房山地质公园岩溶洞穴群特征、形成机理及利用规划研究

发布时间：2015-01-06 09:01

 

【摘要】 中国是世界上岩溶地貌分布面积最广的国家之一,岩溶地貌的类型复杂多样,岩溶洞穴作为一种位于地下的特殊景观资源,具有多元的景观价值,同时又具有不可再生性和不可替代性。如今，越来越多的溶洞景观已被国土资源部批准为国家地质公园，截止到2012年，以岩溶地貌为主或涉及岩溶地貌的公园有50多个。房山世界地质公园记录了自太古代－元古代－古生代－中生代－新生代各个地质年代的动荡变迁，更是发育了碳酸盐岩地表岩溶地貌和多种化学沉积类型的岩溶洞穴，岩溶洞穴资源丰富，是北方地区半干旱半湿润温带型喀斯特景观的典型代表。本文首先对岩溶洞穴的概念进行了定义,对我国大型岩溶洞穴群进行调查归类，选取房山世界地质公园内溶洞资源为主要研究对象，了解研究区概况和洞穴资源概况，对研究区岩溶洞穴群特征和成因及利用进行研究，得出：研究区岩溶洞穴分布密度低且相对集中、多发育在现代河谷附近或陡崖下，以奥陶系马家沟组纯灰岩地层为主，平面形态主要为单一廊道式，纵剖面形态主要为水平洞穴、多层式洞穴，洞穴堆积物则以机械堆积物类型中的崩塌堆积物分布最广、数量最多。最后将房山世界地质公园岩溶洞穴分为考古型、地质观光型、游乐型3种，同时总结了各类溶洞的主要特点，并提出针对性的规划建议，追求人类与自然协调共生前提下的岩溶洞穴资源最大化可持续开发利用,实现社会效益、经济效益和环境效益的统一。 

第1章 绪论

 

1.1 选题背景和选题意义

岩溶，国外称为喀斯特（Karst），原指斯洛文尼亚境内亚得里亚海北边伊斯特拉半岛上的一片石灰岩高地。主要指可溶性岩石，尤其是白云岩、石灰岩等碳酸盐岩、硫酸盐岩和卤化物岩在地表水、地下水和C02的相互作用下所产生的，形成于地表或地下的各种地貌、水文景观(陈安泽,1991)。在岩溶作用下，地表形成各种石柱、孤峰、天生桥等引人入胜的景观，而地下则发育成各种溶洞、地下暗河等令人神往的地下迷宫。

全球岩溶分布广泛，面积可达51x106 km2，约占地球总面积的10%,陆地总面积的32. 2%(李大通,罗雁,1983)。中国是世界上碳酸盐岩分布面积最广的国家,总面积约360x104km2,约占我国陆地面积的1/3（李新，2013）。

岩溶洞穴是岩溶地貌重要组成部分，在地貌学、岩溶学、洞穴学、以及水文地质学等领域的研究中也具有特殊地位。中国是世界上洞穴资源最为丰富的国家之一，洞穴数量有十万之多。

 

 

我国 30 个省、市、自治区均有岩溶洞穴发育（除香港和澳门特别行政区、宁夏回族自治区、上海市以外），主要分布在中国东部和中国西南地区，中国西部地区分布相对较少(丁展，沈方,2003)。根据自然地理领域的研究以及气候对岩溶发育的影响，可将中国岩溶地貌划分为 4 个区域：湿润热带亚热带岩溶地貌区( I) 、湿润半湿润亚热带一温带岩溶地貌区( II) 、干旱半干旱温带岩溶地貌区( III) 和高原一高山岩溶地貌区( IV) （张远海，朱德浩，2012）。其中I 区包括秦岭一淮河一线以南的陆地、海域，是世界上最为重要的一个岩溶洞穴地质遗迹分布区。II 区的温带岩溶类型复杂多样，洞穴发育也较好。III 区的海拔较高，绝大部分地区气候较为干冷，所以自更新世以来，由于这种干冷气候环境的影响，岩溶作用很小，洞穴发育也较差。IV 区包括青藏高原、四川、云南两地的高山地区，岩溶洞穴调查资料较少。

 

   1.2 研究现状

作为本文研究的重点——岩溶洞穴，国际洞穴联合会(ISU)是这样定义的： 洞穴是指人类能够自由进出的天然形成的地下空间；空间内部可以全部或者部分被沉积物或水充填；对于由两个或两个以上有通道连通起来的洞穴,称为洞穴系统（陈伟海，2006）。

国内岩溶洞穴的研究大体经历了五个阶段(陈治平,1986)：

第一阶段(1949一1965年)为华南岩溶地貌普查阶段。这个期间的主要工作是区域考察、积累资料。通过组织开展华南热带生物资源考察和农业区划，红水河样级开发及重点水利工程勘探，西南地区铁路勘测等工作、编写了《广东地貌区划》、《广西地貌区划》、《华南六省区地貌区划》和《中国地貌区划》（陈治平，1986）,上述成果中对岩溶的形成、分布以及开放都有详细的介绍，而《广西地   貌区划》主体内容是岩溶地貌。

第二阶段(1966一1974年)为缓慢发展阶段。10年“文化大革命”使本学科的研究发展几乎停止,仅有部分生产建设单位对于某些喀斯特应用研究在缓慢地发展，只是进行了与岩溶地貌有关的l:20万水文地质普查,积累有用的资料。

第三个阶段(1975 一 1982 年)为迅速发展的阶段。1975 年，“我国喀斯特分布发育规律及其改造利用”项目被列为全国科学发展规划的项目之一。喀斯特普查的工作在全国范围内拉开帷幕,对于重点任务研究相对深入,理论研究也初步完善，对于华南、华中和西南的喀斯特地貌有了较为全面的认识,尤其东北、华北和西北的喀斯特地貌分布与特征有了突破性的进展，之前对于该地区的研究几乎空白。并且通过对我国热带海域的珊瑚礁喀斯特的探索性研究，也取得了一定的陈国。最重要的是在西藏首次揭开世界屋脊喀斯特地貌的序幕。

第四阶段(1983 一 2001)为深入提高阶段。随着改革开放的浪潮，我国各个学科领域都在飞速发展,喀斯特的研究在以往只是对水资源和工程建设的研究基础上,也逐步发展为将喀斯特作为旅游资源以及地质遗迹来开发。岩溶洞穴的研究也取得了突破性的进展。1984 年，贵州省地理学会组织成立了洞穴专业委员会,并且洞穴探险队在贵州和桂林相继成立,将研究重点转移到旅游资源的开发。

第五阶段（2002—至今）为飞速发展阶段。随着我国经济飞速发展的大浪潮，岩溶资源作为旅游业也得到飞速发展。2002 年之前，我国旅游产业发展并不乐观，地质公园这一名词更是鲜为人知。通过近年来的研究、开发、宣传，将溶洞作为一种旅游资源进行开发，使其成为了中国第三产业的重要组成部分。最重要的是带动了当地的经济发展，开发区的大批相关产业也迅速发展起来。

目前，岩溶洞穴的研究主要是从地形、岩石、构造、气候、水文状况等方面着手,不同地区的制约条件也不同，所以不同地区发育的岩溶形态也各不相同。

 

第2章 研究区地质资源概况

 

2.1 研究区概况

2.1.1 地理位置

房山世界地质公园位于北京市西南约 40 公里，地理坐标为 E114°36′48″～116°08′16″，N39°09′57″～39°43′08″，地跨北京市房山区和河北省保定市涞水县、涞源县、易县，公园总面积约为1045 km2，海拔高度范围是62-2162m。

2.1.2 地质背景

研究区的地质演化史实质上是华北地区地球演化历史的缩影。在28亿年前的阜平运动阶段园区形成了华北克拉通“统一基底”。中、新元古代（18-8亿年）本区形成了巨厚的富含钙镁的碳酸盐岩沉积岩层。中元古界盖层与太古界阜平岩群之间存在角度不整合面，可以指示研究区经历长期的沉积过程(北京市地质矿产局,1991)。

在寒武-奥陶纪期间，由于陆表海的作用，研究区内沉积了巨厚的石灰岩，这给岩溶洞穴的发育带了有利条件，最终形成了“房山溶洞群”。研究区内寒武统和青白口系之间出现的“不整合面”代表了长达 2.57 亿年的沉积缺失。晚奥陶统世至早石炭世，研究区再次出现长达1.3亿年的沉积间断以及岩溶型的不整合面。中生代中后期，华北克拉通再次活化，形成“燕山陆内造山带”(鲍亦冈,1983)。在新生代构造运动时期，研究区地壳经历多次间歇性抬升运动，主要动力来自涞源县泉水群的拒马河不断下切，最终形成峡谷；本区新近系以来形成岩溶地貌和溶洞得到继承和发展。在周口店洞穴群中“北京人”、“山顶洞人”、“新洞人”、“田园人”相继出现，显示了人类演化史中极其重要的进展，也是本公园地质演化史上最光辉的篇章。

 

 

 

2.2 岩溶洞穴资源概况

研究区是中国北方溶洞发育最密集的区域，由近百个溶洞组成。这些溶洞分布在不同的海拔高度上，具有成层分布的特点。

赋存在中元古界蓟县系铁岭组隧石条带灰质白云岩中的洞穴有仙栖洞、龙仙宫、三清洞、蝙蝠洞、云水洞等，赋存在古生界寒武系灰岩中的洞穴有隐仙洞、老道洞、鱼谷洞等，赋存在古生界奥陶系灰岩中的洞穴有猿人洞、山顶洞、新洞、田园洞、石花洞、银狐洞等（吕金波，2007）。

（1）石花洞

石花洞与其他岩溶洞穴想比较，石花洞是目前中国保存最完好、也是世界罕见的多层岩溶洞穴之一。经过长期的研究、开发，现洞内沉积景观可以直接观摩，属于我国旅游开放洞穴之首。洞体为多层楼式结构，共7层。1一5层洞道长5000 m , 6一7层为地下暗河的流水及充水洞层。目前已开放1一4层。珍稀化学沉积景观有多彩石盾、石旗、石花、石瀑布、月奶石、采光壁等。

（2）仙栖洞

此洞于1989年被发现，目前已探测长度3000多米。入口处为半冲水洞，划船400 m才进人旱洞。洞中次生化学沉积类型多样，有滴水沉积、流水沉积、渗透水沉积、水下沉积、雾喷沉积等，形成石笋、石钟乳、石柱、石慢、石旗等。洞内有两个大厅，高达98 m，是北京继石花洞之后发现的又一大型溶洞。

（3）银狐洞

银狐洞是发育在中奥陶统与石炭系接触带的灰岩一侧，总长度大约为2000m，已发现洞道 5 层。边槽石坝、云盆石花之规模为国内洞穴之首。多为学者推测银狐可能是气雾滴水凝聚而成的碳酸钙沉淀物。

（4）云水洞

为串珠状近水平溶洞，连续发育七大洞厅，其中以二、六洞厅尤为雄伟壮观。在二洞大厅中发育一根石笋，高度约为38m，直径约8m，底座围长约为50m，属于亚洲溶洞石笋之最，被称之为宝塔山。厅内还发育一排石钟乳，长短大小各不相同。云水洞之上，发育有几座气势雄伟的“飞来峰”，其成这是倒转的雾迷山组岩层构成的推覆体，推覆在铁岭组岩层之上，最终形成了如此壮观的景象。

（5）圣水洞

位于圣莲山长星观一侧，洞体坐落在海拔 930 m的山峰上，是一座厅状洞穴。洞宽约10 m，进深30余米，洞内常年积水，水由岩溶裂隙水汇聚而成。

（6）龙仙宫

龙仙宫位于东关上村龙泉寺沟，与仙栖洞仅一岭之隔。洞口的海拔约为500 m，洞底总面积约1万m2。洞体形态呈偏长条形，长500 m，宽200 m，高246 m，为中国北方第一大厅状洞穴。洞内棕榈石笋、海狸化石、龙蛋石为精品。

（7）鸡毛洞

是个封闭较好的岩溶洞穴，洞内有古人留下的遗迹遗物。洞内次生化学沉积仍在不断生长，记录着许多重要的古代和近代环境变化信息。

（8）清风洞

为落水洞式岩溶大洞，已探测洞深 127 m，洞长 800 m，与孔水洞连接，构成特大型水旱洞游览系统。 

 

第 3 章 房山岩溶洞穴群特征分析......... 19

3.1 岩溶洞穴分布特征..........19

3.1.1 密度低且相对集中................19

3.1.2 分布于特定地貌部位..............19

第 4 章 房山岩溶洞穴成因机理探讨........36

4.1 洞穴成因类型............36

4.1.1 洞穴类型划分.............36

4.1.2 不同类型洞穴特征............36

第 5 章 公园岩溶洞穴利用规划..............42

5.1 考古型岩溶洞穴................42

5.1.1 主要特点..................42

 

第5章 公园岩溶洞穴利用规划

 

岩溶洞穴自研究初期就被广大学者定义为是一种重要的自然地貌资源，也是一种很值得开发的旅游资源，延续到今日，已经将岩溶地貌作为一直地质景观、地质遗迹开发为洞穴旅游场所，使得洞穴的利用价值得到最大化。

经过多年对岩溶洞穴的研究，对于岩溶洞穴的分类也做了很系统的解释。洞穴分类主要目的是为了给广大游客提供更清楚、更有价值的基础服务，当然也是为旅游区提供更多类型的资源。当然，通过岩溶洞穴的分类，也可以发现个别洞穴并不具有开发价值，这也可以说明对于岩溶洞穴的分类是很重要的，可以使得开发区能偶因地制宜的设计开发方案以及经济基础的建设(李兰,2007)。故本为针对房山世界地质公园，主要进行洞穴资源的分类调查，根据人类在生活和生产等方面的差异性，对岩溶洞穴进行分类开发,结合当前洞穴开发现状,可以将房山世界地质公园岩溶洞穴分为考古型、地质观光型、游乐型三种。

 

5.1 考古型岩溶洞穴

5.1.1 主要特点

提到考古型岩溶洞穴，业内人士首先想到就是周口店“猿人洞”，这一洞穴对于我国考古界、第四纪等学科领域都有了一个质的提升(田明中,曹伯勋等,1990)。考古型的岩溶洞穴，是指人类在洞穴中出现过或者说有过人类生活的遗迹等，并且具有相应古人类文化的特色。远古时代，人类通过自己的聪明才智，发现了岩溶洞穴这一“生活场所”，并且在洞穴内长期生活，所以洞穴内的古人类遗迹也记录着古人类的文明进程。“猿人洞”内发现的古人类遗址遗迹和古生物化石遗存，这也给洞穴文化旅游建设提供了重要的资源。 

 

第6章 结论、建议及不足

 

我国地质公园数量在世界排名第一，但是公园建设差异性较大，国外对世界自然遗产的开发和保护中也有一定的独到之处(ButlerR.W,2010) 。例如具有典型喀斯特溶洞的有丰芽—格邦国家公园(Phong Nha- Ke Bang National Park, 越南) 、普林塞萨港地下河国家公园( Puerto - Princesa Subterranean River National Park, 菲律宾) 、古纳穆鲁国家公园( Gunung-Mulu National Park, 马来西亚) 、什科茨扬溶洞( SkocjanCaves, 斯洛文尼亚) 、卡尔斯巴德洞窟国家公园( Carlsbad Caverns National Park, 美国) 、猛犸洞国家公园(Mammoth Cave National Park, 美国) 、阿格泰莱克喀斯特和斯洛伐克喀斯特溶洞( Caves of Aggtelek Karst and Slovak Karst, 斯洛伐克和匈牙利) 等。

虽然美国的卡尔斯巴德洞窟国家公园以石膏花和石膏针而独具特色, 但研究区银狐洞中由针状、丝状、团状钙化胶结物组合而成的“银狐”和“玉兔”更具美学价值。阿格泰莱克喀斯特和斯洛伐克喀斯特溶洞洞中最引人注目的是堪称世界上最高的石笋( 32. 7m) , 而研究区的云水洞中的石笋高达37m。可见，房山世界地质公园内岩溶洞穴不光资源丰富，其科学研究价值也非常高，但目前开发程度低，且无特点是亟待解决的问题。

房山世界地质公园内的岩溶洞穴无论在形态上、还是长度和深度上，均不次于世界闻名的什科茨扬溶洞,但是在国际旅游界上，房山世界地质公园的认可度却有逊色于什科茨扬溶洞(赵汀,赵逊,2003)。这与景点建设的机构以及宣传方式有重大关系，我国有专门的机构管理地质公园，这与管理人员对地质知识了解较少也有一定关系。管理部门应该与学校或者其他研究机构相互配合，笔耕文化传播，能够创新出一套具有我国特色，但又与国际接轨的一套方案。应当大力开展溶洞资源的调查和统记，建立洞穴资源数据库，在现有开发利用方式下，寻求更多角度的利用研究，如洞穴音乐厅、洞穴餐厅、洞穴酒店、及洞穴生物的研究。同时做到统筹管理，科学规划，协调开发,有序利用。

本文由于受到考察范围的制约，对研究区内的岩溶成因、形态特征表述可能不准确，在日后的工作和学习中，还会对房山世界地质公园的岩溶洞穴的研究继续下去，争取能够做出更全面、更系统、更科学的理解与认识。

参考文献:

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本文编号：11021