太行山北段世界遗产潜力区的地质学突出普遍价值探讨

王盟楠，李江海，章章雨

（北京大学地球与空间科学学院 造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京 100871）

地质遗迹是在地球形成、演化的漫长地质历史时期，受各种内、外动力地质作用遗留下的自然产物，它不仅是自然资源的重要组成部分，更是十分珍贵、不可再生的地质自然遗产[1-3]。太行山分布有2个世界遗产、6个世界地质公园、10个国家级风景名胜区、2个国家级自然保护区、11个国家地质公园、7个国家森林公园，主要集中在北段河北境内。其特殊的地质构造、地层、岩石、沉积、古生物化石、水文等遗迹以及独特的嶂石岩地貌、峡谷地貌，具有极其重要的地球科学价值。

前人研究一方面侧重于各个景区局部地质遗迹特征，缺乏对地质遗迹资源全方位的评价；另一方面集中于地貌类型及景观特征，缺乏对地质构造和地层类遗迹的重视，且并未将地质遗迹与构造演化过程进行有机结合，探讨地质遗迹研究的科学意义[3-7]。为此，本文在前人研究的基础上，应用GIS等空间分析工具，并通过对太行山北段小五台山国家级自然保护区、白石山国家地质公园、阜平天生桥国家地质公园、驼梁国家级自然保护区、嶂石岩国家级风景名胜区、邢台大峡谷国家地质公园、武安国家地质公园等开展野外工作，分析太行山北段地质构造、地层、地貌发育特征并对其进行整体评价，结合世界其他同类遗产地，对比分析研究区主要地质遗迹资源及其突出普遍价值，既能为其申报世界自然遗产提供依据，又能促进我国中部地区的转型发展、精准扶贫和生态文明建设。

1 太行山北段区域地质背景

太行山脉位于山西省与华北平原之间，北起北京西山，向南延伸至河南与山西交界地区的王屋山，纵跨北京、山西、河北、河南4省市。建立太行山北段数字高程模型，对山体走势及周缘盆地范围进行划分，并提取主要断裂，在山区范围内叠合地层及主要构造界线（图1）[3,8]。太行山地处华北克拉通中南部，以河北、河南为界将其分为北段和南段。太行山北段东邻渤海湾盆地，西部为汾渭地堑系、吕梁山和鄂尔多斯盆地，北接燕山褶皱带，总体上呈北东—南西向展布。其所处华北陆块位于特提斯构造域、古亚洲构造域和濒太平洋构造域之间[9]，构造演化历史可分为：①太古宙至古元古代形成了区内最古老的变质岩系结晶基底[10-12]；②中元古代，华北克拉通经历陆内裂谷作用，并相应沉积了较厚沉积盖层；③新元古代-古生代，构造活动以整体性的升降运动为主，主要受北侧古亚洲构造域的制约[13]；④新生代以来，东亚地区环太平洋带构造作用强烈，太平洋板块向欧亚板块俯冲，造成太行山的强烈隆升和华北平原的大幅度坳陷，形成巨型盆岭构造系[14-16]。

研究区内发育的地层系统（图1），总体可以划分为基底和盖层两个构造层次[17-18]。基底主要为太古宇至古元古界地层，包括阜平群、五台群和滹沱群，地层以强烈变质和混合岩化作用为主。盖层主要包括：①中元古界长城系海相石英砂岩地层，寒武至奥陶系海相碎屑岩-碳酸盐岩夹泥、页岩地层，志留至泥盆系抬升剥蚀、地层缺失，石炭至二叠系近海沼泽或河湖相含煤碎屑岩地层（分布较为零散）；②中生界侏罗系岩浆岩地层、新生界华北断陷区碎屑岩地层。

图1 太行山北段地质构造图（来源：作者改绘自中国科学院计算机网络信息中心GDEM90米数据 http://www.giscloud.cn）

2 太行山北段主要地质遗迹资源及成因

以全球13类地学价值分类[2,19]为标准，太行山北段地质遗迹可归纳为分类表中的5类：地质构造、地层学、化石地点、山脉及冰期记录，主要可概括为地质构造、地层、地貌三大类。

2.1 地质构造类遗迹

华北克拉通具有大于25亿年的变质结晶基底，经历了加里东、海西及印支运动板块活动影响，仍保持稳定状态[20]。晚中生代以来，由于软流圈的不均一变化和陆块内岩石圈的相互活动，克拉通内部发生垂直隆升和强烈的拉张伸展作用，中部造山带隆起并在其周缘发育了大量的断陷盆地，盆地多由地垒（半地垒）-地堑（半地堑）组成[21-22]。太行山北段及其周缘地区保留了以断裂构造为主，包括褶皱构造及不整合面在内的众多地质构造遗迹，如邢台—安阳—新乡大断裂、乌龙沟——上黄旗断裂、紫荆关—灵山断裂、黄崖底—杨家池—八达正断层等。

山体的抬升、剥蚀对应于盆地的沉降、堆积，笔者通过分析整合前人局部勘探成果，编制横跨鄂尔多斯盆地——渤海湾盆地区域大剖面（图2），显示了太行山北段与汾渭地堑系、渤海湾盆地盆山耦合关系。以渤海湾盆地为例，太行山山前断层作为盆、山边界，其发育控制了不同规模的次级构造单元，并使整个渤海湾盆地表现出“隆、坳相间”的构造格局，对隆起和盆地均产生了重要影响[24-25]。

晚中生代断陷期前，太行山山前断层为逆冲断层，并在控制区域上呈北东向的挤压构造；晚侏罗世至早白垩世，太行山—吕梁山整体隆升，断层发生构造反转并进入伸展状态，渤海湾盆地发生沉降，反向促进太行山的隆升[13]；新生代，太行山—吕梁山中部软流圈呈带状上涌，对岩石圈的引张力产生了强烈的伸展作用，汾渭地堑系逐渐形成[20]。

图2 太行山北段及周缘地区地质剖面图（来源：根据参考文献[14,17,20,23]修编）

2.2 地层类遗迹

太行山北段区内地层出露齐全（图1），包括太古宇（阜平群）（图3(a)）、古元古界、中-新元古界（长城系、蓟县系、青白口系）（图3(b)）、古生界（寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系）、中生界（侏罗系）（图3(c)）、新生界（古近系、新近系、第四系），地层产状平缓，保留了众多地层标准剖面遗迹。其中，太古宙阜平群剖面，记录了距今28亿年左右华北地区发生的构造变质热事件，地壳发生大规模变动—阜平运动，地层发生强烈变质和混合岩化作用[26]。涞源县白石山山体的“双层结构”，即“底座”侏罗系肉红色花岗闪长岩、“顶盖”中元古界高于庄组和雾迷山组白色大理岩，记录了燕山期岩浆构造活动，白云岩受花岗岩侵入接触热变质的影响，发生重结晶和褪色作用，形成白色白云石大理岩和硅灰石或透闪大理岩[27-29]。

2.3 地貌类遗迹

太行山北段主要发育夷平面（图3(b)）、嶂石岩地貌（图3(c)）、大理岩峰林地貌（图3(d)）、峡谷地貌（图3(e)）和瀑布地貌等地貌景观，以夷平面、嶂石岩地貌和峡谷地貌作为研究区内地质遗迹的典型代表。

夷平面主要分为3期，记载了喜马拉雅造山运动对华北地区的影响[6]。古新世，喜马拉雅造山运动第一幕，形成北台期夷平面；渐新世，第一幕结束，发生剥蚀、夷平作用，形成甸子梁期准平原；中新世早、中期，第二幕开始，甸子梁期准平原被抬升到太行山顶部，构成了山地夷平面（图3(b)）；中新世晚期至上新世早期，第二幕趋于结束，外力侵蚀、剥蚀作用再居于主导地位，并以侧蚀、展宽为主，形成唐县期宽谷-山麓面。

图3 太行山北段主要出露地层及地貌景观（来源：作者自摄）

嶂石岩地貌、丹霞地貌、张家界地貌并称为中国三大砂岩地貌，因河北赞皇县嶂石岩风景区出露典型而得名，为地貌学按岩性分类确立的一种新型地貌类型[4]。多形成绵延数千米的丹崖长墙、阶梯状陡崖，崖壁可分为4个栈阶：底栈、二栈、三栈和顶栈，二、三栈栈崖为中元古界长城系云梦山组红色石英砂岩，夹有赵家庄组紫红色泥岩，顶栈崖为寒武系灰岩，并记录了早第三纪、晚第三纪、第四纪三期地貌旋回[5,7]。

3 太行山北段突出普遍价值

太行山北段主要符合世界自然遗产的评价标准（viii）：代表地球历史重要阶段，包括生命记录、地形演变过程中所进行的重要地质过程或具有地貌或地形特征的突出范例[2]。该地区保留了众多的地质遗迹，很好地记录了燕山期以来华北板块板内造山的构造演化过程，地球重要演化阶段以及地球演变过程中所进行的重要地质过程。太行山北段地质地貌方面的突出普遍价值有以下几点。

（1）山脉地质历史之漫长是已有山脉遗产所难以匹敌的，地层多近水平发育，出露齐全，是“华北地质历史的长廊”。太行山北段有着25亿年以上地质发展史，地层出露齐全，发育的地层系统从下到上包括太古宇（阜平群）、古元古界、中-新元古界（长城系、蓟县系、青白口系）、古生界（寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系）、中生界（侏罗系）、新生界（古近系、新近系、第四系），有着复杂的地形地貌及漫长的演化史。

（2）太行山北段是发育于克拉通内部的宏伟山脉，是已有山脉遗产中罕见的。太行山北段具有典型稳定的克拉通型地壳结构，是新生代东亚裂谷活动形成的巨型盆岭构造系的隆起地带，而非发育在板块挤压边界或火山活动区。

（3）太行山北段是华北克拉通中生代以来构造破坏地质过程的典型例证，包含着新生代以来山体隆升独特的地质地貌特征，亦是探讨盆山耦合关系的典型例证。太行山北段记录了整个华北地区第三纪以来的地貌演化和山体第四纪以来的强烈抬升，成为新生代山脉快速和间歇性抬升的直接证据。

王：ICME-14的会标（LOGO）充分结合了会议性质与中国古代数学文化，基本思想来自河图．河图与洛书一起一般认为是中华文明之始．《易经•系辞》：“河出图，洛出书，圣人则之”，后世的太极、八卦、风水等皆可追源至此．

（4）太行山北段位于我国第二台阶（黄土高原）与第三台阶（华北平原）过渡带上，是亚洲东部山脉形态的典型代表。太行山北段位于我国两大地势阶梯的过渡地带，是该区的暴雨中心，具有山脉高差巨大（2 000 m）、台阶式抬升、峡谷纵横等特点，是断块抬升、流水侵蚀共同作用形成的断块山脉，呈南北向带状分布。区内发育众多的峡谷群，切割深、落差大，众多峡谷两侧由长崖断壁围限。太行山东西垂向变化，山脉成嶂、成台，其形态高大雄伟、巍峨壮观，构成了中国东部宏伟的地理、气候、地貌（盆山）屏障和界限。山顶夷平面、山麓剥蚀面以及多级河流阶地面是研究华北地貌发育史的良好素材，对恢复和重建亚洲东部地貌发育史具有重要价值。

另外，太行山北段也符合世界自然遗产的评价标准（vii）：绝妙的自然现象或具有罕见自然美的地区[2]。以独特的嶂石岩地貌为代表的太行山巍巍群峰、深切峡谷、连绵瀑布，奇特洞穴，加上独有的生态景观，四季天象，斑斓色彩，构成了中国两大台地转折处的一种特殊类型的山水长卷，具有极高的美学观赏价值[7,30-31]。

研究区包含了能够反映遗产价值的典型地层、岩石、构造、沉积、水文等遗迹以及自然保护地，在要素、范围、价值上是完整的。同时，区内分布有大面积国家级风景名胜区、国家级自然保护区、国家地质公园、国家森林公园等国家保护地，均受到中国有关法律的严格保护，保存状况较好，因此遗产本身及相关环境均具有世界自然遗产申报的良好条件。

4 太行山北段地学价值全球对比分析

世界自然遗产要求超越国家界限，对全人类的现在和未来均具有普遍的重要意义，具有全球代表性，因此将太行山北段地学价值进行全球对比分析，突出其突出普遍价值。

与地质构造遗产比较，主要有加拿大格罗斯莫讷国家公园（5.7亿年至4.2亿年蛇绿岩，欧美板块缝合线证据）、中国三江并流（印度板块与欧亚板块碰撞）、澳大利亚麦夸里岛（唯一海洋深处活跃升出海平面岛屿）3处。

与地层类遗产比较，主要有美国大峡谷国家公园（20亿年至2亿年沉积地层）、英国侏罗纪海岸（中生界2亿年以来地层与化石）2处。

与山脉遗产地比较，主要有加拿大克鲁恩国家公园、落基山国家公园、美国奥林匹克国家公园、大雾山、约塞米蒂国家公园、澳大利亚塔斯马尼亚荒原、保加利亚皮林国家公园、秘鲁瓦斯卡兰国家公园、委内瑞拉卡奈玛国家公园、法国—西班牙比利牛斯—佩尔杜山、印度尼西亚洛伦茨国家公园11处。

表1根据太行山北段主要地质遗迹类别及特征，列出其与其他主要同类世界遗产地的对比情况。此外，还有以其他标准进入遗产目录，但山脉价值较突出的遗产地，其中与太行山北段最为类似的为南非和莱索托两国交界处的德拉肯斯堡山脉。德拉肯斯堡山脉发育于新生代抬升的古地块边缘，海拔主要处于1 000～2 000 m之间，山脉两侧呈阶梯状降低，山体主要发育前寒武纪玄武岩[32]，虽构造背景、地貌特征与太行山北段相似，但地层记录远不如其完整，山体发育对周缘构造体的控制作用亦不如其典型。

从类型数量上看，国际上化石地点类、山脉类、冰期记录类遗产数量较多，而地质构造类与地层学类的遗产数量非常少。地质构造类7个，地层学类只有2个。同时，我国世界自然遗产和双遗产表现出“二多一少”的特点：生物多样性和地貌景观类型的世界自然遗产和双遗产数量较多，基础地质遗迹的世界自然遗产和双遗产数量相对较少[33]，加之目前《世界遗产名录》中还尚未有剖面类的世界自然遗产或双遗产[33]，因此，研究区自然遗产申报具有重要意义。

从空间分布上看，地质构造类遗产主要分布在澳大利亚（占3/7），地层学类遗产主要分布在美国和英国。研究区代表亚太地区自然遗产申报，将在一定程度上促进世界自然遗产地域性分布平衡。此外，不同于世界其他地区山脉（造山带）以及古老克拉通内平坦地貌，太行山北段是第三纪以来古老地壳大规模抬升、河源侵蚀的产物，具有漫长的地质演化历史（25亿年）和年轻的、正在进行的成山过程，具有全球的典型性和代表性。

因此，研究区作为世界自然遗产中的鼓励类型（地质构造类与地层学类），大规模的系列遗产申报，有助于更好地应对日益复杂的遗产申报国际和国内形势。同时，我国世界自然遗产分布不均匀，南方多，北方少。且多分布于我国的西南部地区、东南部地区和中东部地区[33]。研究区作为我国中部地区为主的世界遗产申报，将更好地促进我国中部地区的转型发展、精准扶贫和生态文明建设。

表1 太行山北段与世界其他同类遗产地对比（第八条标准符合遗产地）

续表1 太行山北段与世界其他同类遗产地对比（第八条标准符合遗产地）

5 结束语

（1）太行山北段总体上呈北东——南西向展布，其所处华北陆块位于特提斯构造域、古亚洲构造域和濒太平洋构造域之间，太古宙至古元古代变质岩系结晶基底形成，中元古代陆内裂谷作用并沉积了较厚沉积盖层，新元古代—古生代整体性升降运动，新生代以来太平洋板块向欧亚板块俯冲，造成太行山的强烈隆升和华北平原的大幅度坳陷，形成巨型盆岭构造系，形成了众多地质遗迹。

（2）太行山北段主要地质遗迹资源可概括为地质构造、地层、地貌三大类，以断裂构造遗迹（太行山山前断裂带等）、地层标准剖面遗迹（太古宙阜平群等）、夷平面（北台面、甸子梁面和唐县面）、嶂石岩地貌、大理岩峰林地貌和峡谷地貌为典型代表。

（3）太行山北段是古老克拉通内部构造活动形成的断块山脉，是华北克拉通中生代以来构造破坏地质过程的典型例证，是探讨盆山耦合关系的典型例证，亦是亚洲东部山脉形态的典型代表，其出露地层完整记录了25亿年以上的漫长地质历史，同时具有地学及美学突出普遍价值。

（4）太行山北段属于世界自然遗产中的鼓励类型（地质构造类与地层学类），其发育于古老克拉通内部、地质历史之漫长是世界已有山脉遗产所缺乏的，具有全球的典型性和代表性，它既是对地质构造与地层这两个类型遗产的极好补充，亦将填补亚洲东北部山脉遗产的空白区。研究区申报世界自然遗产以及进一步教育及旅游开发利用具有可行性。