北京平谷黄松峪国家地质公园地质遗迹特征与保护利用研究

郝春燕　徐尚智　贺瑾瑞　吴家悦　于兆林　程素珍　冉淑红　陈铁军　杨鸿连

要：在收集、整理基础地质资料的基础上，将公园地质遗迹资源总结为2大类5类8亚类，对不同类型地质遗迹进行了特征分析。从物质基础、构造作用和古气候影响方面揭示了黄松峪砂岩地貌的成因机理，进一步明确了岩性特征的基础作用、地质构造的控制作用和冷热交替古气候的加速作用。与国内其他地区砂岩地貌相比，黄松峪砂岩地貌具有母岩地层时代古老、发展时期较早、线条棱角突出的特点。

关键词：黄松峪;地质公园;地质遗迹;保护;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

北京平谷黄松峪国家地质公园位于北京市平谷区东北部，处于燕山南麓与华北平原北端的相交地带。地理坐标东经117°12′00″～117°16′52″，北纬40°12′38″～40°20′20″，总面积36.4 km2。公园位于中低山区，石河自北向南从中间穿过。整体地势为东西高、中间低，由北向南逐渐降低。

20世紀10年代末，区内开展的工作主要为地质矿产或构造调查，涉及范围较大，精度较低。50年代末以后，由于国民经济发展的需要，区内陆续开展了区域地质、矿产地质等系列调查研究工作。为了积极保护和合理开发地质遗迹资源，开展了多次地质遗迹科学考察（北京市地质研究所，2009），申报地质公园，2009年成功升级国家地质公园。

为贯彻习近平生态文明思想，2019年6月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于建立以国家公园为主体的自然保护地体系的指导意见》，地质公园被列为自然公园的一种类型，纳入自然保护地体系，地质遗迹成为重要的保护内容。一些学者针对北京地质遗迹开展了保护地优化整合探讨（柳晨等，2020），但未针对具体地质公园开展相关研究。为探索在新形势下如何更好地保护利用地质遗迹资源，本文对黄松峪国家地质公园的地质遗迹类型、特征开展了研究，分析了黄松峪地区砂岩地貌的成因，开展了砂岩地貌对比研究，并提出保护利用建议。

1 地质背景

1.1 地层

公园地层以中元古界长城系为主，出露范围占公园总面积的50%以上，为一套在滨海—浅海环境下沉积的碎屑岩（砾岩、砂岩）、黏土岩（页岩）和碳酸盐岩（白云岩、白云质灰岩）及同时期火山活动产物组成的岩石组合。北侧中部出露小片太古宇片麻岩，属变质岩（北京市地质矿产局，1995;北京市地质研究所，2004）（表1）。由北往南，地层年代由老到新。

1.2 构造

公园位置处于华北地台北部、燕山台褶带中段南部，位于蓟县中坳褶西段，属于平谷穹断区。区域构造为大华山背斜，时代为燕山早期，走向北东，核部出露四合堂群，两翼为长城系，轴面大致直立，波状弯曲（北京市地质矿产局，1991）。公园所在范围处于大华山背斜构造的东南翼，地层产状较为平缓。区内主要构造形态为断裂，主要延伸方向为北西向、北东向和近东西向（图1）。

2 地质遗迹资源类型

国内外关于地质遗迹分类的研究比较深入，方案颇多。其中，为指导国家地质公园规划和建设，国土资源部在《国家地质公园建设指南》中，按照成因进行了地质遗迹分类（国土资源部地质环境司，2016）。2017年，国土资源部发布了地质矿产行业标准DZ/T 0303-2017《地质遗迹调查规范》，提出了新的分类体系。参考前述分类方案，根据公园地质遗迹特点和成因，平谷黄松峪国家地质公园地质遗迹包括2大类5类8亚类（表2）。

3 主要地质遗迹资源特征

3.1 砂岩地貌

公园砂岩地貌景观呈现为砂岩峰丛地貌和砂岩嶂谷地貌，分布于公园中部和北部（图2）。其形成的物质基础为中元古界长城系常州沟组石英砂岩。中元古界长城系常州沟组石英砂岩呈厚层状，产状较为平缓，节理发育。由于节理产状陡直，使得棱角分明的陡崖、石柱、石墙比较发育。在构造节理、差异风化、重力崩塌、流水冲蚀等综合作用下，石林峡形成了线条刚直的砂岩峰丛地貌（图3）。湖洞水内，受追踪张节理的控制，形成了左弯右曲、两壁陡直、又深又长的嶂谷（图4）。这种地貌是中国北方半湿润半干旱条件下形成的砂岩峰林、峰丛和嶂谷地貌，具有一定的典型性和代表性。

3.2 岩溶洞穴

公园内代表性的岩溶洞穴为京东大溶洞，位于公园南部（图2）。京东大溶洞整体洞道长约2.5 km，发育于中元古界长城系高于庄组白云质灰岩中。可溶性的白云岩以及其中发育的裂隙构造，为岩溶洞穴的形成提供了条件。洞内可见溶蚀侵蚀、化学沉积和机械沉积形成的不同类型的地下岩溶景观。碳酸盐岩中夹有难溶的燧石条带或结核。经过地下水的长期冲刷，周边的碳酸盐岩逐渐被溶蚀掉，只保留下来不同形状的燧石，形成状如“浮雕”的溶蚀侵蚀遗迹（图5）。洞内的化学沉积景观有滴水（图6）、渗透水、流水等不同类型。受外动力作用的影响，溶洞在形成过程中，有些已形成的沉积景观发生了崩塌，形成了机械沉积景观。由于形成溶洞的碳酸盐岩地层古老、洞穴规模较大、岩溶沉积类型齐全、洞内景观美丽多姿，京东大溶洞不仅具有重大的科研科普意义，而且具有很高的观赏价值。

3.3 古火山活动遗迹

公园内出露有多处古火山机构，为火山颈相的火山角砾岩筒，分布于梨树沟和黄松峪等地（图2）。埋深200～700 m，出露面积为0.0012～0.18 km2。平面形态有近圆形、椭圆形及不规则形多种，与围岩的接触面多内倾，倾角大于50°，常呈喇叭口状负地形。角砾主要为碱玄岩、白云岩，少量片麻岩，大小多在2～15 cm，棱角状，含量65%～90%。边部由于大量围岩掺入，常为复成分火山角砾岩。其中，黄松峪（图7）和梨树沟2处的古火山机构出露最好，通达性好。这次古火山活动发生在中元古代，这一时期的古火山机构在北京地区只有包括公园在内的平谷区才出现，对发生在中元古代火山活动的研究，厘清华北地区地质演化历史具有重要的意义。

3.4 海相沉积地层和沉积构造

公园地表出露有中元古界长城系——高于庄组、大红峪组、团山子组、串岭沟组、常州沟组，层序清楚，发育完整，保存完好。岩层中保存了许多反映当时沉积环境的重要地质遗迹，例如水平层理、交错层理等层理构造，波痕、泥裂等层面构造（图8），以及结核、缝合线等其他沉积构造，这些沉积构造反映了公园中元古代长城纪时期沉积古地理环境的变化。这些地质遗迹不仅是现代地貌及自然景观形成的物质基础，而且反映了中元古代海洋环境的变化，具有很高的科普价值和观赏价值。

3.5 角度不整合接触面

公园内广泛出露中元古界长城系常州沟组地层。在公园北部（图2）局部可见常州沟组底部的砾岩呈角度不整合覆盖在太古宇片麻岩上面（图9）。这一不整合接触面代表着一次宏大的地壳运动——吕梁运动，在北京乃至华北地区都具有广泛的典型意义和代表性，可以与蓟县剖面进行对比研究。公园的常州沟组底砾岩属河流相沉积，砾石成分主要为脉石英和石英岩，砾石大小不一，磨圆度好，排列疏散，不仅具有科学研究意义，而且具有很大的观赏性。

4 砂岩地貌成因研究

公园内砂岩地貌是中元古界常州沟组砂岩在多次构造运动的作用下，產生多组断裂、节理，经流水侵蚀、风化、重力崩塌等多种外动力地质作用形成。

（1）物质基础

公园中形成砂岩地貌的物质基础是中元古界常州沟组长石石英砂岩。岩层呈中厚层状，产状平缓，倾角10°左右。岩石中含大量的石英、长石颗粒，致使岩石硬度大、性脆。岩石力学强度低，利于节理、裂隙的发生。在流水的冲蚀、切割等外力作用下，岩石易崩解。在重力作用下，易发生崩塌垮落。

（2）构造作用

在地质演化历史中，园区经历数次大的构造运动。燕山运动、喜马拉雅运动等多期构造作用下，岩石中产生了近东西向、北东向、近南北向的不同方向的断层和节理。岩石被切割分裂。因此，断层和节理对地区砂岩地貌的轮廓塑造和发育格局起到控制作用。岩石中发育的节理密度较大，一般密度大于8 条/m。同一位置通常发育3～4 组节理，倾角一般都大于80°。密集发育、产状陡直的节理将岩石切割成柱状，为物理风化剥蚀创造了有利的条件。新近纪上新世以来，新构造运动影响下，公园处于抬升过程中，流水的冲蚀切割非常强烈，更容易发生崩塌。在多期地质构造的作用下，砂岩地貌逐渐形成。

（3）古气候作用

古气候在砂岩地貌的形成过程中，发挥了极为重要的作用，加速了岩石的崩解。公园地质历史上反复出现干冷和暖湿气候交替的情况，暖湿气候下，径流发育，地表水沿裂隙的冲蚀侵蚀作用较强;干冷气候条件下，寒冻风化作用促进了岩石的物理风化。这对砂岩地貌的形成具有局部塑型的作用。

5 砂岩地貌对比研究

砂岩在我国分布较为广泛，如湖南、福建、四川、云南、江西、山西等地分布着大量砂岩（蒋凌云等，2018）。由砂岩形成并命名了丹霞地貌、张家界地貌和嶂石岩地貌（颜明，2013）。与国内同类地貌相比，公园内的砂岩地貌有其自身的特点。从物质基础上，张家界砂岩峰林的母岩为古生界泥盆系中统云台观组和上统黄家蹬组的厚层或巨厚石英砂岩，而本园区内砂岩地貌的母岩则为中元古界长城系常州沟组砂岩，与嶂石岩地貌代表区域地层层位相当，较为古老。从发展阶段上，园区中的砂岩地貌仍处于青年发展阶段，它与中国南方热带、亚热带潮湿气候条件下形成的成熟型砂岩地貌有明显的不同。从地貌形态上，相比较而言，南方的砂岩峰林、石墙等地貌景观线条更为柔和，而园区的砂岩岩壁等线条刚劲有力，峰柱棱角分明，与张家界、丹霞山砂岩地貌形成鲜明的对比（表3）。

6 保护利用建议

（1）开展大比例尺地质遗迹调查，摸清资源家底

国家地质公园的建立是以保护地质遗迹资源、促进社会经济的可持续发展为宗旨（国土资源部地质环境司，2006）。为确保地质遗迹的严格保护和适度利用（贺瑾瑞等，2016），首先要开展好地质遗迹调查工作。在地质公园前期科学考察的基础上，全面开展大比例尺地质遗迹调查，进一步摸清遗迹资源家底，为公园未来发展规划、遗迹保护和地学科普提供科学依据。

（2）建立地质遗迹名录，确定保护利用对象

地质遗迹名录是地质公园地质特色和资源核心的集中体现，是地质遗迹保护利用对象的集合。根据地质遗迹调查和评价结果、受威胁程度和保护现状，确定地质遗迹保护级别，建立地质遗迹名录。地质遗迹名录是动态变化的。根据科学研究和地质遗迹的变化，对名录进行定期维护和更新。

（3）圈定地质遗迹保护范围，因地制宜进行保护利用

每一处地质遗迹均具有一定的独特性，地质遗迹保护方案应因地制宜。在圈定地质遗迹保护范围的基础上，结合周围的地质环境特征和利用现状，对每一处地质遗迹制定有针对性地保护利用方案。尤其是重要的、易破坏的地质遗迹，应单独制定保护方案。在保护的同时，兼顾好利用。

（4）开展地质遗迹定期巡查和监测，建立遗迹资源监测台账

地质遗迹内涵丰富，覆盖广泛。不同类型的地质遗迹，其分布范围和空间展布形式差异很大。从微观到宏观，从平面到立体，从线型到面状，各有不同。针对地质遗迹的重点部位，开展地质遗迹的定期巡查。根据地质遗迹的不同类型和分布特点，开展地质遗迹的实验监测。建立地质遗迹资源的巡查和监测台账，定期进行总结。

（5）开展地质研学，发挥资源科普优势

如今各自然学科的研学市场需求很大。地质公园是天然的地球博物馆，是记载地质演化的史书，在开展地球科学普及方面，有着不可比拟的优势。针对不同年龄段的青少年，以地质遗迹科普知识为主，结合环境、景观和团队协作等，设计地质研学科普路线，让广大青少年在获得知识的同时，获得更为丰富的人生体验，帮助其更好的成长。

（6）加强宣传力度，帮助人们认识身边的宝藏

地质公园地处北京郊区，面对密集的各类人群，通过各类活动，对周边居民和广大市民，进行地质遗迹保护和地质科普知识宣传，让人们了解地质遗迹所蕴含的深刻的地球科学内涵，了解地质遗迹保护的作用和意义，帮助人们更为全面的发现和认识身边的宝藏，更加自主自愿的保护地质遗迹。

7 结论

（1）根据地质遗迹特点和成因，平谷黄松峪国家地质公园地质遗迹可分为2大类5类8亚类。

（2）公园的主要特色地质遗迹为中国北方地区半干旱气候条件形成的砂岩峰丛地貌景观、记录中元古代火山活动的古火山机构、吕梁运动形成的角度不整合接触面、赋存在古老的碳酸盐岩地层中的岩溶洞穴、中元古界海相沉积构造等。

（3）公园内砂岩地貌的成因：中元古界常州沟组砂岩是物质基础，地质构造具有控制作用，古气候则发挥了加速风化的作用。

（4）在跟同类地貌对比研究的基础上，提出了开展大比例尺地质遗迹调查、建立保护名录、圈定保护范围等地质遗迹保护利用建议。

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