（地质工程专业论文）大石林景区空间结构初步分析.pdf

昆明理工大学硕士学位论文 摘要 石林地质公园位于云南省石林彝族自治县境内，距省会昆明市约8 0 k m ，交 通便利。公园总面积为3 5 0 k m 2 。公园以石林喀斯特地貌及其多样性组合闻名于 世。2 0 0 4 年，石林被列入首批世界地质公园。 自二叠世晚期以来，石林在有利的地质、水文、气候等条件下，先后经历了 四期继承性演化发育，发育方式主要有地表溶蚀和土下溶蚀。 大石林景区位于石林地质公园游览区中心，是人们领略何为“石林”的传统 地点。 景区主体为一由典型的剑状石林与溶蚀构造洼地组合而成的石林洼地。洼地 呈漏斗状，直径约6 0 0 m 左右。洼地由东向西开口倾斜。 景区平面积4 4 6 6 3 6 m 2 ，表面积7 1 4 0 2 l r l l 2 ，沿环林路一周平面周长2 8 8 4 m 。 通过全站仪对大石林景区控制测量，查明了景区各景观要素的空间分布情况。其 中主体景观石林占景区面积的5 5 5 ；其次是树林，占2 1 ；荒草地面积占1 5 ，5 ；人工草坪面积占5 8 ：水体面积为占1 4 ；建筑面积最少，占0 8 。 高大雄伟的剑状石林密集地发育于洼地中心。而往洼地、边坡，石柱减少， 高度变矮，在长条形的岭脊处分布有低矮的柱状及不规则状石林。石柱的分布表 现出很强的线状展布特性，展布的走向主要为n w 3 0 6 0 。石林间分布有溶蚀 廊道、空旷地，景区迂回曲折的游路绝大部分也正是沿着溶蚀廊道的自然延展铺 设而成。 通过计算机三维制作技术对大石林景区进行了模拟，模型立体直观地展示了 景区石林景观及其游路系统。 最后通过节理统计数据分析得出，景区节理走向主要集中在n w 3 0 一6 0 。和 n e 5 0 7 5 。，节理通过对地层的分割在某种程度上控制着景区空间结构。 关键词：石林，洼地、三维模拟，空间结构，节理 垦塑墨三查堂堡主兰焦堡壅 a b s t r a c t c o v e r i n gs o m e3 5 0s q u a r ek i l o m e t e r s ，t h es t o n ef o r e s tg e o p a r ki sl o c a t e di ny i n a t i o n a l i t ya u t o n o m o u sc o u n t yo fy u n n a np r o v i n c e ，8 0k i l o m e t e r ss o u t h w e s to f k u n m i n gm u n i c i p a l i t y ，t h ep r o v i n c i a lc a p i t a lo fy u n n a n t h eg e o p a r ki sw e l lk n o w n i nt h ew o r l da st h ef e a t u r i n gt y p i c a ls t o n ef o r e s tl a n d f o r m i n2 0 0 4i tw a sl i s t e da sa w o r l dg e o p a r kb yu n e s c o s i n c el a t ep e r m i a ne p o c h ，t h es t o n ef o r e s th a se x p e r i e n c e df o u r s t a g e so f d e v e l o p m e n tu n d e rf a v o r a b l eg e o l o g i c a l ，c l i m a t i c ，a n dh y d r o l o g i c a lc o n d i t i o n t h e m a j o rt y p e so fd e v e l o p m e n ta r es u b s o i le r o s i o na n dd i s s o l u t i o nb yr a i n w a t e r 。 t h em a j o rs t o n ef o r e s ti sl o c a t e di nt h ec e n t e ro ft h eg e o p a r k ss i g h t s e e i n g a r e a s ，w h i c hi sac o n v e n t i o n a ls i t et h a tp e o p l ec a ne n jo yr e p r e s e n t a t i v ep i n n a c l e k a r s t t h em a i nb o d yo ft h em a j o rs t o n ef o r e s ti sc o m b i n a t i o no fp i n n a c l ek a r s ta n d s t r u c t u r a lf e a t u r e so fa s s o c i a t e d d e p r e s s i o n t h ed e p r e s s i o nl o o k sl i k e a f u n n e l ，s l o p i n gf r o me a s tt ow e s t ，a n dt h ed i a m e t e ri sa h o u t6 0 0m e t e r s t h ea r e ao f t h em a j o rs t o n ef o r e s ti s4 4 6 6 3 6s q u a r em e t e r s ，t h es u r f a c ea r e ai s 7 1 4 0 2 1s q u a r em e t e r s ，a n dt h ep e r i m e t e ro fh u a n l i nr o a di s2 8 8 4m e t e r d e t a i l e d m e a s u r i n gb yt o t a ls t a t i o ni n d i c a t e st h a ts t o n ef o r e s ta c c o u n t sf o r5 5 5p e r c e n to f t h ew h o l e a r e a s ，t h eh u r s t2 1p e r c e n t ，b u n c hg r a s s 1 5 5 p e r c e n t ，l a w n 5 8 p e r c e n t ，l a k e s1 4p e r c e n t ，a n db u i l d i n g s0 8 e x c e l l e n tp i n n a c l ek a r s td e v e l o p ei nt h ec e n t e ro ft h ed e p r e s s i o n b u ti nt h e e d g e ，p i n n a c l ek a r s tb e c o m em o r e a n dm o r es h o r t e r ，a sw e l la st h ec o l u m na n d i r r e g u l a rs h a p e sd e v e l o p ei n t h em o u n t a i nr i d g e t h ed o m i n a n to r i e n t a t i o no f p i n n a c l ek a r s ti sn w3 0 。6 0 。w h e r et h e r ea r em a n yd i s s o l u t i o nc o r r i d o r s o p e n s p a c e sa sw e l la sl a t e rb u i l tt o u r i s tr o u t e s f u r t h e rm o r e ，t o u r i s tr o u t e si sc o n s i s t e n t w i t hd i s s o l u t i o nc o r r i d o r s t h e3dm o d e lo ft h e m a j o rs t o n e f o r e s t ， w h i c hi sm a d e b y c o m p u t e r ，i n t u i t i o n i s t i c l ys h o w sp i n n a c l ek a r s ta n dt o u r i s tr o u t e s ， d e t a i l e dm e a s u r i n ga n ds t u d yi n d i c a t et h a tt h ed o m i n a n to r i e n t a t i o n so ft h e j o i n t si nt h em a j o rs t o n ef o r e s ta r en w3 0 。6 0 。a n dn e5 0 。7 5 t h r o u g hi t s i n c i s i n gt h es t r a t u m ，t h ej o i n t sc o n t r o lt h es t r u c t u r a l f e a t u r eo ft h em a j o rs t o n e f o r e s ti ns o m ee x t e n t k e yw o r d s ： s t o n ef o r e s t ；t h ed e p r e s s i o n ；c o m p u t e rs i m u l a t i o n ；s t r u c t u r a lf e a t u r e ； i o i n t 昆明理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或 撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：女日夜目 日期：妙 r 年夕月相 关于论文使用授权的说明 本人完全了解昆明理t 大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留、 送交论文的复印件，允许论文被查阅，学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采 用影印或其他复制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守) 导师签名：塑论文作者签名：堑璧益；1 日期：埘年；月毋妒日 昆明理工大学硕上学位论文 刖舌 岩溶又称喀斯特( k a r s t ) ，是指水对可溶性岩石进行以化学溶蚀作用为特征 ( 包括水的机械侵蚀和崩塌作用以及物质的携出、转移和再沉积) 的综合地质作 用，以及由此产生的现象的统称。喀斯特( k a r s t ) 一词来源于狄纳尔一阿尔卑斯山 脉的喀斯特高原。 据统计 1 1 ，全球岩溶地区的面积约占陆地面积的1 2 ，即约2 0 0 0 万k m 2 。 它们大部分分布在资源丰富、人口稠密的地区，如地中海沿岸、东欧，中东，东 南亚、美国东南部，加勒比海地区等。我国岩溶地区，若按碳酸盐岩的分布面积 计( 含埋藏在非可溶岩之下者) ，可达3 4 6 3 万k m 2 ，若按含碳酸盐岩地层出露的 面积计，为2 0 6 万k m 2 ；而按碳酸盐岩出露面积计，也9 0 7 万k m 2 ( 图1 ) 。其 中，尤以北方山西高原及邻近省区的岩溶( 4 7 万k m 2 ) 以及西南部以云、贵、桂为 主体，包括川、鄂、湘部分地区的岩溶高原( 5 0 万k m 2 ) 。另外，西藏高原也有较 大面积的碳酸盐岩出露。 1 豫2 聿 0 矾宅 。l 渐 跳 图1中国岩溶分布图 近百年来的岩溶学经历了形态描述及其成固和演化的假说，背景条件的分 析，到岩溶形成的水岩作用机理几个阶段。现代岩溶学有两个特点：一是从全球 角度研究岩溶；二是引入了地球系统科学思想。由我国提出并组织领导的国际地 质对比计划i c c p2 9 9 “地质、气候、水文与岩溶形成”( t 9 9 0 1 9 9 4 ) ，和i c c p3 7 9 第l 页 昆明理t 大学硕上学位论文 “岩溶作用与碳循环”( 1 9 9 5 1 9 9 9 ) 的科学目标，代表当代岩溶学的两个趋向 2 1 。 岩溶地区富钙的岩石圈，以及大气圈、水圈、生物圈都具有地表、地f 双层 结构。以碳、水、钙循环为物质能量运移转换的主要形式。它带来一系列特殊的 环境地质问题，如旱涝、土壤贫瘠、生态平衡破坏及石漠化、地面塌陷、特殊的 原生水质污染及污染方式等，使得环境科学家把岩溶地区视为一种同沙漠边缘一 样的脆弱环境1 2 j 。 同时，岩溶地区奇特的地表和地下形念、水文现象，珍贵的古脊椎动物、古 人类遗址及稀有的地下动物，常常成为宝贵的旅游资源。 一般来说，岩溶地区的风景资源可分为山景、水景、洞景【1 1 。岩溶山景有喀 斯特山岳、峰林、石林、残石；水是岩溶作用的主导因素，它造就了多种多样的 景观，有岩溶峡谷、岩溶瀑布、岩溶湖、溶潭、岩溶泉等；洞穴是岩溶地区的特 有现象，也是一种自然旅游资源，具有很高的开发价值。洞外有优美的岩溶地貌 景观、植被景观，洞内有千奇百怪的各种钟乳石和可供泛舟的地下河、地下湖， 还有一些有意义的水文现象，如洞内瀑布、间歇泉、天生桥等，还有与洞穴有关 的古建筑、文化遗址、历史事件记录、民间传说等人文资源。 许多著名风景区均以岩溶风光为其特色，如黄龙九寨沟是山景和水景的结 合；桂林以山景、水景、洞景相互配套；贵州茂兰自然保护区、广西再岗、陇瑞 自然保护区是生态环境保存比较完好的岩溶自然保护区，山景、水景、野生动植 物资源相互配套，是很好的科研、教学、旅游的基地。 石林是指石灰岩在长期喀斯特作用下形成的由高5 m 以上的石柱组成的地貌 景观，是喀斯特发育演化的一种极端形式，国外称为针状喀斯持( p i n n a c l ek a r s t ) 。 石柱的上部具由雨水淋溶形成的剑状喀斯特形态，而下部则为土下溶蚀作用形成 的形态。在我国，最著名的石林当数云南石林，其形态之多变、石柱之高大、分 布之广泛等都居我国之最，在国内外享有很高的声誉。就分布而言，除了云南石 林县外，在其邻近的师宗、罗平、弥勒、个旧，以及贵州兴义、修文、贞丰，四 川兴文，湖北巴东，浙江淳安，福建水安，海南三亚等地也有分布，但均远远不 及云南石林发育得完好。从纬度来看，在我国已发现的此类表层喀斯持，主要分 布在北纬2 5 2 6 。以南( 部分达到北纬2 8 。，以至3 1 。) 的热带、皿热带地区。 此外，在马达加斯加、印尼、马来西亚的沙劳越穆鲁( m u l u ) 丘陵、巴布亚新几内 亚的凯正德( k a i j e n d ) 山、巴西东部、澳大利距东北部等地也有石林分布，它们的 形态也很高大壮观【3j 。 石林分布区往往因其秀丽独特的地貌景观，而吸引了大量游客前往观光旅 第2 页 昆明理工人学硕士学位论文 游，同时，其成因和发育演化也引起了喀斯特学者们的浓厚兴趣。在我国，除了 少数学者对个别石林( 永安鳞隐石林) 进行过科学考察外，几乎所有关于石林的研 究都集中于云南石林。因此，可以说云南石林的研究现状和进展代表了我国石林 的研究现状和进展。 早在2 0 世纪3 0 年代，我国学者就对云南石林进行了研究。目前，国内外学 者分别从地质、地貌、水文、气象、洞穴、生态、环境、旅游等方面对石林进行 了广泛而深入的研究。研究已从单一向综合、从定性到定量、从单纯的逻辑推理 到借助于现代仪器设备测试分析等方向发展1 3 ，并出版和发表了许多论文、著作， 并在许多问题上取得共识。但有关石林发育时期、发式以及演化模式等很多问题 上未取得统一的意见。 就石林空间结构方面，李玉辉教授曾对石林地质公园4 0 0 k m 2 的石林形态组 合进行了研究，提出了石林形态的系统类型【4 。石林研究组也曾对路南石林的形 态发育特征和形态景观类型进行详细的描述【5 】。王在高、杨明德等分别对石林地 区的大、小石林区、李子园石林、普豆村石林、乃古石林、万年灵芝和火车站等 地方的石林进行了大量的形态测量，并对石林形态大小进行计量分析，反映出石 林发育在空间上的差异性 6 1 。谢凝高也曾从宏观、中观和微观的角度对石林景观 的差异和分布进行过定性描述。 本文试图从定量的角度对大石林景区各空间要素进行描述，并通过建立景区 三维模型多角度展示其空间结构。最后对岩石节理进行统计分析，阐明节理对景 区空间结构的控制与塑造作用。 第3 页 ! 塑型三查兰堡主兰生堡苎 1 1 自然地理概况 第一章石林地质公园概况 石林地质公园位于云南省石林彝族自治县境内，东经1 0 3 。1 8 ，1 0 3 。3 0 ，。 北纬2 4 。3 7 2 4 。5 7 。距省会昆明市约8 0 k m ，交通便利，乘车从昆明至石 林只需一小时。公园总面积为3 5 0 k m 2 ( 图1 1 ) 。 图1 1 石林地质公园位置图( 据粱永宁) 石林地区地处云贵高原之滇东喀斯特南部，在中国三大阶梯地势中，处于第 二阶梯面上。此处高原面起伏较为和缓，切割轻微。地势东高西低、北高南低， 南部文笔山为最高峰，海拔2 2 0 3 m 。其余海拔高程大多在1 7 0 0 m 至1 9 5 0 m 之问。 区内地貌类型主要有高原丘陵、低山、中山、洼地、盆地、石丘、石林和石 芽原野、峰丛、喀斯特洞穴、河谷等类型，其中以石林喀斯特地貌及其多样性的 组合景观最引人瞩目。 第4 页 昆明理工大学硕士学位论文 石林地区气候属亚热带高原季风气候。年平均气温l5 6 ，最热月( 7 月1 平 均气温2 0 6 ，最冷月( 1 月) 平均气温8 4 。c ，既无酷暑，又无冬寒，可谓四季 如春。 石林喀斯特区内的水体可分为地表水和地下水 7 1 ，属珠江上游的南盘江水 系。地表水系不甚发育，区内最大河流巴江大致呈北东一南西向贯穿石林县，在 宜良县禄丰村南汇入南盘江，并形成著名的瀑布一大叠水。巴江水系形态不规 则，上游不时转入地下成为地下河。中下游河谷形态为不规则箱状，发育二级阶 地。巴江是一条典型的喀斯特流域系统河流。 石林地区的土壤主要是红壤、紫色土和水稻土。境内现有的森林覆盖率为 3 6 3 ，分布有半湿润常绿阔叶林滇青冈林和元江栲类林等常绿优势树种，但分 布面积最大的是云南松林( 暖性针叶林) 。 1 2 石林喀斯特景观 受岩性、构造、水文、古气候等条件的影响，石林地区发育各类喀斯特地貌 的基础条件甚佳，从而形成了类型繁多且复杂的地表喀斯特和地下喀斯特，其中 高大的剑状喀斯特更是其他碳酸盐岩区无可比拟的。就宏观而言【5 】，地表喀斯特 主要有石林、溶丘洼地、石芽原野、岩溶夷平面、峰丛洼地、溶蚀湖、岩溶泉、 天生桥、溶蚀盆地等。地下喀斯特主要有溶洞与洞穴沉积物、地下暗河、伏流系 统等。 石林是区内最主要、最典型、最具特色的喀斯特地貌类型。本文所指的石林 是碳酸盐岩在一定的地下、地表条件下，经地下水和地表水共同作用发育而成， 具有一定高度、一定规模的剑状、塔状、蕈状等形态的石柱与溶痕溶沟的组合。 区内石林广泛分布于山顶、山脊、山坡、洼地等各种地形中。由于受地层和构造 的控制，石林呈近南北向带状展布，成片集中的石林总面积约为4 5 k m 2 ，其余为 簇状散布，广泛存在于下二叠统、石炭系和泥盆系碳酸盐岩中。 石林单体形态丰富多样，可大致分为剑状、柱状、塔状、蕈状( 蘑菇状) 以 及不规则状等类型( 图1 2 ) 。 除了单体形态差异外，在发育层位、地形部位、海拔高度方面，石林还具有 石柱组合、石柱高度、石柱密度和表面特征上的差异。这些差异具有丰富的成因 和景观价值信息。石林研究组根据这些差异划分出不同的石林喀斯特组合类型， 分别有石林岩丘、石林洼地、石林岭脊、石林坡地、石林盆地、石林槽( 谷) 地 等类型。并且这些组合类型在空间分布上也表现出一定的规律_ 第5 页 昆明理t 大学硕士学位论文 图1 2 石林典型单体形态 a 剑状石林b 柱状石林c 塔状石林d 蕈状石林 1 3 区域地质背景 1 3 1地层特征 石林地区从老到新出露的地层【8 j 有前震旦系牛头( 首) 山组、震旦系、寒武 系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、第三系、和第四系，奥陶系、中生界在 本区缺失。出露地层中，以泥盆系、石炭系、二叠系浅海台地相碳酸岩分布面积 最广，是石林地区分布的主要地层，各种喀斯特地貌均发育其中。其中石林地质 公园3 5 0 k m 2 范围内出露最广泛的地层和岩性有三套，即晚古生代碳酸盐岩沉积、 晚二叠世玄武岩、早第三纪湖泊沉积。其余更古老的早古生代和元古代地层均分 布在公园外围。公园的喀斯特地貌主要发育于古生代碳酸盐岩地层，而石林地貌 第6 页 昆明理工大学硕士学位论文 则仅发育于下= 叠统灰岩和白云质灰岩。 1 3 _ 2 构造特征 石林地区位于扬子准地台( i 级构造单元) 西南缘，滇东台褶带( 级构造单元) 西南偶，曲靖台褶束( i l l 级级构造单元) 一一牛头山隆起( 【v 级) 之西南端，夹持 于师宗一弥勒断裂与小江断裂之间。东侧为华南褶皱系之滇东南褶皱带，西侧为 川滇台背斜( 图1 3 ) 。构造变形以脆性变形为主，褶皱次之。构造线主要为南北 向及北东南西向。 1 3 2 1 断裂、褶皱特征 石林位于牛头山复式背斜之 西南倾伏端的西南隅与路南断拗 盆地间。石林分布区为一向西偏 南的缓倾斜单斜构造，自乃古石 林至大石林向东依次出现不同时 代的老地层，出现以泥盆系为核 心的次级舒缓背斜。断层构造主 要有西部的区域性九乡一石垭口 冲断层和站屯冲断裂等。断层走 向北北东，倾向西，倾角5 0 度以 图1 3 云南石林地区大地构造位置图1 上。九乡一石垭断层为一大型冲断层，对路南古盆的形成和石林地区地势变化具 有明显的控制作用，路南古湖盆地沉积范围东至九蟠山，这对下伏石林发育地层 栖霞组、茅口组的保存与石林发育有直接的影响。石林发育地层的下伏地层组中 的石炭系一泥盆系中发育有较多的北东和近东西向冲断裂，航片与卫片地质解释 表明，p l 。+ 。也有较多的断裂构造，断裂的主要走向为北东向，其次为东西向和 北西向。在北部地区，北东向和北西向组成棋格状，这是北部发育较多的石林岩 丘，并表现为不规则多边体形态的直接缘故。在栖霞组、茅口组碳酸盐岩中也有 小型褶曲，如万年灵芝石林区，小褶曲轴部和转折端的节理裂隙发育，岩石破碎 没有大型石柱”j 。 1 3 2 2 裂隙特征 本区内晚古生代碳酸岩中构造裂隙均较发育 9 1 。泥盆系中主要发育4 0 。5 0 。 和2 8 0 。3 0 0 。两组裂隙。石炭系中发育3 2 0 。3 3 0 。和1 0 0 一2 0 。及东西向的三组裂隙。 二叠系中发育3 0 0 。3 4 0 。和4 0 07 0 。两组裂隙。这些裂隙将岩石分割成网格状， 裂隙的加深加宽分离出石牙、石柱。因此裂隙的密度和强度对石林地貌的形成起 第7 硝 昆明理工大学硕士学位论文 着控制作用。不同地层中的节理裂隙发育程度有异。泥笳系、二叠系中构造裂隙 均较石炭系发育，尤以二叠系中最为发育。经后期多次构造运动的作用，构造裂 隙系统均得以继承和改造发展。连通性得以加强，开放程度逐渐增大，为地表水 的入渗、地下水的运移、贮存等提供有利的空间条件。 1 t 3 2 3 新构造运动 本区新构造运动主要表现为中、上新世高原化过程，九乡一石垭口断裂的再 次活动，断裂切割始新统路美邑组，地壳的间歇性上升和形成河流阶地与多层溶 洞。高原化过程使本区各地层普遍受到剥蚀，尤其是p i 。+ 。的上覆地层被剥蚀， 为早期石林的出露和叠加发育创造条件。 1 3 _ 3 地下水系统 石林地区地下水及与地表水的相互关系，是石林等喀斯特地貌形成、发展及 演变的必要条件和主要控制因素之一。地下水动力条件的演变改变着石林形成的 水动力条件，围绕地下水系统的子系统和分区( 带) 形成不同类型的石林景观及其 组合。同时，地下水系统的演变阶段性也影响了石林喀斯特景观演化的阶段性。 根据含水介质系统的性质、特征，水文地质建造特征，水动力动态特征，地形地 貌特征及埋藏条件等因素，石林研究组曾将石林地区划分出6 个地下水系统。总 体而言，该区地下水系统有以下特点【5 】： f 1 ) 暗河管道系统较为发育，并受地形和节理方向控制，沿途具较多溶蚀洼 地、暗河天窗、落水洞等，但各暗河系统间联系性差，形态多样，形成各自相互 独立的子系统。 ( 2 ) 灌人或直接渗入式的补给，顺畅的径流及集中排泄，使得地下水水动力 较强，动态不稳至极不稳定，变化急剧。 ( 3 ) 由于岩溶发育浅( 一般在5 0 m 左右) 而不均，致使地下水埋藏深浅不一， 一般为2 0 m - - 2 5 m ，浅埋区3 m 1 0 m ，枯水年埋深3 0 m - - 5 0 m 。富水性空间分布 差异较大。 ( 4 ) 地表水与地下水频繁交替转化较为密切。 ( 5 ) 枯、雨季地下水运动方式不同。雨季，通过地表落水洞、漏斗、节理裂 隙等，大气降水及地表水流量大迅速地渗入或灌人地下，此时地下水运动以管流 为主，具急变流特征。枯水季节，地下水以隙流形式沿垂直于管道流方向向其汇 流“补给”管道系统，构成泉流量中的“基流”，此时地下水以隙流运动为主， 具缓变流特征。 ( 6 ) 石林地区内各地下水系统的水动力条件、交替循环及动态，以石林集中 第8 页 昆明理工大学硕士学位论文 发育区内表现得最为强烈和急剧。大石林景区也就位于此区。 路南石林地区各地下水系统水化学特征无明显差异。水化学类型较简单，属 h c 0 3 c a 或h c 0 3 c a m g ，水温1 6 。c 一1 9 ，p h 值7 o 一7 8 ，矿化度1 4 0 毫克升一3 1 0 毫克升，总硬度1 2 0 毫克升一2 9 0 毫克升，为无色、无味、 无嗅、透明的中性一微硬淡水。 在枯水期，石林地区喀斯特地下水的方解石饱和度( s c ) 大都大于1 ，即大部 分水体以过饱和状态进入排泄带，石林地下碳酸盐岩现仍处于较强的溶蚀状态。 暗河水s c 大于l ，其原因为暗河水在枯季主要依靠裂隙网络中的地下水补给， 运动缓慢，径流途径长而使水溶液过饱和。丰水期，地下水s c 大都小于1 ，这 是该区碳酸盐岩季节性强烈溶蚀期。 t 4 石林演化 石林是在有利的地质、水文、气象等条件下，主要由土下溶蚀作用和地表溶 蚀作用所形成。 白二叠世晚期以来，石林先后经历了四期继承性演化发育，发育年代确定如 下【8 】：前玄武岩期石林芽( 晚二叠世晚期) ，此期石林( 芽) 被玄武岩覆盖与烘烤， 存在于古裂谷槽边缘；前路南古湖期石林( 晚二叠世束期至古新世) ，此期石林 ( 芽) 被路南群超覆、充填，存在于岭脊、高原面和盆地内；路南古湖期石林改 造期( 始新世至渐新世) ，此期石林主要残留于古湖盆外围，有富硅铝铁风化壳残 留物和中上新世的高岭土化沉积层充填；高原一巴江河谷期石林( 中新世至更 新世1 ，此期石林主要存在于小型分水岭附近的洼地、谷槽和盆地，现存剑状石 林的主要发育期是更新世。上述不同期石林空间上的分离与重叠造成了路南石林 地区石林景观的多样性。石林演化模式如下图所示： 螽矽 2 7 0 m a 前的早二叠世，石林地区为海洋 环境。海底沉积形成了厚层灰岩。 随后地壳运动使石林地区逐渐上升成 为陆地。石灰岩受积压，形成两组裂隙。 第9 页 昆明理工大学碗上学位论文 1 5 石林地质公园历史与现状 2 5 0 m a 前的早二叠世末期，石林地区为 低海拔环境，石灰岩中发育了最早期 的石林地。 2 4 0 m a 前的晚二叠世早期，火山作用形 成的玄武岩覆盖了石林地区并一直持 续到中生代。 6 5 m a 前的中生代末期，玄武岩大部被 剥蚀，一些早期石林再次出露地表。 5 0 2 0 m a 前的早第三纪始新世一渐新 世，掀斜抬升使石林地区西侧成为古 湖。部分石林再次被湖泊沉积物覆盖， 同时，湖周又有新的石林发育。 2 0 m a 前的晚第三纪中新世以来，古湖 消失，石林地区逐渐向高原盆地演化， 同时发育了最新一期的石林。 1 5 1公园历史 作为一种特殊而罕见的地貌景观，石林很早便引起人们的注意f 2 】，“石林” 一词最早见于公元前3 0 0 多年诗人屈原的天问，文中提到：“焉有石林? ”此 后有不少探险者和文人雅士进入石林探幽访胜，并写下许多赞美石林奇观的诗歌 词赋。最早将石林介绍到西方的是1 9 世纪末至2 0 世纪初在石林生活3 1 年的法 国传教士保罗维亚尔( p a u lv i a l ) ，他在一百多年前，将有关石林地区的彝族 及石林地貌撰文并配以照片刊登于法国的有关期刊上。1 9 3 1 年前云南省主席龙 第1 0 页 昆明埋工人学硕十学位论文 云到石林考察，赞叹之余，题写了“石林”二字，使“石林”成为专有地名。同 年设立了石林风景区管理处，并建少量观光设旅，开始了石林作为公园供游人观 光的历史。1 9 8 2 年，经国务院批准，石林列入中国首批国家重点风景名胜区。 2 0 0 1 年，石林被列为中国首批国家地质公园。2 0 0 4 年，石林被列入首批世界地 质公园。 1 5 2 石林旅游 石林被誉为“天下奇观”，作为地球上一种独特的自然景观，其景区规模宏 大，造型雄奇的喀斯特地貌和湖伯、瀑布、良好的植被等，构成了景区多姿多彩 的自然景观。其中大石林景区的剑状喀斯特最引人注目，其景观规模之大，造型 之奇特，科学和美学价值之高，在世界甚称第一。在长期的历史演化中，当地彝 族入与石林地貌和构成这种地貌的岩石一石灰岩结下了不解之缘。石林的石柱 上留有早期彝族人的岩画和石刻，石林也融入了当地撒尼人生活的方方面面，宗 教、传说、诗歌、舞蹈、刺绣、服饰、建筑、节庆等，无不反映了与石林久远的 历史渊源。数百年来，石林一直吸引着无数的游客，近年来随着人们生活水平的 提高和旅游业的迅速发展，到石林旅游的人数也大量增加。现今每年游客数保持 在15 0 万人次左右。石林不仅是云南省旅游业的标志产品，也是中国旅游的重要 基地。 1 5 3石林研究 自石林1 9 3 1 年设立公园以来，吸引了大量地质、地理学家、植物学家、人 类学家、摄影家等到石林考察研究。石林地质公园也非常重视科学研究，建立了 专门的研究机构一石林研究中心，设立了专门的石林研究基金。1 9 9 9 年以来已 资助了国内外3 0 多项研究课题。近十年来在石林举行了十多次喀斯特国际学术 会议，参加者包括世界保护联盟、国际地科联、国际地理联合会、国际洞穴联 合会、国际水文地质学家协会、世界旅游组织等的专家学者。近几年来出版和发 表了大量有关石林的研究成果，包括专著十余部、论文2 0 0 多篇。公园还注重地 质科学知识的普及，多次组织大学生及中小学生到公园开展夏令营活动。 1 5 4 公园管理与保护 石林地区人类活动历史悠久，加之靠近省会昆明，石林地区的自然生态环境、 生物多样性和石林地貌的保护长期面临挑战。当地政府和社区居民对此做出不懈 努力，并制定出一系列法律法规，如保护石林风景名胜办法、石林风景名胜 第1 1 页 昆明理工大学硕士学位论殳 区保护条例、石林彝族自治县珠江防护林工程实施工程、石林彝族自治县退 耕还林还草工程等。这些法规有效的保护了珍贵的石林喀斯特景观和自然生态 环境。 近年来，随着社会经济的发展，人们的环保意识不断提高。石林当地群众在 实践中愈来愈认识到石林重要的科学和美学价值、石林的独特性以及石林景观资 源在促进当地可持续发展的重要地位。这为石林的保护提供了良好的社会基础。 第1 2 页 昆明理工大学硕十学位论文 第二章大石林景区介绍 大石林景区位于石林地质公园游览区中心，周边分别有石林湖、小石林、步 哨山、李子园箐以及万年灵芝等景区，环林路围绕大石林景区使之与周围景区分 哨山、李子园箐以及万年灵芝等景区，环林路围绕大石林景区使之与周围景区分 隔开来( 图2 1 、2 2 ) 。 图2 i 丈石林景区位置图( 据梁永宁) 图2 2 太石林景区全景 第1 3 页 昆明理工大学硕士学位论文 大石林景区在石林地质公园中知名度最高， 统地点。 这里发育有最具代表性的剑状石林 ( 图2 3 ) ，其柱体形态呈剑形、尖锥形、 刃脊墙状，高度在几米到4 0 多米不等。 远观锋利刃背的石柱如长茅利剑，密密匝 匝，直刺天穹，气势磅礴；近观其石峰、 石柱、石牙，形态多样，层次丰富，拟人 似物，令游人浮想联翩，意境无穷。许多 已被当地的撒尼人命以形象的称谓，如 是人们领略何为“石林”的传 图2 3 石林胜景 “象踞石台”，似一头凝固的大象立于石峰之上；“千钧一发”，一块嶙峋巨石被 两根裂立石柱撑在半空，看似随时要下落，游人经其下过，无不心惊胆颤( 图 2 4 ) 。 a “干钧一发”b “象踞石台” 图2 4 景区象形石柱 微观层次上，由于石林的形成是土下溶蚀、地表溶蚀、生物溶蚀等综合作 用的结果，因此石林的表面形态丰富多彩，各种溶沟、溶痕、溶纹、溶窝等都有 发育，如美妙雕刻装点石柱表面极具盖威，纯灰岩( 茅口组) 表面的溶痕，细腻 平滑、齐整密集，如刮刀刻制。白云质灰岩( 栖霞组) 表面溶痕、粗糙散乱，凸 第1 4 页 昆明理工大学硕士学位论文 凹不平，细看杂乱无章，远看都排列有致，似一幅幅凿刻图案( 图2 5 ) 。 石林的美不仅仅限于奇峰异石，而且还体现在石林空间格局的层恋叠嶂、沟 图2 5 石林表面微观形态 a 溶沟组合与裸面溶盘b 溶窝c 水平溶纹d 复合溶沟 壑盘回所带给游人的神秘美感。景区石柱体分割较好，彼此离立，间隔几十厘米 至几米不等，或成廊道或成空旷地或是水体，疏密得当，曲径通幽。然而，石林 这种特有的空间结构给游人带来美感的同时，却又带出一些问题，例如人们穿行 其间，如入迷宫，扑朔迷离；迂回曲折的游路常使游人纠缠盘绕其间，败坏游兴。 为此，前人对大石林空间做了不少研究，但绝大部分都只是定性地描述。石林旅 游管理局曾绘制过景区导游图( 图2 ，1 ) ，但其图只是平面游路图，不能展示出景 区剑状石林的雄伟及其特有的空间结构。梁永宁教授于1 9 9 6 年绘制出大石林景 区立体导游图( 图2 6 ) ，其艺术性和实用性令人赞叹。不足的是其图由手工绘制， 空间结构要素的位置精确度不够。虽然景区的航片( 图2 7 ) 能满足精确度的要 求，但由于比例尺过小，石林空间结构难以清晰展现。 因此，本文利用现代测量技术和计算机模拟相结合，对景区进行模拟，试图 更进一步定量地展示石林特有的空间结构。 第1 5 页 暇崞一耩 a_【扣长眯v 匦糖砷茸捌凶嚷嚣悼长 口“匦 权掣掣扑+肇扑k_上副替皿 昆明理工大学硕士学位论文 ( 原比例尺1 1 0 0 0 0 ) 图2 7 大石林景区航片 第1 7 页 昆明理工人学硕士学位论文 第三章景区测绘 大石林景区面积较小，但由于石柱林立，给测绘工作带来很大的困难。作者分两次对 石林进行了测绘工作，前一次利用全站仪对石林进行控制测量，目的主要有两方面：( 一) 、 测出景区内石林、绿地、水体、树林等景观要素各自的分布、面积、高程等空间数据。( 二) 、 尽可能地向石林地内部导入测量点，为下一步的石林地测量提供参照点。本次测量共获得 1 5 4 个点数据，并在测量的过程中都辅之以草图和数码相片记录。测点的分布情况见图3 1 ， 所测数据由全站仪自动存储，与电脑连接以e x c e l 文档输出，表3 1 列出全部点测量数据。 ( 黑点为测点) 图3 1 伞站仪测量点分布图 本次利用全站仪测量，每导一个测点都经过来回地验算，所得数据精确度较高。而且 通过把测点投影到景区航片上，航片所能识别的部分与测点的位置都十分吻合。但把测点 投到景区平面游路图上，却出现多处不符。因此，特对该图作局部修正( 图3 2 ) 。 第二次以前次所测控制点为基础，利用测绳、高程仪、罗盘等工具对景区作进一步的 局部详细测绘。重点对石林地中溶蚀廊道、空旷地的分布、面积、高程等特征进行测量， 并对岩层中发育的节理进行统计。 第1 8 页 昆明理工大学硕士学位论文 ( 白线为原图线，黑线为修正线) 图3 2 大石林景区游路图局部修正 第1 9 页 垦堕型三查堂堡主堂篁笙茎 表3 1景区全站仪测量数据列表 点xy h 轴点x y h 轴 号 轴轴 ( 高程)号轴 轴( 高程) 03 0 0 5 2 4 8 7 62 9 8 2 6 4 3 9 1 7 6 9 8 78 63 1 3 8 7 5 9 7 7 2 4 2 3 1 5 0 3 71 7 5 54 7 13 0 0 4 9 5 92 9 8 3 8 7 5 2 31 7 7 0 3 8 73 2 2 6 4 4 2 8 4 2 3 6 6 2 7 7 2 31 7 5 49 1 23 0 2 6 5 1 2 0 12 8 4 2 4 7 8 1 7 1 7 5 1 6 58 83 1 6 5 8 5 4 9 82 4 1 9 6 6 7 8 61 7 5 2 5 33 0 2 6 5 3 6 2 52 8 4 2 4 8 5 0 81 7 5 1 6 58 9 3 2 2 1 4 1 1 5 82 4 2 9 5 0 8 9 11 7 5 4 9 3 4 3 01 0 8 2 0 2 42 9 3 5 7 6 5 7 71 7 6 7 3 79 0 3 2 7 2 5 1 3 52 3 8 9 5 6 3 7 81 7 5 5 0 4 53 0 2 6 5 3 5 9 12 8 4 2 4 7 3 7 11 7 5 1 6 59 l3 2 5 7 1 5 4 8 4 2 4 1 9 5 4 3 4 91 7 5 d 6 2 6 3 0 0 4 0 9 2 4 32 9 8 5 2 8 6 8 61 7 7 1 0 39 2 3 2 6 5 0 4 3 7 l2 4 0 4 9 6 7 6 41 7 5 6 1 1 73 0 0 2 4 5 0 0 2 2 9 8 8 7 3 7 6 61 7 7 3 1 l9 33 1 6 3 1 9 4 2 l2 7 1 5 7 8 8 4 4 1 7 6 3 6 7 82 9 9 9 3 1 6 7 82 9 9 2 5 1 6 5 l 1 7 7 4 5 9 9 4 3 2 1 5 4 6 2 5 82 9 6 8 4 3 9 6 61 7 6 8 7 92 9 9 9 9 4 6 0 12 9 9 4 5 3 6 9 7 1 7 7 5 4 9 9 5 3 1 8 6 5 5 8 2 12 9 8 7 7 8 0 2 51 7 6 7 8 8 1 03 0 0 4 0 4 5 6 92 9 9 8 4 8 9 3 2 1 7 7 6 3 29 63 1 6 0 6 0 5 7 32 7 0 9 5 5 5 6 41 7 6 3 6 6 1 13 0 1 l3 8 2 3 42 8 2 9 3 5 9 5 71 7 5 0 59 731 6 4 6 7 1 6 9 2 7 1 3 5 2 8 8 31 7 6 3 6 7 1 2 2 9 9 0 1 3 2 8 82 8 6 8 5 5 5 0 21 7 5 5 49 83 0 7 9 8 4 7 4 32 7 9 6 6 7 4 1 21 7 4 3 2 1 1 33 0 4 6 9 7 3 7 42 8 4 0 7 6 0 8 91 7 5 1 3 59 93 0 9 2 2 7 5 1 32 7 8 1 4 1 8 9 71 7 4 1 6 4 1 43 0 4 8 3 9 2 4 12 8 5 9 0 8 2 4 61 7 5 1 6 11 0 03 1 7 1 2 3 2 72 7 3 2 6 9 4 2 2 1 7 5 3 0 8 1 5 3 0 3 7 2 6 1 6 4 2 8 6 4 6 3 4 7 7 1 7 5 3 5 4 1 0 1 3 1 7 9 9 7 9 7 22 6 9 8 6 0 11 61 7 5 2 2 1 63 0 0 7 2 5 8 3 52 8 8 7 0 5 3 3 41 7 5 3 9 41 0 2 3 1 4 1 0 4 1 72 6 8 5 0 0 61 7 4 8 4 2 1 7 3 0 5 0 2 4 5 8 82 8 4 7 3 0 7 71 7 5 1 5 91 0 331 2 4 9 8 3 5 92 8 8 2 9 7 9 3 51 7 4 8 1 8 1 83 0 5 9 6 8 3 5 72 8 5 9 8 9 6 9 31 7 5 0 8 61 0 4 3 1 4 1 1 5 7 9 52 8 3 4 9 8 7 6 91 7 4 4 8 6 1 93 0 8 1 2 9 0 2 82 8 4 6 9 4 1 3 71 7 4 8 1 71 0 53 1 5 3 0 1 1 2 12 8 5 6 5 2 4 2 1 7 4 59 7 2 03 1 0 3 9 5 6 12 8 7 3 8 4 0 0 61 7 4 9 7 41 0 63 2 2 9 1 4 8 9 42 8 7 1 7 7 3 0 21 7 5 06 5 2 13 1 0 8 9 1 8 72 8 6 6 2 2 9 6 21 7 4 8 3 81 0 73 2 4 8 9 7 0 6 52 9 0 6 0 9 2 11 7 5 6 2 2 23 1 2 6 9 4 3 5 l2 8 7 3 9 7 2 5 71 7 4 7 2 61 0 83 2 9 9 7 3 9 9 72 8 4 0 6 0 5 7 71 7 5 5