塌，形成陡峭險(xiǎn)峻山峰。節(jié)理、差異風(fēng)化、冰蝕作用、重力崩塌等多種地質(zhì)作用也可使巖石沿裂隙破碎、分離、崩落，形成一處處形神兼?zhèn)涞南笮问＿@些象形石數(shù)量多，是三塊石園區(qū)景觀的重要組成部分。較典型的象形石是位于主峰上的大三塊石。由于處于重力平衡位置，冰川及流水未能將其搬運(yùn)至周?chē)纳焦?，而保留在峰頂，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去氣勢(shì)磅礴。大三塊石造景巖石巨大、特征明顯，省內(nèi)僅此一處，具有全省性對(duì)比意義。

構(gòu)造地貌景觀是斷裂或巖脈切割巖體，形成的懸崖絕壁及深邃山谷地貌。這些構(gòu)造地貌景觀在三塊石園區(qū)南部分布比較集中。斷裂構(gòu)造加之第四紀(jì)冰川作用影響，使得構(gòu)造地貌景觀更加突出。較典型的玉屏峰，其形成與侵入三塊石巖體中的后期花崗質(zhì)脈巖有關(guān)。巖脈充填早期形成的張性斷裂，巖脈的圍巖在解理、重力、風(fēng)化等作用下崩解脫落，只留下薄而平直的巖脈，就像一塊天然屏障。

水體地貌景觀主要類型有風(fēng)景河段、瀑布、湖潭、泉等。較典型的是小礦泉，經(jīng)采樣化驗(yàn)分析，泉水中鍶含量為18.93 mg/L，遠(yuǎn)超過(guò)《飲用天然礦泉水》(GB 8537—2008)標(biāo)準(zhǔn)，也是目前全省發(fā)現(xiàn)含鍶最高的天然礦泉露頭，具有全省唯一性。

圖1 三塊石地區(qū)地質(zhì)圖(等高線來(lái)自于SRTM數(shù)據(jù))Fig.1 Geological map of San Kuaishi area (The contour is derived from SRTM data)1—第四系全新統(tǒng);2—白堊系小嶺組;3—太古代石棚子巖組; 新太古宙侵入巖；4—含輝石花崗閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖；5—英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖；6—石英閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖；7—英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖; 早白堊世侵入巖；8—三塊石花崗巖體； 9—花崗斑巖；10—輝綠巖; 11—斷層破碎帶; 12—韌性剪切帶; 13—實(shí)測(cè)及推測(cè)的斷層; 14—推測(cè)的古冰斗;15—巖石地貌景觀;16—構(gòu)造地貌景觀;17—冰川地貌景觀;18—瀑布景觀;19—河流景觀;20—湖、潭;21—泉; 22—售票處;23—地質(zhì)遺跡分布集中區(qū)

表1 三塊石地區(qū)地質(zhì)遺跡一覽表

圖2 第四紀(jì)冰川遺跡Fig.2 Quaternary glacial remains

地質(zhì)災(zāi)害景觀是是科普地質(zhì)災(zāi)害的理想場(chǎng)所。區(qū)內(nèi)存在多處泥石流、滑坡、崩塌隱患點(diǎn)，除泥石流隱患點(diǎn)為自然因素形成外，崩塌、滑坡多為建設(shè)園區(qū)時(shí)切坡所致。其中典型的地質(zhì)災(zāi)害景觀為三塊石園區(qū)內(nèi)的鴿子洞地災(zāi)點(diǎn)。此處坡度大、緊鄰景區(qū)景點(diǎn)、地質(zhì)災(zāi)害隱蔽、防治難度大，曾發(fā)生滑塌、滑坡。現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害已通過(guò)主動(dòng)攔石網(wǎng)、擋土墻等多種手段治理完成。治理工程設(shè)計(jì)、施工精準(zhǔn)，是遼寧省地質(zhì)災(zāi)害治理的典型案例。通過(guò)直觀的科普地質(zhì)災(zāi)害，有助于人們對(duì)自然的正確理解，增加環(huán)境意識(shí)。

圖3 各類地質(zhì)遺跡景觀資源Fig.3 landscape of geological relics

圖4 三塊石地區(qū)自然及人文景觀資源Fig.4 Natural and cultural landscape at Sankuaishi area

三塊石地區(qū)自然資源豐富。該區(qū)屬長(zhǎng)白山植物區(qū)系，森林覆蓋率高達(dá)92%，并兼有華北、內(nèi)蒙古兩個(gè)植物區(qū)系特征，物種豐富，擁有野生動(dòng)物 22目42科176種，其中省及國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)的野生動(dòng)物有猞猁、蒼鷹、白頭鷂、獵隼等30多種；木本植物32科153種，草本植物68科242種，中草藥587種，山野菜、食用菌35種，其中省及國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)的珍稀瀕危野生植物有人參、黃檗、紅松、天女木蘭等16種。由于受地形、植被等影響，這里形成復(fù)雜的小氣候環(huán)境，夏季涼爽、冬季局部溫暖。雪景、云海、霧凇、佛光祥瑞等景觀是游覽的特殊品牌之一。區(qū)內(nèi)負(fù)氧離子高達(dá)65 000個(gè)/cm3，是城市的百倍之多，是天然氧吧。

此外，這里是歷史上軍事重地及著名的革命根據(jù)地。努爾哈赤曾在這里屯兵儲(chǔ)糧?？谷諔?zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，楊靖宇曾以三塊石一帶為根據(jù)地，依靠天險(xiǎn)與日本侵略者開(kāi)展斗爭(zhēng)，至今保留有當(dāng)年的指揮所、野戰(zhàn)醫(yī)院、哨所、軍需用品加工及囤積場(chǎng)所等遺址。解放戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，撫順縣委基干三團(tuán)與國(guó)民黨軍隊(duì)進(jìn)行殊死戰(zhàn)斗，許多戰(zhàn)斗事跡群眾至今仍是耳熟能詳。該區(qū)現(xiàn)已經(jīng)成為著名的紅色旅游勝地，是中國(guó)游擊革命根據(jù)地最好的歷史見(jiàn)證，具有較高的歷史文化價(jià)值。

3 地質(zhì)遺跡評(píng)價(jià)

常用的地質(zhì)遺跡評(píng)價(jià)方法主要有指標(biāo)法、專家打分法、層次分析法(AHP)等[4-7]。層次分析法(AHP) 中各因素對(duì)問(wèn)題的影響程度進(jìn)行量化，邏輯直觀清晰，能夠減少主觀判斷的影響，簡(jiǎn)潔實(shí)用，因而在地質(zhì)遺跡資源評(píng)價(jià)中使用得較多。

表2 地質(zhì)遺跡資源評(píng)價(jià)因子及權(quán)重

層次分析法(AHP)基本思維是將復(fù)雜的問(wèn)題按其制約因素關(guān)系分解成有序的遞階層次結(jié)構(gòu)，問(wèn)題的復(fù)雜程度及各因素相互關(guān)系決定了層次多少，通過(guò)兩兩比較的方式確定層次中諸因素的權(quán)重，然后綜合判斷以決定諸因素的總排序[8-9]。選取組成問(wèn)題的評(píng)價(jià)因子是層次分析法的關(guān)鍵所在[10]。本次工作在前人研究的基礎(chǔ)上[2,4,5,11-12]，結(jié)合三塊石地區(qū)地質(zhì)遺跡資源特點(diǎn)，建立三層評(píng)價(jià)體系。地質(zhì)遺跡資源評(píng)價(jià)為總目標(biāo)層，科學(xué)文化屬性和自然屬性作為評(píng)價(jià)綜合層，典型性、稀有性等9個(gè)評(píng)價(jià)因子組成評(píng)價(jià)因子層。

地質(zhì)公園的主要目的是保護(hù)地質(zhì)遺跡、普及地學(xué)知識(shí)、開(kāi)展旅游促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。其科學(xué)文化屬性較自然屬性重要，評(píng)價(jià)體系中科學(xué)文化屬性權(quán)重為0.6，自然屬性權(quán)重為0.4。地質(zhì)公園要促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，所以評(píng)價(jià)因子中經(jīng)濟(jì)與社會(huì)價(jià)值最重要，權(quán)重為0.22。地質(zhì)遺跡遺跡的系統(tǒng)性和完整性反映了遺跡的主要特征，是地質(zhì)公園價(jià)值的重要影響因素，權(quán)重為0.16。地質(zhì)公園內(nèi)古冰川遺跡存在與否直接關(guān)系到我國(guó)爭(zhēng)論數(shù)十年的中國(guó)東部是否存在第四紀(jì)冰川的問(wèn)題，因此科學(xué)價(jià)值重要，權(quán)重為0.12。區(qū)內(nèi)花崗巖地貌、第四紀(jì)冰川遺跡或氣勢(shì)磅礴或迤邐秀美，給人以直接視覺(jué)沖擊，權(quán)重為0.11。此外，地質(zhì)遺跡的典型性、稀有性、自然性也是地質(zhì)遺跡價(jià)值的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，但較其科普教育價(jià)值權(quán)重稍低，而地質(zhì)遺跡的歷史文化價(jià)值權(quán)重最低。

為了檢驗(yàn)層次分析法一致性指標(biāo)，構(gòu)造如下判斷矩陣：

矩陣A最大特征值λ=9.704 6，一致性指標(biāo)CI=(λ-9)/(9-1)=0.088 075。查表可知隨機(jī)一致性指標(biāo)RI=1.45。矩陣一致性比率CR=CI/RI=0.060 7<0.1，矩陣A的不一致程度在容許范圍之內(nèi)，通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

邀請(qǐng)對(duì)撫順地區(qū)地質(zhì)背景、水文、氣候、地理、地貌、地質(zhì)遺跡等熟悉的8位專家對(duì)三塊石地區(qū)所發(fā)現(xiàn)的 59處地質(zhì)遺跡按各評(píng)價(jià)因子層逐個(gè)評(píng)分，每個(gè)評(píng)價(jià)因子滿分為100分，分三個(gè)檔次，依據(jù)見(jiàn)表3，評(píng)分結(jié)果見(jiàn)表4。

目標(biāo)層地質(zhì)遺跡資源評(píng)價(jià)結(jié)果按下面模糊數(shù)學(xué)模型計(jì)算，在此基礎(chǔ)上確定地質(zhì)遺跡的級(jí)別。

式中：A——地質(zhì)遺跡資源評(píng)價(jià)綜合得分；

S——某個(gè)評(píng)價(jià)因子的專家評(píng)分；

W——某個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重；

i——第i項(xiàng)因素。

依據(jù)遼寧省地質(zhì)公園專家委員會(huì)，100～90分為世界級(jí)(Ⅰ級(jí))，89～80分為國(guó)家級(jí)(Ⅱ級(jí))，79～60分為省級(jí)(Ⅲ級(jí))，<60分為省級(jí)以下(Ⅳ級(jí))。最終結(jié)果得分80分以上的地質(zhì)遺跡有2處(Ⅱ級(jí))，60～79分的地質(zhì)遺跡有19處(Ⅲ級(jí))，小于65分的地質(zhì)遺跡有38處(Ⅳ級(jí))(表3)。

表3 地質(zhì)遺跡專家打分依據(jù)

表4 三塊石地區(qū)省級(jí)以上地質(zhì)遺跡評(píng)價(jià)表

續(xù)表

4 討論及結(jié)論

第四紀(jì)以來(lái)，撫順地區(qū)共發(fā)生了三次冰期，分別是早更新世三道溝門(mén)冰期、中更新世大西營(yíng)子冰期、晚更新世排頭營(yíng)子冰期[13-14]。其中三道溝門(mén)冰期在撫順東部形成代表性堆積物粘泥嶺組。早更新世冰磧物堆積高程在550～1 100 m左右，中更新世冰磧物堆積高程在60～400 m，晚更新世冰磧物堆積高程在70～90 m。前人對(duì)古生物、孢粉、古地理以及殘遺土壤特征等研究成果表明，新近紀(jì)以來(lái)遼寧省境內(nèi)曾發(fā)生過(guò)多次冰川活動(dòng)[15]。三塊石地區(qū)保留有很多第四紀(jì)冰期冰川作用的痕跡，所形成的冰川刨蝕地貌及冰川堆積地貌是園區(qū)內(nèi)特殊的景觀。這些冰川遺跡對(duì)于我國(guó)東部第四紀(jì)研究具有重要科研價(jià)值。

野外地質(zhì)遺跡調(diào)查在三塊石地區(qū)共發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的地質(zhì)遺跡59處。利用層次分析法建立總目標(biāo)層、評(píng)價(jià)綜合層、評(píng)價(jià)因子層等三層評(píng)價(jià)體系。各地質(zhì)遺跡景觀按評(píng)價(jià)因子進(jìn)行專家評(píng)分，然后利用模糊數(shù)學(xué)模型計(jì)算地質(zhì)遺跡最終評(píng)價(jià)得分(A值)。最后確定三塊石地區(qū)國(guó)家級(jí)(Ⅱ級(jí))地質(zhì)遺跡2處、省級(jí)(Ⅲ級(jí))地質(zhì)遺跡19處，省級(jí)以下(Ⅳ級(jí))地質(zhì)遺跡38處。