趙宏生，劉小瓊*，王正，王磊，趙赫，路兵，常海明，李勝，陳春暉，段金平，苗鳳軍，田忠平

（1.山東鈺鏹地質(zhì)資源勘查開發(fā)有限責任公司，山東泰安271000；2.肥城市自然資源和規(guī)劃局，山東肥城271600；3.泰安市自然資源和規(guī)劃局，山東泰安271000；4.新泰市自然資源和規(guī)劃局，山東新泰271200；5.東平縣自然資源和規(guī)劃局，山東東平271500）

泰安市所處的魯西地區(qū)，經(jīng)歷了從新太古代陸殼生長到新生代構造抬升的地質(zhì)演化過程，長達27.5億年的地質(zhì)作用，在泰安市及其周邊地區(qū)造就了豐富的地質(zhì)遺跡資源[1]，以“拔地通天”的雄偉山姿而聞名于世的泰山，正是泰安市地質(zhì)遺跡資源中“新構造運動改造前寒武紀地質(zhì)體，形成地貌景觀類地質(zhì)遺跡”的典型代表[2]。以泰山及其周邊地區(qū)的前寒武紀地質(zhì)研究作為起點，泰安市地質(zhì)研究的歷史至今已近150年之久。一百多年前，德國地質(zhì)學家李?；舴遥‵V Richthofen）首先將泰山地區(qū)變質(zhì)巖命名為“泰山系”；1907年美國地質(zhì)學家維里斯（B.Willis）和布萊克威爾德（E.Blackwelder）認為泰山地區(qū)主要由太古宙變質(zhì)巖漿巖組成，應改稱為“泰山雜巖”[3，4]。20世紀20年代前后，中國地質(zhì)工作者開始在山東省開展地質(zhì)工作[5]，形成了《1/100萬中國地質(zhì)圖說明書（北京、濟南幅）》（譚錫疇，1924）、《山東東部地質(zhì)》（王恒升，1930）、《山東東部榮成、青島段地質(zhì)構造》（楊杰，1936）、《山東膠東各縣地質(zhì)概要》（王紹文，1934）、《山東省區(qū)域地質(zhì)志》等研究成果[6-8]，此外，李四光、程裕淇、沈其韓、曹國權、江博明、王澤九、莊育勛、王世進、萬渝生等眾多享譽國際的地質(zhì)科學家也先后在泰安市開展過研究工作。泰安市基礎地質(zhì)方面累積的研究資料十分豐富[9]，其中，以新太古代泰山巖群和巖漿巖系列為代表的前寒武紀地質(zhì)研究已然處于世界領先水平[10-11]。但是，除了以泰山風景名勝區(qū)為代表的數(shù)個旅游景觀點已有部分工作基礎外，目前對泰安市整體的地質(zhì)遺跡資源種類、分布和成因等問題，仍無規(guī)律性認識。為了實現(xiàn)合理利用和保護地質(zhì)遺跡資源、實現(xiàn)生態(tài)文明建設和綠色發(fā)展的宏觀布局，本文對泰安市的地質(zhì)遺跡資源進行了系統(tǒng)的調(diào)查與等級評鑒工作，同時結合成因開展了各類地質(zhì)遺跡的自然分區(qū)研究。

1 地質(zhì)概況

按照山東省大地構造單元劃分[12]，泰安地處華北板塊（Ⅰ）魯西隆起區(qū)（Ⅱ）魯中隆起（Ⅲ）魯西南潛隆起（Ⅳ），跨十一個Ⅴ級構造單元，即“五凸六凹”（表1）。五個凸起山體巖石主要由新太古代早、中、晚期變質(zhì)變形侵入巖組成[13]，以及零星分布呈殘留體產(chǎn)出的泰山巖群變質(zhì)巖組成。六個凹陷盆地中主要沉積新生代地層，邊緣地帶有古生代、中生代地層（圖1）。

泰安市地層區(qū)劃屬華北地層大區(qū)（I級）、魯西地層分區(qū)（III級）[14]。地層出露面積約占全市總面積的60%。區(qū)內(nèi)構造主要為褶皺、韌性剪切帶和斷裂構造。區(qū)內(nèi)侵入巖較發(fā)育，約占全市面積的40%，主要分布于泰山、新甫山、蒙山（西段）、布山等山嶺，侵入巖巖體規(guī)模不等，從巖基、巖株到巖脈均有，以巖基、巖株等大型巖體為主；巖體展布方向以北西向為主，多與區(qū)域構造線方向一致。區(qū)內(nèi)新太古代和古元古代侵入巖最為發(fā)育，約占侵入巖總面積的98%，巖性涵蓋超基性、基性、中性和酸性的整個巖漿序列，其中又以中酸性的花崗巖類、閃長巖類為主；中生代侵入巖規(guī)模小且出露零星[15]。

表1 泰安市大地構造單元劃分Tab.1 Tectonic subdivision of the Tai’an City

圖1 泰安市“五凸六凹”地質(zhì)構造略圖Fig.1 Geological sketch of the basin-mountain structures in the Tai'an City

2 地質(zhì)遺跡調(diào)查評價

2.1 調(diào)查評價結果基本情況

本次研究工作查明泰安市重要旅游地質(zhì)遺跡資源共計154處，采用《地質(zhì)遺跡調(diào)查規(guī)范》（DZ/T0303-2017）中的“地質(zhì)遺跡分類標準”，結合泰安市各類地質(zhì)遺跡的形成原因、自然屬性等因素劃分為3個大類、10個類、23個亞類（表2）。其中基礎地質(zhì)大類52處（占33.77%）、地貌景觀大類98處（占63.64%）；地質(zhì)災害大類4處（占2.60%）（圖2）。

2.2 評價依據(jù)

地質(zhì)遺跡資源評價的根本目的，是為制定人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展、強化地域系統(tǒng)功能的國土空間規(guī)劃和地質(zhì)遺跡資源保護與合理開發(fā)計劃，提供全面的科學依據(jù)。評價地質(zhì)遺跡點的基本原則是遵循客觀實際、符合科學、全面系統(tǒng)進行評價，并與評價目的、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、社會效益相結合。參照《地質(zhì)遺跡調(diào)查規(guī)范》（DZ/T0303-2017）的評價依據(jù)，本研究對已查明的154處地質(zhì)遺跡點從科學性、稀有性、完整性、美學性、保存程度、可保護性六個方面進行系統(tǒng)評價。本研究在地質(zhì)遺跡的等級評價中，對基礎地質(zhì)類地質(zhì)遺跡側(cè)重其科學性，地貌景觀類地質(zhì)遺跡側(cè)重其觀賞性、地質(zhì)災害類地質(zhì)遺跡側(cè)重其保存程度和可保護性，對各地質(zhì)遺跡點開展國內(nèi)外同類地質(zhì)遺跡的對比研究，同時綜合考慮區(qū)域內(nèi)所有地質(zhì)遺跡點的組合關系，進行整體評價。

表2 泰安市重要地質(zhì)遺跡分類統(tǒng)計表Tab.2 Classification of the important geological heritages of the Tai'an City

圖2 泰安市重要地質(zhì)遺跡資源分類占比圖Fig.2 Pie chart of three types of geological heritage sites in the Tai'an City

地質(zhì)遺跡級別評價采取專家鑒評法，聘請在基礎地質(zhì)、地層、構造、變質(zhì)巖、古生物、礦產(chǎn)地質(zhì)方面的專家組成鑒評專家組，根據(jù)評價標準并結合實際，經(jīng)集體討論，最終確定泰安市154處地質(zhì)遺跡點分別為Ⅰ級（世界級）、Ⅱ級（國家級）、Ⅲ級（省級）及IV級（省級以下）。各級地質(zhì)遺跡典型代表分述如下：

（1）Ⅰ級（世界級）地質(zhì)遺跡-泰山巖群典型剖面。評價依據(jù)為泰山巖群的科學性和稀有性，這套早前寒武紀的火山—沉積巖系具有國際地層對比意義，能夠反映新太古代早期的地殼演化過程，對探索和揭示早期地球動力學狀態(tài)具有極高的科學價值。此外，泰山巖群下部雁翎關組中的科馬提巖是迄今中國唯一公認的、具有鬣刺結構的太古宙超基性噴出巖，在世界上只有南非、澳大利亞、加拿大和中國有分布，因此，本研究將泰山巖群典型剖面地質(zhì)遺跡點評鑒定為世界級。

圖3 侏羅紀三臺組剖面Fig.3 Section of Jurassic Santaiformation

（2）Ⅱ級（國家級）地質(zhì)遺跡。評價依據(jù)為具有區(qū)域地層對比意義的典型剖面、化石產(chǎn)地及巖礦石產(chǎn)地，或具有國內(nèi)典型地學意義的地質(zhì)地貌景觀或現(xiàn)象。如新泰寺山侏羅紀三臺組剖面（圖3），該剖面為山東省罕見的中生代侏羅紀風成砂巖剖面，具大型斜層理構造，是生物地層、年代地層、層序地層、沉積環(huán)境演化等觀察研究的理想對象[1]。又如新泰寧家溝白堊紀恐龍化石產(chǎn)地，國內(nèi)外古生物專家曾多次對該產(chǎn)地進行了化石發(fā)掘并采集了許多重要化石標本的產(chǎn)地，瑞典烏普薩拉大學保存有兩具不完整的師氏盤足龍骨架。師氏盤足龍是中國產(chǎn)出，并由學者正式命名的第一只蜥腳類恐龍，代表著中國最早的有效恐龍命名。

（3）Ⅲ級（省級）地質(zhì)遺跡多為巖土體地貌。評價依據(jù)主要為具有代表性或較高歷史、文化、旅游價值的地質(zhì)地貌景觀。如東平縣黃石懸崖，因在寒武紀張夏組灰?guī)r巖石層面發(fā)育可溶巖含水層，當水沿懸崖崖壁漫流時，會形成布幔狀或瀑布狀流石-鈣華層或灰華層，飽和的碳酸鈣水溶液內(nèi)可能富含硫、鐵、錳等離子元素而使石幔呈黃色，從而形成了壯觀的黃石石幔，具有較高的文化和旅游價值。又如新泰蓮花山的風動石、經(jīng)書五卷，因二長花崗巖、混合花崗巖體垂直節(jié)理發(fā)育，在千年的風雨中不斷風化剝蝕而成各種型態(tài)各異的象形石。

（4）IV級（省級以下）以巖土體地貌類型為主。評價依據(jù)為具有一定代表性的地質(zhì)現(xiàn)象，或具有一般文化、旅游價值的地貌景觀。如泰安東羊婁巖溶塌陷坑（圖4），由于東羊婁村一帶為典型的覆蓋型巖溶發(fā)育區(qū)，且地處水源地降落漏斗范圍內(nèi)，巖溶水被大量開采用于灌溉引起地下水位快速下降導致塌陷坑的形成。該塌陷坑對大量開采地下水造成巖溶塌陷的研究具有典型意義[16]。

2.3 評價結果

通過綜合對比分析、專家點評，對154處重要地質(zhì)遺跡點進行評價，最終確定世界級地質(zhì)遺跡3處，國家級地質(zhì)遺跡11處，省級地質(zhì)遺跡44處，省級以下地質(zhì)遺跡96處（圖5、表3）。

圖4 泰安東羊婁巖溶塌陷坑Fig.4 East Yanglou Karst Sinkhole in Tai'an

圖5 泰安市重要地質(zhì)遺跡等級劃分占比圖Fig.5 Pie chart of different classes of the geologicalheritage sites in the Tai'an City

遺跡類型大類基礎地質(zhì)大類地貌景觀大類類地質(zhì)遺跡評價級別世界級國家級 省級 省級以下小計地層剖面巖石剖面構造剖面重要化石產(chǎn)地重要巖礦石產(chǎn)地巖土體地貌海岸地貌水體地貌構造地貌地質(zhì)災害地質(zhì)災害大類12000000 0 0 3 15011300 0 0 1 1 323421 791 1 2081 917 3 0 4 4 901 704合計3 3 4 9 6 22 3 71 1 20 6 4 154

3 地質(zhì)遺跡區(qū)劃

依據(jù)《地質(zhì)遺跡調(diào)查規(guī)范》（DZ/T 0303-2017)，地質(zhì)遺跡自然區(qū)劃應按照地質(zhì)遺跡點所在的地貌、構造單元，結合地質(zhì)遺跡點的分布規(guī)律進行劃分。泰安市的地質(zhì)遺跡區(qū)依據(jù)泰安市地貌類型特征（山地、丘陵、平原）劃分；地質(zhì)遺跡分區(qū)依據(jù)泰安市地質(zhì)構造、地貌類型特征劃分。地質(zhì)遺跡小區(qū)是在地質(zhì)遺跡分區(qū)的基礎上，充分考慮地區(qū)性地質(zhì)遺跡組合和分布的總體特征、行政區(qū)域的完整性進行細致劃分。通過分析研究，泰安市重要地質(zhì)遺跡的分布大體與地貌區(qū)劃相當，劃分地質(zhì)遺跡區(qū)3個，地質(zhì)遺跡分區(qū)6個，地質(zhì)遺跡小區(qū)14個（表4、圖6）。

3.1 山地地質(zhì)遺跡區(qū)（Ⅰ）

山地地質(zhì)遺跡區(qū)包含泰山區(qū)、岱岳區(qū)、新泰市和肥城市，該區(qū)劃分依據(jù)為地質(zhì)遺跡區(qū)所處的地面標高，標高在1 000 m以上區(qū)劃為中山地質(zhì)遺跡分區(qū)；標高在500～1 000 m之間，區(qū)劃為低山地質(zhì)遺跡分區(qū)。主要分布兩類典型的地質(zhì)遺跡資源，一是與該區(qū)主體巖石相關的侵入巖地貌，侵入巖以新太古代侵入巖為主[17]，巖性主要為約25億年前的二長花崗巖；約26億年前的奧長花崗巖；約27億年前的條帶狀英云閃長質(zhì)片麻巖；約27.5億年前形成的斜長角閃巖等；二是與該區(qū)形成過程密切相關的構造剖面、構造地貌。山地的形成經(jīng)歷了一個漫長而復雜的演化過程，經(jīng)受了泰山運動、加里東運動、華里西運動、燕山運動和喜馬拉雅運動等五次大地殼運動的強烈變革，經(jīng)歷了太古代、元古代、古生代、中生代和新生代等五個主要地質(zhì)歷史階段的改造。中生代的燕山運動奠定了山地的基礎，新生代的喜馬拉雅運動建造了山體的基本輪廓，新構造運動及地球的內(nèi)外地質(zhì)動力又進一步塑造了山地的自然景觀面貌[18]。

表4 泰安市地質(zhì)遺跡資源自然區(qū)劃表Tab.4 Natural subregion division of geological heritage sites in the Tai'an City

圖6 泰安市地質(zhì)遺跡分區(qū)簡圖Fig.6 Sketch of subregion division of geological heritage sites in the Tai'an city

該區(qū)地質(zhì)遺跡類型以巖土體地貌為主，有重要研究和觀賞價值的侵入巖山岳奇峰景觀，如泰山彩石溪27億年英云閃長質(zhì)片麻巖被26億年的奧長花崗巖脈穿插形成條帶狀巖石，又被25億年的二長花崗巖侵入[19]，形成“三世同堂”地質(zhì)奇觀（圖7）；也有考察地殼運動重要特征的地質(zhì)構造，如泰前斷裂（圖8），是魯西在中生代受到近東西向水平擠壓力作用下，形成的一條北東東向的區(qū)域性斷裂，它是泰山斷塊凸起和泰萊斷塊凹陷兩個構造單元的分界線，也是泰山和泰萊盆地的天然分界線，地貌特征明顯；還有泉、瀑布等具有水文地質(zhì)和旅游地質(zhì)研究價值的地質(zhì)遺跡。

3.2 丘陵地質(zhì)遺跡區(qū)（Ⅱ）

丘陵地質(zhì)遺跡區(qū)包含寧陽縣、肥城市和新泰市，該區(qū)劃分依據(jù)為地質(zhì)遺跡區(qū)所處的地面標高在200～500 m之間，同時以大汶河為界，汶河以北區(qū)劃為北部丘陵地質(zhì)遺跡分區(qū)（Ⅱ1），汶河以南區(qū)劃為南部丘陵地質(zhì)遺跡分區(qū)（Ⅱ2）。

該區(qū)主要包括侵入地貌、構造地貌、水體地貌、地層剖面、古生物群化石產(chǎn)地等亞類。侵入巖地貌以新太古代侵入巖為主，如駱駝峰、憨狗石、敖山削壁、象鼻石（圖9）等；翠云嶺斷裂、皋山斷層、鶴山斷層（圖10）等構造地貌；清冽泉、無名泉水體地貌；竹葉狀灰?guī)r、核形石灰?guī)r（圖11）、紫紅色頁巖等；典型地層分界線，如炒米店組與崮山組分界線（圖12）。

圖7 “三世同堂”地質(zhì)奇觀Fig.7 Geological wonder of"three generations living under the same roof"

圖8 泰前斷裂露頭Fig.8 Tiaqian fracture outcrop

圖9 象鼻石Fig.9 Elephant nose stone

圖10 斷層角礫巖Fig.10 Fault breccia

圖11 核形石灰?guī)rFig.11 Oncolite limestone

圖12 炒米店組與崮山組分界線Fig.12 Boundary between Chaomidian and Gushan Formation

圖13 臥虎山泰山巖群剖面Fig.13 Section of Taishan Group in Wolhushan Mountain

丘陵區(qū)地質(zhì)遺跡類型多樣，其中有華北地區(qū)最古老的地層泰山巖群剖面[20]，地層中的巖石能夠反映新太古代的地殼演化史；是重要的指示地質(zhì)演化過程的巖石露頭，具有科學教育價值。如臥虎山出露的泰山巖群以原始層狀產(chǎn)出，層狀特征明顯，連續(xù)性較好，厚度比較大，人工剖面最好，露頭寬度達500 m以上，呈北西向展布，走向為320～340°，與區(qū)域構造線方向基本一致，是觀察研究泰山巖群和綠巖帶的最理想剖面（圖13）。原巖為一套典型的綠巖建造，原巖建造可能形成于27～29億年之間。巖性主要為斜長角閃巖，其次為黑云變粒巖、角閃變粒巖、陽起片巖、透閃片巖等[21]，其原巖為超基性、基性火山巖和火山凝灰?guī)r綠巖建造。

3.3 平原地質(zhì)遺跡區(qū)（III）

平原地質(zhì)遺跡區(qū)包含岱岳區(qū)、東平縣，該區(qū)劃分依據(jù)為地質(zhì)遺跡區(qū)所處的地面標高在200 m以下，同時以大汶河為界，汶河以北區(qū)劃為北部平原地質(zhì)遺跡分區(qū)（III1），汶河以南區(qū)劃為南部平原地質(zhì)遺跡分區(qū)（III2）。

圖14 巖溶造成的陡峭坡段Fig.14 Karst induced steep cliff

圖15 地下大峽谷巖溶地貌Fig.15 Karst induced underground canyon

該區(qū)主要地質(zhì)遺跡以碳酸鹽巖地貌、古生物群化石產(chǎn)地為主。碳酸鹽巖地貌景觀及溶洞隨處可見（圖14、圖15）；化石主要為寒武-奧陶紀的疊層石、頭足化石、三葉蟲化石等。這些地質(zhì)遺跡記錄了生物進化的重要階段和各種相關的地質(zhì)事件，為科學研究提供了寶貴的物證。三葉蟲化石的存在證明在5億年前，泰安地區(qū)是一片汪洋大海；而在新泰市侏羅紀三臺組剖面中發(fā)現(xiàn)的恐龍足跡化石，是目前山東省時代最老的恐龍足跡化石，也是中晚侏羅世恐龍活動的唯一證據(jù)，表明該時期蒙陰盆地生活有小型獸腳類恐龍[22]。

4 結論

本次研究工作查明泰安市共有重要地質(zhì)遺跡資源154處[23]，劃分為3個大類、10個類、23個亞類。經(jīng)綜合對比分析、專家點評，154處重要地質(zhì)遺跡點評價分為四級，其中世界級地質(zhì)遺跡3處，國家級地質(zhì)遺跡11處，省級地質(zhì)遺跡44處，省級以下地質(zhì)遺跡96處。

按照地質(zhì)遺跡點所在的地貌、構造單元，結合遺跡分布規(guī)律等分為地質(zhì)遺跡區(qū)3個、地質(zhì)遺跡分區(qū)6個和地質(zhì)遺跡小區(qū)14個[23]。山地地質(zhì)遺跡區(qū)以巖土體地貌、地層剖面、構造剖面類型為主，共有86處地質(zhì)遺跡點，其中世界級地質(zhì)遺跡2處，國家級地質(zhì)遺跡11處，省級地質(zhì)遺跡28處，省級以下地質(zhì)遺跡45處；丘陵地質(zhì)遺跡區(qū)有巖土體地貌、重要化石產(chǎn)地、巖石剖面類型，共有36處地質(zhì)遺跡點，其中世界級地質(zhì)遺跡1處，省級地質(zhì)遺跡5處，省級以下地質(zhì)遺跡30處；平原地質(zhì)遺跡區(qū)有水體地貌、巖溶地貌類型，共有16處地質(zhì)遺跡點，其中省級地質(zhì)遺跡4處，省級以下地質(zhì)遺跡12處。泰安市因其獨特的大地構造位置，不同等級的地質(zhì)遺跡主要分布于山地地質(zhì)遺跡區(qū)，丘陵、平原地質(zhì)遺跡區(qū)分布較少。

綜上所述，通過對三個大區(qū)地質(zhì)遺跡種類發(fā)育因素及其分布規(guī)律的分析研究，可以看出：受構造運動、地質(zhì)構造及其所控制形成的泰安市北高南低地形地貌的控制，加之地殼抬升作用，泰安市重要地質(zhì)遺跡分布呈明顯的帶狀分布：與泰山巖群結晶基底以及一些新太古代侵入巖有關的地質(zhì)遺跡出露于靠近泰山主峰區(qū)的山地地質(zhì)遺跡區(qū)，層型剖面、地質(zhì)事件剖面、古生物群化石產(chǎn)地出露于丘陵地帶；而以碳酸鹽巖地貌、水體地貌為主的地質(zhì)遺跡則出露于平原地帶。

致謝：泰安市地質(zhì)遺跡調(diào)查及研究工作得到陸松年、王世進、田明中和李懷坤研究員等前輩的指導和幫助；本文撰寫中得到李懷坤研究員和鐘焱博士的熱情幫助和指導，并提出了寶貴的意見，在此一并致以誠摯的感謝。2020年6月即將迎來陸松年先生80華誕，謹以此文致敬：祝先生健康長壽，繼續(xù)指導和幫助泰安市地質(zhì)遺跡調(diào)查和研究。