北京平谷黃松峪國(guó)家地質(zhì)公園地質(zhì)遺跡特征與保護(hù)利用研究

郝春燕　徐尚智　賀瑾瑞　吳家悅　于兆林　程素珍　冉淑紅　陳鐵軍　楊鴻連

要：在收集、整理基礎(chǔ)地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，將公園地質(zhì)遺跡資源總結(jié)為2大類5類8亞類，對(duì)不同類型地質(zhì)遺跡進(jìn)行了特征分析。從物質(zhì)基礎(chǔ)、構(gòu)造作用和古氣候影響方面揭示了黃松峪砂巖地貌的成因機(jī)理，進(jìn)一步明確了巖性特征的基礎(chǔ)作用、地質(zhì)構(gòu)造的控制作用和冷熱交替古氣候的加速作用。與國(guó)內(nèi)其他地區(qū)砂巖地貌相比，黃松峪砂巖地貌具有母巖地層時(shí)代古老、發(fā)展時(shí)期較早、線條棱角突出的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：黃松峪;地質(zhì)公園;地質(zhì)遺跡;保護(hù);利用

Study on characteristics， protection and utilization of geological relics in Beijing Pinggu Huangsongyu National Geopark

HAO Chunyan， XU Shangzhi， HE Jinrui， WU Jiayue， YU Zhaolin， CHENG Suzhen，

RAN Shuhong， YANG Honglian， CHEN Tiejun

（Beijing Institute of Geology， Beijing 100120， China）

Abstract： Based on the collection and arrangement of basic geological data， the park geological relics resources in this study are summarized into 2 categories， 5 classes and 8 sub-categories， and analysis are made of the characteristics of different types of geological relics. The results reveal the formation mechanism of Huangsongyu sandstone landform from three aspects： material basis， tectonic action and paleoclimate influence. It further clarifies the basic function of lithology characteristics， the control function of geological structure and the acceleration function of alternate cold and hot paleoclimate. Compared with other sandstone landform in other areas of China， Huangshongyu sandstone landform has the characteristics of the ancient parent rock strata， earlier development period and prominent edges and angles.

Keywords： Huangsongyu; Geopark; geological relics; protection; utilization

北京平谷黃松峪國(guó)家地質(zhì)公園位于北京市平谷區(qū)東北部，處于燕山南麓與華北平原北端的相交地帶。地理坐標(biāo)東經(jīng)117°12′00″～117°16′52″，北緯40°12′38″～40°20′20″，總面積36.4 km2。公園位于中低山區(qū)，石河自北向南從中間穿過。整體地勢(shì)為東西高、中間低，由北向南逐漸降低。

20世紀(jì)10年代末，區(qū)內(nèi)開展的工作主要為地質(zhì)礦產(chǎn)或構(gòu)造調(diào)查，涉及范圍較大，精度較低。50年代末以后，由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，區(qū)內(nèi)陸續(xù)開展了區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)地質(zhì)等系列調(diào)查研究工作。為了積極保護(hù)和合理開發(fā)地質(zhì)遺跡資源，開展了多次地質(zhì)遺跡科學(xué)考察（北京市地質(zhì)研究所，2009），申報(bào)地質(zhì)公園，2009年成功升級(jí)國(guó)家地質(zhì)公園。

為貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想，2019年6月，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于建立以國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地體系的指導(dǎo)意見》，地質(zhì)公園被列為自然公園的一種類型，納入自然保護(hù)地體系，地質(zhì)遺跡成為重要的保護(hù)內(nèi)容。一些學(xué)者針對(duì)北京地質(zhì)遺跡開展了保護(hù)地優(yōu)化整合探討（柳晨等，2020），但未針對(duì)具體地質(zhì)公園開展相關(guān)研究。為探索在新形勢(shì)下如何更好地保護(hù)利用地質(zhì)遺跡資源，本文對(duì)黃松峪國(guó)家地質(zhì)公園的地質(zhì)遺跡類型、特征開展了研究，分析了黃松峪地區(qū)砂巖地貌的成因，開展了砂巖地貌對(duì)比研究，并提出保護(hù)利用建議。

1 地質(zhì)背景

1.1 地層

公園地層以中元古界長(zhǎng)城系為主，出露范圍占公園總面積的50%以上，為一套在濱海—淺海環(huán)境下沉積的碎屑巖（礫巖、砂巖）、黏土巖（頁巖）和碳酸鹽巖（白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r）及同時(shí)期火山活動(dòng)產(chǎn)物組成的巖石組合。北側(cè)中部出露小片太古宇片麻巖，屬變質(zhì)巖（北京市地質(zhì)礦產(chǎn)局，1995;北京市地質(zhì)研究所，2004）（表1）。由北往南，地層年代由老到新。

1.2 構(gòu)造

公園位置處于華北地臺(tái)北部、燕山臺(tái)褶帶中段南部，位于薊縣中坳褶西段，屬于平谷穹斷區(qū)。區(qū)域構(gòu)造為大華山背斜，時(shí)代為燕山早期，走向北東，核部出露四合堂群，兩翼為長(zhǎng)城系，軸面大致直立，波狀彎曲（北京市地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991）。公園所在范圍處于大華山背斜構(gòu)造的東南翼，地層產(chǎn)狀較為平緩。區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造形態(tài)為斷裂，主要延伸方向?yàn)楸蔽飨?、北東向和近東西向（圖1）。

2 地質(zhì)遺跡資源類型

國(guó)內(nèi)外關(guān)于地質(zhì)遺跡分類的研究比較深入，方案頗多。其中，為指導(dǎo)國(guó)家地質(zhì)公園規(guī)劃和建設(shè)，國(guó)土資源部在《國(guó)家地質(zhì)公園建設(shè)指南》中，按照成因進(jìn)行了地質(zhì)遺跡分類（國(guó)土資源部地質(zhì)環(huán)境司，2016）。2017年，國(guó)土資源部發(fā)布了地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DZ/T 0303-2017《地質(zhì)遺跡調(diào)查規(guī)范》，提出了新的分類體系。參考前述分類方案，根據(jù)公園地質(zhì)遺跡特點(diǎn)和成因，平谷黃松峪國(guó)家地質(zhì)公園地質(zhì)遺跡包括2大類5類8亞類（表2）。

3 主要地質(zhì)遺跡資源特征

3.1 砂巖地貌

公園砂巖地貌景觀呈現(xiàn)為砂巖峰叢地貌和砂巖嶂谷地貌，分布于公園中部和北部（圖2）。其形成的物質(zhì)基礎(chǔ)為中元古界長(zhǎng)城系常州溝組石英砂巖。中元古界長(zhǎng)城系常州溝組石英砂巖呈厚層狀，產(chǎn)狀較為平緩，節(jié)理發(fā)育。由于節(jié)理產(chǎn)狀陡直，使得棱角分明的陡崖、石柱、石墻比較發(fā)育。在構(gòu)造節(jié)理、差異風(fēng)化、重力崩塌、流水沖蝕等綜合作用下，石林峽形成了線條剛直的砂巖峰叢地貌（圖3）。湖洞水內(nèi)，受追蹤張節(jié)理的控制，形成了左彎右曲、兩壁陡直、又深又長(zhǎng)的嶂谷（圖4）。這種地貌是中國(guó)北方半濕潤(rùn)半干旱條件下形成的砂巖峰林、峰叢和嶂谷地貌，具有一定的典型性和代表性。

3.2 巖溶洞穴

公園內(nèi)代表性的巖溶洞穴為京東大溶洞，位于公園南部（圖2）。京東大溶洞整體洞道長(zhǎng)約2.5 km，發(fā)育于中元古界長(zhǎng)城系高于莊組白云質(zhì)灰?guī)r中?？扇苄缘陌自茙r以及其中發(fā)育的裂隙構(gòu)造，為巖溶洞穴的形成提供了條件。洞內(nèi)可見溶蝕侵蝕、化學(xué)沉積和機(jī)械沉積形成的不同類型的地下巖溶景觀。碳酸鹽巖中夾有難溶的燧石條帶或結(jié)核。經(jīng)過地下水的長(zhǎng)期沖刷，周邊的碳酸鹽巖逐漸被溶蝕掉，只保留下來不同形狀的燧石，形成狀如“浮雕”的溶蝕侵蝕遺跡（圖5）。洞內(nèi)的化學(xué)沉積景觀有滴水（圖6）、滲透水、流水等不同類型。受外動(dòng)力作用的影響，溶洞在形成過程中，有些已形成的沉積景觀發(fā)生了崩塌，形成了機(jī)械沉積景觀。由于形成溶洞的碳酸鹽巖地層古老、洞穴規(guī)模較大、巖溶沉積類型齊全、洞內(nèi)景觀美麗多姿，京東大溶洞不僅具有重大的科研科普意義，而且具有很高的觀賞價(jià)值。

3.3 古火山活動(dòng)遺跡

公園內(nèi)出露有多處古火山機(jī)構(gòu)，為火山頸相的火山角礫巖筒，分布于梨樹溝和黃松峪等地（圖2）。埋深200～700 m，出露面積為0.0012～0.18 km2。平面形態(tài)有近圓形、橢圓形及不規(guī)則形多種，與圍巖的接觸面多內(nèi)傾，傾角大于50°，常呈喇叭口狀負(fù)地形。角礫主要為堿玄巖、白云巖，少量片麻巖，大小多在2～15 cm，棱角狀，含量65%～90%。邊部由于大量圍巖摻入，常為復(fù)成分火山角礫巖。其中，黃松峪（圖7）和梨樹溝2處的古火山機(jī)構(gòu)出露最好，通達(dá)性好。這次古火山活動(dòng)發(fā)生在中元古代，這一時(shí)期的古火山機(jī)構(gòu)在北京地區(qū)只有包括公園在內(nèi)的平谷區(qū)才出現(xiàn)，對(duì)發(fā)生在中元古代火山活動(dòng)的研究，厘清華北地區(qū)地質(zhì)演化歷史具有重要的意義。

3.4 海相沉積地層和沉積構(gòu)造

公園地表出露有中元古界長(zhǎng)城系——高于莊組、大紅峪組、團(tuán)山子組、串嶺溝組、常州溝組，層序清楚，發(fā)育完整，保存完好。巖層中保存了許多反映當(dāng)時(shí)沉積環(huán)境的重要地質(zhì)遺跡，例如水平層理、交錯(cuò)層理等層理構(gòu)造，波痕、泥裂等層面構(gòu)造（圖8），以及結(jié)核、縫合線等其他沉積構(gòu)造，這些沉積構(gòu)造反映了公園中元古代長(zhǎng)城紀(jì)時(shí)期沉積古地理環(huán)境的變化。這些地質(zhì)遺跡不僅是現(xiàn)代地貌及自然景觀形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，而且反映了中元古代海洋環(huán)境的變化，具有很高的科普價(jià)值和觀賞價(jià)值。

3.5 角度不整合接觸面

公園內(nèi)廣泛出露中元古界長(zhǎng)城系常州溝組地層。在公園北部（圖2）局部可見常州溝組底部的礫巖呈角度不整合覆蓋在太古宇片麻巖上面（圖9）。這一不整合接觸面代表著一次宏大的地殼運(yùn)動(dòng)——呂梁運(yùn)動(dòng)，在北京乃至華北地區(qū)都具有廣泛的典型意義和代表性，可以與薊縣剖面進(jìn)行對(duì)比研究。公園的常州溝組底礫巖屬河流相沉積，礫石成分主要為脈石英和石英巖，礫石大小不一，磨圓度好，排列疏散，不僅具有科學(xué)研究意義，而且具有很大的觀賞性。

4 砂巖地貌成因研究

公園內(nèi)砂巖地貌是中元古界常州溝組砂巖在多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下，產(chǎn)生多組斷裂、節(jié)理，經(jīng)流水侵蝕、風(fēng)化、重力崩塌等多種外動(dòng)力地質(zhì)作用形成。

（1）物質(zhì)基礎(chǔ)

公園中形成砂巖地貌的物質(zhì)基礎(chǔ)是中元古界常州溝組長(zhǎng)石石英砂巖。巖層呈中厚層狀，產(chǎn)狀平緩，傾角10°左右。巖石中含大量的石英、長(zhǎng)石顆粒，致使巖石硬度大、性脆。巖石力學(xué)強(qiáng)度低，利于節(jié)理、裂隙的發(fā)生。在流水的沖蝕、切割等外力作用下，巖石易崩解。在重力作用下，易發(fā)生崩塌垮落。

（2）構(gòu)造作用

在地質(zhì)演化歷史中，園區(qū)經(jīng)歷數(shù)次大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。燕山運(yùn)動(dòng)、喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)等多期構(gòu)造作用下，巖石中產(chǎn)生了近東西向、北東向、近南北向的不同方向的斷層和節(jié)理。巖石被切割分裂。因此，斷層和節(jié)理對(duì)地區(qū)砂巖地貌的輪廓塑造和發(fā)育格局起到控制作用。巖石中發(fā)育的節(jié)理密度較大，一般密度大于8 條/m。同一位置通常發(fā)育3～4 組節(jié)理，傾角一般都大于80°。密集發(fā)育、產(chǎn)狀陡直的節(jié)理將巖石切割成柱狀，為物理風(fēng)化剝蝕創(chuàng)造了有利的條件。新近紀(jì)上新世以來，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響下，公園處于抬升過程中，流水的沖蝕切割非常強(qiáng)烈，更容易發(fā)生崩塌。在多期地質(zhì)構(gòu)造的作用下，砂巖地貌逐漸形成。

（3）古氣候作用

古氣候在砂巖地貌的形成過程中，發(fā)揮了極為重要的作用，加速了巖石的崩解。公園地質(zhì)歷史上反復(fù)出現(xiàn)干冷和暖濕氣候交替的情況，暖濕氣候下，徑流發(fā)育，地表水沿裂隙的沖蝕侵蝕作用較強(qiáng);干冷氣候條件下，寒凍風(fēng)化作用促進(jìn)了巖石的物理風(fēng)化。這對(duì)砂巖地貌的形成具有局部塑型的作用。

5 砂巖地貌對(duì)比研究

砂巖在我國(guó)分布較為廣泛，如湖南、福建、四川、云南、江西、山西等地分布著大量砂巖（蔣凌云等，2018）。由砂巖形成并命名了丹霞地貌、張家界地貌和嶂石巖地貌（顏明，2013）。與國(guó)內(nèi)同類地貌相比，公園內(nèi)的砂巖地貌有其自身的特點(diǎn)。從物質(zhì)基礎(chǔ)上，張家界砂巖峰林的母巖為古生界泥盆系中統(tǒng)云臺(tái)觀組和上統(tǒng)黃家蹬組的厚層或巨厚石英砂巖，而本園區(qū)內(nèi)砂巖地貌的母巖則為中元古界長(zhǎng)城系常州溝組砂巖，與嶂石巖地貌代表區(qū)域地層層位相當(dāng)，較為古老。從發(fā)展階段上，園區(qū)中的砂巖地貌仍處于青年發(fā)展階段，它與中國(guó)南方熱帶、亞熱帶潮濕氣候條件下形成的成熟型砂巖地貌有明顯的不同。從地貌形態(tài)上，相比較而言，南方的砂巖峰林、石墻等地貌景觀線條更為柔和，而園區(qū)的砂巖巖壁等線條剛勁有力，峰柱棱角分明，與張家界、丹霞山砂巖地貌形成鮮明的對(duì)比（表3）。

6 保護(hù)利用建議

（1）開展大比例尺地質(zhì)遺跡調(diào)查，摸清資源家底

國(guó)家地質(zhì)公園的建立是以保護(hù)地質(zhì)遺跡資源、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展為宗旨（國(guó)土資源部地質(zhì)環(huán)境司，2006）。為確保地質(zhì)遺跡的嚴(yán)格保護(hù)和適度利用（賀瑾瑞等，2016），首先要開展好地質(zhì)遺跡調(diào)查工作。在地質(zhì)公園前期科學(xué)考察的基礎(chǔ)上，全面開展大比例尺地質(zhì)遺跡調(diào)查，進(jìn)一步摸清遺跡資源家底，為公園未來發(fā)展規(guī)劃、遺跡保護(hù)和地學(xué)科普提供科學(xué)依據(jù)。

（2）建立地質(zhì)遺跡名錄，確定保護(hù)利用對(duì)象

地質(zhì)遺跡名錄是地質(zhì)公園地質(zhì)特色和資源核心的集中體現(xiàn)，是地質(zhì)遺跡保護(hù)利用對(duì)象的集合。根據(jù)地質(zhì)遺跡調(diào)查和評(píng)價(jià)結(jié)果、受威脅程度和保護(hù)現(xiàn)狀，確定地質(zhì)遺跡保護(hù)級(jí)別，建立地質(zhì)遺跡名錄。地質(zhì)遺跡名錄是動(dòng)態(tài)變化的。根據(jù)科學(xué)研究和地質(zhì)遺跡的變化，對(duì)名錄進(jìn)行定期維護(hù)和更新。

（3）圈定地質(zhì)遺跡保護(hù)范圍，因地制宜進(jìn)行保護(hù)利用

每一處地質(zhì)遺跡均具有一定的獨(dú)特性，地質(zhì)遺跡保護(hù)方案應(yīng)因地制宜。在圈定地質(zhì)遺跡保護(hù)范圍的基礎(chǔ)上，結(jié)合周圍的地質(zhì)環(huán)境特征和利用現(xiàn)狀，對(duì)每一處地質(zhì)遺跡制定有針對(duì)性地保護(hù)利用方案。尤其是重要的、易破壞的地質(zhì)遺跡，應(yīng)單獨(dú)制定保護(hù)方案。在保護(hù)的同時(shí)，兼顧好利用。

（4）開展地質(zhì)遺跡定期巡查和監(jiān)測(cè)，建立遺跡資源監(jiān)測(cè)臺(tái)賬

地質(zhì)遺跡內(nèi)涵豐富，覆蓋廣泛。不同類型的地質(zhì)遺跡，其分布范圍和空間展布形式差異很大。從微觀到宏觀，從平面到立體，從線型到面狀，各有不同。針對(duì)地質(zhì)遺跡的重點(diǎn)部位，開展地質(zhì)遺跡的定期巡查。根據(jù)地質(zhì)遺跡的不同類型和分布特點(diǎn)，開展地質(zhì)遺跡的實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)。建立地質(zhì)遺跡資源的巡查和監(jiān)測(cè)臺(tái)賬，定期進(jìn)行總結(jié)。

（5）開展地質(zhì)研學(xué)，發(fā)揮資源科普優(yōu)勢(shì)

如今各自然學(xué)科的研學(xué)市場(chǎng)需求很大。地質(zhì)公園是天然的地球博物館，是記載地質(zhì)演化的史書，在開展地球科學(xué)普及方面，有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)不同年齡段的青少年，以地質(zhì)遺跡科普知識(shí)為主，結(jié)合環(huán)境、景觀和團(tuán)隊(duì)協(xié)作等，設(shè)計(jì)地質(zhì)研學(xué)科普路線，讓廣大青少年在獲得知識(shí)的同時(shí)，獲得更為豐富的人生體驗(yàn)，幫助其更好的成長(zhǎng)。

（6）加強(qiáng)宣傳力度，幫助人們認(rèn)識(shí)身邊的寶藏

地質(zhì)公園地處北京郊區(qū)，面對(duì)密集的各類人群，通過各類活動(dòng)，對(duì)周邊居民和廣大市民，進(jìn)行地質(zhì)遺跡保護(hù)和地質(zhì)科普知識(shí)宣傳，讓人們了解地質(zhì)遺跡所蘊(yùn)含的深刻的地球科學(xué)內(nèi)涵，了解地質(zhì)遺跡保護(hù)的作用和意義，幫助人們更為全面的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)身邊的寶藏，更加自主自愿的保護(hù)地質(zhì)遺跡。

7 結(jié)論

（1）根據(jù)地質(zhì)遺跡特點(diǎn)和成因，平谷黃松峪國(guó)家地質(zhì)公園地質(zhì)遺跡可分為2大類5類8亞類。

（2）公園的主要特色地質(zhì)遺跡為中國(guó)北方地區(qū)半干旱氣候條件形成的砂巖峰叢地貌景觀、記錄中元古代火山活動(dòng)的古火山機(jī)構(gòu)、呂梁運(yùn)動(dòng)形成的角度不整合接觸面、賦存在古老的碳酸鹽巖地層中的巖溶洞穴、中元古界海相沉積構(gòu)造等。

（3）公園內(nèi)砂巖地貌的成因：中元古界常州溝組砂巖是物質(zhì)基礎(chǔ)，地質(zhì)構(gòu)造具有控制作用，古氣候則發(fā)揮了加速風(fēng)化的作用。

（4）在跟同類地貌對(duì)比研究的基礎(chǔ)上，提出了開展大比例尺地質(zhì)遺跡調(diào)查、建立保護(hù)名錄、圈定保護(hù)范圍等地質(zhì)遺跡保護(hù)利用建議。

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