四川龙门山砾岩喀斯特景观的特征与旅游开发.doc

载于：喀斯特旅游资源基础理论与开发研究，北京：地震出版社，2004：143-149四川龙门山灰岩质砾岩喀斯特景观的特征与旅游开发范 晓（四川省地质公园与地质遗迹调查评价中心，成都610213）摘要：四川龙门山的灰岩质砾岩喀斯特是世界上罕见的喀斯特类型和自然景观类型，在科学研究和旅游开发上都有独特的价值。本文全面论述了龙门山砾岩喀斯特的地质背景、地貌特征和成因机制，并提出了砾岩喀斯特景观的保护与开发对策关键词：喀斯特 砾岩 旅游开发 龙门山 四川 1. 引言喀斯特，按照其普通的定义，是指因岩石的化学溶解而引起的一系列地质作用和地貌现象，它主要是在石灰岩等碳酸盐岩石中发生与形成，也见于石膏、岩盐等易溶岩石中，这些岩石大都属于化学沉积成因。在四川的龙门山地区，有一种机械沉积的碎屑岩灰岩质砾岩形成的喀斯特（以下简称砾岩喀斯特），它不仅因其特殊的科学意义引人注目，也构成了独特的具有重要旅游开发价值的地质地貌景观。龙门山，是四川盆地西缘的雄伟山脉，绵延逶迤于成都平原和川西高原之间，呈北东南西走向，北起广元，南达天全，长约500km，宽3070km。四川龙门山的砾岩喀斯特主要分布于龙门山前山的丘陵和低山区，在江油、安县、绵竹、邛崃、芦山等地最为集中，在地表形成千姿百态的峰丛、石柱、石林、石芽、漏斗等地貌，在地下则形成大规模的溶洞和洞穴沉积。这些地貌景观已构成诸如江油窦团山、安县龙泉砾宫、安县罗浮山、芦山龙门洞等著名的自然风景名胜地。2. 地质背景及地层和岩石研究2.1 区域地质概况龙门山是晚三叠世末开始形成，并逐步演化发展的一个北东走向的大陆内的造山带。在不同地质时期的构造作用下，龙门山经历了多阶段的抬升、隆起与剥夷，同时也在龙门山南东侧的山前地带，堆积形成了以砾岩层为特征的巨厚的由多个旋回构成的磨拉石建造，其地质时代包括晚三叠世、侏罗纪、白垩纪、古近纪、新近纪和第四纪。龙门山的砾岩喀斯特形成于晚三叠世至古近纪的砾岩地层中，这套地层在整个四川盆地以泥岩和砂岩为主，但往西至盆地边缘的龙门山，便相变为粗碎屑的山前冲积扇砾岩堆积，这套砾岩地层有多个层位，历史上曾分别被命名为莲花口组、剑门关组、城墙岩群、赵公山砾岩、灌口砾岩等等。根据最近的包括1：5万区域地质调查在内的研究成果，除了莲花口组、剑门关组等传统的名称以外，这些砾岩从岩石地层的角度又被赋予了一些新的地方性的名称，例如侏罗系的飞水山砂砾岩、大溪砾岩、白垩系的冒石子砾岩、古近系的宝盛砂砾岩等。这些砾岩根据砾石成分的不同，可分为石英质砾岩、复成分砾岩和灰岩质砾岩三大类，它反映了物源区岩石组成的差异。龙门山的砾岩喀斯特和这其中的灰岩质砾岩有关，正是这些灰岩质砾岩构成了龙门山砾岩喀斯特发育的物质基础。因此，下面对这些灰岩质砾岩的特征加以分析。2.2 层位及空间分布按照这套灰岩质砾岩的空间分布，可以将其分为龙门山北、中、南三个区段（参见表1）。龙门山北段（广元至江油），有两个集中出露地：广元西侧的白龙江两岸；江油文胜至武都一带。灰岩质砾岩的主要层位是侏罗系的莲花口组下段和白垩系的剑门关组下部，其次是千佛崖组下部。莲花口组下段灰岩质砾岩层的厚度可达220m左右，如江油窦团山等地；剑门关组下段的灰岩质砾岩层厚度80m以上，即习称的剑门关砾岩，在剑阁剑门关至江油新兴一线均有分布。千佛崖组下部的灰岩质砾岩零星出露，其砾岩层厚一般仅数米，多层砾岩与砂岩、泥岩构成韵律层。龙门山中段（江油至都江堰），灰岩质砾岩出露的主要层位是侏罗系的莲花口组和白垩系的剑门关组下段。有两个集中出露地：安县安昌至睢水，砾岩层厚最大可达440m，多层砾岩累计厚可达690m以上，出露面积达100km2以上；绵竹遵道至什邡八角，砾岩层厚最大可达750m，多层累计厚度达1430m以上，出露面积达17km2以上。 表1 龙门山灰岩质砾岩的地层层位及空间分布地层 地区地质年代龙门山南段（天全都江堰）龙门山中段至北段（都江堰江油广元）盆地边缘至盆地内古近纪宝盛砂砾岩名山组白垩纪冒石子砾岩灌口组夹关组夹关组上段剑阁组夹关组夹关组下段砾岩汉阳铺组天马山组剑门关组侏罗纪飞水山砾岩莲花口组蓬莱镇组麻子岩砾岩遂宁组遂宁组石荀沟砂砾岩沙溪庙组沙溪庙组两河口砂砾岩千佛崖组新田沟组白田坝组白田坝组自流井组三叠纪须家河组须家河组四段须家河组须家河组须家河组三段砾岩须家河组二段砾岩须家河组一段注：有 符号者，即为有灰岩质砾岩分布的地层单位龙门山南段（都江堰至天全），在都江堰王婆岩、芦山大川邛崃南宝芦山宝盛至龙门、天全老场等处附近形成三个分布出露中心。灰岩质砾岩的分布层位从晚三叠统的须家河组至古近系的宝盛砂砾岩层，其中最主要的是白垩系的夹关组下段砾岩、冒石子砾岩，古近系的宝盛砂砾岩。在上述地段，各层砾岩的最大厚度分别可达400m、660m、870m，多层砾岩的最大累计厚度可达2400m以上，在一个集中分布地的出露面积可达30km2以上。2.3 地层结构灰岩质砾岩层在各自所处的组级或段级地层单位中，都与含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、泥岩构成厚度不等的旋回层，单个旋回层的厚度可由1m至100m以上，而且在这些地层单位中，由下往上，砾岩层的厚度都是由大变小，砂岩、泥岩所占的比重逐渐增加，并由此构成向上变细的大旋回。例如在龙门山中段，莲花口组下段为厚达440m左右的砾岩层，在其顶部出现透镜状的砂岩；莲花口组上段则可见到30至40余个砾岩含砾砂岩砂岩粉砂岩泥岩构成的旋回层，单个韵律层的厚度变化在172m，其中灰岩质砾岩的层厚变化于1至15m之间，一般为2至5m。单个旋回和总体上都表现出向上变细的特征。2.4 岩石特征尽管灰岩质砾岩分布于上三叠统至古近系的不同地层层位，但其岩石学特征都有类似之处。在砾岩的砾石成分中。灰岩和白云岩砾石可占到8090，最低也在60以上，其余的砾石成分为石英岩、脉石英、硅质岩、砂岩及板岩。在龙门山北段以及剑门关组中，可以见到灰岩质砾岩和石英质砾岩交替出现。另外，在龙门山北段的莲花口组中，由南向北可以见到灰岩质砾岩逐渐变化为复成分砾岩及石英质砾岩的现象；岩石中的砾石含量，在5085之间，一般为6070；砾径一般215cm，大者可达20cm甚或50cm。按砾石大小来划分，主要属于中砾岩和粗砾岩的范畴；砾石形状以次圆、扁圆为主，磨圆度一般为中等至好；岩石结构以典型的孔隙式接触式胶结为主，颗粒支撑结构很普遍，尤其在灰岩质砾岩层厚度较大的地段更是如此，另外也有接触式基底式胶结类型。胶结物主要为钙质，另有少量砂、泥物质作为填隙物；岩石的分选程度中等到差，岩石中常见的构造有：正向粒序层理、叠瓦构造、砾石的定向排列、交错层理、筛状层理等。砾石的最大扁平面一般和岩石层面近于平行；从龙门山灰岩质砾岩的结构所反映的成因类型来看，它属于典型的陆源粗碎屑岩中的河成砾岩。2.5 沉积相与古地理环境根据上述的岩石特征分析，龙门山的灰岩质砾岩属于典型的冲积扇相堆积物。而且它主要属于冲积扇相中最有代表性的筛积物，即它们是扇体表面呈舌状的砾石层，因其透水性好，如同筛子，水流向下渗透以地下水的形式排泄。另外，从这些灰岩质砾岩的岩石组合和地层结构来看，它还包含了冲积扇扇面河道的充填沉积以及河道间的片汜沉积，并且在纵向上和横向上都具有由冲积扇的顶部或中部向扇体边缘过渡的变化特点。灰岩质砾岩代表的冲积扇，是龙门山山前冲积扇的一部分。在空间上，许多个出山河流的冲积扇相连接，构成了龙门山山前的巨型冲积扇体系；在时间上，多个冲积扇的的重叠变化，反映了龙门山在漫长的地质时期不断隆升接受剥蚀，山前盆地不断沉降接受充填的的演化历史。从冲积扇本身以及相伴生的地层系统的特征来看，这些冲积扇是在中生代至早新生代该区域相对比较干旱的气候下，季节性河流搬运沉积的产物。在这个冲积扇体系中，之所以会出现一些灰岩质砾岩特别发育的扇体，是因为在这些扇体西北侧的龙门山区，都有大面积的古生代石灰岩地层体出露，例如在安县绵竹、芦山天全等地段的西北侧都可见到，而且主要是厚度巨大的下二叠统阳新组灰岩，它构成了龙门山灰岩质砾岩的物源区。3. 地貌特征及景观价值分析3.1 主要地貌类型及特征从灰岩质砾岩喀斯特分布的地貌区域来看，龙门山中北段和南段相比有一定差异。前者主要是分布在龙门山前山与盆地过渡的边缘丘陵区，且更靠盆地一侧，地表地貌主要平原上的蚀余低山和丘陵；后者主要分布在龙门山前山区域的低至中山区，更靠龙门山一侧，地貌主要是低至中山。龙门山的灰岩质砾岩喀斯特可分为地表和地下两大地貌组群。地表的砾岩喀斯特石芽和石林在灰岩质砾岩出露区广泛发育，以安县的汶江及巩家堡一带较为典型，代表了浅丘区和深丘至低山区两种类型，构成石林的地层为侏罗纪莲花口组的灰岩质砾岩。汶江石林位于安昌镇至桑枣镇一线的东南侧，分布海拔高程为590660m之间，岩石表面石芽十分发育，形成的石林高度一般24m，最高可达10m。巩家堡石林位于安昌镇西北侧，分布海拔高程620870m，一般高1.53m，最高可达8m。石林的高度不如浅丘区所见，但其间常见有规模较大的溶蚀漏斗。从石芽、溶沟以及石林的形态来看，总的较为粗犷，不如石灰岩地区所见的那样细腻入微。另外，石林多被深厚的中晚更新世的沉积土层及后来的风化残积土层所覆盖，呈半埋藏状态。石柱以安县罗浮山所见较为典型。在层理近于水平的砾岩中，由沿垂直节理发生的溶蚀、物理风化和重力卸荷等作用共同影响而形成，在峰丛顶部成列成排出现，其顶面有溶沟及石芽发育。峰丛同样以安县罗浮山最为典型。和灰岩地区的峰丛比较，峰丛上部的分割切蚀不很强烈，峰群的整体性较强，峰丛顶部较为圆钝。在安县安昌镇北西2. 5km，分别有海拔1053m的西峰灯堡山，以及海拔1283m的东峰圣灯山，都由侏罗纪莲花口组的灰岩质砾岩构成峰林地貌，十分壮观。孤峰以江油窦团山为代表。在成因上和上述的石柱类似，可视为一种放大的石柱。在形成过程中，岩层中的垂直节理起了很重要的作用。另外受岩层层面构造的影响，孤峰的顶部总体都较平整，往往形成一些平台，这给历史上宗教寺庙的建筑提供了方便。漏斗在石林及溶蚀洼地分布区常见。如安县巩家堡、芦山围塔。尤其在芦山围塔洼地中漏斗成群。除了典型的漏斗之外，还有塌陷坑、竖井、落水洞等。它们的形态和石灰岩地区的漏斗等并无明显区别。溶蚀洼地以芦山围塔的溶蚀洼地最为典型。它发育在龙门山南段的低中山区，是一个封闭的椭圆形洼地，底部平坦，长径6000余米，短径2000余米，底部海拔999m1100m，四周山脊海拔1450m1770m，洼地深达400m600m。洼地内发育封闭的内流水系，众多的漏斗和落水洞成为集纳洼地地表流水并转入地下的通道。在洼地底部还可见到呈浑圆低丘状的蚀余峰丛群。地下的砾岩喀斯特溶洞以安县的龙泉砾宫和芦山的龙门洞为代表。安县龙泉砾宫溶洞发育在侏罗纪莲花口组的灰岩质砾岩中，位于安昌镇南东方向约2km处的安昌河西南岸，岩石层理产状近于水平，溶洞沿一组总体呈北东走向的折线式张节理带发育。溶洞全长3000余米，分上、中、下三层，下层溶洞为充水溶洞，与安昌河相通。龙门洞位于雅安市芦山县城东北18km的龙门乡。洞口海拔约1000m。主洞沿主体构造线方向发育，即平行北东向的龙门山褶皱断裂带和山脉走向延伸，主要受大型褶皱轴部的纵张裂隙带控制。支洞主要沿北东向构造派生的一对北北西和南东东的共轭剪节理带发育。溶洞具有多层性，主洞走向较为平直，空间巨大，目前已发现的面积在数千平方米以上的洞厅就有数个。龙门洞可能是中国目前已发现的最大的洞穴群，洞穴总长估计超过100km，洞穴内目前正在开发的旅游线路长约10km，平面面积约100000200000 m2，这还仅仅只是目前科考探察到的区域。由于地壳抬升和地下水位下降，上部的溶洞呈现干涸暗河河床的特征。据初步调查，地下暗河的水面已下降到海拔600m的高度。洞穴沉积在安县龙泉砾宫溶洞和芦山龙门洞发现的洞穴沉积包括：石钟乳、石笋、石柱、石幔、石盾、鹅管等化学沉积，其类型与石灰岩地区的洞没有太大差别；另外还有流水搬运机械沉积的粘土层、砂层和卵石层。由于灰岩质砾岩的纯度不如石灰岩，同时其中常夹有砂岩和泥岩，因此，龙门山灰岩质砾岩溶洞洞穴沉积的丰富度不如石灰岩地区的洞穴。而且由于灰岩质砾岩产于一套红色的陆相盆地碎屑岩层中，所以这些洞穴沉积物的颜色多带灰红色或赭红色，这也是和石灰岩地区的洞穴沉积显著不同的。地下漏斗及塌陷坑与石灰岩溶洞相比，灰岩质砾岩溶洞中地下漏斗和塌陷坑显得更为发育。安县龙泉砾宫和芦山县的龙门洞都是多层结构的溶洞，在每一层溶洞形成时，在裂隙的集中交汇处，都会因地下水的汇流产生垂直渗流的集中点，从而使溶蚀作用加强，并形成溶洞中的漏斗，当地壳上升，老溶洞之下形成新的溶洞时，漏斗会在原来的位置向下作继承性的延伸和扩展，溶蚀空间的不断扩大将会导致溶洞的塌陷，从而在洞中形成塌陷坑，这种塌陷坑常常成为沟通多层溶洞的竖向通道，并在溶洞中构成巨大的厅堂状空间，例如龙泉砾宫中的大月城、小月城，呈园拱形，高60余米，宽40余米。龙门洞中更是有不少面积达数千平方米的塌陷地坑。洞内塌陷形成的巨石常常堆叠成千姿百态的象形石景，在高大宽阔的洞室里，又形成迷宫式的奇石阵，让游客在石缝中穿行。溶洞中的漏斗和塌陷坑常常沿主要的构造裂隙带即主洞的走向呈串珠状排列，并且往往和地表的漏斗和塌陷坑相沟通，从而形成天窗，这在龙门洞中经常可以见到。3.2 地貌景观的形成与演化龙门山以东从侏罗纪开始形成的大型内陆盆地到古近纪渐新世时，受早喜马拉雅运动的影响，结束了以红色陆相沉积为标志的盆地发育史，在盆地里形成的陆相红层以及下伏的震旦系至三叠系的海相沉积地层开始发生普遍的褶皱。作为古龙门山山前冲、洪积扇体的组成部分，侏罗系至下古近系的灰岩质砾岩层也遭受抬升剥蚀，并开始了砾岩喀斯特地貌景观的形成发育过程。由于龙门山灰岩质砾岩层主要分布在构造变形较弱的前山外缘地带，所以主要形成舒缓开阔的大型褶皱，其喀斯特地貌形成的主要构造控制因素有：褶皱轴部的纵张裂隙带，大型溶洞、石芽石林区多沿这种裂隙带发育；岩层中的垂直节理，它是构造挤压和地表重力共同作用的产物，它在峰丛、孤峰、石柱等地貌的形成中起了十分重要的作用。一方面，岩溶作用容易沿节理面进行，另一方面，沿这些垂直节理面容易发生重力拉张和坍塌，从而积极促进了峰丛、孤峰、石柱等地貌的形成。龙门山在新生代以来，经历了多阶段的构造抬升，灰岩质砾岩中的多层溶洞以及不同高度分布的石林石芽，都反映了这种抬升过程。另外值得注意的是，在石林集中分布区，可见到石林和石芽之上原来都有较厚的粘土层覆盖，经后期的风化剥蚀作用，才部分出露地表。从这些粘土层分布在相当于较高阶地的地貌位置来看，其最晚也是晚更新世的沉积。这表明，石林和石芽等喀斯特地貌形成后，曾有一个埋藏过程。3.3 与丹霞地貌的比较龙门山灰岩质砾岩形成的峰丛、孤峰、石柱和丹霞地貌在形态上有类似之处，这是因为龙门山的灰岩质砾岩同样具有碎屑岩的结构和构造，具有层厚、层理近于水平、垂直节理发育等丹霞岩层的特点，因此就灰岩质砾岩的这一类地貌类型来说，明显具有喀斯特地貌和丹霞地貌的过渡特点。另外，由于灰岩质砾岩在走向上也可以相变为复成分砾岩或石英质砾岩，所以在地貌上也可以变化为典型的丹霞地貌。3.4 科学意义和景观价值龙门山砾岩喀斯特，是一种特殊类型的喀斯特，在已有的喀斯特文献中鲜有研究成果与报道。龙门山砾岩喀斯特是在龙门山特殊的地质地理环境下形成的，对它的研究，无论对于丰富喀斯特学的内容，还是对于认识龙门山的地质构造演化历史，都有十分重要的意义。无论从地表还是地下的地貌景观形态来看，龙门山的灰岩质砾岩喀斯特都表现出与典型灰岩喀斯特不同的视觉感受与美学特点，它表现出一种既古朴苍劲，又绮丽秀美的意境。对于龙门山灰岩质砾岩的喀斯特奇景，历代文人多有精彩的咏赞，例如：“依旧青山不厌游，三峰断处觅奇幽”、“连峰去天不盈尺”、“浮山叠翠”等等，唐代大诗人李白更是留下了“樵夫与耕者，出入画屏中”的千古名句。4. 景观保护与旅游开发研究四川龙门山的的灰岩质砾岩喀斯特景观分布区，目前已建立了安县海绵礁砾岩岩溶国家地质公园、龙门山构造地质国家地质公园、江油窦团山省级风景名胜区、邛崃天台山省级风景名胜区、芦山龙门洞风景名胜区等多个风景旅游区，开展了不同程度的保护与开发工作。4.1 景观保护与开发存在的主要问题由于长期以来忽视地质景观与生态环境的保护，龙门山的砾岩喀斯特景观及其所依存的环境，已受到人类生产生活活动不同程度的影响。其主要表现有：石灰石矿、煤矿的开采，导致地表植被和自然景观的破坏；过度的农耕与森林采伐，导致水土流失和生态环境恶化；景区附近一些企业造成的三废污染。但更值得注意的是，近年来在旅游开发的名义下，由于缺乏统一的科学的规划与管理，在已有的环境破坏尚未有效治理的情况下，又出现许多乱建滥建的现象，在一些主要的景观区留下许多“建筑垃圾”，例如安县罗浮山羌王城及罗浮山温泉度假基地的一些修建工程等。另外，从总体来看，龙门山砾岩喀斯特景观资源的开发，还处在一个低层次、低水平、低效益的状态。主要表现在：现有的旅游设施陈旧，难以充分展现砾岩喀斯特景观的科学和美学内涵，例如安县龙泉砾宫内的灯光及其它辅助设施十分落后，其景观的价值远未得到充分利用；各个主要景区均缺乏主体形象的策划与宣传，知名度和影响力低；景区规划和设计水平低，缺乏有市场竞争力的、有特色的、内容丰富的旅游产品；管理体制落后，现有投资项目未充分考虑特色资源的开发与环境的保护，可持续发展的观念淡薄；主要的景观区吸引投资的效果不好，长期以来经营状况不佳。例如窦团山资源品质很高，但不得不以2000万人民币将经营开发权贱卖，但目前似乎对窦团山还没有准确的形象、市场和产品定位，发展前途未卜。4.2 保护、开发与管理对策从龙门山砾岩喀斯特景观的保护现状来看，主要的威胁还不在于对这些景观地貌的直接破坏，而是在于对景观环境的破坏，例如不适当的人工建筑和开发工程，带来的三废污染和视觉污染，因此整治和恢复景观环境的自然性和原生性更为重要。另外，由于砾岩喀斯特景观是一种地貌景观，因此在保护中还需要处理好植被恢复与景观维护的关系。例如在石林石芽景观区，并不一定要大面积的造林，以免遮蔽景观地貌。由于区内的石林石芽属于埋藏型，所以适当的挖除上覆土层，有助于景观的营造和景区的开发，在邛崃天台山已有这种尝试，值得借鉴。目前已经开发的洞穴存在一些普遍的问题，洞口的建筑物过密过多且设计规划水平低下，洞内人工改造的痕迹较重，洞穴景观的自然状态和原生环境保存不好，洞穴景观展示方法雷同。因此在进一步的开发中，建筑设施应离洞口有适当的距离，同时建筑的体量、数量和外观应有严格控制，洞内设施建设应以对洞内地貌和景观的影响最小为原则。洞穴的景观主要是靠灯光的布置来展现的，洞穴景观的观赏性与吸引力和灯光布置的技术有很大关系，因此应有高水平的设计与施工，尤其应注意体现砾岩喀斯特景观的独特之处。龙门山的砾岩喀斯特是世界上罕见的喀斯特类型和景观类型，在龙门山地区旅游开发的形象定位和策划中，对此应有整体的考虑。应该把砾岩喀斯特景观作为龙门山自然景观旅游产品的一个特有的标记和招牌，来进行充分的宣传和营造。一方面体现龙门山自然景观在整体上的一个鲜明特色，另一方面，龙门山的各个景区又要挖掘砾岩喀斯特不同地貌类型的特色。这需要在包括标示说明系统、博物馆、导游宣传材料等的整个导游解说系统中，增加科学的内涵，加大科普的力度，并尽量把这种科学知识的传播和旅游项目的组织、旅游活动的开展自然地结合起来。龙门山的旅游开发也应有“大龙门山”的区域整体概念，实行线路、产品、营销的整合，市场的互动，这样也能更充分地利用龙门山砾岩喀斯特景观的价值，使游客能从不同角度、不同时空、更全面更持久地去体验砾岩喀斯特的奇景。由于龙门山的众多景区和旅游地处于不同类型的管理与开发经营体制下，因此如何保证国家