北方喀斯特自然遗产价值及可持续发展研究_以北京地区喀斯特洞穴为例

)))以北京地区喀斯特洞穴为例

于维墨,范文静,霍斯佳,孙克勤

(中国地质大学地球科学与资源学院,北京100083)

摘要:北京地区喀斯特景观是中国温带喀斯特发育最为壮观的典型地区之一。对北京地区典型喀斯特(石花洞、银狐洞、云水洞、京东大溶洞)岩溶洞穴特征进行了分析,并将其与全球涉及岩溶洞穴的世界自然遗产地进行对比,以此探讨北京地区喀斯特洞穴的自然遗产价值,指出北京地区喀斯特景观存在的问题,提出相关的保护对策,以推进世界遗产的可持续发展。

关键词:北京;喀斯特洞穴;自然遗产;存在问题;保护对策

中图分类号:X321 文献标志码:A 文章编号:1005-8141(2011)10-0903-04

Study on Value and Sustainable Development of Natural Heritage Sites in North China Karst

)))A Case of Karst Caves in Beijing

YU Wei-mo,FAN Wen-jing,HUO Si-jia,S UN Ke-qin

(School of Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China)

Abstract:Beijing karst represented one of the Chinese most spectacular examples of temperate zone karst landscapes.This paper analyzed the characteristics of the typical karst caves (Shihua Cave,Silver Fox Cave,Cloud Cave and Jingdong Great Stalactite Cave)in Beijng and compared them wi th si milar karst caves in the world,which were enlisted in world natural heritage list.Then,the paper made further discussion of the value of karst caves in Beijing area,and pointed out the existing problems.After this,thi s paper proposed relevant conservation approaches so as to promote the sus -tainable development of the world heritage.

Key words:Beijing;karst caves;natural heritage;issues;conservati on approaches

收稿日期:2011-08-12;修订日期:2011-09-25

基金项目:高校基本科研业务费专项资金资助(编号:2011P Y0160,2011PY0159);教育部人文社会科学研究规划基金项目(编号:09YJA630150)。

第一作者简介:于维墨(1986-),男,吉林省松原人,硕士研究生,主要研究方向为自然与文化遗产的保护和开发。

通讯作者简介:孙克勤(1955-),男,山东省广饶人,博士生导师,教授,主要研究方向为遗产保护、地球科学与旅游管理。

喀斯特即岩溶地貌是发育在以石灰岩和白云岩为主的碳酸盐岩上的地貌,它是世界上最卓越的景观之一,主要由碳酸盐岩发育的特殊地形及相关的生态系统组成[1]。中国是世界喀斯特景观发育最典型的国家之一,碳酸盐岩出露面积达1.25@106

km 2

,是占世界喀斯特比例最高的国家[2]。中国东部喀斯特地貌呈纬度地带性分布,自南向北为热带喀斯特、亚热带喀斯特和温带喀斯特。北京地区喀斯特地貌景观是温带喀斯特的典型代表。由于温带地区气温与降水比热带地区显著减少,所以地表喀斯特发育不典型,主要在房山拒马河沿岸分布部分似峰林地貌。北京地区地下喀斯特景观较发育,典型的岩溶洞穴有石花洞、银狐洞、云水洞、京东大溶洞等。

1 北京地区地质背景及自然地理概况

北京市位于华北地台中部,处于燕山山脉和太行

山交汇处,位于39b 26c )41b 03c N 、115b 25c )117b 30c E [3]

。

在古地质构造、新构造运动和外营力长期影响和作用下,塑造了北京地貌的基本轮廓,其特征为地势西北高(最高海拔2334m)、东北和南部渐低(最低海拔8m),平原海拔一般不超过100m,绝大部分为30)50m,地势由西北向东南倾斜,构成北方岩溶的地层有奥陶系马家沟组石灰岩和中元古界雾迷山组硅质条带白云岩[4]

。新构造运动和气候条件使中国北方的石灰岩地

区形成多层溶洞。

图1 北京地区喀斯特洞穴景观分布图

2 北京地区喀斯特洞穴景观分布

北京市分布的碳酸盐岩面积约1400km 2

,但在区域分布上极不均匀,以大石河流域、上方山地区和周口

#

903#

3北京地区喀斯特洞穴景观特征

北京地区的溶洞以水平廊道洞为主,竖向和大倾角的洞穴较少,多成漏斗状,且大部分被碎屑堆积物和泥土填充,洞内的竖井也仅见于个别洞穴中,但洞穴内次生化学堆积形成的化学沉积景观奇特壮丽。在北京地区众多溶洞中,石花洞、银狐洞、云水洞、京东大溶洞发育最为典型,可作为北京地区喀斯特洞穴的代表。

北京地区喀斯特洞穴分布时代跨度在10亿年左右,而且喀斯特洞穴景观分布较分散,所以每个洞穴都各具特色,其中石花洞的美学价值和科研价值居世界洞穴前列;银狐洞中沉积的国宝级/银狐0景观为世界罕见,科研价值突出;云水洞是上方山风景的精华,洞内沉积物千姿百态,在规模上为我国北方最大的溶洞之一;京东大溶洞发育于距今大约15亿年的中元古界长城系高于庄组白云岩地层中,号称/天下第一古洞0。北京地区喀斯特洞穴主要特征见表1。

表1北京地区主要喀斯特洞穴特征表

名称地层洞穴长度洞穴结构沉积特征

石花洞奥陶系马家

沟组(O1m),

石灰岩,距

今约4亿多

年

约5000m

洞体分上下七层,洞体沿东

西方向展布,六、七层为地下

暗河和充水洞层;洞底面积

约18000m2,有12个高大的

洞厅和16个洞室

洞内各类岩溶沉积丰富,最

为典型的是众多的五彩石

旗、石盾和国内洞穴中仅有

的月奶石莲花。在中国洞穴

石笋中首次发现了石笋透光

微层,即年纪纹层,为科学研

究提供了宝贵的古环境科学

信息

银狐洞奥陶系马家

沟组(O1m),

石灰岩,距

今约4亿多

年

>10k m,

可以

游览

5km(4km

旱道、1km

水道)

洞体最宽处35m,最窄处不

足1m,平均宽度9m,平均高

度7m,洞底面积3万m2以

上;拥有华北地区唯一可游

览的地下河,长1000m,内部

纵横交错,堪称北方最大的

溶洞群之一

丰富的石钟乳、石笋、石柱、

石旗、石盾、石幔等碳酸钙化

合沉积物,还有大量的石菊

花、石珍珠、石葡萄、鹅管和

晶莹剔透的方解石,由针状、

丝状、团状钙化胶结物组合

而成的国宝级/银狐0属世界

罕见

云水洞中上元古界

雾迷山组

(Jx),白云

岩,距今约

10亿年

进深

620m

由一个狭长(146m)的入洞廊

道和7个平列的洞穴组成,

洞穴之间分别有天然小门和

管洞相连,第二、三洞较大;

全洞有钟乳石景观121个,

分为6个展厅,为北方最大

溶洞之一

洞内遍布钟乳、石笋、石花、

石幔等奇景,千姿百态;厅内

的攀天大柱最引人注目,这

是一个高37m的石笋,比桂

林的七星岩中最高的石笋高

出10m,不仅是我国石笋中

的魁首,在世界上也是屈指

可数的

京东大溶洞中元古界高

于庄组

(JxG),白云

岩,距今约

15亿年

约2500m

(含100m

水道)

洞内分为8个游览区。由于

该洞形成历史久远,至今已

发生数次大规模地质运动,

致使已形成的钟乳石经过了

多次倒塌倾毁,从而形成横

生、斜出、倒挂的钟乳石

洞内景观晶莹剔透,绚丽多

姿。洞内沉积分类有石管、

石笋、石珍珠、石钟乳、石塔、

石幔、石人、石售、石花等,最

为壮观的是世界上首次发

现,洞壁上具有浮雕特色的

/龙绘天书0

注:根据5北京西山岩溶6、5岩溶旅游地质6和相关网站提供信息整理。4喀斯特溶洞景观的全球自然遗产价值

4.1与北方喀斯特溶洞自然遗产地对比

本文所指北方相当于33b30c)42b N、108b51c)126b 11c E,包括辽、冀、晋、鲁、豫和关中等地区,喀斯特溶岩地貌在北方各省区均有分布。由于北方的自然地理和地质条件,溶岩严格受地带性气候条件和地质构造条件控制,地表主要以溶丘、洼地为主,岩溶景观发育程度不高,地下溶隙、溶洞和地下河较发育。北方地区喀斯特溶洞景观遗迹主要特征见表2。通过表2可见,北京地区喀斯特溶洞与北方喀斯特溶洞景观都属于暖温带和温带的典型代表,在形成背景、发育时代、洞穴规模、洞内沉积特征等方面具有较高的相似性,它们共同反映了全球暖温带、温带喀斯特系统的地带性特征,对全球性喀斯特研究具有较高的科学价值。

表2北方地区主要喀斯特溶洞特征

溶洞

名称

地理

位置

发育地层

洞穴长度

(初步勘测)

主要特征

本溪水洞

辽宁

本溪

奥陶系)

寒武系

碳酸盐岩

5800m

本溪水洞是温带湿润区喀斯特景观

的典型代表,是目前已知的北方第二

大洞,也是目前发现的世界第一长的

地下充水溶洞,洞内化学沉积丰富

白云洞

河北

临城

中寒武统

项状灰岩

>4000m

已探明了5个洞厅,整个封闭空间充

满了种类丰富的碳酸盐沉积,其中有

国内其他溶洞中极其罕见的网状卷

曲沉积物,溶洞美学价值较高,堪称

岩溶造型/博物馆0

太行龙洞

山西

武乡

上寒武统

白云岩

>2000m

龙洞上下共分4层,有全国罕见的面

积最大的月奶石;岩溶水下滴形成的

年轮层次可分析出当时的气候特征,

属全国罕见、造型奇特的钙化景观,

为华北溶洞之首

禹王洞

山西

忻州

奥陶系马

家沟组

石灰岩

约7000m

洞穴长度尚未完全探明,堪称北方第

一溶洞。溶洞系统有上下三层,共包

括8个较大洞厅和7个与之相连的廊

道。洞内结构极为复杂,沉积丰富,

景观奇绝

地下大

峡谷

山东

沂水

下奥陶统

厚层石灰

6100m

由一条W N/ES走向的巨大喀斯特裂

隙发育而成,堪称地下/小三峡0;溶

洞内幽深莫测,地下暗河漫长而曲

折,水量充沛,地下河瀑布十分壮观,

在我国北方溶洞内实属罕见

博山溶洞

山东

博山

奥陶系马

家沟组

灰岩

约5000m

属华北地区罕见的大型石灰岩洞穴

系统,整个主洞周围支洞交错结构十

分奇特;洞内遍布钟乳石、石笋等化

学沉积,形状万千,文化景观也很丰

富

鸡冠洞

河南

栾川

青白口群

下马岭组

石灰岩

5600m

鸡冠洞上下分五层,观赏面积2.3万

m2,共分景区;洞内钟乳石、石笋

等化学沉积景观丰富,尤其是石盾、

莲花盆独特的结构成为世界罕见,具

有极高的科研价值

神仙洞

河南

新密

寒武系

白云岩

约5000m

神仙洞现已开发2100m,总面积

15000m2,可分为7个大厅;溶洞结构

复杂曲,喀斯特岩溶泉发育,石钟乳

等化学沉积丰富

柞水溶洞

陕西

柞水

寒武系)

奥陶系

灰岩

洞穴系统

复杂难测

柞水溶洞群为于温带与亚热带交界

地带,溶洞群面积约17k m2,大小溶洞

107孔,洞穴总体长度难以度量;洞内

化学沉积丰富,堪称喀斯特自然珍品

的艺术殿堂

注:根据5岩溶旅游地质6和相关网站提供信息整理。

4.2与国外主要喀斯特溶洞自然遗产地对比

# 904 #世界遗产是指具有突出和普遍价值的文化与自然遗产,是大自然和人类留下的最珍贵的遗产,是全人类的共同财富。自然遗产本身就是各种生物物种和自然生态系统的自然资源宝库。自然遗产对研究生命起源、地球科学、生态系统、生物多样性以及人类与自然和谐、可持续发展具有重要的意义[6]。截止到2011年7月,全球共有世界遗产有936项,其中文化遗产725项,自然遗产183项、混合遗产(文化与自然双重遗产) 2。

我国涉及到喀斯特景观的世界自然遗产为中国南方喀斯特(South China Karst)。在国外的世界自然遗产地中,具有典型喀斯特溶洞的有丰芽)格邦国家公园(Phong Nha-Ke Bang National Park,越南)、普林塞萨港地下河国家公园(Puerto-Princesa Subterranean River National Park,菲律宾)、古纳穆鲁国家公园(Gunung-Mulu National Park,马来西亚)、什科茨扬溶洞(Skocjan Ca ves,斯洛文尼亚)、卡尔斯巴德洞窟国家公园(Carls-bad Caverns Na tional Park,美国)、猛犸洞国家公园(Mam moth Cave National Park,美国)、阿格泰莱克喀斯特和斯洛伐克喀斯特溶洞(Caves of Aggtelek Karst and Slovak Karst,斯洛伐克和匈牙利)等。

中国南方喀斯特是发育十分完美的热带)亚热带季风型喀斯特[7]。丰芽)格邦国家公园位于越南广平省,公园的喀斯特地貌形成于古生代(大约4亿年前),是亚洲最古老的喀斯特地貌。阿格泰莱克喀斯特和斯洛伐克喀斯特溶洞位于匈牙利北部和斯洛伐克南部交界处,以712个洞穴和温带喀斯特系统为特征,而其中最引人注目的是世界上最高的石笋(32.7m)。卡尔斯巴德洞窟国家公园位于美国新墨西哥州爱迪县,因其巨大的洞穴和丰富多样且美丽的矿物形态而闻名。

北京地区喀斯特溶洞在长度和深度上均不亚于闻名于世的什科茨扬溶洞,且结构复杂,如石花洞具有7层结构,云水洞则由7个平列的洞穴组成,银狐洞内部更是纵横交错,堪称/北方第一大溶洞0。京东大溶洞发育于中元古界长城系高于庄组白云岩地层,距今约15亿年,号称是亚洲最古老的喀斯特地貌的丰芽)格邦国家公园却仅有4亿年形成历史。美国的卡尔斯巴德洞窟国家公园以其发育/石膏花和/石膏针0而独具特色,而北京地区银狐洞中由针状、丝状、团状钙化胶结物组合而成的/银狐0更具美学价值。阿格泰莱克喀斯特和斯洛伐克喀斯特溶洞洞中最引人注目的是堪称世界上最高的石笋(32.7m),北京地区云水洞中的石笋高达37m,因此北京喀斯特景观科学研究价值非常高。如在1997年的科研测试中,在北京石花洞找到石笋透光微层即年纪纹层,这是在中国洞穴石笋的首次发现,为科学研究提供了宝贵的古环境信息。在银狐洞中,北方所有的10个地质年代地层在洞中都可展现在人们的面前,被中外地质洞穴专家称为地质科研特区。北方喀斯特洞穴发育时代早、结构复杂、沉积丰富,具有极高的科学研究和观赏价值。中国北方喀斯特系列溶洞充分体现了喀斯特景观的纬度地带性分布规律,展示了一个由湿润的暖温带至温带的喀斯特地貌,这对开展地质旅游和科普教育具有重要意义。

5存在的问题及解决对策

目前,北京地区喀斯特洞穴景观面临的问题可归纳为自然因素和人为因素。随着旅游业的迅猛发展,过度的商业开发使自然遗产地正在遭受前所未有的威胁[8]。

5.1开发中存在的问题

北京地区喀斯特遗产地面临的地质灾害主要为洞穴围岩崩塌,海拔越高,围岩越破碎,洞口比洞内崩积物丰富。这主要是由于本区处在温带半干旱气候条件下,受到寒冬风化作用形成的[4]。喀斯特洞穴是一种空间有限、位于地下不同深度的半封闭的特殊生态环境,与外界只能通过洞口或裂隙进行物质与能量交换[9]。在开发旅游之前,洞内的温度、湿度、CO2含量一直较稳定,但随着旅游活动的开展,洞内的平均温度和CO2含量增加。以石花洞为例,1983)1984年未开放时洞内平均温度为13e,现在每天早上开门之前的温度比原来增高了2.5)3.5e,平均增高3e[10]。这些因素的变化可能会导致风化剥蚀作用增强,景物失去光泽而老化,甚至造成洞壁、洞顶和主要景物的崩塌和剥落。

北京市旅游景区众多,游客的可选择度较大。北京地区的旅游洞穴大都位于房山和平谷岩溶地貌发育的地区,这些地区相对偏僻,交通条件较差。喀斯特洞穴多为孤立开发,无详细的科学规划,加之投入资金有限,故多以观赏性自然风光为主,大多为单项旅游。这种旅游开发方式,其相应的配套产业很难发展起来,致使经济收入主要依靠门票收入,门票价格偏高。

5.2开发对策

对脆弱的喀斯特自然系统,在遗产资源保护与经济建设和旅游开发中必须遵循/保护为前提,以发展促保护0的原则,按照/严格保护、统一管理、合理开发、永续利用0的方针[11]进行科学开发和管理。溶洞的旅游价值主要在于使游客欣赏到洞穴内丰富的喀斯特景观,多彩的灯光效果使游客充满想象,营造仙境氛围。但如果大量采用灯光效果,就会掩盖石钟乳和石笋等沉积物的自然颜色,使人们得到不切实际的印象,不利

#

905

#于科学知识的普及[12]。所以,灯光设计方面应注意与自然原貌的对比,在一些洞区可利用自然光还洞穴以本色,让游人在体验梦幻仙境的同时体会到自然的真实之美。由于溶洞多处于交通不便的喀斯特山区,对溶洞旅游区特色景点规划、交通条件的改善和食宿的便利性等基础设施建设是景区发展的关键。此外,应加强洞穴环境监测,在参观人数较多的情况下严格要求旅游者分批次入洞,每天入洞的游客数量。景区管理部门可建立网上预约与临时限量售票机制,以保护洞穴环境,防止其遭到破坏。同时,应根据国家自然保护区和地质保护的有关法律法规和条例制定具体的管理办法和规定,避免游客对钟乳石造成破坏,因为喀斯特洞穴景观一旦遭到破坏便无法恢复,将严重影响到整个溶洞的美观。

6世界遗产申报战略

喀斯特洞穴不但可带动地区旅游、经济、社会和环境效益的提高,而且是科研和教育的基地,是探究人类智慧、文明轨迹和自然奥秘的知识源泉。我国较著名的喀斯特景观为中国南方喀斯特,已于2007年被世界遗产委员会列入世界自然遗产名录。通过对北京地区溶洞规模结构、形成时代、景观美学价值、科学价值的全球性对比分析可知,北方地区喀斯特溶洞符合世界遗产委员会规定的自然遗产第i条和第iii条标准。i 代表地球演化史中最突出的范例,包括生命记录、地形发展过程中所进行的重要地质过程或具有重要的地貌或自然地理特征;iii包括最显著的自然现象或特殊的自然美景和据有美学价值的地区[7]。修订后的5凯恩斯决定6:一国一年可申报两项世界遗产,其中至少一项是自然遗产。我国文化遗产偏多,自然遗产不占优势,可争取世界遗产指标,因此努力宣传、保护和开发我国的自然遗产地已成为一项战略目标。

北方地区喀斯特洞穴与全球喀斯特洞穴相比,虽然尚有不足但仍有相对优势,因此建议申遗方案为:¹仿照中国丹霞的申报模式,进行/联合捆绑0式申报。中国丹霞由中国南方湿润区6个著名的丹霞地貌景区组成。建议北京地区的石花洞和银狐洞与辽宁本溪水洞、河北白云洞、山西禹王洞、河南鸡冠洞、陕西柞水溶洞联合申遗,取名为/中国北方喀斯特溶洞0。º可仿照沈阳皇宫作为北京故宫的拓展项目进行申请,合称为/明清故宫0。北方地区喀斯特洞穴也可作为中国南方喀斯特的拓展项目,增补为世界自然遗产,增补后的系列遗产地可更名为/中国喀斯特0。这一方案既扩充了中国世界遗产地的数量和范围,又不占用世界遗产委员会所要求的申报自然遗产地的名额,为我国其他自然景观申报世界自然遗产预留了机会。北京地区历史悠久,6处世界遗产地使北京成为拥有世界遗产最多的城市。但从遗产地构成来看,所有遗产地均为世界文化遗产,使人觉得该区域过于厚重而缺乏生气。北京地区喀斯特景观的申报将打破这种单一结构,对北京城市的品牌塑造、旅游开发以及地区经济发展都具有重大意义。中国北方喀斯特景观如果申遗成功,其级别和品牌的提升将有利于更好地推动喀斯特地貌的全球性研究工作,提高北方喀斯特旅游开发的科学文化品位和知名度,使之能为人类永续利用,成为世界上喀斯特地貌永久性科教基地;同时,对发展旅游,推动北方喀斯特地貌区的地方经济、社会与环境的可持续发展将产生长期效益。

7结论

北京地区喀斯特洞穴是世界上较典型的温带喀斯特洞穴系统,它代表了地球上一种独特的地貌形态和自然地理特征。通过对其规模和结构、形式地质年代、景观美学价值、自然科学价值等进行研究,笔者认为北京地区喀斯特洞穴满足世界自然遗产标准第i条和第iii条标准,将北京地区喀斯特洞穴与北方典型喀斯特洞穴进行/捆绑式0申报为世界自然遗产项目,使北方喀斯特自然遗产地得到可持续发展,这是值得深入研究的战略性课题。

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