青山省級地質(zhì)公園巖溶地貌成因分析及保護(hù)開發(fā)

趙偉河，張中欣，熊玉強(qiáng)耿令朋，毛小妮 （中化地質(zhì)礦山地質(zhì)總局山東地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南 250013）

青山省級地質(zhì)公園面積2.43m2，位于濟(jì)寧市嘉祥縣，屬紙坊鎮(zhèn)管轄。北距嘉祥縣城8km，南距紙坊鎮(zhèn)2.25km，省道S252從公園東面約0.5km處通過，曲阜機(jī)場至公園僅需15min，交通非常方便。該地質(zhì)公園內(nèi)出露巖石主要為九龍群碳酸鹽巖，夏季炎熱且降水集中、降水量大，具備巖溶發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，通過構(gòu)造斷裂、裂隙、節(jié)理、巖層層面等的連接溝通以及后期的構(gòu)造抬升等，形成了以水平溶洞落水洞、地表巖溶地貌落水洞等為特色的巖溶地貌景觀。巖溶地貌景觀系統(tǒng)形成時間長、形成機(jī)理復(fù)雜，且一旦破壞很難恢復(fù)再生，往往呈現(xiàn) “環(huán)境容量低、承載力低和自然災(zāi)害承受力低”的特點［1］。因此，必須采取相應(yīng)措施來保護(hù)巖溶地貌，使其得到長期、持續(xù)有效的開發(fā)利用。

1 巖溶地貌成因分析

巖溶地貌景觀的的形成必須要滿足以下基本條件［2］：可溶性巖石；可溶巖能提供水滲透和運移空間；具有溶蝕能力的水流；水流必須具有流動性。其中，可溶性巖石主要受地質(zhì)地貌控制，可溶巖的空間受構(gòu)造控制，水流及流動性主要反映在水的溶蝕能力方面。

1.1 水的溶蝕

水的溶蝕力受水的化學(xué)成分、溫度、壓力、流動性及流量等因素的影響。該地質(zhì)公園四季分明，夏季炎熱潮濕，降水集中，地表水充沛，處于游離狀態(tài)的CO2大量存在。地下水的流動性主要受兩方面因素的影響，一方面取決于巖石的透水性，另一方面取決于降水量，即氣候濕熱地區(qū)，降水量大，地表水、地下水豐富，有較高的溶蝕能力。夏季大氣降水和部分地表流水通過溶孔、溶隙滲入地下垂直溶蝕，從而形成各種大小不同的垂直性溶隙、管道和洞穴。

1.2 地質(zhì)地貌

寒武－奧陶紀(jì)九龍群是園區(qū)內(nèi)出露最廣泛的地層，其巖性總體上為一套以灰?guī)r、白云巖為主的碳酸鹽巖組合，與下伏長清群整合接觸。自下而上依次劃分為張夏組、崮山組、炒米店組和三山子組。對三山子組地層而言，根據(jù)巖性組合可將其分為a、b、c 3段，其中溶洞主要發(fā)育在三山子組b段，以淺紫灰色、黃灰色、灰色中厚層糖粒狀細(xì)晶白云巖為主，夾淺灰色小竹葉狀白云巖，底部為具紅色氧化圈的小竹葉狀白云巖，厚度26.38m，孔洞結(jié)構(gòu)十分發(fā)育。

1.3 構(gòu)造

該地質(zhì)公園所處區(qū)域以斷裂構(gòu)造為主。巖溶發(fā)育程度一般與巖性有關(guān)，但構(gòu)造控制巖溶發(fā)育程度和方向。一般在斷裂帶處巖溶裂隙較發(fā)育，在巖性相同條件下，距離斷層較近的巖溶較發(fā)育，遠(yuǎn)離斷層則減弱，這主要是巖石受力破碎為地下水運動和巖溶發(fā)育創(chuàng)造了有利條件。例如，當(dāng)有隔水層的阻擋時，地下水常沿巖層層面流動，從而發(fā)生近于水平方向的溶蝕。在斷層發(fā)育的地方，尤其是張性斷裂發(fā)育部位，其結(jié)構(gòu)松散、空隙大，有利于發(fā)生巖溶作用，因而常常發(fā)育溶洞。

2 巖溶地貌景觀類型

2.1 地表巖溶形態(tài)

地表巖溶形態(tài)主要是落水洞，其位于青山斷裂附近，直徑約為12m，深度約4.5m，主要巖性為奧陶紀(jì)三山子組b段灰色厚層糖粒狀細(xì)晶白云巖。落水洞是地面通往地下較深處的洞穴，其垂向主要受構(gòu)造斷裂、裂隙、節(jié)理和巖層層面控制，呈垂直、傾斜或階梯狀形態(tài)；洞底常與地下水平溶洞、地下暗河或大斷裂、裂隙相溝通，以吸納、排泄地表水為主，形成于地下水系垂直較好、循環(huán)流暢的潛水面之上，是地表水流入地下在地表面形成的與漏斗形態(tài)相似的溶洞。由于落水洞常沿構(gòu)造線、裂隙和順巖層展布方向呈線狀或帶狀分布，因此是判明暗河方向的標(biāo)志之一。

落水洞形成初始階段以垂直裂隙溶蝕為主，當(dāng)孔洞規(guī)模擴(kuò)大到一定程度并遇到強(qiáng)烈降雨時，大量地表流水集于洞中進(jìn)入地下河道，能量巨大的洪水?dāng)y帶大量泥沙石礫不斷對洞壁四周進(jìn)行沖刷磨蝕，致使洞體規(guī)模迅速擴(kuò)大。此外，物理風(fēng)化作用、植物風(fēng)化作用和地震同樣可以引起巖體崩塌，使落水洞規(guī)模不斷擴(kuò)大。在形成的晚期階段，溶洞發(fā)育并不完全垂直向下貫通，而是像階梯一樣逐級下降，在斷裂、節(jié)理發(fā)育的情況下，水會順著巖層傾斜和斷裂發(fā)育的方向流動，通過溶蝕和沖刷磨蝕，形成落水洞曲折回環(huán)的形態(tài)。落水洞擴(kuò)大后，地面上會出現(xiàn)盆狀洼地，叫做“漏斗”等 （見圖1）。由于落水洞附近塌陷十分明顯，被遺棄的古河道形跡保存完好，記載著公園區(qū)地質(zhì)地貌演化的歷史，因而具有重要的科普及旅游觀光價值。

圖1 落水洞的 “漏斗”

2.2 地下洞穴系統(tǒng)

地下洞穴系統(tǒng)屬于水平溶洞，其主要代表是神游洞。神游洞位于青山半山腰、青山寺附近，是一處天然形成的水平溶洞，洞口呈圓柱形，高約1.8m，寬約1.1m，發(fā)育在奧陶紀(jì)三山子組b段糖粒狀白云巖中，主要受馬村－大山頭斷裂控制，是地下水在水平運動循環(huán)中不斷擴(kuò)大水流通道或地下水儲存空間，經(jīng)過漫長地質(zhì)歲月，在巖層中形成各種形態(tài)的洞穴。后來，由于構(gòu)造運動地殼抬升，洞穴脫離地下水面而高懸于山坡上，是新構(gòu)造間歇抬升的重要標(biāo)志。神游洞蜿蜒崎嶇，整個洞分上下兩層，每層水平溶洞的高度可以代表當(dāng)時地下水的變化。上層洞與下層洞間隔在5～7m左右，上洞高約3～6m，延伸約10余米；下洞深奧幽長延伸約30余米，洞壁有較多凹痕，潮濕潤滑。洞體曲折彎轉(zhuǎn)，高低不平，總體向西延伸。

3 影響巖溶地貌景觀的相關(guān)因素

溶洞在開發(fā)之前，洞內(nèi)封閉性較好，具有冬暖夏涼的特點，內(nèi)部溫度變化不明顯，且常年變化較小。但隨著溶洞旅游開發(fā)，溶洞內(nèi)部照明設(shè)施的建設(shè)，會提升溶洞的溫度。此外，每天有數(shù)百人、甚至數(shù)千人在洞內(nèi)陸續(xù)逗留1～2h，產(chǎn)生大量熱量，這也是溶洞內(nèi)的溫度升高的重要原因［3］。隨著洞內(nèi)溫度升高，導(dǎo)致大量水分蒸發(fā)，溶洞濕度會降低，從而造成小形態(tài)溶巖景觀脫水干裂剝落、表面出現(xiàn)白色鈣末的現(xiàn)象，最終會嚴(yán)重影響溶洞的天然景觀［4］。

4 巖溶地貌景觀保護(hù)對策

4.1 科學(xué)規(guī)劃旅游資源

溶洞資源具有觀賞性，只有科學(xué)合理的利用才能發(fā)揮其應(yīng)有價值。應(yīng)堅決杜絕先開發(fā)后評價和規(guī)劃、邊開發(fā)邊規(guī)劃以及先開發(fā)或發(fā)展后保護(hù)等行為，規(guī)劃要做到系統(tǒng)全面，施工設(shè)計要合理切實可行。因此，必須聘請有關(guān)洞穴專業(yè)技術(shù)人員參與規(guī)劃過程，從而提高科學(xué)管理水平。

4.2 加強(qiáng)巖溶洞穴景觀的保護(hù)

1）確定合理的游客流量 根據(jù)影響溶洞環(huán)境承載力的相關(guān)指標(biāo)，如觀測游客人數(shù)變化和溶洞O2、CO2、溫度、濕度等變化情況，找到每日游客人數(shù)的上限，從而確定合理的游客流量。

2）使用合理光源 溶洞內(nèi)避免使用白熾燈，應(yīng)選用發(fā)熱率較低的冷光源，使其對洞內(nèi)溫度影響降到最低限度。

3）加強(qiáng)媒介宣傳 通過各種媒介進(jìn)行溶洞生態(tài)環(huán)境保護(hù)知識的普及和宣傳，如在游客游覽溶洞前免費放映溶洞環(huán)境教育音像資料，介紹溶洞成因、歷史演變以及人類旅游活動對溶洞生態(tài)環(huán)境、景觀的影響。同時，對溶洞內(nèi)重要景觀應(yīng)科學(xué)命名并標(biāo)注通俗、醒目的解說牌。此外，嚴(yán)禁在溶洞內(nèi)人為制造景觀。

4）注重破損景觀的修復(fù) 對有破裂或折斷巖溶景觀，可以采用水泥進(jìn)行修補(bǔ)、加固；對風(fēng)化剝落破損的景觀，應(yīng)清除破損面風(fēng)化層，采用與景觀顏色一致的染料添入白色水泥進(jìn)行加厚復(fù)原，涂于修補(bǔ)的部位［5］。此外，對典型珍奇的造型，可以用欄桿隔開，以免游人破壞。

5 結(jié)語

巖溶地貌景觀具有形成時間長、形成機(jī)理復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境脆弱且破壞后很難恢復(fù)的特點。對青山省級地質(zhì)公園的巖溶地貌成因和景觀類型進(jìn)行了詳盡闡述，分析了影響巖溶地貌景觀的相關(guān)因素，制定了巖溶地貌景觀保護(hù)對策，以便為該地質(zhì)公園巖溶地貌景觀的開發(fā)利用提供參考。

［1］雷家駒 .貴州喀斯特地區(qū)旅游資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境建設(shè) ［J］.貴州財經(jīng)學(xué)院學(xué)報，2000（2）：40－44.

［2］朱其光，朱德浩 .洞穴醫(yī)療及柳州響水巖洞穴醫(yī)療研究 ［J］.中國巖溶，1998，17（3）：269－277.

［3］汪訓(xùn)一，楊日英 .旅游洞穴環(huán)境的變異與保護(hù)之研究 ［J］.中國巖溶，1998，17（3）：245－250.

［4］胡希軍，馬永俊，朱麗東，等 .旅游活動對溶洞環(huán)境、景觀的影響及保護(hù)對策 ［J］.浙江師范大學(xué)學(xué)報 （自然科學(xué)版），2005（1）：77－79.

［5］朱文孝，李 坡 .旅游洞穴次生CaCO3沉積景觀風(fēng)化剝蝕、變色機(jī)理及其改善與保護(hù) ［J］.貴州科學(xué)，2000，18（1－2）：134－138.