第３２卷第３期 ２０１４年９月 湖北民族学院学报（自然科学版） ＪｏｕｍＪ ｏｆ Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） 关山国家地质公园地质遗迹景观特征及科学价值研究 张先忠 ，于吉涛 ，杨涛 ，王让 ，程礼来 （１．河南省航空物探遥感中心，河南郑州４５００５３； ２．河南理工大学测绘与国土信息工程学院，河南焦作４５４０００） 摘要：河南关山国家地质公园地处太行山东南麓，是一座以断崖、峰丛、峰林、三级台地为主题的国家地质公园，赋 存有很多具有科学价值的地质遗迹景观．就河南关山国家地质公园地质遗迹的基本特征及科学价值进行了综合分 析及研究，对深入进行地质遗迹保护和开发利用具有一定参考价值． 关键词：地质遗迹；科学价值；地质公园；关山 中图分类号：Ｐ９６４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８－８４２３（２０１４）０３—０３３５—０４ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｌａｎｄｓｃａｐｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ Ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｌｉｃｓ ｏｆ Ｇｕａｎｓｈａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｇｅｏｐａｒｋ ｉｎ Ｈｅｎａｎ ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｎｚｈｏｎｇ ，ＹＵ Ｊｉｔａｏ ，ＹＡＮＧ Ｔａｏ ，ＷＡＮＧ Ｒａｎｇ ，ＣＨＥＮＧ Ｌｉｌａｉ （１．Ｈｅｎａｎ Ａｅｒｏ Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００５３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ Ｌａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｕａｎｓｈａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｇｅｏｐａｒｋ ｉｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｆａｕｌｔ ｓｃａｒｐｓ，Ｋａｒｓｔ ｐｅａｋ ｃｌｕｓｔｅｒｓ ａｎｄ ｈｏｏｄｏｏｓ， ａｎｄ ｔｈｒｅｅ—ｌｅｖｅｌ ｔｅｒｒａｃｅｓ．Ｔｈｉｓ ｇｅｏｐａｒｋ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｌｉｃｓ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｈｉｇｈ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｖａｌｕｅｓ ａｎｄ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｈｉｓｔｏｒｙ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｌｉｃｓ ｏｆ Ｇｕａｎｓｈａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｇｅｏｐａｒｋ ｉｎ Ｈ ｅｎａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｈａｖｅ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍｅａｎｉｎｇ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｌｉｃｓ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｌｉｃｓ；ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｖａｌｕｅ；ｇｅｏｐａｒｋ；Ｇｕａｎｓｈａｎ 河南关山国家地质公园（以下简称公园）地处太行山东南麓，是一座以断崖、峰丛、峰林、三级台地为典 型代表，以瀑布群、溪潭、泉、人工湖等水体景观为重要补充，以回龙精神、道教发祥地等人文景观为辅的构造 地貌类地质公园 ． 公园地处新华夏系华北平原沉降带与太行山隆起带的交接部位及秦岭纬向构造带北缘，晋东南山字型 构造东翼反射弧前缘 ｊ．巨厚的近水平状堆积的碎屑岩、碳酸盐岩地层经长期的外塑造和自然侵蚀，形成了 断崖、峰丛、峰林、三级台地等地貌景观，是地学科学研究、科普教育及地质旅游资源的巨大宝库 Ｊ． １公园地质背景 公园区经历了漫长而复杂的地质演化发展历程．在大约２５亿年的太古宙末期经嵩阳运动形成“萌地 台”，太古宇登封岩群出露地表，遭受风化剥蚀，造成地表沉积间断；约１４亿年前经崤熊运动，区内进入地块 发展阶段，地壳开始下降，形成中元古界蓟县系云梦山组滨海相碎屑沉积 ；大约在１Ｏ亿年末，即蓟县纪末 期地壳又整体抬升，造成沉积间断；至５４３Ｍａ，区内出现广阔的陆表浅海环境，沉积形成寒武系巨厚层以碳酸 盐岩为主的沉积 ；奥陶纪继承了寒武纪陆表浅海环境，仍为以碳酸盐岩为主的沉积；大约至４５５Ｍａ中奥陶 世末期，地壳整体抬升，海水退出，结束区内大面积海相沉积的历史．中生代以来受太平洋板块和欧亚板块俯 冲的影响，发生了强烈的构造活动 Ｊ，印支一燕山运动（早、中期），为隆升造山作用，早白垩世晚期一古近纪 初，为裂谷的雏形发育期，古近纪为裂谷发展的全盛期，新近纪是裂谷盆地整体坳陷，裂谷发展的衰亡期．第 收稿日期：２０１４—０８一ｌ１． 基金项目：河南理工大学博士基金项目（Ｂ２０１３－０２０）． 作者简介：张先忠（１９６６－），男，高级工程师，主要从事水工环地质调查的研究； 通信作者：于吉涛（１９８１－），男，博士，讲师，主要从事自然地 理学的研究． ３３６ 湖北民族学院学报（自然科学版） 第３２卷 四纪的构造活动继承了新近纪的活动特征 ．因此，公园保存完整的地质遗迹是反映地球历史和构造演化的 记录． ２公园地质遗迹景观 公园地质遗迹景观比较丰富，涵盖了典型地质剖面类遗迹、古生物类遗迹、地貌景观类遗迹、水体景观类 遗迹、环境地质遗迹类等六大类十三个类型，如表１． 表１关山国家地质公园地质遗迹类型一览表 Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｌｉｃｓ ｔｙｐｅ ｌｉｓｔ ｉｎ Ｇｕａｎｓｈａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｇｅｏｐａｒｋ ｉｎ Ｈｅｎａｎ 大类 类别 小类 典型地质遗迹 天鹅湖中兀古界蓟县系云梦山组剖面 地层剖面 秤勾湾寒武系剖面 马跑泉奥陶系剖面 乒ｌ 地质构造剖面 奎妻素岛宰莞軎 窆蒿磊季 祟錾春望 角度不整合遗迹 沉积岩相剖面 层理（水平层理、单向交错层理、羽状层理）、波痕、龟裂等 古生物类 十 怖米 古生物遗迹 十 怖、血： 古生物遗迹 士 怖、虫：赤 寒武系古生物化石三叶虫等、奥陶系化石牙形石、珠角石类，腹足 ’ 臼二 出寺、哭 系化徊彤囟、琳用佃矢’腹疋 Ｉ 岩石地貌 可溶岩地貌 峰丛与石芽、一线天隘口、溶洞、石花与石幔、溶蚀塔林等 地貌景观遗迹 流水地貌 流水侵蚀地貌 围谷、瓮谷、嶂谷等 构造地貌 构造地貌 夷平面（唐县期夷平面）、阶梯状地貌、崖壁、嶂石岩、龙脊岭 泉水景观 冷泉景观 宝泉、喊泉、五彩泉、张沟流泉、珍珠泉等 水体景观 湖沼景观 潭、池景观 逍遥潭、黑龙潭、西潭、天池、仙女潭、青龙潭 瀑布景观 瀑布景观 曩 ｌ ； ｛ ｉ《 《；ｉ 器 乏 拳头 环境地质遗迹 集 山体崩塌遗迹石柱林、逍遥苑、将军峰、红岩峰林、华盖石、擎天柱、怪石滩 采矿遗迹景观采矿遗迹景观八宝｝同、藏宝洞 ２．１典型地质剖面类遗迹 ２．１．１地层剖面天鹅湖中元古界蓟县系云梦山组剖面代表的沉积环境由中下部的潮坪环境向上过渡为 海滩沉积环境．秤钩湾寒武系剖面由下至上以滨岸潮坪陆源沉积逐渐过渡为滨海陆源碎屑夹碳酸盐岩沉积， 代表了华北陆表海第一次海侵过程． 马跑泉奥陶系剖面代表了华北陆表海典型的碳酸盐岩台地潮坪相沉积环境，灰岩、白云岩与膏盐沉积交 替出现为特色．其沉积厚度巨大，反映了华北地台长期稳定，华北陆表海广泛而持久接受沉积的过程． ２．１．２地质构造剖面落水河西岸太古宇与中元古界蓟县系云梦山组之间的角度不整合面反映了区内长 达１１亿年的沉积间断．区内广泛分布的中元古界蓟县系云梦山组与下古生界寒武系的平行不整合反映了晋 宁运动的抬升和加里东运动的重新下降接受沉积． ２．１．３沉积岩相剖面区内以沉积岩为主，沉积遗迹到处可见．层理、波痕、龟裂等各种层面和层内构造赋存 在石英砂岩和碳酸盐岩，极具观赏价值，且为古地理、古气候研究提供了宝贵的素材． ２．２古生物类遗迹 公园古生物景观遗迹主要是寒武系、奥陶系地层中所富含的古生物化石． １）寒武系古生物化石寒武系馒头组及张夏组的不同层次分别有各种类型的三叶虫化石，有些是寒武系 地层划分的标准化石或标准带化石的组合化石． ２）奥陶系化石主要有牙形石、珠角石类，腹足类、三叶虫．其中最具划分及对比意义的化石为牙形石． ２．３地貌景观遗迹 ２．３．１岩石地貌关山地质公园内岩石地貌景观遗迹也很丰富，主要是可溶岩地貌，具体表现为峰丛与石 芽、一线天隘谷、溶洞、石花和石幔、溶蚀塔林等． １）峰丛与石芽，在公园山麓面上分布普遍，主要有关山西坡、轿顶山、将军石、锯齿山、五峰山林海、华山 仙人、无敌峰、葫芦峰等． ２）一线天隘口，主要有秋沟一线天、罗姐寨一线天、关山一线天、花山一线天、等．其中关山一线天长达４ 第３期 张先忠等：关山国家地质公园地质遗迹景观特征及科学价值研究 ３３７ ～５ ｋｍ，深达数十米，谷壁直立，双崖对峙，顶部连续出现了多座天生桥． ３）溶洞在公园内发育较多，主要有万仙山园区的仙人洞、白龙洞、红龙洞、黑龙洞、黄龙洞、圣母洞；关山 园区的莲花洞、逍遥洞等．洞内景观资源奇特，石钟乳、石笋、石幔发育，似莲花、似玉柱，拟人拟物，惟妙惟肖． ４）溶蚀塔林．分布在轿顶山顶部高达百米以上的绝壁上，表面水平方向自然呈现出半圆形或弧形，在上 下直立方向上向外鼓凸并连续起伏、平行排列，好似佛塔的层状溶蚀塔林地貌景观． ２．３．２流水地貌公园内流水地貌遗迹主要为流水侵蚀地貌遗迹，主要表现为围谷、瓮谷和嶂谷等． １）“Ｕ”型谷，各景区都有分布，以万仙山南坪为最．形态上横剖面上是“ｕ”型．由于流水侵蚀造成岩石崩 塌，同时又侵蚀了崖底的基岩，使之向内掏空，形成崖廊，使上面的崖墙悬空，造成陡崖崩塌，从而造成陡崖后 退，形成围谷．如南坪、九连山、关山、轿顶山等． ２）瓮谷在空间上表现为下部大，上部小．是岩溶地下水在砂页岩与碳酸盐岩的接触部位，以泉的形式流 出地表，丰水季节，泉水喷涌汇集成溪、潭，对其下的砂页岩进行冲蚀、剥蚀，使之掏空，造成上崖的垮塌 而成．园区的瓮谷主要发育在“Ｕ”型宽谷中，或“Ｕ”型宽谷的支沟之中．如八里沟三层瓮谷相互叠置形成的叠 谷奇观． ３）嶂谷．公园内有多处大型峡谷地貌，如宝泉大峡谷、石门大峡谷、红石峡等峡谷．两壁较陡，谷底狭窄， 峡谷深度远大于宽度，河床纵剖面坡降较大，河床底部起伏不平，水体景观丰富，有潭水、叠瀑、微瀑、白练瀑 布等． ２．３．３构造地貌构造地貌主要表现为一级夷平面（唐县期夷平面），阶梯状地貌、崖壁、嶂石岩等． １）夷平面，主要分布在海拔８００～１ ２００ｍ的中山顶面，由于南北差异抬升，发生了剧烈的变形，形成一个 盘状宽谷面． ２）阶梯状地貌，主要分布在三个层次：最上部一层，分布于唐县期夷平面上，主要表现为环形陡崖；中间 一层分布于“ｕ”型宽谷当中，主要表现为线形长崖、“ｕ”型陡崖；最下部一层分布在“Ｖ”型峡谷之中，主要表 现为“之”型陡崖，线形长崖等． ３）崖壁，是关山地质公园的代表景观，相对高达千余米，由２～３层或４—５层陡崖叠置而成．由于崖壁在 不同地段切割速度有别，从而在沟头形成围谷和瓮谷，在山岬形成半岛状岬角．石门水库西侧崖壁，在水平距 离约３ ｋｍ的范围内，海拔高度从２５０ｍ急剧上升到１ ５５０ｍ，崖壁总高度达到１ ３００１１１，平均坡度达到３０。，崖壁 坡度达到７０。以上． ４）嶂石岩，为中元古界沉积下来的浅红一紫红色石英砂岩，受断层运动影响，在新生代第四纪抬升形成 的巨型断层面和受水动力作用的深度切割形成的巨型水蚀崖．关山地质公园内这种地貌景观相当丰富，高度 一般１００ １５０ ｍ，坡度大于８０。，长度一般１ ｋｍ到数公里不等．在关山地质公园中，这种嶂石岩一般与嶂谷相 伴而生，清凉的谷水或沿沟头奔腾而下，或沿峡谷潺潺而流，或形成叠瀑哗哗流出．丹崖的壮观气势和华丽的 气质与水体的绝妙组合，成为关山地质公园一道极为靓丽的风景线． ５）龙脊岭，是一条长达５ ｋｍ，高达１００～２００ｍ，宽仅数米，两坡陡峻，脊尖薄，象刀刃或锯齿一样的山岭， 位于万仙山园区轿顶山景区的铁打寨．由坚硬的石灰岩构成，蛇曲盘桓，俨然一座大自然造就的“天然长城”． 龙脊岭峰奇峻秀，植被茂盛，山花遍地，如梦如幻．踏上龙脊岭，险境迭出，险象环生，一峰一景，步移景换． ２．４水体景观 在关山地质公园区域内，水体景观是相当的丰富，主要有瀑布景观、泉水景观和潭水等． １）泉水分布较广，典型的有黄龙泉、宝泉、喊泉、珍珠泉等． ２）潭、池主要有黑龙潭、逍遥潭、天池、仙女潭等． ３）瀑布景观种类较多，既有沿峡谷地势而下形成的台阶状的叠瀑，也有从天而降得飞瀑．如盘古河水帘 洞瀑布、九天瀑、白龙瀑、潭头巨瀑、八里沟大瀑布、天壶瀑布、磨剑峰瀑布、黑龙潭瀑布、齐王大瀑布等． ２．５环境地质遗迹景观 １）地质灾害遗迹景观以滑塌遗迹为主，其表现形式主要有滑塌峰林、石柱、峡谷中的巨石等，辅以崩塌 形成的紫红色砂岩峰林．如逍遥苑、石柱林、怪石滩等． ２）采矿遗迹景观主要有八宝洞、藏宝洞．八宝洞为中型层控矿床，主洞总长度在３０００ｍ以上，最大的洞 庭面积达万余平方米，连环洞、支洞较多，洞上洞、洞连洞、洞中洞犹如地下迷宫． ３３８ 湖北民族学院学报（自然科学版） 第３２卷 ３公园地质遗迹景观科学价值 ３．１地层古生物学价值 公园内出露地层有太古界赞皇群，中元古界蓟县云梦山组、古生界寒武系、奥陶系中、下统及新生界第四 系．地层产状平缓，倾角一般不大于１５。，这些地层共同构成关山的地貌景观．公园古生物景观遗迹主要是寒 武系、奥陶系地层中所富含的古生物化石，以三叶虫、牙形石、腹足类为主，另有腕足类．公园内的这些地层记 录了华北地台自太古宙以来海陆变迁和构造运动，反映了从太古宙末期的萌地台形成到地台发展演化过程． ３．２岩石学价值 公园内岩石以沉积岩为主．云梦山组下部为石英砂岩、粉砂岩，夹少量泥岩，上部为石英砂岩，由于抗侵 蚀能力强，构成了河谷上的第一级台阶，并形成了崖壁景观． 寒武系中下统以碳酸盐岩、砂页岩和泥页岩为主，其中碳酸盐岩抗侵蚀能力和含水性较强，砂页岩和泥 页岩抗侵蚀能力差，基本不透水．由于透水性、抗剥蚀能力的不同的不等厚地层的互层分布，构成“ｕ”谷下部 的基岩斜坡．寒武系上统以碳酸盐岩为主，均匀分布的厚层碳酸盐岩构成该区河谷的陡坡，由于抗侵蚀能力 不同的碳酸盐岩互层分布，在河谷中发育有叠瀑景观． 奥陶系以碳酸盐岩为主，抗侵蚀能力较强，并且常发育在山体的中、上部，再加上构造节理较为发育，故 在该岩石中形成了山体上部的崖、峰、柱等地貌景观．同时由于存在中厚层白云岩中与薄层泥灰岩互层，透水 性差异较大，形成了较多的溶洞景观 ． ３．３沉积学价值 公园广泛分布着蓟县系、寒武系、奥陶系沉积地层，对研究古地理环境和海陆变迁有重要意义．在区内寒 武一奥陶系剖面上的多个海平面变化旋回，形成了双向交错层理、复合层理、泥裂、波痕、条带状构造、鲕粒、 藻纹层、生物碎屑、角砾岩、花斑、砂屑、砾屑（竹叶）灰岩、叠层藻灰岩、疙瘩状灰岩、古生物化石等典型沉积 遗迹． ３．４地质构造学价值 公园地处新华夏系华北平原沉降带与太行山隆起带的交接部位及秦岭纬向构造带北缘，晋东南山字型 构造东翼反射弧前缘，区内断裂十分发育，多为高角度正断层．区内大量的证据证明了公园从太古宙末期结 晶基底的形成到中元古代巨厚的陆源碎屑一碳酸盐岩沉积盖层，再到燕山期、喜马拉雅期以及新生代时期的 快速隆起的地质演化史．并最终在公园内形成了断崖、峰丛、峰林、三级台地等地貌景观． ３．５水文地质学和工程地质学价值 公园内河流均由西北向东南流入境内．在地表流水和地下水的侵蚀、溶蚀作用下，沿构造薄弱地带汇聚 及定向流动，在形成下泻通道后进一步加剧了水流的侵蚀和下切能力，最终形成峡谷．岩层的蚀空又使得上 部岩层因重力卸荷沿断裂面发生崩塌，形成陡崖、围谷、瓮谷和瀑布等景观．顶部的碳酸盐岩地层在流水和风 力，以及由植物生成的腐质酸的长期作用下，表层岩溶进一步加强，形成了峰丛、峰林等景观． ４结语 公园重要的地质遗迹展现了园区及其附近地区的地质演化史，地质遗迹景观展示的科学知识和美学魅 力对于环境保护、地质公园开发建设等有着重要的现实意义． 参考文献： ［１］ 赵静，李广济．河南关山国家地质公园崩滑流地质灾害成因分析［Ｊ］．中国地质灾害与防治学报，２００７（９）：６０—６８． ［２］ 马瑞申张忠慧．东亚裂谷系对云台地貌的控制作用（中国云台山世界地质公园申报材料专题）［Ｒ］．郑州：河南省地质调查院，２００３． ［３］杨涛，王让．河南关山国家地质公园总体规划［Ｒ］．辉县：辉县市，２０１０． ［４］ 樊克锋．云台山世界地质公园地质概况［Ｍ］／／中国云台山世界地质公园地质公园规划与建设，北京：中国大地出版社，２００４． ［５］ 王恩义．地质构造突出机理研究［Ｊ］．河南理工大学学报：自然科学版，２００５，２４（３）：２０—２１． ［６］ 齐永安．河南省奥陶系层序地层学研究［Ｊ］．河南理工大学学报：自然科学版，２００２（１）：３５—３６． ［７］王兴民．浅议云台山世界地质公园地质遗迹现状及保护对策［Ｊ］．地质与资源，２００７（２）：１５０—１５４． ［８］耿怡智，聂怀耀，郭玉溪，等．云台山世界地质公园地质遗迹的基本特征及科学价值［Ｊ］．河南理工大学学报：自然科学版，２００８（２）：３４—３９． 责任编辑：时凌
