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        雙河洞國家地質(zhì)公園地學(xué)教學(xué)資源及實習(xí)基地建設(shè)探討

        2020-10-30 08:25:02況光顯
        實驗室研究與探索 2020年9期
        關(guān)鍵詞:教學(xué)資源建設(shè)教學(xué)

        蔣 璽, 況光顯

        (1.貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,貴陽550025;2.貴州綏陽雙河洞國家地質(zhì)公園管理處,貴州綏陽563300)

        0 引 言

        在地學(xué)類本科專業(yè)培養(yǎng)體系中,校內(nèi)實踐和野外實習(xí)都是必不可少的實踐教學(xué)環(huán)節(jié),對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)至關(guān)重要[1-3]。作為野外實習(xí)課程得以開展的基礎(chǔ)和依托,實習(xí)基地和實習(xí)課程體系建設(shè)一直是教學(xué)體系建設(shè)的重要組成部分[4-6]。我校資源與環(huán)境工程學(xué)院是貴州省重要的地學(xué)人才培養(yǎng)基地,歷來重視野外實習(xí)基地建設(shè)。學(xué)院現(xiàn)使用的烏當(dāng)教學(xué)實習(xí)基地自1958 年建校以來,一直在貴州省地學(xué)人才培養(yǎng)中發(fā)揮著不可替代的作用[7]。但由于烏當(dāng)基地緊鄰貴陽市城區(qū),近10 多年來城市發(fā)展正導(dǎo)致基地教學(xué)功能逐步萎縮。同時,當(dāng)前地質(zhì)學(xué)發(fā)展正處于由單學(xué)科縱向深入向多學(xué)科交叉融合的大變革時期,學(xué)科發(fā)展對專業(yè)人才培養(yǎng)也提出了更高要求,傳統(tǒng)的地質(zhì)填圖實習(xí)基地已無法滿足綜合人才培養(yǎng)需求。為此學(xué)校也多次組織相關(guān)力量開展新基地的選址工作,以保障野外實習(xí)的順利開展和教學(xué)質(zhì)量[8]。但從前期調(diào)查看,要在單一區(qū)域內(nèi)建設(shè)一個滿足多學(xué)科、多方向的教學(xué)實習(xí)基地十分困難。因此,要培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、知識面廣、綜合能力強(qiáng)的新時代地學(xué)人才,瞄準(zhǔn)區(qū)域和學(xué)科特色,建設(shè)多個基礎(chǔ)地學(xué)資源豐富、學(xué)科特色突出、優(yōu)勢互補(bǔ)的野外實習(xí)基地是地學(xué)類綜合人才培養(yǎng)的必然選擇。

        同時,隨著生活水平提高,當(dāng)前人們的旅游觀念已從傳統(tǒng)的觀光旅游向知識旅游轉(zhuǎn)變,即已不僅僅滿足于旅游觀光時的心理愉悅,而對旅游景觀產(chǎn)生了更多的探奇、知識獲取需求。貴州是旅游大省,已把推進(jìn)地質(zhì)公園建設(shè)和山地旅游作為“十三五”期間的重要科技發(fā)展驅(qū)動力之一[9]。圍繞貴州獨(dú)具特色的喀斯特旅游資源開展地學(xué)教育和科普,將有效提升我省山地旅游的文化內(nèi)涵。因此,深入推進(jìn)喀斯特地質(zhì)公園建設(shè)也是我省生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分。

        雙河洞國家地質(zhì)公園是我校巖溶水環(huán)境科研觀測基地。為拓展該地質(zhì)公園的地學(xué)教學(xué)功能,近年對該區(qū)域開展了大量野外調(diào)查和研究,發(fā)現(xiàn)地質(zhì)公園及周邊區(qū)域具有開展地學(xué)類教學(xué)實習(xí)的綜合潛質(zhì),并在第四紀(jì)地質(zhì)和地貌、巖溶水環(huán)境和生態(tài)方面具有突出特色。為此,本文將圍繞國家地質(zhì)公園的地學(xué)教學(xué)資源,對野外實習(xí)基地建設(shè)展開探討,為促進(jìn)我省生態(tài)文明建設(shè)和地學(xué)人才培養(yǎng)提供參考。

        1 雙河洞國家地質(zhì)公園簡介

        雙河洞國家地質(zhì)公園位于黔北綏陽縣境內(nèi),由雙河洞、水晶溫泉、讓水、清溪四個景區(qū)組成,公園面積139 km2。雙河洞巖溶洞穴系統(tǒng)是國家地質(zhì)公園的核心景觀,截至2019 年3 月探明長度達(dá)257.366 km,為亞洲第1、世界第5 長洞。地質(zhì)公園全境處于黔北白云巖喀斯特地貌區(qū),溶洞主體發(fā)育于寒武系婁山關(guān)群白云巖和奧陶系桐梓組(O1t)白云質(zhì)灰?guī)r地層中,是目前已探知的全球最長白云巖洞穴[10]。憑借獨(dú)具特色的巖溶洞穴系統(tǒng)、峽谷群、水文系統(tǒng)、野生生態(tài)資源等,雙河洞國家地質(zhì)公園成為開展喀斯特研究、科普、旅游、探險的絕佳場所[11]。目前,地質(zhì)公園正在積極申報世界地質(zhì)公園。

        2 地質(zhì)公園地學(xué)教學(xué)資源分析

        2.1 區(qū)域地層和巖石

        圖1 雙河洞國家地質(zhì)公園地質(zhì)簡圖

        區(qū)內(nèi)巖石類型豐富,出露有白云巖、石灰?guī)r、砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)巖等常見沉積巖。貴州代表性產(chǎn)煤地層二疊系梁山組(P2l)和吳家坪組(P3w)在區(qū)域出露了多層煤層。同時,在區(qū)內(nèi)多個不整合界面上,可見代表黔北地層沉積間斷的鋁土質(zhì)泥巖、鐵鋁質(zhì)巖等風(fēng)化殼產(chǎn)物。這些豐富的地層、巖石、沉積構(gòu)造,為開展沉積巖區(qū)地質(zhì)實習(xí)提供了良好載體。

        2.2 地質(zhì)構(gòu)造

        區(qū)域構(gòu)造類型豐富,南北向、北東-南西向、北西-南東向三組構(gòu)造帶記錄了燕山運(yùn)動以來貴州的構(gòu)造演化[12]。東側(cè)南北向構(gòu)造帶以高角度斷層和褶皺為主,控制了區(qū)域地形和芙蓉江流向,貴州著名天然溫泉水晶溫泉就產(chǎn)出于該構(gòu)造帶。北東-南西向構(gòu)造帶以碳酸鹽巖地層中強(qiáng)烈的構(gòu)造破碎為主要特征,發(fā)育了大量次級斷裂和形態(tài)各異的褶皺。北西-南東向構(gòu)造帶為寬緩的褶皺斷裂組合,形成了一系列北西向的巖溶盆地和地下河。

        在國家地質(zhì)公園內(nèi),可見各種不同規(guī)模的構(gòu)造行跡剖面,如背斜構(gòu)造[見圖2(a)]、小型斷層構(gòu)造[見圖2(b)]、斷裂破碎帶[見圖2(c)]等,是開展地質(zhì)科普和地質(zhì)教學(xué)的理想對象。

        圖2 國家地質(zhì)公園部分地學(xué)教學(xué)資源

        2.3 第四紀(jì)地質(zhì)和地貌

        雙河洞國家地質(zhì)公園以優(yōu)越的巖溶地貌資源為核心,是開展第四紀(jì)地質(zhì)和地貌野外實習(xí)的難得場所。巖溶洞穴系統(tǒng)中,“口”字型、“V”字型、鎖孔型、地縫式洞穴形態(tài)各異,豎井、天窩、瀑布、壺穴群星羅密布,鐘乳石、石膏、天青石次生沉積物美輪美奐,使雙河洞成為全球地下白云巖喀斯特最杰出的典范[10]。在地表,豐富的巖溶峰叢、峽谷、天坑、落水洞、穿洞等地貌記錄了區(qū)域的喀斯特演化。

        雙河洞溶洞系統(tǒng)還具有明顯的成層性,4 層相互連通的水平溶洞和與之對應(yīng)的多級河谷階地共同記錄了黔北地區(qū)在新構(gòu)造運(yùn)動中的間歇性構(gòu)造抬升[見圖2(d)、(e)]。因此雙河洞既是獨(dú)具特色的喀斯特地學(xué)教學(xué)實習(xí)基地,又是研究貴州地貌演化的理想載體。

        2.4 水文和環(huán)境地質(zhì)

        雙河洞水文遺跡資源十分豐富,不僅具有很高的觀賞價值,還十分利于開展水文地質(zhì)實習(xí)。區(qū)內(nèi)地表水包括芙蓉江、池武溪、清溪河、讓水河、寬闊水庫等,地下河共有13 條[11],多處泉眼、落水洞、瀑布(地下瀑布及地表瀑布),共同構(gòu)成了區(qū)域復(fù)雜的地下水和地表水交互系統(tǒng)。同時,水晶溫泉水溫51°C,平均流量3.4L/s,是國內(nèi)外巖溶溫泉的典型代表[10]。在國家地質(zhì)公園清溪景區(qū),有一處典型的古滑坡體[見圖2(f)],可作為地質(zhì)災(zāi)害實習(xí)對象。

        3 地學(xué)實習(xí)基地建設(shè)探討

        調(diào)查顯示,雙河洞國家地質(zhì)公園及周邊出露地層較全,并有貴州主要的產(chǎn)煤和鋁土礦地層,巖石類型涵蓋常見的沉積巖,構(gòu)造豐富并有較好的教學(xué)剖面,具有開展地質(zhì)填圖實習(xí)的基本條件。野外地質(zhì)實習(xí)基地建設(shè)是一項系統(tǒng)工程,因此在今后的基地開發(fā)和建設(shè)中,建議從下面幾個方向開展系統(tǒng)工作。

        3.1 繼續(xù)深入挖掘地學(xué)教學(xué)資源

        建設(shè)地質(zhì)實習(xí)基地,除基本的巖石地層和地質(zhì)構(gòu)造教學(xué)資源外,還必須有豐富的古生物化石、代表性的巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造等觀測對象,這樣才能開展區(qū)域沉積發(fā)展、構(gòu)造演化的深入討論。雙河洞國家地質(zhì)公園區(qū)域地層中古生物化石資源十分豐富,如寒武系地層中豐富的三葉蟲,奧陶系地層中的筆石、角石等,尤其是寶塔組地層中富含的大個體角石[見圖2(g)],具有極佳的觀賞性,可有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。同時,巖石地層中各類沉積結(jié)構(gòu)構(gòu)造[見圖2(h)、(i)]、沉積相變化標(biāo)志、不整合界面特征等,都是極佳的地學(xué)教學(xué)資源。因此,下一步可繼續(xù)在區(qū)域調(diào)查的基礎(chǔ)上,圍繞重點工作路線,從古生物、巖石、構(gòu)造、沉積環(huán)境沉積相等角度,開展局部剖面的深入研究,挖掘更多地學(xué)教學(xué)資源,從宏觀到微觀多尺度豐富教學(xué)實習(xí)內(nèi)容。

        3.2 開展校地合作發(fā)揮地質(zhì)公園科普和教學(xué)功能

        雙河洞國家地質(zhì)公園以巖溶地貌尤其是巖溶洞穴的地學(xué)旅游、探奇和科普為主要特色。在教學(xué)實習(xí)基地建設(shè)中必須緊密結(jié)合地質(zhì)公園的深入建設(shè),發(fā)揮公園地學(xué)旅游文化村和洞穴博物館建設(shè)項目的優(yōu)勢,開發(fā)特色突出的教學(xué)實習(xí)內(nèi)容。尤其是近年伴隨地學(xué)人才培養(yǎng)的多元化需求,我校的老牌地質(zhì)類專業(yè)資源勘查工程和勘查技術(shù)與工程,人才培養(yǎng)正從傳統(tǒng)的固體礦產(chǎn)勘查和工程地質(zhì)逐漸向多方向擴(kuò)展。如資源勘查工程專業(yè)通過“1 +N”培養(yǎng)模式,除強(qiáng)調(diào)扎實的基礎(chǔ)地質(zhì)知識外,在非傳統(tǒng)資源能源勘查、資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境聯(lián)合評價、地質(zhì)遺跡與地學(xué)旅游資源評價等方面開設(shè)課程模塊,以滿足社會發(fā)展對綜合性人才的需求。貴州是喀斯特公園省,雙河洞國家地質(zhì)公園具有得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢,是開展地下熱水勘查和開發(fā)(水晶溫泉)、白云巖喀斯特發(fā)育演化、洞穴探險及地學(xué)旅游、巖溶區(qū)水資源開發(fā)評價等實踐教學(xué)的天然實驗室。因此,圍繞國家地質(zhì)公園的深入建設(shè)開展校地合作,是教學(xué)實習(xí)基地建設(shè)的有效途徑。

        3.3 建設(shè)開放共享、學(xué)科融合的綜合實踐基地

        野外實習(xí)基地建設(shè)是一項長期工程,需要投入大量人力、物力、財力,因此開放共享是我國地學(xué)類野外實習(xí)基地建設(shè)的基本原則,如我國著名的秦皇島柳江盆地地學(xué)實習(xí)基地、安徽巢湖地質(zhì)實習(xí)基地等,均向數(shù)10 所高校開放[4]。目前,貴州省開設(shè)地質(zhì)、地理類專業(yè)的高校包括貴州大學(xué)、貴州理工學(xué)院、貴州師范大學(xué)等10 余所,每年基礎(chǔ)地質(zhì)實習(xí)學(xué)生人數(shù)超過千人,因此整合多校力量共建共享具有區(qū)域特色的野外實習(xí)基地將有利于資源合理高效利用。同時,隨著地球系統(tǒng)科學(xué)理論的提出和發(fā)展,建設(shè)多學(xué)科綜合野外基地也成為實習(xí)基地建設(shè)的一大趨勢。如西北大學(xué)秦嶺多學(xué)科綜合性野外實習(xí)基地就發(fā)揮秦嶺得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢,把地學(xué)實習(xí)基地建成為集地質(zhì)、地理、生物、人文社科(旅游、經(jīng)濟(jì)、藝術(shù))、科普為一體的綜合性教學(xué)和科研基地,實現(xiàn)了多學(xué)科交叉融合和資源共享[13-14]。此外,近年信息技術(shù)的飛速發(fā)展正在引領(lǐng)實踐教學(xué)的數(shù)字化變革,互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)將極大提升野外實習(xí)的趣味性和便捷性[5,15-16],因此信息化建設(shè)也將成為實習(xí)基地建設(shè)的重要組成部分。

        綜上,基于雙河洞國家地質(zhì)公園的資源特色,聯(lián)合省內(nèi)高校,從地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)、水利學(xué)、生態(tài)學(xué)等多學(xué)科開發(fā)教學(xué)資源,開展基地信息化建設(shè),一方面將極大推進(jìn)地質(zhì)公園的深入建設(shè),另一方面又可實現(xiàn)各學(xué)科在喀斯特研究領(lǐng)域的交叉融合發(fā)展和人才培養(yǎng)。

        4 結(jié) 語

        雙河洞國家地質(zhì)公園蘊(yùn)含豐富的地學(xué)教學(xué)資源,具備開展地質(zhì)填圖實習(xí)的基本條件。同時,區(qū)域巖溶景觀、巖溶水資源、巖溶生態(tài)系統(tǒng)極具代表性,尤其是世界最長白云巖洞穴堪稱一絕,是開展喀斯特地質(zhì)、地理、水文實習(xí)的天然實驗室。下一步通過繼續(xù)深入挖掘地學(xué)教學(xué)資源,充分開展校地合作突出地質(zhì)公園喀斯特教學(xué)和科普特色,整合區(qū)域高校和學(xué)科力量建設(shè)綜合實踐基地,將有效實現(xiàn)地質(zhì)公園深入建設(shè)和區(qū)域特色人才培養(yǎng)的雙贏。

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