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    人间仙境青海湖,天地造化三江源,横空出世莽昆仑,前世今生柴达木……提到青海,许多人都会不由自主地联想起这些享誉国内外的地质奇观。

    青海省高原、山地、平原和盆地等多种地形地貌俱全。祁连、昆仑、三江造山带结构复杂,时空演化差异性巨大,亿万年的地质演化造就了复杂而独特的地质地貌景观,形成了众多罕见、神奇的地质遗迹。其高原地质遗迹不仅具有数量大、类型多、地学内涵丰富的特点,而且地域特色显著,是十分珍贵的自然遗产,具有很高的美学价值和经济价值,在研究特提斯海沉积环境、青藏高原隆升过程和环境变化,以及中国东西部第四纪冰川过程与全球变化的关系上,具有突出的地学价值。

    然而,由于地域偏远,经济及交通等各方面欠发达,致使许多珍贵独特的地质遗迹成为了待字闺中的神秘少女。

    进入二十一世纪,中国地质调查局在青藏高原安排1∶25万国土资源大调查项目,其中在生态环境调查部分专门部署了地质遗迹调查内容,标志着青海省地质遗迹调查的大幕正式拉开。然而对于东西长1200千米、南北宽800千米的青海省来说,尽快查明地质遗迹固然重要,但如何把这些地质遗迹保护好、开发好、利用好,并与旅游有机结合起来,也是当务之急。

    由于多种因素的制约,目前青海省地质遗迹调查、评价保护、开发利用工作程度极低,原有的地质遗迹调查缺乏系统性、规范性,地质遗迹资源的再利用创新不足。资金短缺是困扰青海省地质遗迹调查与保护的拦路虎。

    有关专家表示,适当对地质遗迹进行开发利用,使之成为科学研究、科学普及、教学实习的基地和地区经济发展新的突破点,同时对拓宽当地居民就业渠道、增加居民收入等具有重要意义。因此,进一步加强开展青海省地质遗迹资源调查,摸清家底,科学规划,盘活资源,使其得到合理利用和有效保护,对促进经济、资源、环境的协调发展,确保生态安全,实现可持续发展等,都具有重大的战略意义。

     

    人间仙境青海湖,天地造化三江源,横空出世莽昆仑,前世今生柴达木……提到青海,许多人都会不由自主地联想起这些享誉国内外的地质奇观。

    秋高气爽的8月,是大美青海的最佳旅游季节。当中国矿业报记者随青海省地矿局“走基层、访一线”记者团,真正零距离地走入青海、接近青海、感知青海时,才深知大美青海名不虚传。除了声名远扬的几大著名景观外,青海省还有许多神秘的面纱有待揭开,还有很多独特的地质遗迹亟待开发和保护。

    “地质遗迹是地质环境的重要组成部分和构成旅游景观的重要资源基础。青海省具有漫长而独特的地质演化历史,其形成、发展并遗留下来的自然地质现象复杂多样。青海省72万平方千米的土地上存留的地质遗迹数量大、类型多,地学内涵极为丰富。”青海省地质调查院院长吴正寿表示,该院承担开展的西北地区重要地质遗迹调查(青海)项目实施以来,已初步厘定地质遗迹集中区10处,野外科研、科普教育基地10处,地质遗迹旅游线路12条,为下一步建设地质公园、“精准扶贫”提供了基础。

    待字“山中”无人识

    “飞流直下三千尺,疑是银河落九天。”当中国矿业报记者一行来到距青海省省会——西宁西60千米的湟中县共和镇盘道地质遗迹集中区时,不由得被这里集飞瀑、奇石、峡谷、石林于一体的独特地质景观而折服——“真没有想到,这里还隐藏着一个这么好的地质奇观!”

    尽管峡谷里奇峰怪石林立,飞流瀑布奔涌,潭水清澈见底,但因为还没有被发现和开发,这里至今仍是一片“处女地”,只有一条放牧者走过的羊肠小道可以勉强通过。

    而这只是青海省尚未被发现的许多地质遗迹的一个缩影,也从中折射出了青海这个旅游资源大省的尴尬现状。

    据了解,青海省高原、山地、平原和盆地等多种地形地貌俱全,南北三分明显:北部为高海拔的祁连山地,中部为中海拔的柴达木盆和西秦岭山地,南部为青南高原。祁连、昆仑、三江造山带结构复杂,时空演化差异性巨大,亿万年的地质演化造就了复杂而独特的地质地貌景观,形成了众多罕见、神奇的地质遗迹。其高原地质遗迹不仅具有数量大、类型多、地学内涵丰富的特点,而且地域特色显著,是十分珍贵的自然遗产,具有很高的美学价值和经济价值,在研究特提斯海沉积环境、青藏高原隆升过程和环境变化,以及中国东西部第四纪冰川过程与全球变化的关系上,具有突出的地学价值。

    “特殊的地质条件及作用,使青海省自然景观独特,部分地质遗迹具有很高的科学价值,在全国乃至世界享有盛誉。”青海省地质调查院副总工程师拜永山介绍说,青海地层“五代同堂”,例如“大柴旦镇全吉山中的全吉山剖面和乌兰县欧龙布鲁克剖面”等标准剖面,三江源“中华水塔”众多水体地貌和湿地,以及丰富多样、造型独特、景色壮美的昆仑山、祁连山冰川遗迹等,其各冰期冰川地貌的关联关系、相应的堆积物在时空变化和层位方面对比的意义,以及生态环境和人类可持续发展等诸多问题,备受地质学界以及全社会的关注。

    然而,由于地域偏远,经济及交通等各方面欠发达,青海省地质遗迹调查工作到目前为止还未系统开展,致使许多珍贵独特的地质遗迹成为了待字闺中的神秘少女。直到目前,许多省外游客甚至当地的一些游客,仅知道青海湖、塔尔寺、茶卡盐湖、昆仑山口、门源油菜花等几个名气较大的景观,而且目的性很强,基本上直奔上述景观而去而不顾其他。

    特别值得一提的是,中国矿业报记者在青海省同德县还发现了奇特的丹霞地貌景观,虽然南方的湖南、广东、福建等几个省份早在2010年就把“中国丹霞地貌”列入了“世界自然遗产目录”,尽管同德的丹霞地貌一点也不逊色于南方且紧靠省级道路,但这丝毫没有改变其被遗忘、冷落的命运。

    “近年来,青海省为建设地质公园,只在年保玉则、格尔木昆仑山、青海湖、互助北山,以及2004年首次被评为青海省第一个国家级地质公园的黄南藏族自治州尖扎县的坎布拉、贵德、阿尼玛卿、德令哈柏树山、查尔汗盐湖等地区开展过不同程度的地质遗迹调查工作。”拜永山说。

    百花齐放才是春

    失在俄顷,积在平日。青海省许多地质遗迹之所以长期处于沉睡之中,没有得到更好的保护和开发,关键还在于其“平时功课”没有做足,基础调查工作薄弱,地质遗迹家底不清。

    进入二十一世纪,中国地质调查局在青藏高原安排1∶25万国土资源大调查项目,其中在生态环境调查部分专门部署了地质遗迹调查内容,这标志着青海省地质遗迹调查的大幕正式拉开。

    2015年,青海省地质调查院通过招标方式承担开展了西北地区重要地质遗迹调查(青海)项目。该项目的总体目标任务是,按照《地质遗迹调查技术规范》等有关要求,在系统收集、综合研究青海省以往自然地理、经济、区域地质、水工环地质、矿产资源、遥感影像、旅游资源、人文历史等相关资料的基础上,开展青海省重要地质遗迹调查,查明省内地质遗迹类型、分布等基本特征与保护现状,了解其成因、演化过程,开展对比分析,客观评述其价值,建立青海省重要地质遗迹数据库,编制地质遗迹资源保护名录和保护规划。

    “开展青海省地质遗迹调查评价,符合中央关于‘加强藏区地质遗迹调查工作’精神,符合地方政府有关‘生态建设、旅游发展、精准扶贫’的要求。”吴正寿说,地质遗迹调查评价是一项重要的基础性和公益性工作,是青海省国民经济和社会可持续发展的需要,对实现资源可持续利用、促进科研科普、推进生态建设、促进地方经济社会发展等具重要意义。

    对这样功在当代、利在千秋的大事,青海省地质调查院自然十分重视,抽出精兵强将组织实施。重要地质遗迹调查项目开展的当年,该院就在青海省东部地区取得了阶段性工作成果,新发现了一批有望建立地质公园的地质遗迹集中区,初步评价认为已发现3处以上世界级重要地质遗迹,并提出了多条旅游精品路线和科普基地。

    青海省国土资源厅也非常给力,及时跟进。2016年,青海省国土资源厅根据项目取得的初步成果,新设立了省级地勘基金项目,开展同德县河北乡地质遗迹集中区、湟中县共和镇盘道地质遗迹集中区等两处地质遗迹相对集中区的详查工作,其主要目的是为当地政府提供地质公园开发建设的基础资料,推动地方的“精准扶贫”。

    “通过1年多来的工作,项目组已完成了青海省东北部地区重要地质遗迹的野外调研和全省范围内重要地质遗迹的详查工作,取得了一些初步认识和成果。”拜永山介绍说,全省初步筛选了103处重要地质遗迹,其中东部地区重点开展了11处基础类地质遗迹、55处地貌景观类地质遗迹和5处灾害类地质遗迹的调研工作,通过地质遗迹特征、通达条件、民生所需等方面的研究,初步厘定地质遗迹集中区和野外科研、科普教育基地各10处,地质遗迹旅游路线12条。

    在其初步厘定的10处地质遗迹集中区中,湟中县共和镇盘道地质遗迹集中区特点突出,岩溶地貌、火山岩地貌发育完整,集叠层石化石、瀑布、石林、峡谷和各类象形石于一体。同时,景区海拔3000米左右,自然生态保存完好,动植物资源丰富,距离省会西宁市60多千米,主干交通极好,餐饮、住宿方便,客源充足,是一处绝佳的旅游胜地。而海南州兴海县曲什安镇的黄河曲什安砂砾岩峰林地质遗迹区将独特的旅游资源与神奇的人文环境融为一体,把砂砾岩峰林、黄河、草原、绿洲、农庄等多种资源巧妙组合起来,山水相依,峰林耸奇,危崖横断,河映崇山,曲流回旋,平畴十里,小村安卧,动静结合,气势磅礴,成为青海观光旅游、休闲度假、科考探险、摄影的首选目的地之一。

    而发现过程最富传奇色彩的当属同德县河北乡地质遗迹集中区。2015年8月初,前去青海南部出差的拜永山偶见车前迎面飞入一处丹霞地貌,其造型奇特,色染如霞,方山、石墙、石峰、石柱间芳草没膝,古木参天,满目秀色。出差归来的他马上组织项目组前去调查,认为该丹霞地质遗迹产出在黄河流域最上游地区,对研究高原隆升、黄河溯源侵蚀历史、气候变迁等具有科学意义,并且是黄河流域与古老原始森林为伴的一处藏区丹霞地貌,由丹霞丘陵、丹霞峰丛、丹霞石墙、丹霞石柱、丹霞崖壁、丹霞峡谷、丹霞石峰、丹霞穿洞、丹霞洞穴、顺层凹槽、落水洞、天生桥等组成。

    “该地质遗迹区夏季连绵起伏的山峦、崎岖蜿蜒的山路、幽静的小径、涌动的云层、流动的羊群,配上亘古不变的丹霞地貌,宛如仙境,令人心旷神怡。其自然景观、人文历史俱佳,国内稀有,具有很高的旅游观赏价值。”谈到自己发现的“杰作”,拜永山至今依然兴奋不已。

    一花独放不是春,百花齐放春满园。对东西长1200千米、南北宽800千米的青海省来说,尽快查明地质遗迹固然重要,但如何把这些地质遗迹保护好、开发好、利用好,并与旅游有机结合起来,也是当务之急。

    “青海省许多地质遗迹像一个个散落并淹没在沙滩里的珍珠,既没有被及时发掘出来,形成品牌优势,又没能靠精品旅游线路串起来发挥整体效应。”拜永山坦言道。

    正是基于这种认识和判断,2015年,青海省地质调查院根据地质遗迹分布,结合当地旅游资源,专门拟选了海北州八一-黑河大峡谷、仙米林场-七彩瀑布-岗什卡冰川(夏都第一峰)等12条地质遗迹旅游线路,以期让更多的地质遗迹“苏醒”过来,发挥出更大效益。

    调查保护亟待加强

    “全省重要地质遗迹成果的取得,为‘三区’生态文明建设提供了重要技术支持,能够为地质遗迹保护规划和省域旅游行业发展提供重要的基础信息资料和决策依据。”拜永山说,随着社会经济的高速发展,大量未被正式保护及尚未被发现的地质遗迹正面临着工程建设、采矿等人类活动的破坏。通过地质遗迹调查,可以提高青海省地质遗迹研究程度,为全省绿色发展提供技术指导,为今后旅游工作部署、科普基地建立及国土资源调查研究工作提供扎实的基础资料。

    然而,由于多种因素的制约,目前青海省地质遗迹调查、评价保护、开发利用工作程度极低,原有的地质遗迹调查缺乏系统性、规范性,地质遗迹资源的再利用创新不足。据了解,时至今日,青海省全省范围内地质遗迹资源的种类、成因、分布、评价、保护等还未进行过全面统计和调查,即便是已实施的调查项目也存在调查对象种类单一、调查内容不全面、调查范围只限于地质公园内等问题。同时,青海省重要地质遗迹保护名录尚未建立,缺乏开展地质遗迹保护和省域旅游行业决策急需的重要基础信息资料。

    而2015年西北地区重要地质遗迹调查项目(青海)的开展,在青海省东部地区虽然发现了众多极具旅游观赏价值和科研价值的重要地质遗迹,但受工作性质所限,投入工作量有限,调查评价精度不足。对现有的旅游景区而言,由于缺乏专业、系统的地质遗迹(旅游景点)调查工作,青海省“旅长游短”的瓶颈问题仍然存在。

    资金短缺是困扰青海省地质遗迹调查与保护的拦路虎。据了解,由于全国性地勘工作经费下调,国家配属给本项目的经费有限,且工作周期又短(2015年~2017年)。而青海省面积达72万平方千米,地质遗迹类型复杂、点多面广是其主要特点,现有资金无法完成青海省全域重要地质遗迹调查工作。

    “地质遗迹调查、评价保护、开发利用的‘产业链’意识,在学术、政府、社会三个层面均未形成,地质遗迹的调查保护也未能在环境建设、地质生态景观开发利用等方面发挥应有的作用。”拜永山最后说,适当对地质遗迹进行开发利用,使之成为科学研究、科学普及、教学实习的基地和地区经济发展新的突破点,同时对拓宽当地居民就业渠道、增加居民收入等具有重要意义。因此,进一步加强开展青海省地质遗迹资源调查,摸清家底,科学规划,盘活资源,使其得到合理利用和有效保护,对促进经济、资源、环境的协调发展,确保生态安全,实现可持续发展等,都具有重大的战略意义。

    同德县河北乡地质遗迹集中区的丹霞地貌

    让待字闺中的地质遗迹一展芳容

     

    王满仓(中)和同事们在新疆若羌县开展野外工作

    近30年来,王满仓爬秦岭、跨天山、越昆仑,足迹遍布西北地区的山川、戈壁、草原;只要是在野外,他坚持跑复杂的路线,翻难翻越的山,挑战最大的工作强度。

    8月的西安骄阳似火,而在遥远的阿尔金山,却是雪舞风号,陕西省地质调查中心阿尔金六幅区域地质调查项目就驻扎于此。湛蓝的天空,圣洁的雪山,这里的风景固然很美,但近5000米的海拔和刺骨的寒风,又考验着每一位野外地质工作者,地调中心区域地质调查所高级工程师王满仓和项目组的年轻小伙子一起,去野外检查路线和矿(化)点。

    1988年7月,王满仓大学毕业被分配到陕西省地矿局第一物化探队,近30年来,他爬秦岭、跨天山、越昆仑,足迹遍布西北地区的山川、戈壁、草原;只要是在野外,他坚持跑复杂的路线,翻难翻越的山,挑战最大的工作强度。

    莽莽秦岭,试真金,迎难而上

    1994年,第一物化探队在周至县马鞍桥外围发现了砂梁子金矿点,并准备进行金矿开发试验,自此王满仓开始了金矿勘查与开发工作。当年参加了金矿点的初步评价工作,初步认为具有一定的开发前景;第二年便独立完成了探采冶总体设计,第三年担任实验金矿项目负责兼技术负责,全面负责实验金矿勘查、探采、选矿及冶炼等各项工作。当时,由于地质行业任务少,单位效益差,队里无法拿出资金支持项目的启动。可王满仓带领十几个技术人员铁了心要在荒山上挖出宝贵的金子来,他们自掏腰包先行垫付,购买必要的生产工具和生活用品,全力以赴地投入到金矿的开发工作之中。

    地质队员主要是找矿,采矿选矿对他们来说并不在行。王满仓不惧困难,带领大家搜集相关资料、奔赴成熟矿山调研,编写总体设计和工艺流程,经过无数次的反复试验,对选矿、冶炼参数等进行对比分析,最终确定选矿、冶炼方案。

    前期技术问题得到了解决,接下来就要真刀实枪大干一番了。然而,仅把矿石从采矿场用毛驴、马、骡子等沿着羊肠小道驮到5公里外的沟口,一个来回就要五六个小时,偶有驮矿石的牲畜摔伤或摔死;再由沟口中转站运送至选矿场,汽车还需行驶80公里,困难可想而知。

    而选矿流程中地质人员既是技术人员,也是普通的劳动者。王满仓身先士卒,带领大家一块碎矿、装池、配制氰化钠溶液等。在碎矿场所,充斥着碎矿过程中产生的粉末,口罩的保护作用也是微乎其微。那两年里,为了加快生产进度,过年期间也仅仅是轮班休息几天,甚至除夕夜也必须留人守在矿山负责看护设备。在矿山搭几个帆布帐篷,简易炉灶,在山下买一些食物及生活用品。

    就是在人力、财力都极为有限,工作难度大、工作环境极其艰苦的条件下,王满仓带领队员们齐心协力,两年里竟然生产出了数十公斤黄金,在当时地质行业不景气、地质队项目匮乏的情况下,他带领十几名同事完成了一件不可能完成的任务。

    回想起在矿山的那段经历,王满仓至今还是感慨万千。那是他独立承担的一个矿产开发项目,是他地质工作的一个新起点,是这段超乎想象的经历,这为他今后的找矿生涯起了一个好头。工作环境的恶劣,工作过程中的辛苦,磨炼了他钢铁一般的意志和乐观的性格。

    这次当矿长兼技术负责的经历也让王满仓对找矿产生了浓厚的兴趣,甚至达到了痴迷的程度。在矿山上的业余时间,他查阅大量资料,努力学习找矿新理论、新方法。在以后的工作中,他因为丰富的理论知识,扎实的实践经验及卓越的管理能力,负责了很多矿产项目,并取得了重大成果。

    巍巍昆仑,觅真谛,问山切脉

    2007~2009年,王满仓先后担任新疆阿克陶县木吉西南一带1∶5万克孜勒壤等五幅矿产调查项目的技术负责和项目负责。阿克陶县木吉乡地处祖国西部边陲,属昆仑山脉西段,海拔3500米~5500米,高寒缺氧,人烟稀少,与塔吉克斯坦接壤。这里四季不分明,空气中含氧量只有平原地区的2/3左右,在这里进行地质调查工作对人的身体、意志都是一个相当大的考验。当时已40多岁的王满仓当仁不让,带领项目组15名同志奔赴昆仑山开展地质调查工作。

    木吉地处边境地区,地质调查工作严格受边境管理的控制,由于项目工作区涵盖了部分边境线,为了安全起见,在路线地质调查工作中,王满仓总是把靠近边境的路线安排给自己。木吉是新疆克尔克孜州最偏远的乡,2007年时还不通电,没有手机信号,交通极不便利,乡、村之间都是砂石和土路,距最近的中心城市喀什市要七八个小时车程。项目要到喀什补充物资、维修车辆需要往返3天的时间,项目组吃不上新鲜蔬菜是常有的事,没菜了,油泼面就是大家的最爱。

    由于长期矿产、化探工作的履历,王满仓的矿产、化探勘查技术已相当娴熟,而项目组其他技术人员做区域地质调查比较多,对矿产调查的程序和方法比较陌生,更不用说新来的六七名采样工。矿调项目化探先行,王满仓先对全体技术人员进行了技术和安全培训,明确高原采样工作的要求和要领,亲自野外示范,然后带领大家分组作业,及时发现问题并及时改进,使得采样工作高质量完成,为后来异常的圈定奠定了良好的基础。样品分析结果出来后,编制地球化学系列图件,总结地球化学规律,提取、集成地球化学找矿信息,为异常检查优选奠定了基础。在人手缺乏的情况下,上述大量的工作都是他带着仅仅一名助手加班加点干出来的,野外无休、室内加班是当时的常态。项目的1∶5万地球化学普查报告最终被评为优秀报告,并依托项目成果在地质核心期刊发表论文一篇。

    王满仓对工作一丝不苟的态度已经成为他生命中的一部分,他很享受工作给他带来的无穷乐趣。

    北山戈壁,探奥秘,抽丝剥茧

    下了昆仑山,年近50岁的王满仓并没有停下探研地球脉动,寻找矿藏的脚步,又走进了炽热的北山戈壁滩。和高原缺氧、气候无常不同,戈壁滩地势平缓、高温干旱、极少下雨,甚至找不到一处高一点的崖壁和一棵大树可以遮阳。

    2010~2013年,王满仓兼任新疆哈密白山北坡金矿预查、新疆1∶25万星星峡幅区调修测、甘肃独红山等四幅1∶5万区调项目负责,这3个项目均地处新疆、甘肃、内蒙古交界处,区域地质工作中俗称北山地区,属于典型的荒漠戈壁地带。

    在广袤的戈壁滩进行野外作业,真可谓是披星戴月。早上,天刚微亮,项目组就整装待发;晚上,月亮已挂在夜空,他们才拖着疲惫的身躯踏上回驻地的路。驻地离工区很远,每天来回路上就要四五个小时,而为了保质保量完成工作进度,每天都要抢时间。在炽热的戈壁荒漠跑路线,太阳出来之前和落山之后还能感到丝丝凉意。太阳一冒头,便是头顶炎炎烈日,脚踩滚烫砂石。每顶遮阳帽下都是一张热得通红的脸,豆大的汗水从头上、脸上、脖子上渗出、淌下。强烈的太阳光线、滚滚热浪和流在脸上的汗水让人睁不开眼睛,他们想歇口气再上路,可是脚下滚烫的砂石,五六十摄氏度的地面温度,双脚不敢停歇半刻,必须两只脚来回替换。由于极端高温,早上带的熟鸡蛋,中午往往会变馊,几乎每天的午饭都是方便面和火腿。

    王满仓不顾自己年龄偏大,身体状况较差,坚持在野外一线,与年轻地质队员一起翻山越岭,带领他们打游击、测制重要地质剖面,并给予悉心指导。由于长期坚持在野外工作,饮食作息不规律,导致他腰部、膝盖处都有严重的伤病;加之经常加班、熬夜编写设计、报告,腰椎、颈椎多处受伤。但他很少对人说起自己的病痛,靠着药物减轻疼痛,和往常一样依旧奋战野外一线。

    谁没有儿女情长,谁不希望时刻陪在孩子身边,看他们一点一滴的成长。王满仓很少提到家人,但从他爽朗的笑声中就知道,家人的支持,孩子的理解,是他献身地质事业的前提,更是他既温暖又坚强的后盾。5月27日,第二届“寻访最美地质队员”评选结果开始公示,王满仓的名字出现在名单上,他却一如既往,低调而谦逊,坚称自己只是一个普普通通的地质人,一生所做的都是地质人应该做的工作。

    踏遍千山觅矿踪

    捷克团队在小南海地下河做示踪试验。翟秀敏 摄

    天星岩“T”字大厅主洞地下河下游方向,受洞道崩塌块石的淤塞,因而在崩塌体上游一侧堆积大量砾石。更为奇特的是在崩塌体之上,有水平层理保存完整的古砾石层,说明崩塌体年代较久。 扬·斯洛特克 (捷克) 摄

    中外科考队在天星岩主洞和支洞交叉的“T”字大厅合影。扬·斯洛特克 (捷克) 摄

    占据全球天坑总数1/4的陕西汉中天坑群,一经发现便引起国内外的广泛关注。

    中国地质调查局岩溶地质研究所、中国地质环境监测院、陕西省地质调查院联合开展天坑和洞穴普查,发现典型的天坑和漏斗54个,其中口径大于500米的超级天坑2个、大型天坑7个、常规天坑45个,其他地质遗迹473处。中国科学院院士袁道先一行对汉中进行实地考察后认为,这是在北纬32°~33°范围首次发现的、我国岩溶台原面上发育数量最多的天坑群,这一发现将我国湿润热带—亚热带岩溶地貌区界线显著北移,对中国南北方乃至全球古地理环境及气候变化的对比分析具有重要科学价值。

    为了更好地保护和利用汉中天坑群地质遗迹资源,通过岩溶水文地貌系统的深入调查进一步揭示汉中天坑群的演化机理,中国地质调查局于2018年下达了《陕中南岩溶区水文地质环境地质调查》项目,由岩溶所承担,并作为“全球岩溶动力系统资源环境效应”国际大科学计划的组成部分。4月28日~5月9日,岩溶所通过自然资源部第四次邀请捷克科学院地质所和捷克洞穴协会的专家,协助开展了汉中南郑洞穴调查;同时,与陕西省地质调查院、中国地质环境监测院共同组织精兵强将,开展了区域地质、水文地质、地下水示踪、洞穴年龄、第四纪古环境等方面的调查与研究。

     

    中捷联合科学考察新发现

    张远海 翟秀敏 陈伟海

     

    这是中国—捷克第四次对汉中天坑群进行联合科学考察。

    捷克团队11人共分3组,分别利用地下潜水、橡皮艇漂流、洞穴单绳技术对小南海观音洞地下河系统、天星岩洞穴系统、伯牛坑洞穴系统进行了洞穴探测。中方团队29人,承担了大佛洞洞穴系统、西沟洞洞穴系统的补充探测工作,并就小南海台原地区的洞穴沉积物进行了系统的采样。

    此次科考新发现洞道15.3千米,其中天星岩新发现洞道6224米,包括2处溶洞大厅;伯牛坑新发现洞道407米;小南海观音洞新发现洞道1036米,它是大佛洞主要的地下河排泄系统;吊洞新发现洞道584米;新发现大佛洞支洞5547米,探测西沟洞1442米。大佛洞地下河系统新发现洞道超过1000米,并与多个洞穴大厅相连,说明大佛洞洞穴系统发育期次之多,规模之大超于早期认知。

    科考团队采集了重砂样品5件,其中洞内3件、地表样2件,为揭示洞内砾石来源和地下水运移途径提供了科学依据;采集岩石标本8件和草测地质剖面4条,以揭示南郑台原地区的天坑、洞穴发育的构造、岩性的控制作用,分析天坑洞穴的成因规律;采集宇生核素石英样品8件,以测定洞内石英的埋藏年龄和洞口石英沉积物的曝露年龄,推理洞穴发育时间和崩塌时间;采集洞穴石笋4根,分析了南郑地区末次冰期DO18事件的区域特殊性,是北半球驱动的特殊响应。

    科考团队在伯牛坑投放荧光素钠示踪剂,并于大佛洞地下河出口、观音洞、白水洞、龙王庙洞进行了样品的接收,实验结果将揭示南郑台原地区洞穴系统的排泄途径和地下分水岭情况,为揭示岩溶洞穴、天坑发育提供又一有力证据。

    此次科考在陕西最大溶洞大厅发现,地下分水岭成因揭示和天坑演化地貌背景研究等3个方面取得新成果。

    ——发现陕西最大的溶洞大厅。

    2016年5月,第一次中国—捷克联合天坑科考队在汉中市南郑区小南海岩溶台原面西北侧干河沟村发现了天星岩。当时,对天星岩2个消水洞和天星岩漏斗的探测结果是,洞穴长度157米,认为这是一个季节性的消水洞。今年5月1日,科考队再次对消水洞进行勘查,发现150米深处的地下河峡谷,沿地下峡谷1.7千米后,在丁字洞道交叉处发现主洞道,主洞道高大宽敞,沿主洞道行进3.5千米后,发现了长300余米、宽100米的溶洞大厅,而且主洞道仍在延伸。科考团队根据区域地质情况推测,这可能是陕西最大的洞穴大厅。

    岩溶所副所长蒋忠诚指出,一般在岩溶发育条件非常好的热带及亚热带低纬度地区才有洞穴大厅。此次发现的长300米长、宽100米的洞穴大厅,相当于十几个足球场的大小,这在亚热带和温带交界地区是少见的。这说明,这里的岩溶发育程度、岩溶动力条件非常好。

    ——揭示分水岭成因。

    在天星岩探测过程中,科考队发现,洞穴走向完成了一个360度的大拐弯,最后向西北侧的白水洞排泄;而在同纬度的小南海岩溶台原面东北侧却是小南海地下河出口。二者间地下分水岭在哪里?岩溶所教授级高级工程师吕勇在经过仔细踏勘后认为,导致天星岩地下河和小南海地下河分水岭的原因是宽缓褶皱的背斜部位,更重要的是石灰岩众多硅质条带夹层的隔水作用。这个认识也解释了天星岩洞道东侧硅质条带上发育的众多瀑布的机理。

    ——天坑演化地貌背景研究新认识。

    过去在进行天坑演化历史的研究中,关注更多的是洞穴沉积物埋藏年龄研究,寻找洞穴古河流堆积物中的石英颗粒。而此次对大佛洞对岸罗汉洞的古地下河沉积物中石英颗粒的研究,转变为对石英暴露年龄的研究,这样一来,就从单纯洞穴演化历史的研究转变为对整个区域环境演化的研究。

    今后,岩溶所将在中国地质调查局的指导下,以及陕西省地质调查院的支持和配合下,继续加大投入开展《陕中南岩溶区水文地质环境地质调查》项目,用科学数据证实汉中天坑群的科学价值,进而提升岩溶地貌学、岩溶水文地质学的社会应用价值。

     

    汉中洞穴探险记

    张远海

     

    4月底,汉中的雨季尚未完全到来,虽然小南海岩溶台原面龙头山上还残留皑皑白雪,但气候业已回暖,鲜花盛开,正是洞穴调查探险的好季节。我们与来自捷克科学院地质所和捷克洞穴协会的探险家们一起,再次赶赴汉中,开展天坑群联合可科学考察。

    洞里淘砂

    龙洞,位于小南海台原面中东部,是个出水洞穴。5月5日,我们于午后从小南海镇出发前往龙洞。

    车停于洞口下方,我们带上安全帽和头灯,攀援而上。洞口凉风徐徐而来,洞底溪流叮当而出。在入洞50米许,中国地质调查局岩溶所的区域地质调查专家吕勇找到一处回水区,正好是沙砾堆积之处。按照吕勇的指导,我在下游堆一小坝,蓄水淘砂。

    淘砂是为了进行重砂分析,寻找它的地表源头。重砂是相对密度较大、物理和化学性质比较稳定的矿物,因其相对密度较大、呈砂状,故名重砂。根据重砂的矿物组合,进行物源识别,从而判定物源方向和物源区的大致位置。

    吕勇熟练地利用淘砂盆的角度首先将黏土淘洗出去,然后将大颗粒的砾石扔掉,很多遍之后,黑色的粉末状物质浮现出来。这就是重砂。后来我们又在溪流上游、洞穴深处又淘了两处重砂样,差不多1千克,装入塑料袋中,编上号,大功告成。

    接着,我们赶往大佛洞淘砂。大佛洞在1970年代是兵工厂所在地,如今被开发为旅游洞穴。因为做过工厂,洞中沉积物大部分已荡然无存。因此,寻找样品只能在洞穴深处和洞道高处。

    下午的时间所剩不多,我们分为两组分头行动。在距离大佛洞洞口200米东南侧上方、60~70米高处为古佛洞上层洞,2016年在探险过程中发现洞道一侧有古地下河水文边槽,边槽内有古地下河的沙砾堆积。从下层洞到上层的道路为30~40厘米宽的步道,甚是险峻。好在,2016年留下的绳索还在。我抓住绳索,绕右手腕一圈,一步一绕,匍匐上行。步道顶端为乱石堆,越过乱石堆,才至边槽平台。很快采满了一大袋样品,然后背负下洞。

    比起上坡,因为负重,脚底反而更稳,加上绳索护身,倒也不觉艰难。

    山中寻宝

    淘砂只能确定洞内的堆积物从何处来,无法确定沙砾堆积什么时候进入洞穴。要确定沙砾进入洞穴的时间,还要寻找更好的“宝贝”——沙砾堆积物中的石英。

    5月6日清晨,我们从小南海镇出发,到罗汉洞寻找石英。

    与我一同展开寻宝之旅的是陕西省地质调查院教授级高级工程师张俊良。出发之前,老乡告诉我们寻着养蜂人的小道可以方便地找到洞口。

    到达山边,果然看到了一条小道,但并不是养蜂人的羊肠小道。往山上望去,坡度60度以上不仅有浮土,更危险的是碎石,甚至大块石。一旦滚落山下,可能危及谷底的寺庙和香客。

    我们小心翼翼地尽量寻着基岩裸露的谷坡上行。上到一半,幸运地在毛竹林中找到了养蜂人的“之”字形小道。从小道穿过竹林,终于可以一窥洞口的风貌,却发现此洞口好像不是与大佛洞相对应的洞口。带着疑问,张俊良给同伴打电话,同时挥舞手中的强光手电,让同伴看看我们所站的位置是否是大佛洞正对的洞口。果不其然,同伴告知,大佛洞正对的洞口在我们所在洞口的右侧。从我们所在的位置向右望去,完全是悬崖峭壁。借助藤蔓的保护,我们决定翻越峭壁。

    抓住藤蔓,我们不敢上望,也不敢往下看,每移动一下,都思考数分钟,生怕意外发生。但越是小心,越出问题。有时藤蔓挂住背包的带子,有时缠住背包里露出的鎯头手柄,令人进退不得。只好一只手抓住藤蔓,腾出另一只手解开藤蔓,再继续前行。

    越过陡崖,终于到达另一个山坳,洞口就在陡坡上方50米左右的位置。比起峭壁,陡坡因为有许多松动的块石而更难攀援。我跪在陡坡上,寻找着可依附之物,或树根,或兰草,或藤蔓,好不容易上升了20多米,人已气喘吁吁。又前行了20余米,宽大的洞口已近在咫尺。

    仔细环视洞口,洞口呈岩屋状,宽50米左右,洞高15~20米,大洞口西侧还有一个小洞,洞口宽3米,洞高2米,洞深5米多,洞壁四周全是石英沙砾沉积,而且沙砾沉积表现明显的韵律层理,粗砂——较大的卵石和砂——细砂——黏土,如此循环反复。

    张俊良和我,一边讨论砂砾石形成的地质背景,一边测定砂砾石沉积剖面。我从上至下、从左到右依次取样;张俊良则采集10厘米以上的花岗岩砾石样和砂卵石样,回去左切片样,这样做物源分析更有效果。我采集了大约40多斤的样品,背负下山。

    坑底寻洞

    天星岩,是小南海台原面西北侧的一个天坑,于2016年中国—捷克联合科考探险时发现。

    天星岩天坑坑口直径和深度都接近百米,上部是天坑洞口,底部为一条季节性的消水洞。消水洞平时为干洞,下雨的时候,水会充盈溪沟,满灌洞口。

    在消水洞西北方向大约2公里是地下河出口——白水洞;而在消水洞东北方向约3公里也是地下河出口——小南海观音洞。那么,消水洞的水究竟流向何处?为了确定地下水的流向,探险队决定再次对天星岩地下洞穴进行探测。

    前三天,主要是安装单绳系统。探测从第四天开始进行。

    最开始探测数据显示,洞道往东南延伸,于是大家判断洞道往伯牛坑方向延伸,可能与伯牛坑相连。次日,探测数据显示洞道又转向东北方向,于是大家又推断,洞道往西沟洞方向延伸,可能与西沟洞相通。再探测的数据又显示东南向延伸,大家的推断又回到伯牛坑。每天科考回来,无论多晚,我们都要将数据输入电脑,看看洞道的延伸方向。直到第7日探测,探险队发现了一条宽30米、高50米以上的大洞穴,才明白以前探测的不过是天星岩洞穴系统的一个小支洞。

    我是最后一天参加科考的,随行的除了捷克的扬·斯洛特克三人团队外,还有汉中洞穴科考爱好者李辉和余欣。

    我们从路边下到季节性河道,然后顺河道走向天坑,首先是个30米的陡坎,然后横向30米,进入第二个40米陡坎,之后一小段横移,下第三个30米陡坎到地下河床。这三个陡坎,正好验证了天星岩天坑的演化历史阶段,从内往外随着河水侵蚀下切,裂点不断后退形成陡坎。

    到达地下河床后,洞底并非水平,也是一段一段的小陡坎和跌水、水潭。为了探测安全和方便,探险队安装了多种类型的绳索系统,从辅助的绳结式或扁带式攀登,到独木桥式跨越,锚点贴壁横移、悬空横移,甚至绳索桥,绳索桥和保护绳配套的横移,应有尽有。

    3个半小时后,我们终于抵达主洞和支洞交叉的“T”大厅。借助强光手电的光,我们初步估计大厅底的面积有1万平方米左右。我仔细观察洞道形态,主洞完全不同于支洞清晰的溶蚀沟槽、窝穴、流痕等丰富的微形态,主洞洞壁则式清晰可见、深浅相间的微倾斜岩层;与支洞洞底丰富的卵石堆积不同,主洞洞底大部分为黏土堆积和崩塌块石,局部可见河床卵石;与支洞峡谷状洞道不同,主洞洞道为大型廊道状,厅堂状洞道;与支洞倾斜洞底和众多跌水不同,主洞洞底则总体起伏不大,但洞道一侧总是伴随大量的崩塌体和黏土堆积形成的高坡;与支洞地下河占据整个洞底并伴随众多水潭不同,主洞地下河仅在洞道一侧流淌,或左或右,流量为支洞地下河的5倍左右。

    我们在洞道高处寻找古地下河沉积物堆积,看看是否能发现石英颗粒。很遗憾,大部分堆积体为黏土,即使发现卵石,其成分大部分为灰岩,个别为砂岩和硅质岩(燧石),没有发现石英颗粒。

    我们前行了一段距离,在采集两个重砂样后,算一算返回时间,决定先行撤离。经过连续4个半小时的艰难攀行,才看到洞口透进来微弱的光。

    (作者单位:中国地质调查局岩溶地质研究所)

    延伸阅读

    中捷科学家汉中探险

    ■ 2016年5月19日~5月31日

    中国地质调查局岩溶地质研究所通过国土资源部,邀请以捷克科学院地质研究所副所长迈克·菲利皮博士为领队的捷克科学院岩溶洞穴科学考察队,在陕西汉中南郑县开展了第一次岩溶洞穴科考合作,证实在陕西省汉中市南郑县小南海镇台原上存在天坑,并对其地下河进行了初步勘查。这是首次在我国热带—亚热带岩溶区最北界发现的天坑地质奇观。

    随后,岩溶所与中国地质环境监测院、陕西省地质调查院开展密切合作,将天坑理论系统引入地质调查工作,在整个米仓山岩溶台原面展开天坑岩溶地质遗迹调查,更多天坑不断被发现。

    ■ 2016年10月20日~11月1日

    岩溶所组织第二次中国—捷克岩溶洞穴科学考察,对宁强县地洞河地下河系统进入探测,探测长度12千米,为我国北亚热带及其以北最长洞穴。这次科考初步确定地洞河天坑发育的水文地质背景和发育特征方面的独特性;与此同时,组织国内洞穴科考爱好者对镇巴县圈子崖、天玄坑及其附近溶洞进行探测,并对天坑形态进行了系统探测。

    ■ 2017年4月30日~5月12日

    岩溶所组织第三次中国—捷克岩溶洞穴科学考察,对镇巴县风洞系统进行初步探测。

    根据以上调查成果,并通过对全球天坑进行对比分析,科考团队确定汉中小南海天坑群和我国西南大石围天坑群为各具特色的两种演化模式,即大石围外源水穿越型岩溶天坑演化模式和小南海内源水窗式岩溶天坑演化模式,同时将天坑类型确定为溶蚀性崩塌天坑和侵蚀性崩塌天坑两种类型。

    同时,岩溶所与陕西地质调查院开展合作,确定汉中天坑群的国际地位:汉中天坑群成群出现,数量众多,迄今发现4个天坑群54个天坑,集中分布于陕西汉中4个台原面,占据全球天坑总数的近1/4,举足轻重;汉中天坑群是内源水窗式岩溶天坑演化模式的典型范例。汉中天坑群是全球发育在岩溶台原上的最大天坑群,也是我国北亚热带最大的天坑群。

    再探汉中天坑群