毛率壘 梁 壯 石 瑩,2 閆 妍 付 野 王 數(shù)*
(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,北京 100193;2.廣西壯族自治區(qū)國(guó)土資源規(guī)劃院,南寧 530022)
北京市西山地區(qū)的土地利用類(lèi)型與方式受到西山地質(zhì)地貌的影響,并對(duì)農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和林業(yè)等領(lǐng)域產(chǎn)生影響。西山地區(qū)位于燕山臺(tái)褶帶和華北斷拗交界處,地質(zhì)作用頻繁,形成了西山特定的巖石類(lèi)型,第四紀(jì)時(shí)期的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成了西山地區(qū)的構(gòu)造地貌復(fù)雜性[1]。
近年來(lái),學(xué)者們對(duì)北京市西山地區(qū)的地質(zhì)研究從未停止,嵇少丞等[2]通過(guò)實(shí)地考察與測(cè)量,認(rèn)為“京西古道”上的凹坑并非“馱獸蹄窩”,而是經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次暴雨攜帶的砂礫沖刷與磨蝕基巖坡面原有構(gòu)造和巖性薄弱部位而逐漸形成的山地壺穴,屬正常的雨流侵蝕現(xiàn)象;秦大軍等[3]討論了西山巖溶水與永定河、軍莊和潭拓寺3個(gè)補(bǔ)給源區(qū)關(guān)系及水流補(bǔ)給路徑,為分析永定河對(duì)玉泉山泉的影響提供了依據(jù);舒坦等[4]研究了西山地區(qū)廣泛發(fā)育的軸向近E-W向褶皺的變形特征及形成時(shí)代,結(jié)果表明此類(lèi)褶皺由直立傾伏背斜和斜歪傾伏向斜構(gòu)成,大約形成于燕山運(yùn)動(dòng)時(shí)期;呂金波等[5]將北京市的地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行劃分,認(rèn)為西山地區(qū)屬太行山(西山)地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng),具體又可細(xì)分為西山南部碳酸鹽巖區(qū)、西山中部火山巖區(qū)、西山北部碳酸鹽巖區(qū)三個(gè)單元。上述研究均為探索西山地區(qū)地質(zhì)背景對(duì)土地利用的影響提供了理論依據(jù)。而目前關(guān)于西山地區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)背景對(duì)土地資源利用方面的研究鮮有報(bào)道。
本研究以北京市西山地區(qū)的地質(zhì)背景為切入點(diǎn),通過(guò)總結(jié)歸納地質(zhì)構(gòu)造、地貌條件、地層巖性和地球化學(xué)等方面的研究結(jié)果及結(jié)論,旨在根據(jù)該地區(qū)的地質(zhì)背景和當(dāng)前土地利用方式,分析和評(píng)價(jià)資源利用存在的問(wèn)題以及適宜性,研究地質(zhì)背景對(duì)土地資源利用的影響,以期為合理的土地利用規(guī)劃提供依據(jù),促進(jìn)北京市西山地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
西山地區(qū)位于北京市的房山區(qū)、門(mén)頭溝區(qū)和昌平區(qū)南口十三陵一帶及海淀區(qū)西北部,永定河貫穿其間。其位于北東向太行山隆起的東北端,北鄰東西向的燕山山脈,東臨華北平原。研究區(qū)涉及范圍約占北京市總面積的1/5。西山地區(qū)在第四紀(jì)時(shí)期處于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的間歇性抬升中,中間穿插多次強(qiáng)烈的傾斜運(yùn)動(dòng)、水平運(yùn)動(dòng)和斷裂運(yùn)動(dòng)等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[6]。西山作為太行山余脈,占地遼闊,距離市區(qū)約45 km,存在特殊成因的巖溶類(lèi)型、古巖溶類(lèi)型以及典型的半濕潤(rùn)區(qū)巖溶類(lèi)3種巖溶景觀[7]。該研究區(qū)屬于溫帶季風(fēng)氣候區(qū),分布有永定河和清水河,東部鳳凰山一帶分布有大石河,南部十渡風(fēng)景區(qū)有拒馬河穿過(guò)。
成土地質(zhì)背景又稱(chēng)地層巖石背景,指形成土壤的地質(zhì)背景,包括成土母巖(地質(zhì)體)的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造、母質(zhì)(風(fēng)化產(chǎn)物和沉積物)類(lèi)型和來(lái)源以及演化成土過(guò)程中的各種地質(zhì)作用和地史演化等[8]。土壤是在各種成土因素的綜合作用下形成的,在這些因素中,母質(zhì)是其物質(zhì)基礎(chǔ),是土壤的骨架,為最重要的因素之一[9]。母質(zhì)是指母巖的風(fēng)化產(chǎn)物,直接作用于土壤的形成過(guò)程,不同的母質(zhì)形成性質(zhì)不同的土壤,故巖石在風(fēng)化和成土作用下所形成土壤的肥沃程度與母巖所含礦質(zhì)元素的豐富程度息息相關(guān),母巖礦質(zhì)成分組成的差異性必然會(huì)對(duì)土壤的性質(zhì)產(chǎn)生影響,進(jìn)而影響植物的生長(zhǎng)。
西山地區(qū)的地層有元古界、古生界、中生界和新生界地層,包括薊縣系、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、侏羅系和第四系,其中又以薊縣系和侏羅系居多,最古老的地層為元古界的薊縣系地層,門(mén)頭溝區(qū)主要為侏羅系地層[10]。西山地區(qū)缺失泥盆系、三疊系、志留系和白堊系等地層,是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過(guò)于劇烈所致。其中寒武系-奧陶系屬于地臺(tái)型沉積,發(fā)育陸表淺海相碳酸鹽,該巖性對(duì)于在西山地區(qū)的土地利用有重要意義。
由圖1可知,在鳳凰嶺、上葦?shù)榇搴椭芸诘赕?zhèn)一帶由于巖漿侵入作用形成了花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖,在千軍臺(tái)村-史家營(yíng)鄉(xiāng)一線和石景山區(qū)、軍莊鎮(zhèn)附近分布有侏羅系玄武巖,十渡風(fēng)景區(qū)一帶有大面積的薊縣系燧石條帶白云巖,房山區(qū)石花洞和銀狐洞由奧陶系石灰?guī)r組成,門(mén)頭溝區(qū)分布有寒武系的竹葉狀灰?guī)r、二疊系砂巖和正長(zhǎng)巖,在西山地區(qū)東北和東南邊界處還分布有第四系松散沉積物,東北部和西北部邊界分布有少量成片的玄武巖,說(shuō)明該地區(qū)巖漿作用明顯。此外西山變質(zhì)類(lèi)型多,區(qū)域變質(zhì)范圍廣,所見(jiàn)接觸變質(zhì)巖主要分布在房山區(qū)花崗閃長(zhǎng)巖、陽(yáng)坊花崗巖和其他小巖體周?chē)鶾11]。
從永定河沿線的西北到東南,分別為白云巖、石灰?guī)r、火山碎屑巖和砂礫巖的巖性地帶,雙搪澗村-齊家莊村-百草畔風(fēng)景區(qū)沿線可看出與其類(lèi)似的巖性構(gòu)成,百草畔區(qū)域存在碎屑巖,并且延續(xù)區(qū)域一直到老龍窩山和灰峪村一線,其中該區(qū)域包括的永定河中段區(qū)域地質(zhì)作用明顯,包括巖漿活動(dòng)、滑坡、泥石流和風(fēng)化作用等,房山區(qū)貓耳山和周口店鎮(zhèn)巖性構(gòu)成也表明該區(qū)域曾發(fā)生過(guò)巖漿作用(圖1),但未與前者連接成片,從門(mén)頭溝區(qū)下葦?shù)榇迥铣隹谕鶘|可見(jiàn)青白口系與寒武系不整合接觸,前者巖性以青白口系白云巖為主,后者為寒武系石灰?guī)r和竹葉狀灰?guī)r,十渡風(fēng)景區(qū)一帶分布大片薊縣系白云巖[12]。
圖1 北京市西山地區(qū)巖性圖Fig.1 Lithologic map in the Western Mountain Areas of Beijing
本區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是間歇性抬升始終貫穿整個(gè)新生代時(shí)期,穩(wěn)定和抬升交替進(jìn)行,而每個(gè)旋回有各自的特征,在不同地域又顯示出差異性。西山地區(qū)曾在侏羅紀(jì)早中時(shí)期發(fā)生過(guò)大規(guī)模斷裂活動(dòng),伴隨大面積凹陷及上升構(gòu)造,以及晚中生代的逆沖構(gòu)造[13]。在內(nèi)外地質(zhì)營(yíng)力作用下,現(xiàn)存諸多具有褶皺、節(jié)理、斷層和劈理等面狀和線狀構(gòu)造的巖層和巖體。巖層和巖體不同的構(gòu)造以及分布對(duì)土地利用類(lèi)型有顯著影響。據(jù)資料顯示約在中侏羅統(tǒng)九龍山組沉積之后,由于強(qiáng)烈的擠壓作用,產(chǎn)生九龍山-香山向斜[13]。該區(qū)域最長(zhǎng)的向斜帶由妙峰山-百花山一線穿過(guò)永定河,長(zhǎng)約15 km,該向斜帶附近存在大量斷層,從圖2可看出,西山北部斷層多于南部,即門(mén)頭溝區(qū)斷層多于房山區(qū),門(mén)頭溝區(qū)為斷裂活動(dòng)高發(fā)地區(qū)。而房山區(qū)由于地質(zhì)作用和巖性的不同,多存在溶洞,如石花洞、銀狐洞、云水洞和仙棲洞,石灰?guī)r在水的長(zhǎng)期溶蝕作用下產(chǎn)生了喀斯特地貌,此外,房山區(qū)周?chē)牡乇韽搅骱蛿鄬訉?duì)溶洞的形成也具有一定的作用。地質(zhì)構(gòu)造和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是造成區(qū)域不同巖溶地貌單元差異的2個(gè)重要控制因素[14]。
圖2 北京市西山地區(qū)構(gòu)綱要圖Fig.2 Geological structure map in the Western Mountain Areas of Beijing
西山地區(qū)存在大量褶皺構(gòu)造,最著名的向斜構(gòu)造為髫髻山向斜:軸向?yàn)楸睎|-南西向,略成“S”狀,西南又有百花山向斜,東北可延至妙峰山一帶。西山地區(qū)向斜構(gòu)造規(guī)模最大,其核部由中侏羅統(tǒng)髫髻山組地層組成,構(gòu)成向斜山體也最高,主峰清水尖海拔達(dá)1 528 m,髫髻山1 524 m,百花山1 991 m,妙峰山1 291 m[15]。
九龍山-香峪大梁向斜:位于髫髻山向斜的東南側(cè),二者軸向基本平行,其核部由中侏羅統(tǒng)九龍山組、翼部由石炭系、二迭系及下侏羅統(tǒng)地層組成,也是向斜山,主峰海拔969 m,兩側(cè)坡谷是門(mén)頭溝區(qū)煤系地層出露地點(diǎn),南有北京市煤礦基地的門(mén)頭溝區(qū),北有永定河谷,也是煤礦區(qū)[16]。
上述諸向斜構(gòu)造之間都存在有較為狹窄的背斜構(gòu)造,遂形成寬向斜與窄背斜相間分布的隔檔式褶皺,構(gòu)成西山在地質(zhì)構(gòu)造上的主體。在地貌上,凡是向斜構(gòu)造部位,其核部多構(gòu)成高山,而背斜構(gòu)造部位往往成為低谷或洼地。另外,由幾個(gè)以孤立的侵入巖體為核心的小型穹窿構(gòu)造區(qū),也因差異風(fēng)化等原因形成負(fù)地形,構(gòu)成低矮的丘陵區(qū),如門(mén)頭溝區(qū)上葦?shù)榇搴头可絽^(qū)周口店鎮(zhèn)的花崗閃長(zhǎng)巖體構(gòu)成的穹隆等。
該地褶皺由于水平擠壓作用產(chǎn)生多處裂縫,會(huì)對(duì)巖體的完整性以及巖石強(qiáng)度產(chǎn)生一定的影響,例如在門(mén)頭溝區(qū)和房山區(qū)的石灰?guī)r地區(qū)能夠?qū)е聨r溶發(fā)育,因而在該地帶的建設(shè)用地利用方面應(yīng)多注意巖石的坍塌以及涌水問(wèn)題。對(duì)于隧道等工程,褶曲會(huì)直接影響到隧道的鋪設(shè)位置,在褶曲較多的地方一般把隧道布置在褶曲的翼部,因?yàn)樵摰貛r性較為均一和穩(wěn)定[17]。另外在翼部進(jìn)行房屋建造時(shí)應(yīng)多考慮巖層走向,如果開(kāi)挖邊坡的走向近于平行巖層的走向且邊坡傾向與巖層傾向一致,則容易造成順層滑動(dòng)現(xiàn)象。所以該構(gòu)造可能導(dǎo)致多種自然災(zāi)害,在建設(shè)工程過(guò)程中應(yīng)多注意巖層的走向和傾向,但對(duì)于林地等利用方式則影響不大。
此外,在西山還有少數(shù)水平構(gòu)造。原始沉積巖層一般是水平的,在地殼垂直運(yùn)動(dòng)影響下未經(jīng)褶皺變動(dòng)而仍保持水平或近似水平的產(chǎn)出狀態(tài),該種狀態(tài)在第四紀(jì)時(shí)期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁的西山地區(qū)分布并不廣泛,很難大規(guī)模的觀察到水平構(gòu)造,這是由于地層大規(guī)模的發(fā)生斷裂和升降。水平構(gòu)造不同的表現(xiàn)形式對(duì)于土地利用有不一樣的影響。水平切割情況下新地層在高處,老地層在低處,使得老地層裸露在地表上,對(duì)開(kāi)采十分有利。當(dāng)頂部巖層較硬形成平頂山時(shí),對(duì)于建設(shè)用地比較有利。西山地區(qū)比較典型的水平構(gòu)造在東嶺村、沿河城村以及東五里坡村之間。該地由于此種構(gòu)造,公路為盤(pán)山公路,因其獨(dú)特的構(gòu)造地形適宜發(fā)展為旅游用地。
構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的一大特點(diǎn)是,一個(gè)地區(qū)塊體的水平擠壓可引起另一地區(qū)塊體的上升,進(jìn)而可以將較老地層搬運(yùn)至地表[18],這樣有利于巖石開(kāi)采。除此以外在周口店鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)的猿人化石也受到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響。同時(shí)西山地區(qū)的抬升作用明顯,配合地殼運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的強(qiáng)大壓力和張力超過(guò)巖層本身的強(qiáng)度對(duì)巖石產(chǎn)生破壞作用而形成的斷層時(shí),多種較老巖層露出地表。斷層較多集中在門(mén)頭溝區(qū),在該地區(qū)有很多采石場(chǎng)等工礦用地,在門(mén)頭溝區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜的山區(qū)多形成溝谷流使得水源較為充沛,植被覆蓋面積增大。該地區(qū)林地分布較廣,木材開(kāi)采業(yè)發(fā)達(dá)。同時(shí)不同類(lèi)型的巖石分布使得土壤的礦質(zhì)元素豐富,對(duì)種植業(yè)的發(fā)展具有積極影響。
由圖3可知,研究區(qū)巖石地貌主要包括花崗巖和碳酸鹽巖地貌。由花崗巖類(lèi)巖石風(fēng)化形成的地貌主要分布在鳳凰嶺和鷲峰一帶;碳酸鹽巖地貌是由于化學(xué)風(fēng)化作用形成的地表及地下巖溶地貌,集中分布在房山區(qū)十渡風(fēng)景區(qū)的峰叢地表巖溶地貌和石花洞、銀狐洞等地下巖溶地貌。
圖3 北京市西山地區(qū)地貌簡(jiǎn)圖Fig.3 Geomorphological map of landform in the the Western Mountain Areas of Beijing
在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中,西山中部妙峰山到百草畔一線構(gòu)造運(yùn)動(dòng)多產(chǎn)生斷層和向斜構(gòu)造,即形成構(gòu)造地貌。九龍山、香山和灰峪村所包圍的區(qū)域?yàn)橘_系地層,附近為二疊系地層,該地屬于向斜山。
流水地貌表現(xiàn)為永定河的堆積物所形成的河漫灘、沖洪積平原和河流階地。研究區(qū)范圍內(nèi)永定河沿岸有不連續(xù)的階地分布。在階地方面,由于西山地表的不斷抬升以及河流的下切,在永定河及其支流兩側(cè)形成了不同高度多級(jí)階地,如丁家灘村和隴家莊等。以上所述階地和河谷中的一些臺(tái)地大多土層較厚,水源充足,成為居民點(diǎn)分布的重要依據(jù)。雖然龍泉鎮(zhèn)和永定鎮(zhèn)面積只占西山地區(qū)總面積的1.5%,但人口卻占到總?cè)丝诘?/3。
關(guān)于西山地區(qū)階地的形成,新構(gòu)造隆升運(yùn)動(dòng)起次要控制作用。主要是由于該地區(qū)山麓帶處于構(gòu)造下沉狀態(tài),洪積扇分布在平原與山地相交處。雨季到來(lái)前,氣候較為干燥,土層構(gòu)散暴雨來(lái)臨,由于土層松散,山上形成很多暫時(shí)性的溝谷流水,雨水夾雜地表松散沉積物沿溝谷瀉下,接近溝口處流速變慢,因而松散沉積物堆積形成洪積扇。溝谷的洪積扇連結(jié)起來(lái)形成沖洪積平原,其磨圓度一般。西山范圍內(nèi)廣大的沖積平原是永定河在漫長(zhǎng)的歷史過(guò)程中攜帶來(lái)的沖積物沉積形成。西山地區(qū)各地帶巖性不同,加之風(fēng)化和流水等外力地質(zhì)作用產(chǎn)生了不同的地貌。
巖性直接影響著土壤母質(zhì)的礦物組成、風(fēng)化成土的速度以及各種微量元素的含量等理化性狀,從而間接影響著土壤的發(fā)育程度、土層厚度和土壤中礦質(zhì)元素的類(lèi)型及含量,對(duì)植物的栽培有著極為深遠(yuǎn)的影響[19]。如本研究區(qū)內(nèi)門(mén)頭溝區(qū)妙峰山玫瑰的生長(zhǎng)就受到巖性的影響,基巖為安山質(zhì)火山碎屑巖,含有豐富的礦質(zhì)元素(表1),從而影響其發(fā)育的土壤的化學(xué)成分(表2),大大地提升當(dāng)?shù)卦耘嗝倒迤焚|(zhì)。
表1 妙峰山玫瑰種植區(qū)基巖微量元素含量Table 1 Content of trace elements of bedrock in rose-planting areas of the Miaofeng Mountain μg/g
存在于周口店鎮(zhèn)地區(qū)的花崗閃長(zhǎng)巖主要由長(zhǎng)石、石英和角閃石組成,風(fēng)化而成的母質(zhì)所發(fā)育的土壤為砂性土,礦質(zhì)元素含量貧乏,因而該地區(qū)只能種植少數(shù)適宜沙地生長(zhǎng)的作物,如花生、白薯和玉米等。另外在房山區(qū)還分布有大面積碳酸鹽巖—含燧石條帶白云巖,其發(fā)育的土壤呈堿性,有利于喜堿性植物柿子和花椒樹(shù)的種植。因而該地區(qū)有大片的柿子園地,磨盤(pán)柿是房山區(qū)的名優(yōu)特產(chǎn)。
由于北京市西山獨(dú)特的地質(zhì)和地貌條件,使西山地區(qū)土地利用現(xiàn)狀在共性和特性上有其獨(dú)特之處。西山地區(qū)土地利用類(lèi)型大致包括林地、園地、工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地、住宅用地、公共管理與公共服務(wù)用地及水利設(shè)施用地等,其中主要是林地和園地,約占西山地區(qū)總面積的3/4,主要分布于門(mén)頭溝區(qū)一帶。耕地由于地貌原因主要存在于水系周?chē)暮勇?、河流階地上,在山腳下的沖積平原上可見(jiàn)旱地和極少量的水澆地。西山地區(qū)存在小部分的果園和花園,主要分布在房山區(qū)十渡風(fēng)景區(qū)的薰衣草園,妙峰山地區(qū)的玫瑰園以及房山區(qū)的柿子園,這些植物在種植過(guò)程中對(duì)地形地貌要求不高,對(duì)巖石及其演化發(fā)育的土壤要求較高。北京市西山地區(qū)土地利用現(xiàn)狀,見(jiàn)圖4。
圖4 北京市西山地區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖Fig.4 Status map of land use in the Western Mountain Areas of Beijing
巖漿巖和變質(zhì)巖統(tǒng)稱(chēng)為結(jié)晶巖,西山地區(qū)分布的結(jié)晶巖主要有大理巖、花崗巖及花崗閃長(zhǎng)巖,如房山區(qū)的大理巖由白云巖經(jīng)過(guò)變質(zhì)作用而成,被開(kāi)采用作天安門(mén)、故宮和天壇等地的裝飾材料,房山區(qū)周口店鎮(zhèn)花崗閃長(zhǎng)巖和海淀區(qū)蘇家坨鎮(zhèn)鳳凰嶺花崗巖也被開(kāi)采用作建筑裝飾材料。在這些區(qū)域附近都有建材廠房和公司等,因而出現(xiàn)相應(yīng)的建設(shè)用地。
沉積巖是地表分布最廣的巖石,其對(duì)資源的形成利用影響很大。西山地區(qū)礦產(chǎn)資源總量較少,其中,煤炭、鐵和水泥用石灰?guī)r、冶金用石灰?guī)r、非金屬建材等礦種儲(chǔ)量則相對(duì)比較豐富。北京市80%以上的煤礦資源分布于門(mén)頭溝和房山區(qū);化工、冶金及建筑用各類(lèi)石灰?guī)r和白云巖等礦產(chǎn)主要分布于山區(qū)與平原交界的西部與北部山前地帶。西山地區(qū)最著名且非開(kāi)采用途的沉積巖區(qū)域仙棲洞,位于房山區(qū)張坊鎮(zhèn)東關(guān)上村,溶洞的巖性為沉積巖的白云質(zhì)灰?guī)r和砂質(zhì)白云巖,形成于16億年前的震旦紀(jì)早期[11]。該地由于其獨(dú)特的自然景觀資源而被開(kāi)發(fā)為旅游用地。房山區(qū)沉積巖區(qū)域分布廣泛,且石灰?guī)r被溶蝕后形成的溶洞(房山區(qū)石花洞、下英水村銀狐洞和上方山云水洞),不僅具有豐富的可供開(kāi)采的資源,還因獨(dú)特的巖溶地貌景觀而具有旅游價(jià)值,被開(kāi)發(fā)成北京市有名的地質(zhì)公園,隨之出現(xiàn)相應(yīng)的旅游用地和療養(yǎng)用地等。
在各種地質(zhì)動(dòng)力作用下,組成西山地區(qū)的巖層和巖體發(fā)生褶皺、斷裂,其中妙峰山-百花山一線為西山地區(qū)最長(zhǎng)的褶皺帶,為一段向斜區(qū),在該褶皺的核部由于兩翼部地勢(shì)起伏形成獨(dú)特的小氣候區(qū);且永定河流經(jīng)該向斜區(qū)北部,水資源充沛,對(duì)于植被的生長(zhǎng)有著重要意義,使得該地區(qū)木材資源豐富。該地區(qū)存在煤礦資源,但褶皺導(dǎo)致開(kāi)采難度增大。
大型的褶皺地貌的存在,造成煤炭地層走向和傾向彎曲等不規(guī)則變化,嚴(yán)重制約著礦井的設(shè)計(jì)開(kāi)采、井型規(guī)模和井田范圍的劃分,構(gòu)造破壞嚴(yán)重的區(qū)域不能建造大型礦井。在房山區(qū)和門(mén)頭溝區(qū)還存在大量的斷裂帶,已有研究表明,區(qū)域性斷裂控制了區(qū)域地殼的穩(wěn)定性,不同結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)與組合形式控制了巖土體的穩(wěn)定性、力學(xué)性能與變形破壞方式;滑坡、硐室突水、水庫(kù)滲漏、壩基滲透變形、誘發(fā)地震以及許多地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生均因結(jié)構(gòu)面的存在所致[20]。斷層的產(chǎn)生可以加快風(fēng)化作用,導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,不利于工程建設(shè)。在地質(zhì)構(gòu)造方面,西山地區(qū)大部分?jǐn)鄬又饕植加诘嗡畮r溝-碾臺(tái)村一帶,該地區(qū)很少能出現(xiàn)居民點(diǎn)用地,而在西大梁一帶基本沒(méi)有斷層分布,因而居民點(diǎn)分布較多。與褶皺相反,斷裂對(duì)于煤炭等礦產(chǎn)資源的開(kāi)采具有積極的作用。比如斷層能夠使上升盤(pán)煤層的埋藏深度變淺,而且開(kāi)放性的斷層可以部分釋放煤層中的瓦斯等有害氣體,從而在開(kāi)采煤礦的過(guò)程中產(chǎn)生積極的影響,有利于煤礦的開(kāi)發(fā)[21]。但是在開(kāi)采過(guò)程中必須做好安全措施,由于斷裂的不穩(wěn)定性,可能在開(kāi)采過(guò)程中導(dǎo)致礦井崩塌。
西山地區(qū)典型的喀斯特地貌主要為十渡一帶的地表巖溶,與石花洞和銀狐洞的地下巖溶??λ固氐孛矃^(qū)被認(rèn)為是我國(guó)的四大生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)之一。由于喀斯特環(huán)境本身的脆弱性,發(fā)生的化學(xué)溶蝕形成了十渡風(fēng)景區(qū)獨(dú)特的地貌景觀。但由于人類(lèi)活動(dòng)的影響使得喀斯特環(huán)境日益惡化,石漠化景觀是其最直接的標(biāo)志。雖然十渡風(fēng)景區(qū)景色優(yōu)美,但這一帶地表崎嶇、交通不便、土壤貧瘠和巖層保水性能差,對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)生活帶來(lái)不利影響。盡管該區(qū)存在較多地下溶洞和暗河,但這些地區(qū)的地表水難以保存,即使到了豐水期,缺水也較嚴(yán)重,不利于農(nóng)業(yè)發(fā)展,且對(duì)于建造居住地影響也較大。
另外,房山區(qū)分布有大量石灰?guī)r,因而出現(xiàn)了開(kāi)采石灰?guī)r并以其作為水泥原料的采石場(chǎng)。在該地區(qū)進(jìn)行工礦用地建設(shè)應(yīng)該注意兩點(diǎn):其一,遠(yuǎn)離各個(gè)景點(diǎn),不能以污染環(huán)境和損害自然資源為代價(jià);其二,確保用地區(qū)域安全,由于房山區(qū)巖石以化學(xué)風(fēng)化為主,對(duì)于大型工程建設(shè)來(lái)說(shuō)存在一定的技術(shù)難度,巖石的風(fēng)化容易對(duì)設(shè)施造成損失和破壞。
西山地區(qū)的主要構(gòu)造地貌為向斜和背斜構(gòu)造地貌,從圖3可以看出,最主要的是向斜山,包括妙峰山-百花山一帶、香山-九龍山一帶以及周口店鎮(zhèn)一帶,這些山地都以林地為主,此外因?yàn)檫@些山地植被覆蓋度大、空氣質(zhì)量好,是很好的旅游景點(diǎn),如香山、百花山等,因而也出現(xiàn)了相應(yīng)的建設(shè)用地及配套設(shè)施。向斜山附近分布有工礦用地。由于褶皺產(chǎn)生的波浪形地貌,加之巖層斷裂使得地下巖層露出地表,以致在該地從事礦石開(kāi)采比較便利。向斜山的形態(tài)還控制著礦體的形態(tài)和空間分布特征,從而決定采石場(chǎng)的形狀,主要原因是為了保證最大限度地有效采礦,在建設(shè)礦場(chǎng)的時(shí)候會(huì)考慮礦體的走向,以便礦場(chǎng)與之相適應(yīng)。就經(jīng)濟(jì)效益而言,由于開(kāi)采礦石對(duì)巖體穩(wěn)定性造成影響,常常會(huì)伴隨崩塌和采礦塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。地表流水是塑造地貌最重要的外動(dòng)力,在地表水流動(dòng)過(guò)程中,不僅能侵蝕地面,形成各種侵蝕地貌,而且能把侵蝕的物質(zhì),經(jīng)流水搬運(yùn)后堆積起來(lái),形成各種堆積地貌。流水地貌及其堆積物,對(duì)于水利、工程建筑、道路橋梁建設(shè)、農(nóng)田基本建設(shè)和河運(yùn)航道等均有重要意義。本研究區(qū)域最主要的水系有永定河、清水河和拒馬河,其周邊都能形成典型的流水地貌。河流地貌因?yàn)榈乇砹魉牟煌纬傻亩逊e物也不同,導(dǎo)致土壤性質(zhì)不同,同樣對(duì)農(nóng)業(yè)種植也有不同的影響。另外由地表流水所形成的坡積裙、洪積扇、河漫灘和河流階地等不同地貌對(duì)土地利用的影響也有所不同。
房山區(qū)的河流主要為拒馬河,其河漫灘和河流階地上堆積的厚層沖積物所發(fā)育的土壤較為肥沃,因此成為很好的耕地資源。門(mén)頭溝區(qū)的主要河流為永定河和清水河,在永定河沿途的河漫灘及階地上,同樣是沖積物發(fā)育的土壤形成耕地和園地[23],如在下葦?shù)榇逵蓝ê拥暮勇┘半A地上可以見(jiàn)到許多水澆地(種植蔬菜)和果園。
由流水沉積作用形成的一系列地形都易于開(kāi)墾,在西山地區(qū),平坦寬闊的地形多見(jiàn)于流水地貌處,同樣大部分居民點(diǎn)都會(huì)選擇建設(shè)在流水地貌附近,既能保證水源,又方便工程的施展。
由于溝谷流和片流的侵蝕會(huì)造成水土流失問(wèn)題,為此在西山的溝谷流分布區(qū)應(yīng)種植大量的植物,增加植被覆蓋度以減少水土流失,所以在用地方面應(yīng)更加注重民生,第一選擇就是在該地貌建立公用服務(wù)設(shè)施以保證民生問(wèn)題,且考慮到汛期,設(shè)施應(yīng)建在高階地處,在低階地處可以考慮少量種植作物以及建造防洪堤等,作物規(guī)模不能太大,防止自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)損失嚴(yán)重。
北京市西山地區(qū)的地質(zhì)背景對(duì)土地資源利用有非常直接的影響,區(qū)域總體規(guī)劃與資源利用時(shí)需要對(duì)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和地球化學(xué)等方面進(jìn)行綜合分析,充分考慮各個(gè)因素的影響,以得出最優(yōu)的規(guī)劃方案和資源利用方式。結(jié)論如下:
1)北京市西山地區(qū)的巖石,一方面本身就是資源,主要有花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、火山巖、大理巖、石灰?guī)r和白云巖等。其中花崗巖類(lèi)和大理巖可以作為裝飾材料,而石灰?guī)r是制造水泥的上好原料,這些巖石區(qū)域附近都有相應(yīng)的工礦用地進(jìn)行開(kāi)采;另一方面,這些巖石是構(gòu)成旅游資源很重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。
2)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了北京市西山目前的地質(zhì)構(gòu)造格局,該地質(zhì)構(gòu)造所形成的構(gòu)造地貌主要是向斜山,大多分布于妙峰山-百花山、香山-九龍山及周口店鎮(zhèn)一帶。這些山地以林地為主,此外還形成了香山和百花山等知名景區(qū),相應(yīng)地出現(xiàn)了風(fēng)景名勝設(shè)置用地和旅館用地。
3)西山地區(qū)典型的喀斯特地貌主要分布在房山區(qū)十渡風(fēng)景區(qū)和石花洞,景色宜人,適宜居住。因此在十渡風(fēng)景區(qū)、石花洞一帶除明顯因喀斯特地貌作為旅游資源外,還建有許多療養(yǎng)院、培訓(xùn)基地和度假別墅等,這一帶擁有大量建設(shè)用地;流水地貌主要為永定河與拒馬河的河漫灘和河流階地,都成為優(yōu)質(zhì)耕地資源被利用。
4)西山一些巖石富含特有的微量元素,因而影響其所發(fā)育土壤的性質(zhì),從而影響土地利用類(lèi)型,如門(mén)頭溝區(qū)妙峰山的火山碎屑巖中含有豐富的Ca、Mg、Fe、B、Zn和Mn等元素,使得妙峰山成為優(yōu)質(zhì)玫瑰生產(chǎn)基地,種植歷史已有500年。在房山區(qū)有大量的柿子園地,其中著名的磨盤(pán)柿產(chǎn)自該區(qū)域。
總之,需要根據(jù)西山復(fù)雜的地質(zhì)背景,因地制宜地規(guī)劃和利用土地資源,對(duì)有益的資源加以利用并推廣,如考慮在類(lèi)似妙峰山安山質(zhì)火山巖的其他分布區(qū)種植玫瑰等[18],而在不利的地質(zhì)背景區(qū)域則要注意防治滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,對(duì)居民點(diǎn)分布和農(nóng)田布局等進(jìn)行合理規(guī)劃,使人與自然和諧共處。
中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2020年10期