新疆哈密南湖鄉、五堡鎮地質遺跡及其開發潛力評價

陸詩超，邢 浩，劉 珉，婁雪聰，石海濤，杜古爾·衛衛，趙 鋒，朱永勝

(中國地質調查局烏魯木齊自然資源綜合調查中心，新疆 烏魯木齊 830000)

地質遺跡是地球內力地質作用和外力地質作用或這些地質作用的綜合過程而形成的地質現象[1]。隨著旅游事業的發展，需要篩選出滿足游客要求的地質景觀類、景觀點或景觀區，因此有必要對各種重要地質遺跡資源的數量與質量、結構與分布以及開發潛力等方面進行評價，明確各種地質遺跡資源地域組合特征、結構和空間配置情況，掌握各種地質遺跡資源，特別是重要地質遺跡資源的開發潛力，為制定人地協調發展與強化地域系統功能的國土規劃和地質遺跡資源保護與合理開發規劃提供全面的科學依據[2]。

本文根據對研究區內地質遺跡的調查結果，對其重要的地質遺跡進行分類，對其中重要的地質遺跡資源進行篩選并評價其開發潛力，以期為今后該地區地質遺跡的開發和保護提供參考。

1 研究區概況

南湖鄉、五堡鎮相鄰接，位于哈密市西南方向，地處亞歐大陸腹地，天山南麓，屬溫帶大陸性干旱氣候，7月氣溫最高，極端高溫可達43 ℃；1月氣溫最低，極端低溫可達-32 ℃，年均氣溫為10.8 ℃，溫差較大，最大日較差為14.8 ℃。哈密市地處內陸，加之天山對濕冷空氣的阻隔，降水量稀少，年平均降水日數不足25 d，年平均降水量僅為41.3 mm，因干燥少雨，云量遮蔽少，其光能資源豐富，是全國日照時數最多的地區之一。哈密市風力資源豐富，春夏風力最大，秋季次之，冬季最小。南湖鄉以西地區，風向以偏東風為主，平均極大風速為20 m/s。而五堡鎮以西地區，尤其是靠近百里風區附近盛行北風和西北風，且由于山口的匯聚作用使得風力加劇，年均大風日可達150 d左右。南湖鄉與五堡鎮獨特的地理氣候為其地質遺跡的形成創造了有利的條件。

2 地質遺跡類型及特征

2.1 地質遺跡資源

南湖鄉、五堡鎮一帶地質遺跡資源豐富，根據《地質遺跡調查規范》(DZ/T 0303—2017)并參考相關文獻對地質遺跡的分類[1-3]，將該地區地質遺跡分為地貌景觀、基礎地質和地質災害3個大類；巖土體地貌、流水地貌、構造地貌、構造剖面、重要化石產地、重要巖礦石產地和地質災害遺跡7個類；碎屑巖地貌、古生物群化石產地、沙漠地貌、隕石體等在內的13個亞類。主要的地質遺跡資源為碎屑巖(雅丹)地貌、古生物化石產地、沙漠地貌、戈壁地貌和隕石體等，具體分類情況見表1。

表1 主要地質遺跡分類

2.2 主要的地質遺跡特征

2.2.1 雅丹地貌

哈密盆地的地質構造、巖性、地形地貌和氣候條件，為大面積雅丹地貌的發育提供了良好的基礎[4]。哈密雅丹是以長期風蝕作用為主，同時與流水侵蝕、重力崩塌交替作用形成的地貌景觀，其規模龐大、成因類型豐富，是中國乃至世界最為壯觀的雅丹地貌群，堪稱雅丹地貌的百科全書。雅丹地貌在南湖鄉、五堡鎮較為常見，其中分布較為集中、具有代表性的當屬大海道和五堡魔鬼城。大海道雅丹地貌多處于初期發育(幼年期)至中期成熟(壯年期)階段，以峰叢斷崖狀和城堡狀、航母狀高大的雅丹群為代表；五堡魔鬼城處于晚期消失階段(老年期)，以各種造型奇特的孤立殘丘地貌為代表[4-5]。

2.2.2 重要化石產地

目前南湖鄉、五堡鎮發現的古動物化石主要為翼龍、中國絲路巨龍、哈密巨龍以及馬門溪龍，古植物化石為硅化木。在早白堊世地層一套橫向不穩定的富含紅色泥巖礫屑的灰白色湖相砂巖中發現并搶救性采集的一件超過200枚翼龍蛋、胚胎和骨骼化石三維一體保存的重要標本中，16枚翼龍蛋含有三維立體的胚胎化石，這是全世界首次發現立體保存的翼龍胚胎，哈密翼龍這一新的翼龍類群及其蛋化石的發現和研究，被稱為“翼龍研究200年來最令人激動的發現之一”[6]。中國絲路巨龍和新疆哈密巨龍與翼龍共生保存，同屬多孔椎類恐龍，此外還有一枚獸腳類恐龍牙齒[7]。馬門溪龍化石發現于南湖煤礦開采區附近一套中侏羅世地層中，同屬大型蜥腳類食植性恐龍，此外還伴生有龜鱉類化石。硅化木主要產出于南湖煤礦和沙爾湖附近，硅化程度較高，造型多樣。

2.2.3 沙漠地貌

南湖鄉、五堡鎮一帶主要的沙漠地貌為庫木塔格沙隴與南湖沙山。庫木塔格沙隴近乎南北向分布，長約200 km，是第四紀全新統風成堆積細沙，兩側有少量流動沙丘分布。庫木塔格沙隴是由東北向和西北向風定向吹蝕的結果，主要的沙丘類型為雙向輸沙風形成的賽夫沙丘、多向復雜輸沙風形成的格狀沙丘以及單一輸沙風向形成的新月形沙丘鏈。

南湖沙山距南湖鄉西南方約20 km處，靠近哈羅公路，總體交通相對方便。沙丘呈“人”字型，其主體走向約120°，東西展布約25 km，寬1.0～3.5 km，占地面積約65 km2，此外小南湖附近亦分布面積較大的沙丘。南湖沙山的沙丘以橫向沙丘和線形沙丘為主，格狀沙丘次之，夾雜少量星狀沙丘。其中，橫向沙丘中以新月形沙丘鏈和橫向沙隴為主，新月形沙丘次之；線形沙丘主要是塞夫沙丘。

2.2.4 重要巖礦石產地

南湖鄉、五堡鎮一帶重要巖礦石產地有隕石體和泥石。南湖戈壁和沙隴附近干燥少雨、植被稀疏、人跡罕至，為隕石保存提供了有利條件。哈密地區擁有三個隕石富集區(DCA)，分別是Alatage Mountain隕石富集區、Kumtag隕石富集區和Hami隕石富集區，多為低鐵群(L)型普通球粒隕石[8-9]。

產自南湖戈壁泥石坑的泥石以其質地細膩、色彩斑斕、造型多樣而聞名。泥石坑共三個坑，呈三角形分布，每個坑面積約20 km2，主要產出熟泥石。

3 基于模糊層次分析法的地質遺跡集中區開發潛力綜合評價模型

根據南湖鄉、五堡鎮地質遺跡空間分布特點以及其特征，篩選出6處地質遺跡相對集中、具有旅游開發潛力的地區，分別是大海道、五堡魔鬼城、小南湖(沙漠雅丹)、南湖沙山、大南湖綠色礦山以及南湖大峽谷，而區內如巖礦石產地等地質遺跡資源雖然豐富且具有特色，但因其分布較為分散，觀賞或教育價值較為單一，故不作考慮或僅與其他地質遺跡組合作為一個地質遺跡集中區進行分析。大海道發育著規模龐大的雅丹地貌群，科學教育及美學觀賞價值較高，有著較好的區位條件，但其基礎設施條件較差；五堡魔鬼城同樣發育著觀賞價值較高的雅丹地貌，歷史文化和風俗民情較為濃厚，區位條件較好且有一定的基礎設施；小南湖有著沙漠和雅丹的奇妙組合，美學及觀賞價值較高，但其區位條件和基礎設施較差；南湖沙山同樣具有較高的美學及觀賞價值，因其緊鄰省道，基礎設施稍好；大南湖綠色礦山基礎設施較為完善，有著較高的科普教育價值，并且緊鄰蜥腳類恐龍化石發現地，有較好的區域可組合性；南湖大峽谷有著較高的科研價值和觀賞價值，但其區位條件和基礎設施條件較差。對于地質遺跡集中區的開發潛力評價，因其影響因素較多且難以量化，模糊綜合評價模糊綜合評價法是利用模糊變換原理和最大隸屬度原則將定性問題轉化為定量評價的一種評價方法，它可以對模糊的、難以量化的、受到多因素制約的對象或事物做出整體評價，不僅能將定性的問題轉化為定量問題，更能減少評價過程中人為主觀因素造成的誤差，提高決策的科學性，故本文采用模糊綜合評價法對其開發潛力進行評價。

3.1 運用模糊層次分析法確定各指標權重

層次分析法是美國運籌學家SAATY教授提出的一種定性分析和定量分析相結合的系統分析方法，而模糊層次分析法(FAHP)克服了普通層次分析法要經過若干次調整、檢驗、再調整、再檢驗才能使判斷矩陣具有一致性的缺點[10]。模糊數學的方法充分考慮個人判斷的模糊性因而能更好地反映主觀判斷的模糊性[11-12]，故本文采用模糊數層次分析法建立開發潛力評價模型并確定各指標權重。

3.1.1 建立評價模型

系統分析地質遺跡集中區開發潛力，認為主要的影響因素有兩個方面，一方面是資源本身的價值，另一方面是開發利用條件。結合地質遺跡所處地域實際情況，將開發潛力評價體系分為科學及教育價值、美學及觀賞價值、文化價值、區位條件以及基礎設施5個方面，各因素層根據自身特點又進一步細化為12個指標，見表2。

表2 地質遺跡資源開發潛力評價指標體系

3.1.2 構造判斷矩陣

模糊層次分析法采用0.1～0.9標度法(表3)[10]，能夠準確地描述任意兩個因素之間關于某準則的相對重要程度。邀請專家對地質遺跡實際情況各指標相對重要程度進行評判，構造判矩陣R=(rij)n×n(表4～表9)。

表3 優先關系判斷矩陣數量標度方法

表4 A-B判斷矩陣

表5 B1判斷矩陣

表6 B2判斷矩陣

表7 B3判斷矩陣

表8 B4判斷矩陣

表9 B5判斷矩陣

3.1.3 計算評價因子權重

(1)

計算權重的方法有多種，式(2)有較為堅實的理論基礎。

(2)

同理計算出其他各層權重向量：ωB1=(0.550,0.450)、ωB2=(0.325 0,0.191 7,0.266 7,0.216 7)、ωB3=(0.500,0.500)、ωB4=(0.600,0.400)、ωB5=(0.600,0.400)。

3.2 地質遺跡集中區開發潛力模糊綜合評價模型

1)建立模糊判斷矩陣。根據南湖鄉-五堡鎮地質遺跡資源的特征，對各要素采用統一的評語集進行評判，為了清楚地描述其優劣程度將評語劃分為七個等級的評語集U，見表10。邀請專家采用德爾菲法對地質遺跡集中區各指標通過相互比較進行模糊評判，構建模糊評判矩陣。

表10 地質遺跡集中區開發潛力評分

2)進行模糊綜合評判。對建立的模糊評價矩陣Ri，利用式(3)可求出地質遺跡集中區各指標的模糊評級結果Bi。

Bi=ωiRi

(3)

而后根據地質遺跡集中區開發潛力較小二級模糊綜合評判，運用式(4)可得出各等級所對應的評估值。

A=WB

(4)

3)計算評價值。為了更直觀地得出地質遺跡集中區的開發潛力，將模糊綜合評價結果按照式(5)計算可得出具體的數值[14-15]。

F=AX

(5)

式中，X為評語集中各等級對應的數值組成的向量。

3.3 實例應用

以大海道地質遺跡集中區為例，其模糊評價矩陣見表11，同理可得出其他地質遺跡集中區模糊評價矩陣。

表11 指標隸屬度

將表中的B1層評語歸一化可得到模糊評判矩陣R1，科學及教育價值的權重值為W1=0.22，權重向量為ωB1=(0.55,0.45)，則根據式(3)科學及教育價值的模糊綜合評價結果見式(6)。

(6)

同理可求出其他指標層模糊綜合評價結果，根據式(4)可得大海道地質遺跡的總體開發潛力模糊綜合評價矩陣見式(7)。

由最終向量可知，大海道地質遺跡開發稟賦總體評價為極好，等級隸屬度為31%，為使結果更為直觀，根據式(5)將模糊綜合評價結果轉化為具體數值：F=AX=72.93，X為評語集中每個等級所對應的分值。重復上述步驟可求出其他地質遺跡集中區(景點)的模糊綜合評價結果，見式(8)～式(17)。

五堡魔鬼城地質遺跡：根據式(5)計算得出F=AX=78.92，可知其開發稟賦總體評價為好，等級隸屬度為37.95%，綜合評分為78.92。

A=WB=

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

小南湖地質遺跡:根據式(5)計算得出F=AX=71.97，可知其開發稟賦總體評價為極好，等級隸屬度為29.01%，綜合評分為71.97。

南湖沙山地質遺跡：根據式(5)計算得出F=AX=67.52，可知其開發稟賦總體評價為好，等級隸屬度為29.85%，綜合評分為67.52。

大南湖綠色礦山地質遺跡：根據式(5)計算得出F=AX=66.70，可知其開發稟賦總體評價為好，等級隸屬度為30.07%，綜合評分為66.70。

南湖大峽谷地質遺跡：根據式(5)計算得出F=AX=57.79，可知其開發稟賦總體評價為中等，等級隸屬度為28.85%，綜合評分為57.79。

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

4 討 論

4.1 評價結果

根據上文地質遺跡集中區開發潛力評分的標準，將地質遺跡集中區開發潛力分為七個等級，得分≥90分，其開發潛力為“極好”，得分在75～90分之間，其開發潛力為“好”，以此類推。根據得分，6處地質遺跡集中區總體開發潛力較好，其中最為理想的地質遺跡集中區為大海道、五堡魔鬼城以及小南湖(沙漠雅丹)，其次為南湖沙山、大南湖綠色礦山，而南湖大峽谷得分低于60，說明其目前開發潛力相對較小。各指標層的評分結果表明，大海道、五堡魔鬼城的地質遺跡的科學及教育價值、美學及觀賞價值都較高，小南湖和南湖沙山美學及觀賞價值較高但科研和科普價值較低，而大南湖綠色礦山則反之。6處地質遺跡總體可組合性較強，除五堡魔鬼城外，總體文化價值中等偏差，而基礎設施和服務設施評分結果都較低，表明其該項條件總體較差，這也是目前制約地質遺跡集中區開發的重要因素。

4.2 建議

1)完善基礎設施，增加必要的服務設施。加快硬件設施建設，重點建立和完善地質遺跡集中區的交通網絡和通信網絡，同時對重點地區增加必要的服務設施，建立建全管理機構。

2)發掘區內重點地質遺跡資源，加強宣傳推廣，打造特色旅游品牌。區域旅游資源得天獨厚，如大海道有著世界級的雅丹地貌群、五堡魔鬼城和大南湖綠色礦山附近有著珍貴的恐龍化石等。目前來看都未能有效開發和保護，亟需打造特色的旅游品牌。應充分的利用多途徑、多方式，特別是新媒體進行大力宣傳，不但能夠提升自身品牌影響力，更能帶動周邊其他地質遺跡集中區的開發，形成良性循環。

3)合理規劃地質遺跡，發揮地質遺跡特點。區域內地廣人稀，對臨近的地質遺跡資源應合理的組合，此外要分析并且充分的利用不同地質遺跡其自身的特點。如大南湖綠色礦山與其臨近的蜥腳類恐龍發現地其美學及觀賞價值較低，但卻是一個較為理想的科普教育基地。

4)整合區內旅游資源，豐富游客體驗。如五堡鎮不但有豐富的地質遺跡資源，還有獨具異域風情的民俗文化和種植歷史悠久的農產品，再如南湖沙山附近的南湖鄉有一年一度的“哈密瓜節”，對地質遺跡的開發利用需要將這些資源進行整合，增加旅游資源的多元性，豐富游客體驗。

5)借助特色活動或旅游產品創意，提升吸引力。對區域內地質遺跡資源的開發應充分的借助獨具特色的活動或旅游產品創意來提升吸引力，增強可玩性。如大海道可定期舉辦穿越大海道拉力賽和音樂節、南湖沙山可舉辦沙漠極限越野、小南湖可舉辦攝影比賽等活動。此外，加強旅游產品的創意也尤為重要，游客面對美學及觀賞價值較低的地質遺跡可能覺得索然無味，但借助旅游產品的創意，可將其自身內涵得以充分的展示。如恐龍化石可修建博物館，并通過VR、5D電影等方式，還原其生活環境，將其科學研究和科普價值得以有效的發揮。

6)開發旅游特產，帶動當地經濟。在發展地質遺跡旅游的基礎上，充分開發當地特色的農產品、奇石寶石以及民族手工藝品等，這些產品本身就具有較高的知名度，可借助打造農業采摘園、寶玉石及手工藝品展銷園等觀光區，推動特色產品與地質遺跡旅游融合發展。

5 結 論

1)哈密南湖鄉、五堡鎮地質遺跡資源豐富，觀賞及科學研究價值較高，擁有雅丹地貌和翼龍、蜥腳類恐龍等世界級地質遺跡在內的眾多地質遺跡資源，本文根據地質遺跡分類將哈密市南湖鄉、五堡鎮地質遺跡分為3個大類、7個類、13個亞類，基本理清了該地區地質遺跡的特征狀況。

2)對南湖鄉、五堡鎮篩選出的6處地質遺跡集中區開發稟賦總體評價結果表明其開發潛力較大。其中最為理想的地質遺跡集中區為大海道、五堡魔鬼城以及小南湖，其次為南湖沙山、大南湖綠色礦山，最后是南湖大峽谷。各地質遺跡集中區可組合性較強，但目前來看，除了五堡魔鬼城、綠色礦山有較好的基礎設施和服務設施外，其他地質遺跡集中區基礎設施較差，普遍缺少或沒有服務設施，這也是目前制約地質遺跡集中區開發的重要因素。