海南熱帶雨林國家公園重要地質遺跡特征及綜合評價

呂昭英,薛桂澄,何玉生,林義華,魏昌欣,胡在龍,袁勤敏,呂嫦艷,黃武軒,王超,張志壯,林弟,常振宇

1)海南省海洋地質資源與環境重點實驗室, ?？?570206; 2)海南省地質調查院,?？?570206

內容提要：海南熱帶雨林國家公園內地質遺跡資源是熱帶雨林內自然資源和自然環境極其重要的組成部分,地質遺跡所賦存的地質環境,是熱帶雨林生物多樣性的基礎條件。推進地質遺跡資源的科學保護和合理利用是建設海南熱帶雨林國家公園的重要內容之一?；趯Ｄ蠠釒в炅謬夜珗@全面系統的地質遺跡調查評價工作,依據《地質遺跡調查規范》(DZ/T 0303-2017),筆者等系統的總結了海南熱帶雨林國家公園內重要地質遺跡資源的特征和分布,對其科學價值和美學價值進行了定性和定量綜合分級評價。研究結果表明:海南熱帶雨林國家公園內地質遺跡類型多樣,以基礎地質和地貌景觀大類為主,包括重要化石產地類、巖土體地貌類、水體地貌類以及火山地貌類4類,古生物群化石產地、巖溶地貌、侵入巖地貌、碎屑巖地貌、瀑布、火山巖地貌6個亞類,共計21處重要地質遺跡點。其中,世界級地質遺跡點的有1處,省級地質遺跡點17處,省級以下地質遺跡點3處。通過對海南熱帶雨林國家地質公園地質遺跡評價,為國家公園內地質遺跡資源保護和利用提供基礎資料和思路。

國家公園是我國自然保護地體系的主體,對保護生物多樣性與生態服務功能、建設生態文明等具有重要意義(黃寶榮等,2018)。海南熱帶雨林國家公園是我國首批正式設立的5個國家公園之一,國家公園的設立將有效保護熱帶雨林及其范圍內的自然資源,對于海南區域生態安全乃至我國南方生態屏障具有重要意義(Zhai Jun et al., 2018;張簫等, 2021)。海南熱帶雨林國家公園內擁有類型豐富、數量眾多的地質遺跡資源,是極其珍貴和不可再生的自然遺產。地質遺跡所賦存的地質環境,是熱帶雨林生物多樣性的基礎條件,是熱帶雨林的自然資源和自然環境極其重要的組成部分,控制著熱帶雨林內高山、峽谷、丘陵、洞穴以及河流的形成和演化。在以保護自然生態系統的原真性和完整性為基礎,加強對于生態環境的保護的同時,推進地質遺跡資源的科學保護和合理利用具有現實必要性。

開展地質遺跡分類和評價,提升對地質遺跡特征和價值的認識水平,是進行地質遺跡保護和開發利用的前提(曹曉娟等,2020)。全球各組織和國家都十分重視推進地質遺跡的保護,如聯合國教科文組織專門設立了地質遺產工作組(陳從喜,2004),歐美等國家制定了嚴格的法規體系對地質遺產進行保護管理(呂艷,2016),建立立世界地質公園網絡(張建平,2020); 建立國際地質科學聯合會地質遺產地名錄(張建平等,2023); 我國歷來十分重視地質遺跡的保護工作,從1978年就開始陸續建立了一批地質自然保護區; 并在1995年頒布了《地質遺跡保護管理規定》等相關規范(彭和求,2011); 建立國家地質公園(趙遜等,2001;王敏等,2015; 李玉輝,2021)。國外學者對地質遺跡分類方法和評價體系研究較早,在地質遺跡的分類、保護和利用等方面已做了大量的工作(White and Wakelin-King,2014;Nazaruddin,2016)。我國相關研究工作雖起步稍晚,但在地質遺跡分類、評價、地質遺跡開發和保護等方面也取得了豐碩的研究成果(吳成基等,2001;吳成基等,2002;陳從喜,2004;李曉琴等,2004;陳安澤等,2006;張國慶等,2009;董穎等,2010;武紅梅等,2011;張忠慧,2012;羅培等,2013;劉仲蘭等,2015;張建平,2021;陳光庭等,2022)。地質遺跡資源評價方法一般分為定性評價和定量評價。定性評價根據評價者的經驗、知識,從地質遺跡自然屬性特征及景觀價值進行定性評價(張陽,2017)。定量評價則是通過構建評價指標體系,運用數學方法建立地質遺跡資源評價模型從而進行科學的多因子綜合評價,有德爾菲法、層次分析法和模糊綜合評價方法等多種評價模型(齊翠姍等,2018;羅書文等,2019)。單一的定性評價法主觀性較強,研究背景、經驗水平等人為影響因素的干擾較多(張國慶,2009)。相比定性評價法,定量評價方法結論更具體、更精確,但使用單一的定量評價法進行地質遺跡評價需要收集大量樣本數據才能保證評價結果的客觀、公正,這給評價研究帶來較大難度(張陽,2017)。因此,使用先定性,后定量的評價方法,可有效優化這一問題,可在分析樣本較少、相關信息缺乏的情況下確定評價指標及指標權重并進行建模,是一種綜合評價的方法(張國慶,2009;王鎧銘等,2013;張陽,2017)。

海南地質遺跡調查工作開始于1998年,當時僅對15處地質勘查評價點開展了資料收集工作?,2004年至2014年,是海南地質遺跡調查的主要時期,由中央和地方財政支持共開展了6批次省域地質遺跡調查工作??????,調查了海南地質遺跡的分布、規模、價值等特征,其中,位于海南熱帶雨林國家公園范圍內的地質遺跡點有8處,包括:仙安石林巖溶地貌、大千龍洞巖溶地貌、皇帝洞巖溶地貌、獼猴洞巖溶地貌、七仙嶺碎屑巖地貌、大里瀑布、雅加瀑布、五指山火山巖地貌。前人調查研究工作形成了豐富的基礎資料,但相關調查研究還存在幾個方面的問題:① 調查程度低、相對比較零散,特別是在國家公園范圍內僅調查過8處地質遺跡點,國家公園內地質遺跡家底信息不清;② 以往的地質遺跡調查和評價工作開展較早,未有統一的規范標準參照,調查研究的方法不統一;③ 缺乏科學的評價體系,6批次省域地質遺跡調查工作中僅有最后2批次進行過地質遺跡評價,且只采用單一的定性評價方法??。為便于國家以及省政府部門統籌布局國家公園建設,更好發揮熱帶雨林國家公園內地質遺跡資源的價值,針對海南熱帶雨林國家公園內的重要地質遺進行系統性調查評價是十分緊迫且亟需的。2017年5月,原國土資源部根據學科和成因、管理和保護、科學價值和美學價值等因素正式發布了《地質遺跡調查規范》,提出相對全面科學的地質遺跡調查、分類和評價方案(中華人民共和國國土資源部,2017)。因此,筆者及項目團隊按照我國首個地質遺跡調查行業標準《地質遺跡調查規范》(DZ/T 0303-2017)的要求,開展了海南熱帶雨林國家公園相關地質遺跡調查評價工作?,對國家公園內的重要地質遺跡類型、分布和規模等方面進行了系統梳理,采用定性和定量的綜合分級評價方法,科學全面地評述其價值,為政府整合地質遺跡資源,打造具海南特點的國家公園“創新范式”提供了科學支撐。

1 國家公園概況

海南熱帶雨林國家公園于2021年10月12日正式設立,范圍涵括了原有5個國家級自然保護區等在內的19個自然保護地,涵蓋海南中南部山區(圖1),以海南島最高峰五指山和第二高峰鸚哥嶺為中心,包括了周邊的黎母山、尖峰嶺、吊羅山、霸王嶺等眾多山岳,涉及9個市縣,總面積4269 km2(海南熱帶雨林國家公園管理局, 2023)。

圖1 海南熱帶雨林國家公園(海南島中部)區域地質簡圖Fig.1 Regional geological map of the Hainan Tropical Rainforest National Park(central Hainan Island)

海南熱帶雨林國家公園地處熱帶,是我國緯度最低的國家公園,也是我國唯一屬熱帶海洋性季風氣候的國家公園,以高溫和多雨為主要氣候特征,干濕季節明顯,每年的5～10月為雨季,占全年降水量的80%～90%,多年平均降雨量為1759 mm,晝夜溫差較小,一般小于10℃(海南熱帶雨林國家公園管理局, 2023)?？傮w上,充足的光照、濕潤高熱、充沛的雨水以及較小的溫差,是海南熱帶雨林國家公園典型氣候特征,塑造了國家公園內地質遺跡形成的主要外動力條件,形成了“熱帶型”地質遺跡。

海南熱帶雨林國家公園內地質情況較為復雜,主要經歷了抱板期基底形成、加里東期塊體多階段裂解沉陷、海西—印支期塊體碰撞、隆起和燕山期陸內斷塊活動以及喜山期構造剝蝕等漫長而復雜的地質構造演化過程(海南省地質調查院,2017),形成以尖峰—吊羅斷裂帶為主的東西向構造形跡,以及北東向、北西向、南北向等主要構造體系,構成了區內的主要構造格局,控制著沉積建造、巖漿活動以及晚期山川地勢的展布(圖1)。

海南熱帶雨林國家公園出露地層分別為中元古界長城系,古生界奧陶系、志留系、石炭系、二疊系,中生界三疊系、白堊系,以及新生界第四系(海南省地質調查院, 2017)。中元古界為一套深變質的片巖類及石英巖類,零星分布于研究區中部。古生界包括奧陶系、志留系、石炭系,以及二疊系,它們是研究區內碳酸鹽巖地貌亞類地質遺跡和大化石的重要賦存層位。中生界有三疊系嶺文組、白堊系鹿母灣組和報萬組等陸相碎屑巖,以及白堊系六羅村組、嶺殼村組火山巖地層。前者是碎屑巖地貌形成的有利層位,后者是火山巖地貌的主要發育層位。其中,白堊系鹿母灣組是研究區內出露面積最大的地質體。新生界僅見第四系全新統,分布于研究區內各河流兩岸以及大廣壩水庫周邊,為現代河流堆積。

國家公園內火山作用噴發歷史長,經歷了早古生代奧陶紀至中生代白堊紀多旋回的噴發活動。以中生代火山活動較為強烈,分布范圍較廣,是區內火山巖地貌亞類地質遺跡的主要產出層位。研究區內侵入巖是區內侵入巖地貌亞類和瀑布亞類地質遺跡主要產地和載體,主要包括海西—印支期以及燕山期侵入巖,尤以三疊紀侵入巖最發育,分布最廣泛。

變質巖主要有區域變質巖、動力變質巖、接觸變質巖及氣—液蝕變巖。其中區域變質巖分布較廣,見于前中生代地層中,變質相以綠片巖相為主。

2 重要地質遺跡特征

地質遺跡點是指由成因上相同或相關,空間上相連的地質遺跡構成的區域或范圍(中華人民共和國國土資源部,2017)。海南熱帶雨林國家公園內的地質遺跡以基礎地質和地貌景觀為主,地質遺跡點共計有30余處,經研究總結,具有一定的科學價值和美學價值的重要地質遺跡點共21處。根據《地質遺跡調查規范》(DZ/T 0303-2017)的地質遺跡類型劃分方案(中華人民共和國國土資源部,2017),將21處重要地質遺跡點劃分為2個大類、4類6個亞類(詳見表1、圖2)。

表1 海南熱帶雨林國家公園重要地質遺跡類型一覽表Table 1 Types of geoheritages in the Hainan Tropical Rainforest National Park

圖2 海南熱帶雨林國家公園重要地質遺跡點分布圖Fig.2 Distribution map of important geoheritage sites in the Hainan Tropical Rainforest National Park

基礎地質大類——重要化石產地類為江邊石炭紀—二疊紀生物群(古生物群化石產地亞類)。地貌景觀大類——巖土體地貌類分3個亞類:① 碳酸鹽巖地貌(巖溶地貌)亞類,包括皇帝洞、錢鐵洞、獼猴洞、大千龍洞、仙安石林、俄賢嶺和南堯河十里畫廊的巖溶地貌;② 侵入巖地貌亞類,包括尖峰嶺、吊羅山、黎母嶺的侵入巖地貌;③ 碎屑巖地貌亞類,包括神龜嶺、鸚哥咀、南開石壁、七仙嶺的碎屑巖地貌。地貌景觀大類——水體地貌類(瀑布亞類)有紅坎瀑布、雅加瀑布、大里瀑布、楓果山瀑布和飛水嶺瀑布。地貌景觀大類——火山地貌類(火山巖地貌亞類)有五指山火山巖地貌。

2.1 重要化石產地的特征

古生物化石與地層展布密切相關。研究區地層主要分布于國家公園西部的東方市江邊地區,南部的保亭縣毛感地區和樂東丘糖嶺地區,以及中部的白沙陸相紅層盆地區,地層內含有豐富的古生物化石,形成重要化石產地的地質遺跡為東方市江邊地區的江邊石炭紀—二疊紀生物群。

江邊石炭紀—二疊紀生物群主要集中分布于東方市江邊鄉白查村至土眉村牛鼻嶺附近、獼猴嶺一帶,主要出露地層為石炭系—二疊系,以白查村殿堂嶺、白查村、峨查村、土眉橋南、牛笛嶺等地產出化石較為典型。產出的化石主要有棘皮動物門海百合綱,腕足動物門無鉸綱和具鉸綱,軟體動物門腹足綱、頭足綱、雙殼綱,苔蘚動物門窄唇綱,原生動物門有孔蟲綱目和植物等化石。棘皮動物門海百合綱和原生動物門有孔蟲綱目化石主要見于二疊紀鵝頂組的灰巖之中,少量見于石炭紀南好組暗灰色板巖、絹云母板巖;腕足動物門無鉸綱和具鉸綱化石主要見于石炭紀南好組顏色較深的板巖之中,在石炭紀青天峽組和二疊紀峨查組深灰色板巖中也有少量分布;軟體動物門雙殼綱主要產于石炭紀青天峽組深灰色板巖之中,在二疊紀峨查組暗灰色板巖也有少量產出;苔蘚動物門窄唇綱少量的產出于南好組暗灰色板巖中;植物化石則主要見于二疊紀南龍組深灰色泥巖中。

棘皮動物門海百合綱化石有Cyclocyclicussp.;腕足動物門無鉸綱和具鉸綱化石主要有Pustulascabriculiforms,Megachoneteszimmermanni,Eochoristitesneipentaiensis,Punctospiritessp.,Martiniasp.,Spirifersp., ?Paraphorhynchussp.,Orthotetes? sp.,Orthotetescf.keokue,Rhipidomellasp.,Leptodusrichthofenikayser,Oldhaminasp.;軟體動物門雙殼綱化石種類最多,主要有Schizodussp.,Phestiapaundoraeformis,Schizodusaffinis,S.wheeleri,S. cf.similis,S. cf.subcircularis,S. cf.axiniforomis,S.spp.,Myalinacf.exasperata,M.(Orthomyalina)shingensis,Septimyalinaperattenuala,S.cf.producta,Nuculopsissp.,Palaeoneilohainanensis,Aviculopectensp.,Annuliconchasp.,Selenimyalinadotti,S.meliniformis,Ensipteriasp.,Hayasakapectensp.;軟體動物門腹足綱化石有Michelinocerasp.;原生動物門有孔蟲綱目化石有Parafusulinasp.,Neomisellina? sp.,Schubertellasp.,chalaroschwagerinasp.,Schwagerinahunanica,Schwagerinasp.,Minojapanellasp.,Parafusulinacf.diabloensis;軟體動物門頭足綱化石有Shouchangocerassp.,Shangraocerassp.,Hefengnautilussp.;區內苔蘚動物門窄唇綱數量較少,為Fenestellasp.;植物化石有Pecopterisarborescens,P.sp.,Annulariacrassiuscula,A.sp.,Pterophyllumsp.,Taeniopterissp.,Annulariamucronata,Pecopterissp.,Cordaitessp.,Tingiasp.

2.2 巖溶地貌的特征

碳酸鹽巖主要分布于國家公園西緣的王下—江邊地區和國家公園南部的毛感地區,在王下—江邊地區形成了皇帝洞、獼猴洞、錢鐵洞、俄賢嶺、南堯河十里畫廊等地質遺跡,毛感地區形成了仙安石林、大千龍洞等地質遺跡,按巖溶作用的類型可分為溶洞、石林、峰林、峰叢峽谷和崖壁等。

2.2.1溶洞及洞穴景觀

國家公園內的溶洞發育大小不一,主要有皇帝洞、獼猴洞、錢鐵洞、仙安石林下部的小千龍洞、俄賢嶺近頂部發育的俄賢洞等6個溶洞,最大與最小洞穴空間規模相差較大,分布面積最大的皇帝洞平面投影面積可達7000 m2,是目前海南發現的分布面積最大的溶洞,最小的小千龍洞平面投影面積僅700 m2左右。洞內景觀主要有五大類:①洞穴次生化學沉積物,主要類型型有滴石、流石、毛細管沉積等,②溶洞塌陷,③洞穴崩塌景觀,④基巖殘余景觀,⑤復合形態景觀等。洞內各類次生化學沉積物以重力水沉積物為主:①滴石類,由不連續水流滴水形成。從滴點到落點,多形成對應沉積。前者,為懸掛滴石,如石鐘乳、鵝管,其橫斷面呈同心圓狀;后者,為站立滴石,如石筍、石柱、滴杯,其橫斷面呈疊層狀。②流水類,有連續運動的水流形成的洞穴碳酸鈣沉積。其沉積物具有條帶狀、流層狀、環紋狀結構,沉積形態多樣,主要有石幔、石幕、石瀑、石梯田等。③飛濺水沉積,洞穴滴水和懸掛式流水常濺出水滴和水霧攜帶的碳酸鈣,附著到先成物上的沉積。按其形態可稱棕櫚片、石葡萄、石蘑菇、石花瓣、石珊瑚等。④其他沉積還有非重力沉積物和協同沉積物等。在洞穴內,由巖溶洞穴中碳酸鈣沉積的多種景觀匯聚合了各種疊生景觀,如皇帝洞內形似“寶座”的多級大型石梯田和形似“天兵天將”的由瘤狀石柱和石幔組成的疊置景觀(圖3)。

圖3 海南熱帶雨林國家公園皇帝洞內“皇帝寶座”和“天兵天將”形態景觀Fig.3 The morphological landscape of “emperor’s throne” and “heavenly soldiers” in the Huangdi Cave (Emperor Cave), the Hainan Tropical Rainforest National Park

2.2.2石林

石林主要位于仙安石林巖溶地貌內,位于保亭縣毛感鄉千龍村。水沿質純厚層石灰巖表面及節理裂隙溶蝕作用,向下發育石芽雛形,后表層石灰巖被流水侵蝕,高大的石芽成群出露于地表,形成仙安石林巖溶地貌,是研究區唯一一處Ⅰ級(世界級)地質遺跡點,該地質遺跡點以石林為主體(圖4),局部發育峰叢、孤峰及溶洞。在平面展布上,石林被山脊、溝谷和原次生林分割,面積約0.279 km2。石林、石芽及峰叢個體形態上,頂端呈針尖、劍尖、刀尖、錐尖狀,中下部多呈現多棱角錐狀,棱角分明,少見渾圓狀。

圖4 海南熱帶雨林國家公園仙安石林第三峰“石林”景觀(a)及石芽(b)Fig.4 The landscape of the stone forest (a) and clints (b) at the third peak of the Xian’an Stone Forest, Hainan Tropical Rainforest National Park

仙安石林巖溶地貌是目前我國少見的地上石林和地下溶洞直接相連的地質遺跡點,石林正下方分布著大小幾十個巖溶洞穴,與地面石林形成了有機聯系的整體,地表巖溶景觀如石芽、溶溝、石柱和峰叢與地下巖溶景觀如洞穴、洞穴內的石幔、貝窩、天窗、巖柱、溶溝和懸吊巖完整的記錄了地表巖溶和地下巖溶發育的關系和形成演化過程。

仙安石林是目前我國唯一一處熱帶針狀、劍狀石林,仙安石林包含熱帶石林的典型形態,如針狀、劍狀、塔狀、渾圓柱狀等,且以針狀、劍狀為主(圖4b)。

仙安石林巖溶地貌是我國目前發現的唯一的針狀、劍狀石林(柳長柱等, 2009)。宏觀上,石林從下至上分布于海拔590～750 m、相對高差160 m的低山山坡,氣勢雄偉壯觀;微觀上,石林個體形態差異巨大,表現在石柱、石芽和溶溝的組合格局上,低矮的石芽0.5～2.0 m不等;溶溝近于直立,溝壁似刀劈斧砍,深度一般為5～10 m,最深達25 m;石芽與小溶溝犬牙交錯,呈環錐狀、列齒狀分布于山脊、洼地及山間緩丘地帶,從片狀石芽基座至頂部,相對高差18～25 m,而單個石芽高2 m左右居多,形成片片峰叢。

仙安石林巖溶地貌屬少見的袖珍型石林,不同于云南石林較高的石柱(10～40 m左右),仙安石林單個石芽高僅約2 m,是袖珍型石林的代表,和馬來西亞沙撈越姆魯石林具有可對比性,仙安石林巖溶地貌屬于古碳酸鹽巖風化的殘存,由于區域不斷抬升作用,周圍大片的碳酸鹽巖應已消亡,只留下來分布面積不足0.3 km2的仙安石林,同時,仙安石林處于特殊的與花崗斑巖圍巖的斷層接觸環境,地表水快速的以垂向溶蝕作用無疑又加速了石林的消亡,其以現有的規模保存至今實屬難得。

2.2.3峰叢峽谷

位于俄賢嶺巖溶地貌內,俄賢嶺原名俄娘九峰山,細分有俄賢嶺峰叢地貌景觀(圖5)、王下鄉峰叢峽谷景觀、“東方小桂林”地貌景觀?！岸碣t嶺峰叢”地貌景觀由二疊系中統鵝頂組灰巖形成的峰叢組成,四周峭壁環繞,峰叢相連呈孤臺狀聳立于大廣壩地形之上,峰叢邊部多發育陡崖,陡崖相對高差在200 m以上,峰叢相連呈北東向展布?！巴跸锣l峰叢峽谷”景觀分布在王下鄉田長村附近,峰與峰之間形成“U”形的馬鞍地形,峽谷兩側山峰形似船帆,緩坡狀傾向峽谷,海拔460～620 m,長度2～3 km,峰叢峽谷高差多在400～600 m之間?！皷|方小桂林”地貌景觀位于大廣壩水庫的東側分支河道內約1 km,分布4個獨立的峰叢,大小約100～200 m,露出水面的高度約50～80 m。

圖5 海南熱帶雨林國家公園俄賢嶺峰叢形似“蛟龍”Fig.5 The Exian Ridge bush in the Hainan Tropical Rainforest National Park resembles a “dragon”

2.2.4崖壁

見于南堯河十里畫廊巖溶地貌。南堯河十里畫廊巖溶地貌發育于二疊系鵝頂組中,形成了獨特的水文地質結構,大量來自非可溶巖外源水在水動力下涌入條帶狀可溶巖地塊中,在斷裂發育的斷陷處匯聚形成南堯河,南堯河河谷U形河谷,兩側為切深約100～200 m的峽谷,河段兩側岸壁為二疊系鵝頂組灰巖巖層,有的石灰巖含燧石結核較多,有的硅質含量較高,成分不均一,該地段褶皺等小構造比較發育,并且常年受雨水、風化等外力的作用,灰巖巖壁受淋慮溶蝕后殘留富含氧化鋁和氧化鐵的粘土礦物,因鐵的含量和其氧化色而呈現黃色、紅色,與巖壁上布滿苔蘚所呈現的黑色,渾然天成,構成各種圖案。

2.3 侵入巖地貌的特征

研究區侵入巖出露面積占研究區總面積的一半以上,由于侵入巖結構致密、規模較大,相對難于風化,在后期構造控制下,易形成大型山岳地貌,是區內侵入巖地貌亞類的主要產地,形成了黎母嶺侵入巖地貌、尖峰嶺侵入巖地貌、吊羅山侵入巖地貌等地質遺跡。

2.3.1尖峰嶺侵入巖地貌

區內出露的侵入巖有白堊紀千家巖體的正長花崗巖、三疊紀瘦嶺細粒黑云母正長花崗巖、黑嶺細粒似斑狀黑云母正長花崗巖和尖峰嶺中粗粒似斑狀黑云母正長花崗巖,侵入巖在平面上呈圓形的雜巖體(謝才富等, 2006)。該地質遺跡點包含了中山尖峰侵入巖地貌(圖6),山間盆地地貌(“天池”)、陡崖地貌(鴛鴦瀑布、月牙瀑布、子京瀑布、玉女池瀑布、中沙瀑布)等中型地貌景觀,還有壺穴等小型地貌景觀。

圖6 海南熱帶雨林國家公園尖峰兀立的尖峰嶺主峰Fig.6 The main peak of the Jianfeng Range with its sharp peak in the Hainan Tropical Rainforest National Park

尖峰嶺花崗巖節理較發育,經后期抬升出露地表后,尖峰巖體周圍發育一系列的正斷層,流水沿節理和斷層裂隙沖刷、下切,將巖體特別是尖峰嶺主峰切割成孤峰兀立,加上后期熱帶地區強烈的物理化學風化作用,形成中山尖峰侵入巖地貌景觀。圓頂峰長嶺脊型地貌在區內較為常見,主要是由連續的山峰構成的山脈組成,較為典型的有分界嶺圓頂峰長嶺脊型地貌和望月嶺圓頂峰長嶺脊地貌,分界嶺圓頂峰長嶺脊型地貌分布于尖峰嶺主峰西北約5 km,最高峰分界嶺海拔1027 m,山脊整體沿北東向分布,望月嶺圓頂峰長嶺脊地貌分布于雨林谷西側,由800～1000 m的數座山峰組成東西向山脈。天池”為海拔800 m的高山盆地,為尖峰巖體上升出露地表后,在節理較發育部位易于風化剝蝕,被雨水帶走形成山間盆地,因后期流水作用下山體崩塌而形成的高山“天池”。因侵入巖內發育節理裂隙,往往在峽谷或河谷中形成陡崖,陡崖之上因季節性流水在雨季可形成瀑布或瀑布,主要有鴛鴦、月牙、子京、玉女池等瀑布。在南巴河河床基巖節理交匯點,有一段長約30 m的小型壺穴群,由巖石在河床被水流沖磨及攜帶礫石沖刷而成的深度和寬度達數十厘米至數米,大小不等,形態不一,多以橢圓狀為主。

2.3.2黎母嶺侵入巖地貌

黎母嶺侵入巖地貌組成的侵入巖有中三疊世黎母嶺粗中粒巨斑狀角閃黑云二—正長花崗巖、晚侏羅世三獅嶺中粒黑云母正長花崗巖和早白堊世加茂中細粒角閃黑云花崗閃長巖。以常見的各類侵入巖地貌為特色。主要有圓頂峰長嶺脊型侵入巖地貌、侵蝕型峽谷地貌、陡崖地貌(瀑布)等大型侵入巖地貌;也有花崗巖石蛋(黎母石像)、壺穴等小型侵入巖地貌景觀。黎母嶺圓頂峰長嶺脊型地貌主要分布于中部,海拔1000 m以上的山峰有8座,山頂呈圓頂峰長嶺脊型,山脈走向主要南北向,山勢陡峭,坡度50°～60°,此外區內還有尖嶺和白漢嶺等圓頂峰長嶺脊型地貌。受區域構造的影響,黎母嶺區內發育多組節理裂隙,在風化剝蝕及雨水的侵蝕等作用下,地表水沿節理裂隙發生沖蝕下切,不斷加深和拓寬谷地,形成及發展成“V”型侵蝕峽谷地貌。因侵入巖內發育節理裂隙,往往在峽谷或河谷中形成陡崖,陡崖之上因季節性流水在雨季可形成瀑布或瀑布,主要有仙女泉、天河等瀑布。球形風化花崗巖石蛋在區內較為常見,多為裸露型石蛋,呈集群分布,以橢圓狀、次圓狀為主,主要見于圓頂峰長嶺脊型侵入巖地貌上和侵蝕型峽谷內,集中見于流水沖蝕強烈的部位,如山頂和山坡的轉折地段和山體峽谷中,以相互疊壘為主要特征,直接暴露在地表,大小一般為1×2 m2～2×3 m2,形成的受控于區內節理裂隙發育、日溫差和季節溫差懸殊的熱帶季風氣候等因素。壺穴位于黎母河河床中,是黎母嶺侵入巖地貌最具代表性的地質遺跡,沿著河床上,總計有3處壺穴分布區,呈集群分布,分布大小不等350多個壺穴,平面形態各異,主要以圓形和橢圓形為主,少數半圓形或扁圓形及不規則形,形成坐椅形、煙斗狀、心形、碗狀、水缸形、水桶狀等形態。壺穴口徑一般以0.5～1.0 m居多,最大口徑可達7.4 m,深0.01～3.0 m不等,個別壺穴見有水平狀紋,底部微凹,下凹方向不定看,破壺穴多分布于河床中河水位頻繁波動帶。

2.3.3吊羅山侵入巖地貌

吊羅山侵入巖地貌以常見的各類侵入巖地貌為特色,還有水體地貌景觀及自然景觀。其中侵入巖地貌景觀有中低山圓丘侵入巖地貌、圓頂峰長嶺脊型侵入巖地貌、侵蝕型峽谷地貌、陡崖地貌(瀑布)等;水體地貌景觀有吊羅河等河流和小妹水庫等。中低山圓丘侵入巖地貌,南喜河西側白石嶺及小妹水庫附近大小嶺山脊均屬于此類,山頂呈渾圓狀、饅頭狀,山脈走向北西—南東,山勢平緩、坡度30°～50°。圓頂峰長嶺脊型地貌,由吊羅山主體山脈構成,山脈走向北東—南西,山勢陡峭、坡度40°～70°,峰頂呈連續呈圓頂峰長嶺脊地貌,區內主要有南喜山、崩嶺、崩塘嶺、吊羅后山、大吊羅山等圓頂峰長嶺脊地貌。地表水匯集于谷地中的溪流,在流動過程中沿出露基巖裂隙發生線狀侵蝕作用,沖蝕下切,不斷加深和拓寬谷地,形成及發展線狀延緩的凹地,即溝谷、河谷或“V”字型的溝谷,溝谷內有溪、潭、灘、瀑,構成富有特色的峽谷地貌景觀。因侵入巖內發育節理裂隙,往往在峽谷或河谷中形成陡崖,陡崖之上因季節性流水在雨季可形成瀑布,主要有石晴瀑布和南喜瀑布。

2.4 碎屑巖地貌的特征

國家公園內碎屑巖地貌主要展布于白堊紀鹿母灣組紫紅色碎屑巖沉積盆地中(白沙陸相紅盆)和三疊紀陸相盆地中,形成了神龜嶺碎屑巖地貌、南開石壁碎屑巖地貌、鸚哥咀碎屑巖地貌和七仙嶺碎屑巖地貌。

2.4.1七仙嶺碎屑巖地貌

位于海南省中南部五指山脈南麓保亭縣城東北部,區內地層僅出露嶺文組,呈殘留狀出露于保亭縣七仙嶺一帶,為形成“七指峰”地質遺跡的物質基礎(丁鐳等, 2012)。七仙嶺碎屑巖地貌以獨有的碎屑巖地貌為特色,兼有自然景觀。其中碎屑巖地貌景觀有峰林地貌(圖7)、崖壁地貌、窩峰狀巖面,在七仙嶺碎屑巖地貌南側還有陡崖地貌(瀑布)等。峰林延山脊“一字”排列,一峰自底部至頂高差約60 m,指圍約300 m,垂向及水平節理發育,將巖石條塊分割,巖石表面多半球體、直徑為10 cm左右的窩穴。二峰略低于一峰,指間底部至頂相對高度45 m左右,指圍180 m左右,垂向及斜向節理發育并相互貫通。三、五、七峰相對高差35 m左右,相差不大,頂部參差不齊。四、六峰個體形態較小,相對高度20 m左右,呈現秀立挺拔之勢。七峰聳翠,基部聯為一體,基部以上基巖裸露,基部以下為雨林覆蓋。七仙嶺砂礫巖層中垂直節理、劈理發育,在長時間的差異風化作用及流水沖刷作用下,形成了崖壁地貌,砂礫巖中隨處可見崖壁直立,壁立千仞的景象。在崖壁表面上發育有許多圓形、橢圓形的、直徑為3～10 cm 左右的窩穴,大小不一,主要是由于差異風化作用,巖石表面的礫石脫落,巖石面凹凸不平,形成窩峰狀巖面。

圖7 海南熱帶雨林國家公園七仙嶺峰林全貌Fig.7 Full view of the peak forest in Qixian Range, the Hainan Tropical Rainforest National Park

2.4.2神龜嶺碎屑巖地貌

神龜嶺碎屑巖地貌是海南省內新發現的分布面積最大的一處類丹霞地貌或砂巖地貌,構成神龜嶺山體的巖石為紫紅色泥質粉砂巖、紫紅色細砂巖、泥巖。主要的景觀有陡壁斷崖差異風化形成的蠶絲崖,南北走向因斷崖切割形成的千年神龜等。神龜嶺原始山體遭垂直節理切割后,受流水沖刷溶蝕形成沖蝕溝壑,沖蝕溝壑的進一步發育使得原始山體形成陡壁斷崖,因陡壁巖層產狀近乎水平,各巖層抗風化能力具有一定的差異,受流水沖刷、侵蝕的影響,抗風化能力較弱的軟巖層形成向內凹陷的溝槽,抗風化能力稍強的較硬巖層相對外凸,最終組合成形態似一根根蠶絲平行交織,因而稱之為“蠶絲崖”。神龜嶺山體近南北走向,南側山體上部因斷崖切割形成的山包,形似龜首,北側山體呈緩坡狀形似巨大龜身匍匐,兩者整體形似一只巨大的神龜。白堊紀鹿母灣組紫紅色砂礫巖在海南濕熱氣候條件下難以形成裸露高聳的山體,整座山體形成象形景觀的在整個白堊紀盆地中獨見此峰。

2.4.3南開石壁碎屑巖地貌

位于國家公園中部南開鄉的南開河附近,南開石壁碎屑巖地貌的形成是在地殼不斷抬,雨水沿著構造、節理或裂縫面掏蝕成溝谷,溝谷自始至終垂直侵蝕所致。南開石壁主要是沿著南開河分布,主要的景觀有南開主石壁和河谷石壁,主要由下白堊統鹿母灣組碎屑沉積巖組成。

2.4.4鸚哥咀碎屑巖地貌

位于瓊中縣什運鄉,展布于下白堊統鹿母灣組形成的陸相紅盆中,所在位置海拔1472 m,其內為原始熱帶雨林,鮮有人跡。鸚哥咀處東側巖層抗風化能力強,西側巖層抗風化能力弱,因差異風化使東側巖層上部明顯突出,由鸚哥咀北部遠眺猶如東側巖層呈彎鉤狀覆蓋于西側巖層之上,猶如鸚鵡彎鉤狀的喙,上喙較長,完全覆蓋下喙。

2.5 水體地貌的特征

研究區內分布的水體地貌類地質遺跡主要為瀑布亞類,瀑布的分布主要和區內山川地勢的展布有關(張緒教等,2011),研究區瀑布在碎屑巖和侵入巖中均有分布。區內瀑布在省內具有區域對比性,具有一定規模和較高美學價值的,包括主級瀑布達60余米的大里瀑布、開發程度較高的雅加瀑布,海南省內規模最大的楓果山瀑布、分布于白沙陸相盆地的紅坎瀑布以及飛水嶺瀑布5處瀑布。

2.5.1紅坎瀑布

沿白沙縣開元鄉翁村河展布于白堊紀紅盆中,沿翁村河流域1 km范圍內至上而下可見四級瀑布,包括垂直型瀑布和傾斜型瀑布(圖8)。第一級瀑布為垂直型瀑布,落差40 m,豐水期瀑水面寬度可達15 m,潭底見大量垮塌形成的大型棱角狀礫石,是紅坎瀑布規模最大的一級瀑布;第二級瀑布位于第一級瀑布下游約40 m處,為傾斜型瀑布,落差10余米,豐水期瀑水面寬度可達8 m;第三級瀑布位于第二級瀑布下游600 m處,高差僅2 m,瀑水面寬度約3 m,屬傾斜型瀑布;第四級瀑布位于第三級瀑布下游200 m處,屬垂直型瀑布,落差7 m,豐水期瀑水面可達15 m,枯水期瀑水面僅1.5 m。

圖8 海南熱帶雨林國家公園紅坎瀑布飛流而下Fig.8 Cascading down of the Hongkan Fall in the Hainan Tropical Rainforest National Park

2.5.2雅加瀑布

位于昌江縣七叉鎮霸王嶺,是霸王嶺第一瀑,源于1518 m的雅加大嶺南洋河上游,其以南北向的山溪為主線,在晚三疊世中粒黑云母二長花崗巖的基礎上形成多級瀑布。第三級情人谷瀑布,落差約60 m,寬約20 m,水流量較小,僅見兩股細水流。第二級雅加大瀑布位于第三級瀑布上游約60 m處,落差約110 m,寬約30 m,水流寬均約為0.7 m。一級瀑布位于第二級瀑布上游約125 m處,落差約15 m,見寬約20 m的小型跌水,水流寬約為2 m。

2.5.3大里瀑布

位于大里河一支流中,展布于晚白堊世侵入巖中,沿該支河流河床約400 m范圍內至上而下見五級瀑布,最下游的兩級瀑布步行可達,位于國家公園一般控制區內,目前已開發成大里瀑布景區。主瀑布為傾斜型瀑布,黎語叫做“托南日”瀑布,落差約30 m,寬約20 m,豐水期瀑布水面寬度可達20 m,枯水期水面寬約8～10 m,水流沿著約50°～60°傾角的基巖面飛流而下,瀑布兩側為數十米高的陡崖。

2.5.4楓果山瀑布

沿陵水河的支流白水河分布,成景母巖為粗中粒含斑黑云母正長花崗巖,沿白水河流域1.5 km范圍內,由10級瀑布組成,其中,最具代表性的為“楓果瀑布”和“彩虹谷瀑布”的兩級瀑布。最大的楓果瀑布落差超過100 m,幅寬30 m,雨季寬達60 m,號稱“海南第一瀑”,楓果瀑布為傾斜型瀑布,出露寬度為50 m,見2股水流,水面寬分別為20 m和3 m,落差約100 m,下方匯成約15×20 m2水潭。彩虹谷瀑布位于楓果瀑布上游500 m處,為垂直型瀑布,寬度為50 m,水面寬約15 m,落差約80 m。

2.5.5飛水嶺瀑布

位于瓊中縣和平鎮三渡河上游一支河中,沿飛河谷流域500 m范圍內可見多級瀑布,主要瀑布為兩級,分為傾斜型和垂直型。第一級瀑布為傾斜型瀑布,落差約50 m,巖面寬約20～30 m,瀑布面寬約5～10 m。第二級主瀑布位于第一級瀑布下游約150m處,為垂直型瀑布,巖面均寬約20 m,水面均寬約12 m,瀑布落差約15 m。

2.6 火山地貌的特征

研究區東部五指山地區分布著規模巨大的白堊紀火山巖,與國內或瓊北新生代典型火山巖地貌地質遺跡相比,本區火山機構僅余火山殘丘構造。五指山火山巖地貌以火山地貌為特色,火山沉陷構造形跡、五指峰林地貌等。

因多次構造抬升,五指山火山沉陷構造已遭受極為強烈的剝蝕和破壞,目前除在五指山頂峰及其附近尚保存有少量火山巖外,絕大部分已被前火山巖系基底和同期形成的火山侵入相花崗巖類巖體所占據(林義華等,2022)?；鹕较喈a物目前僅見于五指山主峰及其附近,由外向內發育兩個巖相。外部火山紅層相為紫紅色砂礫巖、火山碎屑巖及少量熔巖等,厚約350 m,內部溢流相—侵出相為流紋巖、珍珠巖和流紋斑巖等,厚約730 m,并一起構成破火山口或火山殘丘構造。

五指山頂部為火山角礫巖,巖石節理裂隙發育,沿節理裂隙面差異風化,裂隙表層相對松軟物質被流水長時間的沖刷帶走,巖石原有形態遭受強烈破壞,硬質部分留下形成陡崖、單峰,形成了五指山峰林地貌,突出特點為尖、兀、峭、奇。

3 地質遺跡資源評價

為海南熱帶雨林國家公園內地質遺跡資源的保護和利用提供依據,本次主要圍繞地質遺跡的科學價值和美學價值開展綜合等級評價,本次評價參照《地質遺跡調查規范》(DZ/T 0303-2017)相關技術要求,采用先定性評價,按照界定標準,確定地質遺跡的6個評價因子對應的級別,然后在定性評價確定的級別基礎上,進行定量打分,綜合確定評價等級。

3.1 評價方法

3.1.1定性評價

選定地質遺跡的科學性、觀賞性、稀有性、完整性(系統性)、保存程度、可保護性等6方面作為地質遺跡評價因子:

(1)科學性、觀賞性、完整性(系統性)、稀有性、保存程度、可保護性等6項因子均分為4級,分為Ⅰ(世界級)、Ⅱ(國家級)、Ⅲ(省級)、Ⅳ(省級以下),對應標準見表2。

表2 海南熱帶雨林國家公園地質遺跡定性評價指標及對應標準Table 2 Evaluation indexes and corresponding standards of geoheritages in the Hainan Tropical Rainforest National Park

(2)邀請地質遺跡研究相關專家討論,對每處地質遺跡的詳細調查資料、圖文、數據等進行審閱,經協商一致,確定各評價因子等級分類。

3.1.2定量評價

邀請地質遺跡研究相關專家共同討論6項評價因子的賦值權重,依據國家公園內地質遺跡的稟賦,研究賦值權重合理性,確定賦值權重。在各評價因子定性分級后進行定量賦值,打分標準采用模糊數學百分制計分法,用數學加權的方法對地質遺跡的價值做出數值判斷,權重和打分數值參考范圍見表3。

表3 海南熱帶雨林國家公園地質遺跡評價指標權重Table 3 The weights of the geoheritage valuation indices in the Hainan Tropical Rainforest National Park

(1)評價因子為科學性、觀賞性、完整性(系統性)、稀有性、保存程度、可保護性6項,6項總權重為100%,科學性和觀賞性為地質遺跡最重要的價值指標,權重占比最高,稀有性反映的是地質遺跡的稀有程度和典型性,是地質遺跡的重要價值指標,權重也高于其他因子?；A地質大類地質遺跡側重于科學性,科學性權重占35%,觀賞性權重占15%,完整性(系統性)權重占10%,稀有性權重占20%,保存程度權重占10%,可保護性權重占10%。地貌景觀大類地質遺跡側重于觀賞性,觀賞性權重占35%,科學性權重占15%,完整性(系統性)權重占10%,稀有性權重占20%,保存程度權重占10%,可保護性權重占10%。

(2)科學性、觀賞性、完整性(系統性)、稀有性、保存程度、可保護性等6項因子均分為4級,每項因子滿分100分,按100≥Ⅰ級≥85分、85分>Ⅱ級≥75分、75分>Ⅲ級≥60分、Ⅳ級分數<60分,進行打分。

(3)地質遺跡點綜合評價值=∑(評價指標權重)×(分級得分)

依據地質遺跡綜合評分值,對應Ⅰ級—世界級(100≥分值≥85分)、Ⅱ級—國家級(85分>分值≥75分)、Ⅲ級—省級(75分>分值≥60分)、Ⅳ級—省級以下(分值<60分),得出綜合評價等級。

3.2 評價結果

根據綜合評價,本次研究的21處地質遺跡綜合價值打分結果見表4,相應的評價等級見表5。從表中可看出,在國家公園的21處重要地質遺跡點中,世界級地質遺跡僅1處,為仙安石林巖溶地貌,該處地質遺跡點的稀有性和獨特性是國家公園重點地質遺跡點,目前的保存程度和可保護性均為Ⅰ級,具備良好的保護和開發利用前景。省級地質遺跡共有17處,占主要地質遺跡景觀的80.9%,從各因子得分和綜合得分上看,省級地質遺跡點有著很好的資源質量,其不足之處在于地質遺跡點科學性和觀賞性僅有一項達到Ⅱ或均為Ⅲ級或以下,綜合價值一般。省級以下地質遺跡共3處,這3處遺跡具有一定的觀賞價值,但因遺跡規模不大,科學價值都較低,可在國家公園內其他資源被開發利用的同時完善相應的配套措施,發揮相應價值。

4 地質遺跡保護規劃與開發利用建議

4.1 保護規劃建議

海南熱帶雨林國家公園的建設,是保護地質遺跡的一種最直接、有效的方法,但目前在海南熱帶雨林國家公園有關保護專項規劃布局中,主要是針對雨林生態系統和濕地生態系統等自然生態系統、野生動植物、海南長臂猿、人文資源進行保護,對地質遺跡資源的保護未能直觀體現,建議相關政府部門編制專門的國家公園地質遺跡保護規劃,或將地質遺跡保護納入國家公園保護規劃體系中,加強對已經位于國家公園內的地質遺跡保護相關宣傳工作,并加緊建設相關的保護設施。

4.2 開發利用建議

海南熱帶雨林國家公園分為一般控制區和核心保護區,獼猴洞巖溶地貌和南開石壁碎屑巖地貌位于國家公園核心保護區,這兩處地質遺跡點以原生保護為主,暫不進行主動開發。其余19處地質遺跡點中位于一般控制區范圍的地質遺跡景觀,可進行經批準不破壞生態功能的適度參觀旅游開發和科學研究觀測。本次結合海南熱帶雨林國家公園生態旅游相關規劃,對19處地質遺跡點開發利用建議如下:

(1)挖掘巖溶地貌和古生物群化石產地的地質內涵,形成海南地質科普基地。對具備旅游研學開發潛力的巖溶地貌以及古生物化石點,以地質研學科普和科研考察為主題進行開發利用。

(2)將地貌景觀地質遺跡點與雨林原生風景結合,形成特色旅游景群。充分挖掘侵入巖地貌、碎屑巖地貌、火山巖地貌、瀑布的美學價值和科學價值,與區域內的雨林生態相結合,按不同位置片區,打造“山海地學、雨林探奇”為主體的各旅游景觀群。

(3)打造地質—雨林文化綜合體驗區。如將黎母嶺侵入巖地貌內的壺穴融入黎族特色文化,形成“黎母之吻”,展現原始本質的黎苗文化;挖掘神龜嶺碎屑巖地貌的“神龜”文化,與臨近的佛面山結合展現當地的特色佛教文化等。應充分挖掘地質遺跡的文化屬性,融入到當地民族或宗教文化中,因地制宜,形成獨具特色的地質—雨林文化綜合體驗區。

5 結論

(1)海南熱帶雨林國家公園內地質遺跡類型多樣,可分為基礎地質和地貌景觀2個大類,4類6個亞類,共21處重要地質遺跡點。

(2)通過科學性、觀賞性、完整性、稀有性、保護程度和可保護性6個評價因子,采用定性和定量綜合評價方法對海南熱帶雨林國家公園內地質遺跡點進行評價得出世界級地質遺跡點1處,為仙安石林巖溶地貌,省級17處,省級以下3處。

(3)建議將地質遺跡保護納入海南熱帶雨林國家公園保護規劃體系,推進地質遺跡科普教育。地質遺跡的開發利用應與海南熱帶雨林國家公園建設的實際相結合,充分挖掘地質遺跡的科學價值和美學價值,形成特色鮮明的地質科普基地、特色旅游景群和地質—雨林文化綜合體驗區等。

致謝：感謝評審專家提出的寶貴意見和建議。海南省林業局(海南熱帶雨林國家公園管理局)及下屬分局在野外調查過程中給予了諸多的幫助,在此表示衷心感謝。

注 釋 / Notes

? 海南省地質綜合勘察院. 2004. 海南島地質遺跡資源調查報告. ?？?海南省地質綜合勘察院.

? 海南省資源環境調查院. 2009. 海南旅游地質調查評價示范. ?？?海南省資源環境調查院.

? 海南省地質綜合勘察院. 2009. 海南省重要地質遺跡詳細調查報告(第一批). ?？?海南省地質綜合勘察院.

? 海南省資源環境調查院. 2010. 海南省重要地質遺跡詳細調查報告(第二批). ?？?海南省資源環境調查院.

? 海南省資源環境調查院. 2014. 海南省重要地質遺跡詳細調查報告(第三批). ?？?海南省資源環境調查院.

? 海南省地質調查院. 2014. 華南地區重要地質遺跡調查(海南)成果報告. ?？?海南省地質調查院.

? 海南省地質調查院. 2020. 熱帶雨林國家公園地質遺跡調查評價. ?？?海南省地質調查院.