天津薊縣國家地質公園地質遺跡特征及綜合評價

李志華，楊圣坤，董衛宏，胡海博，董志華

（天津市地質調查研究院，天津 300191）

地質公園是以特殊科學意義、稀有性和美學觀賞價值的地質遺跡為主體，融合其他自然和人文景觀，組合而成的特殊地區[1]。國家地質公園的設立，首要任務是保護珍貴的地質遺跡，其性質上屬保護區，無論是從發源、發展理念、準入標準和功能都是當前中國最接近國家公園的保護地[2-3]。地質公園是目前保護地質遺跡的最佳方式，而地質遺跡資源是設立地質公園的基礎，科學的認識地質遺跡資源的意義重大[4]。

薊縣國家地質公園位于天津市薊州區（以前為薊縣）北部山 區，地理位 置 于北緯40°00′～40°15′，東經117°15′～117°35′之間。公園于2001年12月10日經原國土資源部批準建立，并于2003年11月8日揭碑開園。公園總面積264.6km2，由中上元古界景區、盤山花崗巖景區、八仙山石英砂巖峰林峽谷景區、九山頂石英砂巖峰林景區、梨木臺石英砂巖峰林峽谷景區、九龍山碳酸鹽巖地貌景區、黃崖關斷崖地貌景區、府君山地質構造景區八個景區組成。公園內峽谷幽深、空氣清新、自然風光秀麗、地質科學奧妙，是一處具有重要科學意義的地質遺跡集中分布區，同時也是休閑度假、旅游攬勝和科學考察的勝地。

自2000年開始，薊縣國家地質公園內開展了大量的地質遺跡調查與保護工作，積累了豐富的地質遺跡資料。但由于各景區陸續、分別開展地質遺跡調查工作，時間跨度較大，使用調查參考規范不同，導致公園內地質遺跡分類方案和評價標準不統一，不利于公園內地質遺跡的開發保護。本文通過對公園內地質遺跡資源的特征、分布、分類和綜合評價研究，可以科學合理的進行地質景觀點的分級保護與開發，促進景區科普、旅游可持續發展，對理解園區內地質遺跡地學內涵、增強地質遺跡保護意識，實現地質遺跡保護與開發具有重要參考價值。

1 研究區地質概況

公園地層賦存于太古宙角閃片麻變質巖古風化殼基底之上，由老至新發育有中—新元古代、寒武紀和第四紀地層，以陸相碎屑巖和海相碳酸鹽巖為主。中新元古界為公園內主要出露地層，形成于距今約16.5～7.8億年間[5-7]，約占公園總面積68%，主要巖石為碎屑巖類的礫巖、砂巖，黏土巖類的頁巖、泥巖和碳酸鹽類的白云巖、石灰巖，下伏地層為距今約25億年的太古界遷西群跑馬場組角閃斜長片麻巖變質巖系。上覆地層為距今約5.4億年古海相沉積的下寒武統昌平組碳酸巖類巖石。

公園地處燕山臺褶帶南緣，馬蘭峪復背斜南西翼，區內地層總體走向東西，傾向南，呈單斜產出；西南部發育府君山向斜和盤山穹窿；斷層構造呈近東西向、近南北向、北北西向、北西西展布；公園內侵入巖及巖脈主要分布于官莊一帶，最大侵入體是盤山巖體，為印支期多次侵入的復合體，主要由中粗粒花崗巖、中細粒黑云母花崗巖、含斑石英二長巖組成，巖脈以輝綠巖、煌斑巖為主。

天津市薊州區地質簡圖參見圖1。

圖1 天津市薊州區地質簡圖Fig.1 Geological sketch of Jizhou district in Tianjin

2 地質遺跡資源及類型

2.1 地質遺跡分類方案

地質遺跡資源分類方案較多，陳安澤、趙汀、許濤等都就分類方案進行過研究[8-10]，目前比較規范且使用比較廣泛的地質遺跡的分類方案大致分為兩個體系：一個是地質公園建設下的體系，為地質公園的保護管理提供支撐，分類依據為2010年原國土資源部編制的《國家地質公園規劃編制技術要求》；另一個是地質遺跡行業研究下的體系，為地質遺跡調查研究提供支撐，分類依據為2017年頒布的《地質遺跡調查規范》。兩者工作空間尺度不同，導致分類方案和評價對象不盡相同。考慮到本文服務于地質公園開發與建設，因此選用《國家地質公園規劃編制技術要求》的分類方案進行分類。

2.2 公園地質遺跡分類

公園內主要地質遺跡共有368處，分為地質（體、層）剖面、地質構造、古生物、礦物與礦床、地貌景觀、水體景觀、環境地質7大類；地層剖面、構造形跡、古生物遺跡等16類；全國性標準剖面、區域（大型）構造、中小型構造、古無脊椎動物、古植物、古生物活動遺跡、典型礦物產地、典型金屬礦床、花崗巖地貌、碎屑巖地貌、可溶巖地貌、火山熔巖地貌、火山碎屑堆積地貌、流水侵蝕地貌、流水堆積地貌、構造地貌、冷泉景觀、瀑布景觀、滑坡遺跡22亞類（見表1）。具有重要觀賞價值和重大科學研究價值的主要為地層剖面類、巖石地貌類、古生物遺跡類、古植物、構造形跡類等景觀類型。

2.3 公園內地質遺跡分布

公園內地質遺跡分布情況如下：全國性標準剖面、中小型構造、古無脊椎動物、古植物、古生物活動遺跡、典型金屬礦床、火山熔巖地貌、火山碎屑堆積地貌地質遺跡主要分布在中上元古界景區；碎屑巖地貌、流水侵蝕地貌、流水堆積地貌、冷泉景觀、瀑布景觀主要分布在八仙山、九山頂、梨木臺石英砂巖峰林峽谷景區；區域（大型）構造主要分布在府君山地質構造景區；可溶巖地貌主要分布在九龍山碳酸鹽巖地貌景區；花崗巖地貌主要分布在盤山花崗巖景區；構造地貌、滑坡遺跡主要分布在黃崖關斷崖地貌景區。具體如表1所示。

表1 薊縣國家地質公園主要地質遺跡一覽表Table 1 List of main geological reritages in Jixian National Geopark

3 公園內主要地質遺跡特征

3.1 中、新元古界剖面

中、新元古界（即薊縣剖面）廣泛出露在燕山地區，薊縣剖面長期以來一直是我國中、新元古界的標準剖面，剖面展布在薊縣城北，從常州村至府君山，長約24km，地層總厚度約9200m。主要包括中新元古界景區和府君山景區地層界線處分界點等66個剖面類地質遺跡景觀點（照片1）。薊縣剖面采用的是4系12組的劃分方案，全國地層委員會根據國際地層委員會的意見已將中、上元古界更名為中、新元古界。由下而上的次序為：中元古界長城系常州溝組、串嶺溝組、團山子組、大紅峪組；中元古界薊縣系高于莊組、楊莊組、霧迷山組、洪水莊組、鐵嶺組；中元古界待建系下馬嶺組和新元古界青白口系龍山組、景兒峪組。除下馬嶺組和龍山組之外，其他各組均為層型所在地。最新研究成果表明，薊縣剖面長城系上部以及整個薊縣系連續沉積，連續沉積時間達2.5億年[11]。

照片1 太古界和中元古界分界線Ptoto 1 The boundary between Archean and Mesoproterozoic

剖面記錄了當時的古環境、古氣候、古構造、古生物以及各種礦產、水資源等的自然信息。尤其是宏觀藻類化石群的發現，對研究生命起源具重大意義。

3.2 花崗巖地貌景觀

花崗巖地貌景觀地質遺跡主要分布于盤山花崗巖地貌景區，主要分布著印支晚期花崗巖，形成時間距今203～207Ma，斷層構造不發育。盤山地貌主要為低山丘陵地貌類型，海拔高度一般為300～500m，主峰掛月峰，海拔864.4m，山勢陡峭，坡度20～30°左右。個別懸崖峭壁達70～80°（照片2）。巖體節理裂隙發育，球形風化強烈，形成怪石嶙峋的巨石—石蛋山地貌。既有觀光旅游鑒賞價值又有地質科學考察價值。主要有72個地質遺跡景觀點，包括花崗巖山峰、花崗巖石蛋地貌、花崗巖崩塌堆積地貌、絕壁、陡崖、洞穴、石窟等。

照片2 花崗巖山峰Photo 2 Granite peaks

3.3 石英砂巖地貌景觀

石英砂巖地貌景觀類地質遺跡主要分布于九山頂、梨木臺、八仙山景區，主要有111個地質遺跡景觀點。九山頂分景區為中新元古界自然保護區北段，出露地層主要為中新元古界長城系常州溝組石英砂巖，屬于中低山地貌類型（照片3），包括九山頂、翡翠嶺、小石林、國畫嶺、天門口、群獸迎客、一線天等地質遺跡。

照片3 碎屑巖地貌Photo 3 Clastic rock features

八仙山國家級自然保護區，是天津市地勢最高，石英砂巖群峰匯集地方，景區出爐地層，主要為中新元古界長城系常州溝組石英砂巖，景區保留許多地質景觀，如峰林峽谷、塔林、象形山等地質遺跡。梨木臺分景區保留有峽谷、一線天、象形山、山峰、峰叢、峰墻等石英砂巖地貌景觀遺跡，出露地層主要是中新元古界長城系常州溝組石英砂巖。

3.4 古生物類景觀

公園古生物類景觀主要為廣泛分布于中新元古界剖面巖石中的宏觀藻類化石和疊層石地質遺跡，有62個遺跡點。藻類化石的發現，對研究本區古海洋、古地理、古氣候及地球早期生物的誕生及進化具有重大科學價值。其中團山子組多細胞宏觀藻類化石群是在團山子組的層中發現的屬于紅藻類、綠藻類和褐藻類的世界上最古老的多細胞宏觀藻類化石，由我國地質學家朱世興發現。這一重大發現使多細胞生物出現的年代，從國際公認的9億年前提到17億年前[12]，這是國際上在地球早期生物圈演化史研究中的一項重大突破。

疊層石是一種由原核生物周期性生命活動與沉積作用相結合而形成的粘附性的增生沉積構造[13]。薊縣中元古代長城紀和薊縣紀是我國上前寒武紀地質歷史時期中疊層石最為繁盛的階段，按照疊層石所賦存的層位，可劃分為團山子疊層石組合、高于莊疊層石組合、磨盤峪疊層石組合、閃坡嶺疊層石組合和鐵嶺疊層石組合，不同疊層石組合各具獨自特征和規律。其中薊縣系鐵嶺組灰巖中保存完好的多姿多彩的疊層石，中外地質學家來此參觀時，稱這一帶為“疊層石海”（照片4）；疊層石墻全部由海生多種疊層石組成，不僅圖形魅力多彩，像一幅巨型巖畫，而且拔地而起，直立如墻，氣勢恢宏，地質學家譽為“疊層石墻”

照片4 疊層石海洋Photo 4 Stromatolite Ocean

3.5 構造形跡景觀

構造形跡內主要有飛來峰區域構造和斜層理、波痕、斷層、褶皺、不整合侵入體、干裂、推覆構造、節理等地質構造景觀，主要的有50個地質遺跡景觀點，分布于各個景區內。其中府君山飛來峰構造，是由于在8億年景兒峪組地層形成以后，府君山一帶發生了一次強烈逆掩斷層構造運動，把遠在他處的14億年迷霧山組地層逆推到8億年景兒峪組地層之上面。后來迷霧山組老地層遭受強烈剝蝕，周圍露出了景兒峪組新地層，而殘留在山頂上的一部分老地層孤零零的蓋在新地層之上，仿佛是從遙遠的地方飛來一樣，故這種老地層推覆在新地層之上形成的山峰為“飛來峰”（照片5）。府君山飛來峰包括府君山、北嶺、老鴰頂、南嶺、南梁等山峰。斜層理、波痕、斷層、節理、泥裂、褶皺、推覆構造等地質遺跡景觀點主要發育于中新元古界地層中。

照片5 飛來峰Photo 5 Feilai Peak

4 地質遺跡綜合評價

4.1 定性評價

（1）科學價值

公園地質遺跡資源十分豐富，類型多樣，集中成片成帶出現，科學價值高，景觀秀麗多彩。早在20世紀30年代，我國老一輩地質學家高振西、高平和潘鐘祥等分別對薊縣中新元古界地層和盤山花崗巖作過研究。其中，中新元古界剖面是公園內核心地質遺跡。

中新元古界剖面系統記錄了距今16.5億年到7.8億年間的地質歷史和事件，以地層齊全、出露連續、保存完好、構造簡單、化石豐富、頂底界線清楚、巖石變質淺而聞名于中外地質學界[14]，被國際地科聯組織推薦為同時代地層的“層型剖面”的候選剖面。剖面反映了當時的古環境、古氣候、古構造、古生物以及各種礦產、水資源等自然信息。宏觀藻類化石群的發現，對研究生命起源具有重大意義；古火山活動遺跡和世界唯一的錳方硼石礦床都是極其重要的地質遺跡。正如李四光教授稱“與歐亞大陸同時代地層相比，恐無出其右者”。

石英砂巖峰林地貌景觀區保留了河流相交錯層理、斜層理、水平層理等沉積作用形成的地質遺跡；盤山巖體節理裂隙發育，球形風化強烈，形成巨石—石蛋山花崗巖地貌；府君山景區內，保留有薊縣逆掩斷層和構造窗等復雜構造現象，同時也是曾經著名的“薊縣運動”“府君山組”的命名之地。

（2）審美價值

中新元古界剖面出露完整、直觀，波痕、斜層理、雙向交錯層理，風暴沉積、雨痕、干裂、水下沖痕等沉積遺跡形象豐富，疊層石及古生物化石層位多，種類齊全，保存好，極富視覺觀賞性；石英砂巖峰林地貌景區群峰奇秀，峽谷幽深，發育于峰林之上動物形象奇石、節理斷裂所形成刀劈斧剁般的一線天、地層疊置、層理規整的萬卷天書形成瑰麗多姿的自然風景；盤山花崗巖節理及球形風化形成形態各異的險峰、奇石，類型多樣的花崗巖地貌是“花崗巖地質地貌的天然博物館”；黃崖關斷崖直立如墻，氣勢恢宏，九龍山秀峰、怪石、溶洞多姿多彩、千奇百怪。公園內容豐富、風景綺麗的地質資源是大自然奉獻給人類的瑰寶。

（3）科普價值

公園是研究地球46億年演變歷史中近10億年的“大地史書”，豐富的宏觀藻類化石群是研究生命起源的理想場所，是花崗巖地貌、碎屑巖沉積地貌、構造形跡及構造地貌等形成、風化與侵蝕過程不可多得的典型天然教科書。可作為巖石學、構造地質學、古生物地史學、地球動力學、自然資源學、礦物學等專業院校學生理想的教學、實習基地。也可引導中小學生和廣大游客認識公園地質遺跡的形成演化歷史和發育過程，對普及科學知識，愛護地球，具有重要意義和作用。

（4）旅游開發價值

公園內保存著大量極其珍貴的地質遺跡和地質奇觀，群峰俊秀、峽谷幽深、空氣清新怡人，科研科普價值高、觀賞性好，同時公園自然風景獨特、人文景觀馳名，適合旅游覽勝、休閑度假和地質科學考察，亦適合開展如登山、科考、生態體驗等專項活動，能滿足不同層次旅游的需求。

根據公園地質遺跡景觀價值評價及同類型地質遺跡對比分析，得出公園地質遺跡綜合價值定性評價結果（表2）。

表2 公園地質遺跡定性評價依據及結果Table 2 Basis and results of qualitative evaluation of geological sites in the park

4.2 定量評價

參考《中國國家地質公園建設技術要求和工作指南》與《國家地質公園規劃編制技術要求》中關于地質遺跡景觀評價的原則和指標，按科學價值、美學價值、科普教育價值及旅游開發價值為主，并結合公園地質遺跡定性評價依據（表2）對公園主要地質遺跡進行進行打分、評比，最后形成公園地質遺跡的綜合價值等級。

（1）評價指標

公園內的地質遺跡景觀點（區）的等級評價，按地質遺跡的價值評價和條件評價兩個方面進行（表3），并分別選出相應的評價指標。其中，價值評價主要有科學價值、美學價值、歷史文化價值、稀有性和自然完整性等五個評價指標；條件評價有環境優美性、交通狀況、安全性、環境容量和可保性等五個評價指標[15]。同時對兩個評價因子和10個評價指標，通過綜合評價分別給出權重。

表3 地質遺跡評價因子及評價指標權重Table 3 Evaluation factors and evaluation index weights of geological sites

（2）評價標準

地質遺跡評價因子中的每個評價指標按100分計數，劃分為世界級、國家級、省級、縣級四個檔次，并給出每個評價指標的評價內容。

（3）地質遺跡景觀等級確定及劃分

計算公式：A=∑Ci·∑Xi·Fi

其中：A=綜合得分；Xi=i項指標得分；Fi=i項指標權重；Ci=i評價因子權重。

根據此公式可以計算出各類地質遺跡景觀點(群)的遺跡評價綜合得分，再按照地質遺跡和地質景觀的重要性劃分地質遺跡景觀點(群)等級標準，根據重要性劃分為四個等級如下：

遺跡評價綜合得分100～95分，屬世界級；遺跡評價綜合得分94～80分，屬國家級；遺跡評價綜合得分79～65分，屬省級；遺跡評價綜合得分64～50分，屬縣級；綜合得分低于50分的地質遺跡認為不具有地質景觀意義，不參與評價。

（4）定量評價結果

對公園內的368處主要地質遺跡景觀點（區）進行評價，結果如下：公園有世界級地質遺跡景觀點（區）46處，占評價地質遺跡景觀點總量的12.50%，主要為中新元古界剖面類遺跡；國家級地質遺跡景觀點（區）23處，占評價地質遺跡景觀點總量的6.25%，主要包括中新元古界剖面地層典型巖石；省級地質遺跡景觀點（區）58處，占評價地質遺跡景觀點總量的15.76%，主要包括古生物類地質遺跡；縣級地質遺跡景觀點（區）241處，占評價地質遺跡景觀點總量的65.49%，主要有石英砂巖峰林地貌類、花崗巖地貌、黃崖關斷崖、九龍山碳酸鹽巖地貌類、府君山構造類地質遺跡。公園主要地質遺跡景觀資源等級評價結果見表4，各級別比重見圖2。

表4 天津薊縣國家地質公園主要地質遺跡評價等級Table 4 Evaluation grade of main geological Heritages in Tianjin Jixian National Geopark

圖2 公園不同等級地質遺跡比例Fig.2 Proportion of geological sites of different levels in the park

5 結語

天津薊縣國家地質公園地處京津唐三角地帶，地理位置優越，交通方便。在漫長的地質歷史中，園區內發育了豐富的地質遺跡資源，具有較高的科學價值及觀賞價值。公園主要地質遺跡有地質（體、層）剖面、地質構造、古生物、礦物與礦床、地貌景觀、水體景觀、環境地質7大類；地層剖面、構造形跡、古生物遺跡等16類；全國性標準剖面、區域（大型）構造、中小型構造、古無脊椎動物等22亞類。

對公園內的368處主要地質遺跡景觀點（區）進行綜合評價，結果如下：公園有世界級地質遺跡46處，占評價地質遺跡景觀點總量的12.50%；國家級地質遺跡23處，占評價地質遺跡景觀點總量的6.25%；省級地質遺跡58處，占評價地質遺跡景觀點總量的15.76%；縣級地質遺跡241處，占評價地質遺跡景觀點總量的65.49%。

公園內除中上元古界景區和府君山景區，其他景區都為封閉景區，公園內人類活動較頻繁，根據地質遺跡等級和可保護性等因素，科學劃定公園核心保護區和緩沖區，以保障園區內正常的旅游開發和生產生活不受影響；加強園區內地質遺跡的巡查監測和日常維護，保護珍貴的地質遺跡和科普設施不受人為破壞。