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    李彦龙,男,28岁,硕士,专业技术十二级,青岛海洋所研究实习员。专业方向:天然气水合物试采

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    首次建立了天然气水合物试采过程中储层泥砂从骨架剥落到运移产出的基本模式,提出了水合物试采出砂临界压降条件基本概念及其预测方法,基于模拟向首次水合物试采工程提出了“小步慢跑”的工程建议并被采纳,在试采降压方案控制方面起到重要支撑作用;创新提出不同生产模式下的出砂量预测方法,对我国首次海域天然气水合物试采过程中的出砂量区间进行预测并提出了工程建议;首次提出了“防排结合,以排为主”的工程设计思路,创新提出了南海水合物试采过程中以稳定储层为核心的“防粗疏细”式控砂精度设计方法,设计砾石层尺寸与实际应用结果一致,为我国首次海域天然气水合物试采的成功提供了有效保障与服务。 

    实现转化应用和有效服务情况:

    基于研究获得的出砂模式、出砂临界压降条件预测方法、出砂量预测方法在我国首次海域天然气水合物试采降压方案制定中得到了有效应用;井底控砂精度设计方法设计的充填砾石层尺寸为实际试采成功提供了有效服务。2016-2017年累计发表第一作者学术论文7篇,其中 SCI/EI4篇,累计申报国家专利15项(第一发明人8项),其中发明专利12项,国际专利1项,初步形成了天然气水合物开采过程中出砂管控技术专利集群,以专利集群的形式奠定地调局在天然气水合物出砂管控方面的领先地位。积极参与科普活动,2016-2017年累积进行科普讲解/报告4次。 

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    首次提出天然气水合物开采出砂管理体系,创新将天然气水合物开采过程中的基本出砂模式、出砂临界压降预测方法、出砂量预测方法、井底控砂技术方案及井筒携砂流动设计有效融合,摒弃常规油气“防砂”理念的 思维约束,提出了新型的天然气水合物开采出砂管理方案;首次将“节点系统分析方法”引入到天然气水合物出砂管理体系研究中,形成了较为完善、以维持储层稳定性为核心理念的出砂管理体系分析方法。创新提出以整合大型商业化数值模拟软件、宏观多场耦合模型、颗粒级尺度微观模拟“三位一体”的水合物开采井出砂过程参数预测方法。首次提出泥质粉砂天然气水合物砾石-泥砂吞吐置换开采新技术和大孔径主井眼多分支孔开采新技术。 

    促进人才成长和团队建设情况:

    本人目前承担地调项目子项目一项,参加工作第一年即获得了国家自然科学基金、中科院重点实验室基金的资助,2016年度考核为优秀,获得地调局海域天然气水合物试采先进个人荣誉称号;目前已形成以本人为学科带头人,以青岛海洋所为核心,联合国内优势力量的以天然气水合物出砂管控研究为特色,兼顾泥质粉砂天然气水合物开采降压方案、产水管道保障等研究的水合物开采模拟团队;团队成员2017年度获得国家基金2项,省部级基金2项,1人获国家基金委资助赴新加坡国立大学交流,培养研究生6人,其中1名研究生基于本团队研究获得了国家奖学金,团队2016-2017年累积发表学术论文16篇。 

    李彦龙

    核心提示

    水,万物之本源,其进与退牵动着整个自然生态系统。位于西北内陆干旱区的石羊河流域,是我国内陆生态环境问题最严重的流域之一,长期以来受人类开发利用活动影响,水循环平衡遭到破坏,地下水生态危机凸显,干旱区绿洲饱受威胁。地质科研人员通过长期调查研究,破解了天然绿洲退化防控关键,有力支撑了当地生态系统保护与地下水位精准调控。

    2020年3月4日,青土湖畔野鸭成群,碧波荡漾。姜爱平 摄

    科研人员在测定包气带饱和渗透系数。王哲 摄

    科研人员在读取气象数据。刘鹏飞 摄

    一场小雪过后,站在甘肃省民勤县的青土湖畔,湖面波光粼粼,成片金黄的芦苇迎风飘荡,不远处沙丘起伏,一幅“大漠边塞,长河落日”的壮美景象映入眼帘。

    当你了解青土湖的前世今生,便会觉得眼前这一汪湖水弥足珍贵。

    青土湖所在的石羊河位于河西走廊东端,是我国西北地区重要的内陆河。流域总面积4.16万平方公里,涉及以武威市为主的8个县区。石羊河形成的绿洲是防止北部巴丹吉林和腾格里两大沙漠汇合、拱卫河西走廊的生态屏障。

    “有水一片绿,无水一片沙”,数百年来,石羊河经历了从水流泱泱到风沙茫茫、再到蒹葭苍苍的沧桑巨变。近年来,尽管绿色在这片土地上不断延展,但石羊河仍是全国内陆河流域中生态环境问题最严重的流域之一。如何彻底摆脱成为沙漠的危机,是不得不面对的严峻课题。

    长期以来,自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质研究所的科研工作者在石羊河流域开展了大量水资源与生态环境关系研究和观测。调查研究发现,灌溉农田规模过大是天然绿洲生态退变的主因。对于一个年均降水量不到200毫米、蒸发量高达2600多毫米的干旱地区来说,地下水占总供水量的八成,而灌溉农业用水量占当地总用水量的86.57%,90%以上的天然绿洲生态退化与水土资源开发利用不合理有关。

    采补失衡,地下水生态危机凸显

    从武威市向北60公里,就到了亚洲最大的沙漠水库红崖山水库。它见证了石羊河流域人民与干旱抗争的曲折历程。

    距今七八千年前,祁连山的冰川融水,从石羊河奔涌而下,滋养着古凉州地区,其冲积形成的肥沃绿洲农田,成为河西走廊的精华地带。直至明朝洪武年间,流域下游还是一片上耕下渔、湿地遍布的景象。随着气候干旱、冰川退缩以及人类活动的加剧,石羊河下游渐渐消失在沙漠中。

    20世纪50年代以来,随着人口的不断增加,石羊河流域大面积垦荒种粮,灌溉农田面积不断扩增。这被认为是流域自然生态退化的主要动因。

    根据遥感监测,与1970年相比,2017年石羊河流域耕地面积增加了1200平方千米,天然绿洲面积则减少了1850平方千米。也就是说,每增加1亩耕地导致1.5亩~2.0亩天然绿洲消失。

    究其原因,还是干旱气候下水资源天然性匮乏和灌溉农田规模过大,加之上游山区长期大规模拦蓄出山地表径流。

    当石羊河的流水引入农田仍不能满足灌溉需求时,人们首先想到的是修建水库。于是,石羊河上游的8条支流上建起了7座水库,红崖山水库即是其中之一。据统计,石羊河2000年流入下游民勤盆地的径流量是1957年的1/5。面对地表来水的减少,中下游地区就把解决水资源短缺的出路寄托于开采地下水,由此造成采补严重失衡,区域地下水位普遍下降10米~20米,局部地区达40米。

    “气候干旱、地下水与地表水频繁转化是西北内陆河流域水循环的突出特点,造就了西北内陆河流域的生态格局,石羊河流域也不例外。”水文地质环境地质研究所研究员聂振龙告诉记者,“上世纪80年代以来,人类活动对流域地下水位下降的影响占比超过90%,气候变化的影响不足10%。”

    聂振龙团队将地调局部署的地质调查项目与国家重点研发计划项目课题相结合,组织地调局相关直属单位和中国地质大学(武汉)、中国地质大学(北京)、河海大学、甘肃省地质矿产勘查开发局水文地质工程地质勘察院、核工业航测遥感中心等多家单位,联合开展石羊河流域地下水合理开发利用及生态功能保护研究与示范工作。

    根据项目组的研究,流域水循环平衡过程决定了地表生态的区位特征和地下水生态功能特征。人类水土资源开发利用活动极大地改变了民勤盆地水循环平衡格局:在上游,由于修建了大量水库,90%以上的出山河水被水库截留;在中游,渠系代替了天然河道,渗漏补给地下水的量显著减少,再加上地下水的大量开采,泉水溢出量减少,地下水位持续下降,地下水生态功能基本丧失。尤其是地下水位下降波及下游盆地绿洲—荒漠过渡带,导致这一带天然生态退化严重,地下水生态功能危机凸显,出现“沙进人退”的生态灾难。

    遥感监测显示,巴丹吉林沙漠以1米/年~3米/年的速度向东南扩张,不断吞噬民勤绿洲,与腾格里沙漠呈现合围趋势,民勤地区成为了我国四大沙尘暴发源地之一。“每天被子和枕头上全是厚厚的沙尘,吃饭的碗底也有一层沙。”回忆起以前的日子,武威市凉州区长城镇治沙模范王银吉感慨不已。

    关井压田,生态退化得到有效遏制

    地下水在西北干旱区自然生态系统中发挥着不可替代的作用,水位是地下水与地表生态关系中最重要的指标。地下水位大幅下降是湿地和绿洲退化的直接原因。国内外专家研究还发现,仅靠灌溉不能改善沙漠地区植被的水需求状况。相反,维持合适的和稳定的地下水位对干旱地区植被存活非常关键。

    聂振龙告诉记者,根据大量历史数据、野外调查和原位观测的结果,维持研究区生态稳定的适宜地下水埋深为2米~5米,引起自然生态系统退变和灾变的地下水埋深分别为5米和10米。

    他解释,当地下水埋深大于5米后,自然生态系统开始退化,出现自然湿地萎缩、天然植被覆盖率下降或长势变弱;当地下水埋深大于10米后,自然生态系统发生灾变,出现自然湿地干涸和土地荒漠化加剧。

    以石羊河流域民勤盆地为例,对比历史资料与最新地下水测量结果,1960年代地下水埋深普遍小于5米,2019年地下水埋深普遍增大到10米~30米,局部地区达到40米,处于生态灾变水位以下,这是出现生态问题的关键所在。

    决不能让民勤成为第二个罗布泊!2007年,国务院批复正式启动石羊河流域重点治理,通过关井压田、节水改造、水资源配置保障、生态建设、水源涵养,生态环境有所好转。

    据统计,十年间,石羊河流域关闭农业灌溉机井3318眼、压减农田灌溉配水面积66.3万亩;安装地下水智能化计量设施1.64万套;在流域南部祁连山水源涵养区、北部湖区实施易地搬迁2.4万人,流域生态恶化趋势得到遏制。

    2010年以来,红崖山水库不断向青土湖下泄生态用水,使得干涸半个世纪之久的青土湖“复活”了,形成了26.7平方公里的水面及106平方公里的旱区湿地。

    与此同时,民勤盆地大部分区域地下水位出现缓慢上升,2010年~2019年地下水位上升0.7米~1.0米,生态退化情势得到有效遏制。

    然而,地下水生态功能仍未得到根本恢复,严重恶化区面积仍有1397.9平方公里。特别是盆地西部边缘一带,面积近500平方公里位于巴丹吉林沙漠的下风口,是民勤绿洲保护的关键区带,目前地下水埋深仍为10米~15米,自然生态系统极不稳定。

    “十多年的流域综合治理效果表明,这些地带地下水生态功能具有一定的可恢复性,只是恢复过程相对缓慢。”聂振龙表示。根据测算,按目前地下水位的回升速率,恢复至自然生态的适宜水位需要50年以上。

    分区分级,实施地下水预警与管控

    这是一场攻坚战,也是一场持久战。重点治理工程踩下了石羊河流域无序开采地下水的急刹车,而守护荒漠绿洲、巩固提升来之不易的治理成果,更考验人们的智慧。

    要想尽快恢复地下水生态功能,一味限采显然不现实,还需要科学的评估和相应的技术方案。

    青土湖往东行不远,就是腾格里沙漠。汽车在荒漠与沙丘间的公路上迂回行驶,窗外不时看到一片片白花花的盐碱地,其间稀疏地生长着几片草。

    为了给地下水调控提供坚实的理论基础和技术支撑,项目组在腾格里沙漠腹地的邓马营湖附近建设了一个野外试验场。试验场地处天然荒漠植被区和农田交汇处,浅层地下水含水层岩性较细,水位埋深较浅,在强烈蒸发作用下,浅层水质咸化、土壤盐化严重。

    实验场占地近30亩,分为水位调控淡水灌区、水位调控混灌区、天然植被水位调控区、水量水质调控区四个主功能区。由一眼抽水井联通四眼辐射井持续抽水对地下水位进行面状调控,通过一系列设计,可以在人工调控和灌溉作用下对水和盐在大气—地表—包气带—地下水循环中的运移状况进行实时自动监测记录,并且能根据监测数据灵活调整生态水位调控方案。

    经过一年多的实验,项目组研发了“农田盐渍化管控与湿地保护水位—水量智能双控”关键技术,在确保自然生态系统稳定和农田产量不减的前提下,提高地下水资源利用效率14.3%。

    此外,项目组针对西北内陆干旱区自然湿地、天然绿洲对地下水位强烈依赖的特点,创建了适宜我国西北干旱区的地下水功能评价与区划方法,构建了干旱区自然湿地、天然绿洲、农田安全及城市生态安全保障的分区分级预警与管控指标体系。

    他们将石羊河流域划分了四个一级功能区: 一是自然湿地保护区,位于民勤盆地北部的青土湖湿地;二是天然绿洲保护区,位于民勤盆地农田与荒漠过渡带;三是农田安全保障区,位于武威盆地和民勤盆地人工绿洲分布区;四是城市生态安全保障区,位于武威城区和民勤县城区。

    项目组提出,在自然湿地保护区,以维持现状湿地面积为最低目标,确定地下水最低水位控制指标,严禁地下水开采。

    在农田—荒漠过渡带为天然绿洲保护区,以土壤盐碱化临界埋深和地下水生态功能质变临界值作为水位约束指标,并由此确定水位约束下的开采量控制指标。近期以恢复地下水生态功能为主要目标,禁止开采地下水。远期要注意将地下水位控制在土壤盐碱化临界深度以下,避免盐漠化。

    农田安全保障区为地下水控制利用区,需综合考虑各区地下水补给资源量、土壤盐碱化临界水位及地下水开采对周边地区天然生态的影响等因素,确定最高水位和最低水位控制指标,并由此确定水位约束下的开采量控制指标。近期以粮食安全保障为目标,合理确定农田规模,适当压减地下水开采量,通过地表水—地下水联合调度实现粮食安全保障。远期要注意将地下水位控制在土壤盐碱化临界深度以下,避免引起土壤次生盐碱化,影响农田质量和产量。

    而在城市生态安全保障区,主要考虑地下建筑物的安全保障,合理确定地下水最高水位约束指标,统筹区域水位变化情况,适当开采地下水。

    “‘病来如山倒,病去如抽丝’,再建水生态平衡,恢复地下水生态功能需要一个较长的过程。当然,在西北干旱区,社会经济发展必然会挤占生态用水,一味强调生态恢复到历史最好水平也不现实,关键是找到人与自然和谐的适度平衡点。”聂振龙表示。

    因此,项目组建议,需要深刻反思西北干旱地区发展过程中水资源利用的教训,高度重视西北内陆干旱区天然绿洲退化防控的关键是有效管控灌溉农田规模过大,有序重建流域水生态平衡,开展水、土、生态与人类活动相适应的国土空间规划编制和精准管控,基于自然水资源承载能力,规划农用耕地开发利用规模和自然生态修复保护规模,探讨水资源和生态维持双重约束下适宜的产业结构布局,优先保护生态,适度推进城镇化,约束农业生产规模。

     

    探寻西北干旱区水生态平衡之道

    2019年下半年至2020年第一季度,滇东地区曲靖市降水总量少,造成地表河道沟渠来水偏少,区内各类规模水库蓄水量减少;地下水未得到有效补给,地下水位下降明显,地表和地下水源的双重“疲软”导致了去冬今春曲靖市宣威地区出现了较为严重的旱情。据水利部门分析,从目前旱情及影响程度看,2020年的旱情是2010-2011年云南百年大旱之后,10年以来最为严重的一年。

    结合地方需求,自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所“南北盘江流域水文地质调查”项目组与云南省宣威市自然资源局和水务局深入对接,了解地方干旱分布范围与缺水程度。经初步统计,宣威市目前仍有近15000人口处于重度缺水状态,分布于倘塘镇、落水镇、板桥街道、热水镇、乐丰乡、格宜镇、东山镇、得禄乡和龙潭镇的十几个村寨。项目组于2020年4月中上旬奔赴这些地区进行实地走访调研。通过十几天的工作,基本查明造成当地严重干旱情况发生的原因。

    其中,天—大气降雨量的减少是形成干旱的直接原因。气象数据显示,2019年2月1日至2020年3月30日,云南全省平均累计降水916.1毫米,较常年同期偏少219.2毫米(偏少19.3%),为历史第3少,其中滇中南部和滇西南大部偏少30%以上,局部地区偏少50%以上,有18个站点列历史同期第1少,与此同时,云南全省平均气温17.4℃,较常年同期偏高1.2℃,列历史同期第1位。反常的高温和减少的降水,这一增一减直接导致了地下水补给量的大幅减少,是造成此次大旱的直接原因。

    地—特殊的地质背景是形成干旱的主要原因。宣威市地处云南高原东北部,处于珠江流域源头,区内出露地层局限于古生界-中生界范围,包括石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系,零星分布第四系堆积物,各地层的岩性以碳酸盐岩分布最为广泛,分布面积大约占到67%以上,且碳酸盐岩多为厚层至块状,缺少较厚的隔水层,大气降雨迅速渗入地下深部。地貌形态以峰丛洼地、峰林谷地和峰林平原等,岩溶发育相对强烈,规模相对较大,地下溶洞及管道发育,地下水多集中在较大型的岩溶洞穴和通道中赋存和运移。由于宣威市位于珠江源头,地形起伏大,河谷切割深,地下水多以岩溶大泉和地下河出口的形式集中排泄与河谷两岸,造成了地下水资源量比较丰富,天然出露泉点较少、水位埋藏深、开发难度大且动态变化剧烈的困局。区内的务德镇全境、东山镇西部、热水镇及落水镇大部均是此类代表。

    人—煤炭生产活动是干旱发生范围扩大的诱因。宣威市是云南省重要的煤矿开采区,近年来由于煤矿开采疏干地下水,形成较大的地下采空区,造成矿区范围内不同程度的地下水位下降,原本并不缺水的碎屑岩分布区内的机民井供水量普遍下降,更加剧了山区农村的缺水程度。例如,倘塘镇倘塘河谷两侧、羊场镇南部上村地区及南东部小龙潭地区、田坝镇石坝村北东部,这些区域为煤矿开采形成的地下采空区,煤矿开采导致上部的地下水疏干,干旱缺水情况严重,旱季时当地居民自行修建蓄水池以维持生活用水。

    下一步,岩溶所将发挥抗旱打井“先锋队”的作用,以需求为导向,实施打井找水工作,建成地下水开发利用示范工程1处,探采结合井3-7口,全力保障重度干旱地区居民生活供水,解决人畜饮水困难,并为工农业生产提供用水保障,积极服务乌蒙山区脱贫攻坚。

    岩溶所为滇东大旱“把脉问诊”

    从镇巴县城到圈子崖天坑的水泥公路还剩下最后的两三千米就修通了,这八九十千米的山路,即使是越野车,也得行驶近三个小时。

    记者随同科考队从镇巴县城出发,过了三元镇,沿途都是在悬崖绝壁上忙于修路的山民。尽管已经铺上了水泥路面,但路牙子和栏杆还没有配起来。车在路上行驶,记者往窗外一看,脚下就是悬崖,没有在这样的路上跑过的人,还是会心生恐惧的。

    正在修路的山民们对于我们一行的匆匆驶过很友善,从他们喜形于色的脸上,可以看出他们对天坑开发的某种期待。

    科考人员在天坑底部考察天坑构造

    近年来,陕西汉中天坑群的发现让天坑这种奇特的地质现象为世人所瞩目,也惊动了国际地学界。今年4月28日~5月9日,中国地质调查局岩溶地质研究所、陕西省地质调查院与捷克洞穴学会、英国洞穴协会联合对汉中天坑群进行了第四次国际科考。

    天坑群成了继“两汉三国”汉文化之后汉中的又一张靓丽名片。汉中天坑群调查研究成果显示,汉中地区5019平方千米面积内,共发现天坑54个,占全球已发现天坑的1/4,此外,洞穴、峡谷、地缝、石芽、石林、湖泊等岩溶地貌景观超过400处,这也让汉中天坑群成了当之无愧的世界级天坑博物馆。

    显然,作为罕见的地质遗迹,汉中天坑群的发现无疑会引发一股旅游开发热潮。但是,在旅游开发的同时,也必然会引来一些反对的声音,到底是重开发还是重保护,这就要考验当地政府的智慧了。

    什么是天坑?

    天坑是在地球表面自然形成的平均宽度与深度均超过100米的独特的大型喀斯特地貌。站在坑口直接向下观望,让人有一种深不见底的恐惧。在伯牛坑探秘期间,记者怀着好奇,糊里糊涂地跟着科考队顺着绳子往坑里滑,刚刚下到一半,就感到了莫名的恐惧。记者硬着头皮下到坑底,溶洞般的巨大洞厅令记者惊叹,随处可见坍塌的碎石,川流不息的地下暗河不知流向了何方。

    据专家介绍,地下河水的强大侵蚀动力是天坑形成的主要原因之一。随着河水的不断冲刷,洞穴面积不断扩大,形成了我们看到的这种大厅。再经过数万年的冲刷和崩塌,大厅顶部完全塌陷,最终形成天坑。

    对于天坑的概念,陕西省地质调查中心主任罗乾周用比较通俗易懂的语言给出了自己的答案,天坑是指四周陡壁具有一定规模、发育在碳酸岩岩区的一种地貌,是在地下河强烈溶蚀和侵蚀作用下,石灰岩不断溶解,导致岩层不断崩塌,并贯通地表所形成的。

    2001年之前,天坑只是对重庆奉节县小寨天坑这种景观的特称,类似的地貌在各地有不同的名称,如“龙缸”、“石院”、“石围”、“岩湾”、“天盆”等。2001年,天坑作为一个专门的喀斯特术语被我国专家提出。

    作为一种地质奇观,天坑虽然已经在地球上存在了漫长的岁月,但直到2005年,中国地质调查局岩溶地质研究所研究员朱学稳与其所在研究集体提出的喀斯特天坑理论体系和“天坑(karst tiankeng)”的名称,才正式被国际喀斯特学术界认可。这是继峰林(fenglin)和峰丛(fengcong)之后,第三个由中国人定义并用汉语和拼音命名的喀斯特地貌术语。

    在朱学稳和英国诺丁汉特伦特大学Tony Waltham教授联合署名的论文《天坑释义》中,他们是这样定义天坑的:具有巨大的容积,陡峭而圈闭的岩壁,深陷的井状或桶状轮廓等非凡的空间与形态特征,发育在连续沉积厚度及其含水层包气带厚度均特别巨大(地下水位深埋)的可溶性岩层(以碳酸盐岩为主)中,从地下通向地面,平面宽度与深度从大于100米至几百米以上,底部与地下河相连接(或有证据证明地下河道已迁移)的一种特大型喀斯特负地形。

    此外,在观赏方面是否具有稀有、壮观、险峻、生境独特和生物多样性等综合属性,也应该被认为是鉴别天坑与一般漏斗、洼地或竖井的重要标志。失去地下河行迹或周壁的完整性遭受严重破坏的天坑,可称为退化(剥蚀)天坑。

    “据推断,汉中天坑群的天坑形成时间在18万年到12万年前,最古老的可追溯到68万年前,通过研究天坑我们可以研究古地理环境、气候等,可以帮助我们更好地了解过去。”罗乾周称,独特的地形、负地形下特殊的生态环境是人类了解地质、气候变化的最佳场所。

    汉中天坑群的一大特点是,这些天坑都处于原始森林之中。我国的喀斯特地貌以“中国南方喀斯特”世界自然遗产最为著名,那些分布于云南、贵州、广西、重庆等地的石林、峰丛、溶洞、天生桥以及天坑等,没有一处有着汉中天坑群这样丰美茂盛的原始森林。

    关于汉中天坑群的形成,陕西省地质调查中心总工程师李新林告诉记者,天坑群的形成是一个很复杂的过程,它不是简单的地质塌陷的结果,地下水流的侵蚀和微生物(细菌)的侵蚀也是天坑形成的诱因。当然微生物的侵蚀必须具备一个条件,就是上部有适合菌体繁育的土和植物。

    天坑是一种自然景观,由喀斯特作用形成,因此人为作用形成的巨型坑不能叫天坑,比如矿坑就不能算天坑。此外陨石撞击地球形成的陨石坑也不能叫天坑,因为它不是喀斯特作用所形成的。

    北纬30度以北

    北纬30度主要是指北纬30度上下波动5度所覆盖的范围。在这一个纬度发生着许许多多让人捉摸不透的未解之谜和神秘事件,四大文明古国全部集中在神秘的北纬30度附近。

    据研究发现,在北纬30度附近发生的地震都十分严重,其实不仅仅是地震,海难、火山和空难在北纬30度发生的概率也非常高。

    在北纬30度,既有着许多奇妙的自然景观,又存在着许多神秘现象以及未解之谜。北纬30度发生的一系列现象都有着一定的必然联系,其被人们称为地球的脐带,该纬度的磁场、电场、重力场等都对地球环境产生了很大的影响,北纬30度未解之谜等着人们去探索。

    北纬30度既是地球山脉的最高峰所在地,又是海底最深处的藏身之所,世界著名的几条大河都在这一纬度进入海洋。在这里,不仅有着神秘的古埃及金字塔群,还有神秘的火神火种壁画,死海、空中花园、百慕大三角州、玛雅文明遗址等都在这一纬度存在着,甚至人们猜想的亚特兰蒂斯似乎也存在于北纬30度附近。

    在北纬30度存在的神秘现象以及未解之谜数不胜数,这一纬度也一直被人们称之为神秘的北纬30度。地球在46亿年的历史变迁过程中,形成了今天独特的地质和地貌特征。关于北纬30度的奇异现象,尽管地球物理学家发现了由地表至地心分布着地壳、地幔和地核,以及三者不同尺度的三维横向不均匀性,但有些奇怪的自然现象还无法弄清,很多问题仍需进一步进行研究。

    天坑是一种罕见的地质现象,一般形成期在50万年左右。目前,全世界发现并被确认的天坑共有130个,其中90多个在中国。那么,为什么说这次发现的汉中天坑群十分罕见?原来,汉中天坑群发现之前,全世界发现并被确认的天坑均位于北纬24度~31度之间和南、北纬20度以内,而在汉中发现的天坑群沿着大巴山脉,分布在北纬32度~33度范围内,是在我国北纬32度湿润热带-亚热带岩溶地貌区最北界首次发现的岩溶地质景观。

    据了解,汉中天坑群是首次在北纬32度~33度范围内被发现的全球纬度最高的天坑群,填补了世界岩溶地质研究的空白。汉中天坑群共有54处,主要分布在汉中市宁强县禅家岩镇、南郑县小南海镇、西乡县骆家坝镇、镇巴县三元镇4个区域,其中超级天坑2个、大型天坑7个、常规天坑45个、其他地质遗迹473处。

    中科院院士袁道先在进行实地考察后认为,汉中天坑群将我国湿润热带-亚热带岩溶地貌区界限显著北移,具有重要的科学价值,合理保护与开发利用天坑群地质遗迹资源,对于地方经济发展具有重要的推动作用。

    汉中发现罕见天坑群的重要价值在于,不仅极大地丰富了我国乃至世界地质遗迹旅游资源,更填补了世界岩溶地质研究空白,增加了生物研究原始样本,对研究我国南北方乃至全球古地理环境及气候变化具有重要科学价值,其被专家誉为改写地质历史的世界级“自然博物馆”。

    由联合国教科文组织选出的地质公园是以其地质科学意义、珍奇秀丽和独特的地质景观为主,融合自然景观与人文景观的自然公园。联合国教科文组织的目标是选出超过500个值得保存的地质景观加强保护。目前,我国已有35处地质公园进入联合国教科文组织世界地质公园网络名录。无论是地质公园还是世界自然遗产都是全球自然景观中的佼佼者,其科学意义和旅游观赏意义不言而喻。记者从不同渠道了解到,针对汉中天坑群这一独特的地质遗迹,目前各方正在积极筹备世界地质公园和自然遗产申报。

    中国地质调查局高级工程师毛晓长认为,汉中天坑群与南方天坑有着不同的形成机理,生物多样方面也很独特,因此从稀有性、科学性、美学性、可保护性等方面而言,汉中天坑群具备成为世界级地质遗迹的条件。

    专家认定,汉中天坑成群分布,规模巨大的洞穴廊道、地缝、峡谷、石林及湖泊等岩溶景观类型齐全,组成了完整的岩溶地貌系统。岩溶洞穴中保留有丰富的古地下河冲积物、次生化学沉积物及重力崩塌堆积物,为研究地下河演化和秦岭南部古环境变化提供了素材。

    记者了解到,中国地质调查局岩溶地质研究所与陕西省地质调查院已达成共识,拟共同推进汉中天坑群国家及世界地质公园申报工作,初步确定以汉中黎坪地质公园为基础,联合南郑小南海、宁强禅家岩天坑群,争取申报世界地质公园。

    开发之惑

    天坑是一种独特的自然奇观,为喀斯特条件下所特有。它在自然景观中,具有稀少、奇特、险峻、恢弘、壮丽、秀美、生态环境独特等一系列特殊的旅游观赏价值与感官属性。同时,天坑总是与洞穴、地下河、奇峰怪石等其他旅游资源共存于一体,因而无疑是一种特殊的超级旅游资源。

    据了解,重庆小寨天坑已于1999年向游人开放,广西乐业大石围天坑群正在旅游开发规划之中。未来,喀斯特天坑风景名胜区将为世界旅游业增添一个璀璨夺目的亮点。

    汉中天坑群一般分布在人迹罕至的大山顶上,居住在这里的村民大多因为交通问题而在贫困线上挣扎着。在南郑县小南海镇考察伯牛坑时,正在地里干活的一位老农民悄悄地向记者打听,这里真的能开发吗?几天后,在央视对镇巴县三元镇天悬天坑进行直播的当天,一群前往围观的当地村民又问了同样的问题,其中一个年轻人告诉记者,他自己花钱修通了一条从家到公路的水泥路,准备开一个农家乐。

    记者注意到,每个天坑附近的百姓都对天坑的开发充满了期待。面对这一世界级的旅游资源,当地政府又岂能错过?对于经济欠发达的汉中来说,有开发利用的冲动也在情理之中。但是天坑资源属于不可再生的自然遗迹资源,一旦开发不当将会带来不可挽回的损失。

    在本次科考期间,中国地质环境监测院地质环境评估室主任、全国重要地质遗迹项目负责人董颖对天坑一味地搞大规模开发提出了反对意见,她说:“地质遗迹开发要谨慎,应以保护为主,即使要开发,也应该以维持天坑的原貌为基点,不要对其原有的风貌进行破坏,否则就失去了意义。”

    因此,对于经济实力不强、脱贫攻坚压力较大的汉中来说,如何利用天坑群资源,推动区域经济发展、促进当地群众致富增收成了主政者面临的主要问题。

    “汉中天坑群基本上为原始状态,未受人为破坏,保存程度极好。”李新林介绍,汉中天坑群地质遗迹呈现地面与洞内景观相结合的多层次的游览空间,可以与人文、生态及红色旅游资源相结合,形成完整的旅游资源配置格局,具备观光游览、度假休闲、探险科考、科学研究、科普教学等多种功能。

    据了解,由于自然条件限制,天坑周边交通十分不便,当地群众的生活也十分贫困。周边群众期待天坑群的发现能够带动基础设施建设,依靠生态旅游促进自然资源开发和农副产品销售,为当地脱贫攻坚提供机遇。

    实际上,由于汉中天坑群还处于科考阶段,旅游还尚未开始,加之天坑所在之处地形都较为险峻,保障措施还不完备,为了游客的安全,暂时没有对外开放。不过,在科考队进入圈子崖天坑和天悬天坑期间,记者发现,还是有不少重庆、四川、湖北等外省市的游客慕名前来参观旅游。

    据了解,当地已着手编制下一步调查、保护和开发利用方案。陕西省计划对其余岩溶遗迹区继续开展深入地质勘查,并启动地质遗迹保护管理办法的起草工作。

    “通过考察,我们发现,汉中天坑群还存在许多未解之谜,需要我们在今后若干年开展多学科、多方面的深入调查。”陕西省地质调查院副院长黄建军说。

    斯洛文尼亚科学院岩溶所的安德烈·米哈维奇博士在不久前考察汉中天坑群后表示,汉中天坑群非常壮观,具有很高的科学价值和旅游价值。

    斯洛文尼亚最著名的波斯托伊纳洞已有约200年的开发历史,它经历了一个不断纠正错误和调整旅游战略的发展过程,以求在遗迹保护和开发旅游之间实现平衡。安德烈·米哈维奇说:“我建议对汉中天坑群的保护利用进行综合评估,三思而后行,避免破坏和犯错。”

    汉中天坑群如何做到在保护中开发,相信当地政府部门会有一套完善的规划。记者意识到,要想更好地开发,把汉中天坑群当作一个地学科普基地,还需要我们的地质学家更好地讲好地球的故事。

    开发与保护,汉中天坑群之惑