位于首都的世界地質公園網絡成員--房山地質公園

2012-12-08 05:37:26呂金波

城市地質 2012年3期

呂金波

(北京市地質調查研究院,北京 102206)

截止2012年5月,聯合國教科文組織支持的世界地質公園網絡(GGN)共有88個成員,分布在全球27個國家,遍布歐洲、亞洲、美洲、大洋洲及中東地區.其中,房山地質公園是唯一位于首都的世界地質公園網絡成員.

房山地質公園位于北京西南,包括北京市房山區和河北省淶水縣、淶源縣的部分地區,其地理坐標:東經114° 36ˊ48"～116°08ˊ16",北緯39°09ˊ57"～39°43ˊ08".公園東西長130.80km,南北寬75.09km,總面積953.95km2.公園劃分為8個區:周口店、石花洞、圣蓮山、十渡、百花山-百草畔、上方山-云居寺、野三坡和白石山園區(圖1).

房山地質公園具有"三水合圍,日月同輝,洞穴眾多,一片白云"之景觀."三水合圍"指東面的永定河,北面的大石河和南面的拒馬河圍成的區域."日月同輝"指房山巖體在地質圖上像太陽,石花洞、銀狐洞和猿人洞所在的北嶺向斜在地質圖上像月亮."洞穴眾多"指房山的巖溶洞穴數量多."一片白云"指上方山-云居寺園區所在的山地為石門花崗巖體烘烤所成的大理巖化白云巖.

房山是唯一位于國家首都的世界地質公園,是中國地質工作搖籃.裴文中1929年12月2日在周口店園區發現了我國第一顆完整的北京猿人頭蓋骨.石花洞園區有雞毛洞、銀狐洞、清風洞和孔水洞組成的大石河南岸石花洞系,洞層上下8層,洞系出口為孔水洞[1];石花洞系中,裂隙滲透水沉積的石盾最多,滴水沉積的石筍微層理明顯,流水沉積的石旗條帶清晰,池水沉積的月奶石發育良好;有被鈣華掩蓋的唐代題字,有毛細滲透水沉積的石毛(銀狐)[2].圣蓮山園區有8次抬升形成的穿洞(通風洞)、孤峰(蓮子峰)、腳洞(圣米石塘)、房山地貌(筆架山)、巖溶夷平面(晾馬臺)、北西向巖溶墻(翠屏峰)、北東向巖溶墻(神牛嶺)、溶洞(隱仙洞)巖溶地貌[3].十渡園區有拒馬河房山地貌(新近紀石林與第四紀巖溶陡壁的組合地貌形態).百花山-百草畔園區有唐縣期夷平面(亞高山草甸).上方山-云居寺園區的云水洞是華北開發最早的巖溶洞穴.河北省野三坡園區表現為拒馬河中游的巖溶峽谷,白石山園區表現為拒馬河源頭的大理巖峰叢地貌.

1 世界地質公園網絡的概念

根據2010年7月11日參與房山世界地質公園評估的聯合國教科文組織專家Guy Martini講述:"全球的世界地質公園活動是1996年從房山周口店開始的[4],沒有一家地質公園像房山一樣處于首都的地理位置.說明,房山是世界地質公園活動的發源地."

世界地質公園網絡是聯合國教科文組織支持的一項工作,由聯合國教科文組織專家實地考察,經專家評審通過,并經聯合國教科文組織批準的地質公園,可以成為世界地質公園網絡成員.其宗旨有三:一是地質遺跡和地質生態環境的保育;二是科學普及和大眾科學素質的提高;三是通過發展地學旅游和有關產品,支撐地方經濟可持續發展和增加當地居民就業.

在2002年2月召開的聯合國教科文組織國際地質對比計劃執行局年會上,聯合國教科文組織地學部提出了建立地質公園網絡,同年5月公布了世界地質公園工作指南.根據聯合國教科文組織地學部的計劃,全球將建立500個世界地質公園網絡成員.

2 房山地質公園的主要內容

房山世界地質公園位于北京西南,地跨北京市房山區、河北省淶水縣和淶源縣.

房山世界地質公園包括8個園區:周口店猿人遺址科普區(25.52km2)、石花洞溶洞群觀光區(36.50km2)、十渡巖溶峽谷綜合旅游區(313.68km2)、上方山-云居寺宗教文化游覽區(31.37km2)、圣蓮山巖溶地貌觀光體驗區(28.10km2)、百花山-白草畔亞高山草甸生態旅游區(54.83km2)以及淶水縣野三坡峽谷旅游區和白石山拒馬河源頭大理巖峰叢旅游區.

房山世界地質公園具有如下6項科普內容:

1 )遠古人類的理想家園--周口店猿人遺址是中華民族早期人類發祥地之一.

2 )橫空出世的造山運動--燕山運動的命名地之一.

3 )神奇秀美的巖溶地貌--部分地學專家提議,可研討命名"房山地貌".

4 )晶瑩璀璨的地下宮殿--房山溶洞群由上百座溶洞組成,溶洞發育密集.

5 )博大精深的歷史積淀--云居寺刊刻石經14278塊,取名佛教名山上方山.

6 )群英薈萃的地學搖籃--這里是我國最早開始地質工作(1867年Pumpelly Raphael發表第一篇有關中國地質的論文[5])之地.

3 房山地質公園創建情況

自2002年以來,國土資源部有關專家曾多次建議在房山區創建世界地質公園.在專家、房山區有關部門深入調查研究的基礎上,2004年10月聘請聯合國教科文組織世界地質公園評委對房山申報世界地質公園進行可行性論證,編制報告.2005年3月中國地質學會112位專家對房山地質公園的建設進行了專題研討,聯名向北京市政府提出與河北省聯合創建"中國房山世界地質公園"的建議.北京市政府就建議做出了專門批示,明確提出要建設房山世界地質公園.2005年6月19日,房山區承辦了中國旅游地學與地質公園第20屆年會,地學專家對創建房山世界地質公園工作進行了研討和論證.河北省政府、淶水縣和淶源縣政府專門致函北京市政府與房山區政府要求聯合申報.經北京市人民政府、河北省人民政府批準,2005年10月16日正式向聯合國提出申報房山世界地質公園.

2006年5月9日-11日,聯合國教科文組織專家進行了實地考察,考察團專家認為房山地質公園擁有豐富獨特的地質遺跡,集古人類、古生物、北方巖溶地貌、地下巖溶洞穴、燕山型陸內造山遺跡和豐厚的人文積淀于一體,是一處具有重大科學意義的地質遺跡集中分布區.創建房山世界地質公園為北京增加了一處以自然景觀為主的科技型公園,要大力支持房山世界地質公園的創建工作.2006年9月17日,在北愛爾蘭首府Belfast召開的第2屆世界地質公園大會上,房山世界地質公園正式獲得聯合國教科文組織批準.這不僅為北京增加一處以自然景觀為主的科技型世界地質公園,也使北京成為世界上唯一擁有"世界地質公園"的首都城市.隨后,按照規劃有序進行,于2010年7月11日-13日通過了聯合國教科文組織專家進行的世界地質公園網絡評估.

4 《水經注》中有關房山地質公園的內容

北魏時期的酈道元是地質公園附近的古代范陽人,在《水經注》卷十二篇(圣水.巨馬水)中用中國古代的科學思想記錄了房山地質公園的內容.

(1)拒馬河流域的淶源與淶水

"巨馬河出代郡廣昌縣淶山.即淶水也,有二源,俱發淶山."[6]"淶山"指淶源縣拒馬河源頭(包括白石山園區)所在的山脈,"淶水"指淶水縣(包括野三坡園區).

(2)拒馬河流域的房山地貌

"淶水又南,逕藏刀山下,層巖壁立,直上千宵,遠望崖側,有若積刀"[6].最早科學描述了十渡園區孤山寨-千河口兩岸的房山地貌,"層巖"指霧迷山組地層產狀水平,"壁立"指印支運動形成的東西與南北兩組節理面、燕山運動形成的北東與北西兩組節理面產狀垂直.這是對新近紀石林與第四紀巖溶陡壁的組合地貌形態--房山地貌的最早詮釋.

(3)大石河流域的房山、羊頭崗

"水出郡之西南圣水谷,東南流,逕大防嶺之東首山下.有防水注之,水出縣西北大防山南,而東南流經羊頭阜下,俗語謂之羊頭溪,至縣東入圣水"[6]."大防嶺"和"大防山"是對"房山"的最早稱謂,"羊頭阜"和"羊頭溪"是指地名一直不變的燕山石化"羊頭崗","圣水"指"大石河".

(4)大石河流域的孔水洞

"逕大防嶺之東首山下,有石穴,東北洞開,高廣四五丈,入穴轉更崇深,穴中有水.耆舊傳言,昔有沙門釋惠彌者,好精物隱,嘗篝火尋之,傍水入穴三里,有穴分為二:一穴殊小,西北出,不知趣詣;一穴西南出,入穴五六日方還,又不測窮深"[6].是對大石河南岸石花洞系出口--孔水洞的科學描述.

5 外國專家在評估和考察房山地質公園中的評價

世界地質公園活動是1996年在房山周口店開始的,房山的"房"與英語發音的'Fun'接近,是"歡樂"之山.

2010年7月11日上午,聯合國教科文組織地質公園專家Guy Martini評估意見:"全球的世界地質公園活動均來自1996年8月10日第30屆國際地質大會對房山周口店的考察,當時,Shackleton Nicholas等幾位專家考察周口店后,共同商討與聯合國教科文組織一起開展世界地質公園網絡活動[4].2002年創建世界地質公園網絡,開始全球的地質公園網絡活動,房山是世界地質公園活動的發源地".

2010年7月11日下午,Guy Martini考察完石花洞后,在題字簿上題字:'The Fangshan Geopark, The House Mountain, The Fun Mountain,…A Great Geopark'.其大意是:"房山地質公園,房子之山,歡樂之山,……一個偉大的地質公園."

2010年7月13日,Guy Martini在評估反饋交流會上評價:"房山是世界上獨一無二的世界地質公園,不光是周口店遺址,還包括一些獨特的地質景觀.沒有一家地質公園像房山一樣處于首都的地理位置,房山可以成為其它世界地質公園的典范,成為地質公園的形象大使,所以對房山世質公園要求要更高一點,提出6點建議:①統一規劃8個園區,讓公眾知道每個園區的界限;②同一個地質公園,同一個管理體系;③建筑物要采用統一的建設標準,有地方特色;④信息宣傳要采用現代先進技術,各種標識要吸引眼球;⑤將人類歷史和地質演變的歷史聯系起來,如京西煤田的開發歷史;⑥加強世界地質公園網絡成員之間的交流與互動".

6 地質公園以巖溶為特色

科學評價房山地質公園的巖溶特色,必須了解中國巖溶(包括巖溶洞穴)的分布特征,進行地質公園巖溶科學特色定位.

(1)中國巖溶分布特征

中國巖溶分布面積約340萬km2,其中碳酸鹽巖面積約91萬km2.巖溶地貌區分布于北方濕潤半濕潤亞熱帶-溫帶區、南方濕潤熱帶亞熱帶區、西北部干旱半干旱溫帶區和西南部高原-高山區.

北方濕潤半濕潤亞熱帶-溫帶巖溶地貌.分布于黑、吉、遼、冀、魯及安徽、江蘇北部.其地區年平均降雨量500～1000mm,以丘嶺谷地和巖溶山地地貌為主,地表巖溶發育,以干谷、大泉、地下河、洞穴、似峰叢巖溶為特色.

南方濕潤熱帶亞熱帶巖溶地貌.分布于滇、黔、桂為主,包括川、渝、鄂、湘、粵部分地區,其總面積約50萬km2,是世界上最大的裸露碳酸鹽巖分布區,是世界濕潤-半濕潤、熱帶-亞熱帶巖溶地貌發育最好的地區.其地區年均降水量1000～2000mm,年均溫度在15o以上.巖溶地貌以峰林、峰叢、石林和峽谷為代表.

西北部干旱半干旱溫帶巖溶地貌.分布于山西、內蒙,陜、甘、寧、新疆等地區.因其地區氣候干旱,有較厚的黃土覆蓋,以常態地貌和干谷為特征.

西南部高原-高山巖溶地貌.分布于海拔在3000m以上,為高寒巖溶地貌,寒凍風化作用顯著.地貌以殘峰、鈣華堆積為特色.

(2)中國巖溶洞穴分布特征

中國巖溶洞穴總數在50萬個以上.

過去認為洞穴不發育的北方,近年發現許多大的洞穴;南方濕潤熱帶和亞熱帶為洞穴最發育區.2008年統計,實測長度超過5000m的洞穴約100個,長度大于10km的有25個,已開放游覽的洞穴400個.

目前,中國最長的洞穴是貴州綏陽雙河洞,長117.29km,其次為湖北利川騰龍洞,長52.8km,第三為重慶武隆二王-三王洞洞穴系統,長42km.亞洲最深洞穴是重慶武隆的汽坑洞,垂深1020m.貴州紫云縣格必河洞的苗廳為中國最大的洞廳,面積116,000m2.

(3)房山地質公園巖溶特色

房山地質公園巖溶是中國北方濕潤半濕潤亞熱帶-溫帶巖溶地貌的代表,其特色明顯.石花洞系的多層溶洞反映新構造運動的多次隆升;洞內裂隙滲透水沉積的石盾多,反映古氣候的石筍微層理明顯.拒馬河谷發育新近紀石林與第四紀巖溶陡壁構成的組合地貌形態.

該地區兩組不同時代的碳酸鹽巖層都發育巖溶洞穴,其中猿人洞、銀狐洞和石花洞發育在奧陶紀馬家溝組灰巖中,云水洞和仙棲洞發育在中元古代霧迷山組地層中.石花洞系可分為上下8層,為全國之最,代表了北京西山新近紀以來新構造運動隆升的期次[1].洞穴內非重力水沉積豐富,裂隙滲透水沉積的石盾多達200多個(其中仙女繡花臺最大),毛細滲透水沉積的石毛發育(如銀狐).流水沉積的石旗發育良好(如銀旗).石花洞滴水沉積的石筍疊置關系明顯,粗獷石筍代表中更新世沉積,桿狀石筍代表晚更新世沉積,具有微層理的石筍代表全新世沉積,可建立石筍剖面[2].雞毛洞唐代炭粒上長石筍,可以檢測現代測年方法的準確性,為千年巖溶地質實驗室[7].石花洞全新世石筍中首次發現碳酸鈣微層理[8].代表池水沉積的月奶石發育最好,為全國首次發現[9].拒馬河房山地貌是我國北方半干旱區巖溶類型的典型代表,其中六渡的孤山寨最美,由小孤山巖溶石柱、石中石、一線天和生物丘等景觀組成;該流域的三清洞、云水洞、仙棲洞和龍仙宮是唐縣期西山寬谷留下的遺跡.

依巖溶地質學分類:大石河南岸的銀狐洞-石花洞-孔水洞地下河式巖溶洞穴群和拒馬河流域的房山地貌是我國兩個特殊成因巖溶類型.大石河的石花洞系發育在奧陶紀馬家溝組灰巖的頂部,順層理發育,上下8層溶洞代表北京西山的新構造的隆升期次;溶洞中非重力水沉積的石盾、石花、石毛、石枝等十分美麗.拒馬河流域主要為新近紀石林與第四紀巖溶陡壁組合成的房山地貌,另發育房山特有的巖溶石柱和巖溶墻;霧迷山組白云巖洞穴代表了上新世華北最早形成的洞穴.

從生物學分析,本區動物界獨有硬肢馬陸[10]和大足鼠耳蝙蝠,植物界有5種以百花山命名的植物,應該提出保護方案[11].

7 拒馬河流域的房山地貌

根據《中國地層表(全國地層委員會2011年征求意見稿)》,房山地貌的造景巖石為距今約15億年前海洋沉積形成的中元古代霧迷山組硅質條帶白云巖.恐龍滅絕后的古近紀(65.00-23.04Ma.B.P.),長時間的準平原化,形成了拒馬河的深切河曲.人類出現前的新近紀(23.04-2.588Ma.B.P.)形成石林,人類出現以來的第四紀形成巖溶陡壁,石林與巖溶陡壁的組合形態構成了房山地貌[1].

通過溶蝕試驗,探討房山地貌的成因.霧迷山組巖石以白云巖為主,比溶蝕度、比溶解度均在0.6以下,機械破壞性較大.因其巖石相對于石灰巖受化學溶解弱,不易整體破壞,能保持高峻地貌形態;另外,巖石有利于流水侵蝕切割和機械崩解而發生局部塊體運動[12].