0 引言
世界地质公园是以具有国际地球科学意义、稀有自然属性及高美学价值的地质遗迹为主体,融合自然与人文景观的特定地理区域
[1 - 2],它不仅是保护珍贵地质遗迹的重要区域,更是连接人类社会与地球家园的重要纽带
[3]。自2004年世界地质公园网络(Global Geoparks Network,GGN)建立,并于2015年正式被纳入联合国教科文组织(UNESCO)体系后,始终坚持“颂造化之神奇、谋区域之常兴”的核心理念,依托典型的自然遗迹和文化遗产,世界地质公园通过科学保护、科普教育与资源合理开发,成为推动实现环境保护和区域可持续发展的关键路径
[4 - 6]。
2021年6月,联合国教科文组织正式将其标识中的“Global Geoparks”中文译名修订为“世界地质公园”。这一修订有效纠正了原译名过度偏重“地质学(Geology)”的语义局限,更加精准地体现了其所倡导的系统性、综合性与包容性发展理念
[7 - 8]。作为生态文明建设与自然保护地体系的重要组成部分,世界地质公园在我国发展迅速。截至目前,中国已拥有51家联合国教科文组织世界地质公园,稳居世界首位,约占全球总数的四分之一
[9 - 10]。中国世界地质公园多依托国家地质公园发展而来,通过对其理念定位、治理模式等维度的对比分析(
表1),不仅能揭示两者间的继承与演进关系,更有助于深化学术界对世界地质公园综合性特质的认知。
随着国内外地质公园事业的蓬勃发展,学界针对地质遗迹这一核心资源开展了大量研究。在国际层面,Brilha提出了涵盖科学价值、教育价值、旅游价值及退化风险的系统性地质遗迹定量评价框架,为全球地质遗产清查提供了方法论基础
[11];Pasquaré Mariotto等在Beigua等多家世界地质公园的研究中进一步验证了该方法在联合国教科文组织世界地质公园情境下的适用性
[12]。近年来,多准则决策方法(MCDM)被引入地质遗迹评价领域,如Zorlu等将模糊粗糙集理论与Brilha方法集成,有效降低了评价过程中的主观性偏差
[13]。在国内,赵汀与赵逊构建的地质遗迹分类学体系奠定了我国分类研究的重要基础
[14],郝俊卿等的文献计量分析则系统揭示了近20年我国地质遗迹研究的热点与演进趋势
[15]。综上,一方面,研究焦点集中于地质遗迹的特征识别、类型划分、成因机制和地学意义评价,为完善地质遗迹的分类体系、开展特征分析提供了重要支撑。另一方面,研究范式正从单一的地学研究向科普教育、旅游开发及资源价值评估等多学科交叉领域转型
[16]。这种由“资源属性”向“综合功能”的视角演变,不仅体现了地球公园理念在实践中的不断深化,也为地质遗迹的系统化研究开辟了新路径。
泰山作为首批世界地质公园及世界自然与文化双遗产地,拥有特征鲜明的自然景观和丰厚的人文内涵,在中国乃至世界上享有极高声誉,不仅是当地旅游经济的重要支撑
[17 - 18],还是地质研究的理想区域。回顾其地学研究史,可追溯至李希霍芬(F.V.R.Ichthofen)和B.维里斯(B.Willis)等国外地质学家,其对泰山变质岩性质与时代的界定,奠定了“泰山杂岩”的科学基石。此后,我国学者通过系统的区域地质调查,在寒武纪地层划分、前寒武纪变质基底演化等领域取得了突破性进展
[19 - 20],随后的地貌成因、岩石矿物学特征及地学价值研究
[21 - 24],则进一步构建了泰山地质遗迹保护与评价的理论框架。
然而,对照世界地质公园的最新建设理念与区域可持续发展的战略需求,泰山世界地质公园的相关地质研究仍存在以下不足。(1)地质遗迹分类体系亟待迭代:现有研究多沿用2005年申遗时期的分类框架,对地质遗迹类型的系统化梳理滞后,且难以涵盖近年来扩园后新增的地质遗迹资源
[25];(2)公园价值内涵挖掘深度不足:针对地质遗迹与生物资源、人文景观之间的耦合关系研究相对匮乏,尚未形成科学、生态与文化价值等融合的综合评价体系
[26 - 27]。鉴于此,本文以泰山世界地质公园为研究对象,基于文献研究与实地考察,在全面梳理自然地理概况及扩园新增地质遗迹的基础上,选取适用于泰山地区的分类方案,对地质遗迹资源进行科学划分。通过探讨地质遗迹与自然、人文资源的内在联系,系统评价其科学、美学、生态与文化价值,旨在为世界地质公园的科学保护与可持续开发提供理论依据与实践启示。
1 研究方法
地质遗迹资源是地球经历长期的自然地质变迁过程后的历史产物,是一份不可再生的自然财富,具有极高的综合价值。因此,要科学合理地保护与开发这些地质遗迹资源,就需对其进行科学识别与系统评价。本研究综合采用:(1)文献资料分析。通过系统查阅区域地质调查报告、泰山世界地质公园申报资料以及相关学术文献,对研究区地质背景、区域地层结构及地质遗迹研究现状进行系统梳理。在此基础上,总结前人研究成果,为地质遗迹识别、分类与价值评价提供基础资料与理论依据;(2)野外实地调查。通过实地踏勘、与园区工作人员进行交流,对地质遗迹点的空间分布、地质特征、形成背景及保存状况进行系统调查,为后续分类与评价提供第一手资料;(3)地质遗迹分类与评价方法。结合《国家地质公园规划编制技术要求》(国土资发〔2010〕89号)、《国家地质公园建设指南》(2015)以及《地质遗迹调查评价规范》(DZ/T 0303—2025)、Reynard & Brilha(2018)的地质遗产评价管理方法论等相关技术标准
[28],对2018年扩园后的泰山世界地质公园地质遗迹进行系统分类,在已有研究成果基础上,从科学价值、美学价值、生态价值与文化价值四个方面构建起适用于泰山的综合评价框架,以揭示研究区地质遗迹资源的综合价值及其保护意义。
2 研究区概况
泰山世界地质公园位于中国山东省中部泰安市,地理坐标东经116°59'44.56″—117°23'15.78″,北纬36°10'40.87″—36°28'34.81″。泰山于2006年9月获批加入世界地质公园网络,并于2015年正式更名为“泰山联合国教科文组织世界地质公园”。为进一步拓展保护空间与资源内涵,泰山于2017年启动扩园程序,将黄前镇与下港镇全境纳入规划范围;2019年2月,扩园申报获得联合国教科文组织正式批准。成功扩园后,泰山世界地质公园面积由原来的158.63 km2增至418.36 km2,境内新增典型地质遗迹点10处。
2.1 区域自然地理概况
公园地处华北平原东缘,地势起伏剧烈,地貌类型多样,构成典型的山地自然地理格局。研究区地势整体呈现“北高南低、东向西倾”的特征,主峰玉皇顶海拔1545 m,为区域内最高点(
图2)。公园地貌分异特征显著,自高至低依次分布着侵蚀构造中山、侵蚀构造低山、侵蚀丘陵、山前冲洪积台地四种地貌单元。受三条北东东向(NEE向)正断层的差异性升降控制,泰山发育了极为独特的三级阶梯状地貌结构,自下而上依次对应一天门、中天门和南天门,这种阶梯状构造地貌既是泰山地貌景观的重要特征,也构成了其宏伟自然景观的基本构造格局。
公园所在区域是典型的暖温带大陆性季风气候区,受地形和海拔的影响较大,气候呈现出明显的垂直变化特征。主峰玉皇顶年平均气温约5.3 ℃,较山麓低约7.5 ℃;平均年降水量达1124.6 mm,约为山麓地区的1.5倍。这种显著的垂直温差使得山麓地带四季分明,而山顶则呈现出“春秋相连、冬季漫长”的物候特征,山顶年均结冰期约150 d,在极端低温(-27.5 ℃)条件下,常发育雾凇、树挂等典型的寒冻气象景观。
由于降水丰沛且构造裂隙发育,公园内水系密布,水资源总量丰富且补给充足。园内区域水资源总储量达20920000 m3,其中地下水与地表水分别为16080000 m3和13010000 m3。植物区系组成丰富,共有高等植物1412种,低等植物446种,国家级保护植物22种,森林覆盖率高达81.5%。其中,古树名木资源尤为突出,现存百年以上古树名木1895种,其中有23种列入《世界遗产名录》,是泰山极具代表性的生物文化遗产。
2.2 区域地质背景
泰山世界地质公园位于华北地台鲁西地块鲁中隆断区内,地质演化历史跨越太古宙至新生代5个关键时期,保存了多次重大地质事件的系统记录,是泰山地质遗迹形成与分布的根本控制因素。
(1)太古宙基底形成(29 ~ 28亿年)。新太古代泰山岩群是公园最古老的地质单元,由超基性—基性火山岩及凝灰岩组成的绿岩带构成,其中发育的科马提岩是我国目前唯一被广泛认可的具有典型鬣刺结构的太古宙超基性喷出岩,是公园最具国际对比价值的地质遗迹之一。同期至古元古代侵入的多期花岗岩类(英云闪长岩、二长花岗岩等)构成泰山主体区域95%以上的基岩,是绝大多数地貌景观与构造遗迹的物质载体。
(2)中元古代岩浆活动。以辉绿玢岩侵入为标志,形成了国内外罕见的“桶状构造”,成因机制尚存争议,是公园独特的构造形迹类遗迹
[29]。
(3)古生代沉积记录。泰山北侧张夏—崮山一带发育良好的寒武系剖面,层序清晰、三叶虫化石丰富,自1959年起即为华北寒武系标准剖面,是公园地层剖面类遗迹的核心代表
[30 - 31]。
(4)中生代燕山运动。形成NW向和NEE向两组断裂构成的“X”型断裂体系,其中泰前断裂、中天门断裂、云步桥断裂三条NEE向正断层平行展布并阶梯式下降,直接控制了泰山南坡“一天门—中天门—南天门”三大台阶地貌格局的形成,是泰山构造大类遗迹和宏观地貌景观的根本成因
[32]。
(5)新生代隆升与侵蚀。受泰前断裂持续活动及区域构造抬升影响,山体强烈隆升并遭受深度侵蚀切割,形成深沟峡谷、悬崖峭壁、石河等多样地貌景观,奠定了公园流水地貌类和环境地质遗迹类遗迹的发育基础。同时,垂直气候分异促进了丰富的泉瀑水体景观的形成。
3 地质遗迹资源分类及特征
泰山世界地质公园地质遗迹资源丰富(
表2),特征多样(
表3)。
3.1 地质遗迹类型
地质遗迹的系统分类为地质遗迹调查和价值评估提供了基本框架,而分类标准的统一,有助于在保护、利用与管理等环节形成协同一致的工作依据
[11]。本文主要参照《国家地质公园规划编制技术要求(国土资发〔2010〕89号)》、《国家地质公园建设指南》(2015)、《地质遗迹调查评价规范》(DZ/T 0303—2025)等行业规范,将公园内的地质遗迹类型共分为5大类、9类,具体分类为:(1)地质(体、层)剖面大类,包括地层剖面、岩浆岩(体)剖面、沉积岩相剖面类;(2)地质构造大类,包括构造形迹类;(3)地貌景观大类,包括流水地貌景观类;(4)水体景观大类,包括泉水景观、河流景观、瀑布景观类;(5)环境地质遗迹景观大类,包括地质灾害遗迹景观类。经系统梳理与野外调查,公园内共计分布有70处典型地质遗迹点(
表2,
图3)。
3.2 典型地质遗迹资源特征
泰山世界地质公园历史悠久,景观优美,地质遗迹资源丰富。2018年扩园后,区内地质遗迹点总数增至70处,经系统分级评价,其中包含世界级地质遗迹20处、国家级12处,地区级3处及地方级20处。尤为突出的是,世界级地质遗迹占比显著,构成了公园国际地学价值的核心支撑。由于地质成因上的差异,不同类型的地质遗迹资源显现出各自独有的科学特征(
表3)。这些典型地质遗迹集自然性、优美性、历史文化性于一体(
图4),不仅彰显了泰山世界地质公园卓越的地学特色,更在科学研究、自然美学、生态屏障与文化传承等方面蕴含着深远的综合价值
[33 - 34]。
4 地质遗迹资源综合价值分析
世界地质公园的主要功能体现在三个方面:一是实现地质遗迹与生态环境的协同保护;二是搭建地球科学研究平台并推进地学知识的公众普及
[35];三是依托可持续旅游开发改善社区福祉,进而推动区域经济、社会与文化系统的整体协调发展
[36 - 37]。根据世界地质公园的建设理念,世界地质公园不仅关注地质遗迹,还强调其他自然遗产、历史文化遗产、生物多样性、社区居民参与及其之间的关联
[37 - 38]。研究表明,关注地球公园中历史、文化和生物多样性要素的重要性不仅有助于提升地质遗迹的价值
[39],更有助于提高公众对地质、生态、文化和可持续发展之间相互关系的认知
[40]。此外,在地质公园的解说与感知情境下,由于多数参观者缺乏专业的地学背景,其对地质遗迹的认知通常始于直观的美感体验,这使得美学属性在连接地质遗迹科学价值与公众理解之间发挥着重要的中介作用
[41]。因此,本文紧密结合泰山世界地质公园的资源特质,构建了涵盖科学价值、美学价值、生态价值及文化价值的四维评价框架,旨在对其地质遗迹进行系统性的综合价值分析
[42 - 44]。
4.1 科学价值
4.1.1 地球历史价值
泰山的地质演化过程完整保留了自太古宙、元古宙、古生代、中生代到新生代五个关键地质历史阶段的构造演化信息。在阜平运动、五台运动、吕梁运动、四堡运动、加里东运动、华力西运动、燕山运动及喜马拉雅运动等多次大地壳运动的强烈影响下,塑造出今日的山体结构与地质格局。其中,中生代燕山运动为泰山山体的形成提供了基本框架,新生代喜马拉雅期的构造活动则在此基础上进一步雕琢,塑造出了泰山山体的基本轮廓。伴随新构造运动与地球的内外地质作用的叠加,最终形成了今日的断块隆升与阶梯式地貌格局。泰山地区保存的新太古代泰山岩群、TTG质花岗岩、变闪长岩类杂岩体、二长花岗岩及寒武纪地层,为深入认识华北克拉通的早期地壳演化、沉积环境变化等提供了关键证据,对理解华北地区同类山体的构造发育过程具有重要的参考与指导意义。
4.1.2 地层学价值
泰山岩群基性火山—沉积岩系是太古宙绿岩带的重要组成部分,代表了华北克拉通早期地壳演化的重要地质记录。其中发育的科马提岩是我国目前唯一被广泛认可的、具有典型鬣刺结构的太古宙超基性喷出岩,是地幔高度部分熔融形成的产物,代表了地球早期富镁原始岩浆活动的典型岩石类型。科马提岩的发现为证实超基性岩的岩浆成因提供了重要证据。从全球范围来看,此类岩石主要分布于太古宙绿岩带中,如南非的巴伯顿绿岩带、西澳大利亚的皮尔巴拉绿岩带以及芬兰和北美部分地区等。与这些典型产地相比,泰山科马提岩规模虽较小,但保存于大陆基底岩系之中,记录了华北克拉通早期地幔高温熔融及其后期变质演化过程,对研究太古宙地幔热状态、早期大陆地壳形成以及克拉通演化具有重要的国际对比价值
[45]。
泰山的古生代地层以北侧的张夏寒武纪地层标准剖面最具代表性,该剖面沉积连续、岩相清晰、三叶虫化石丰富。自1959年全国地层会议正式将该剖面确立为华北寒武系标准剖面后,便成为我国区域地层划分对比工作、国际寒武纪地层对比研究的重要参照,为研究华北早古生代地壳演化、地壳升降、海平面变化、古气候和古生态变化以及层序划分和层序特征提供了重要资料
[46]。
4.1.3 构造学价值
泰山在构造演化过程中表现出显著的复杂性,既包含太古宙—古元古代形成的地质构造,又叠加了中新生代发育而成的构造。太古宙—古元古代地质构造以多期褶皱、断裂以及韧性剪切带为主要特征,其成因机制是前寒武纪地质研究的重要内容之一。泰山韧性剪切变形作用所表现出的加深地壳的作用,被视为陆壳克拉通化的标志性构造事件,对理解早期陆壳演化具有重要意义。此外,泰山中元古代的辉绿玢岩以及与之伴生的正长花岗岩是指示构造旋回变化的关键性地质事件
[31],所形成的“桶状构造”在国内外均属罕见,具有较高的科学价值。
4.2 美学价值
中国传统山水审美观中,不乏诸如“泰山雄”“峨眉秀”“黄山奇”之说
[47]。泰山美首先离不开它雄伟的山岳形象。泰山作为华北大平原东部丘陵区的最高峰,其主峰玉皇顶海拔1545 m,展现出显著的高低对比,与周围较低的地势相比,泰山拔地而起,形成了震撼人心的“拔地通天”的气势。泰山的地貌呈现出层次分明的特点,从海拔150 m的山麓泰城到中天门海拔847 m,再到南天门海拔1460 m,最终到达玉皇顶海拔1545 m,沿途逐步升高,展示了逐层叠起的雄伟景观,体现了泰山高旷、险峻的气势。再加上古松的点缀以及岩性坚硬的泰山岩石的烘托,更显泰山的山体突兀峻拔。
除此之外,泰山的美还体现在地貌景观、植物资源、季节变换上。受新构造运动的影响,泰山经历了强烈的垂直侵蚀切割作用,塑造了众多不同类型的,以雄、奇、险、秀为主要特征的地貌景观。具体而言,有雄伟的日观峰、险峻的扇子崖、奇绝的天烛峰;有在岩脉发育、球形风化、重力崩塌共同作用下形成的拱北石;由重力坍塌作用塑造的仙人桥;受差异性风化影响的丈人峰;沿断裂带发育的黑龙潭瀑布、云步桥瀑布;因流水切割出露的桃花峪彩石溪,众多的泉水景观以及桶状构造的“醉心石”、后石坞石河等,共同构成了泰山独特的景观地貌资源。植物景观方面,泰山亦拥有众多造型奇特的古树名木,如舒展迎客的“望人松”、形似卧龙翘首的“卧龙槐”、宛若姐妹相依的“姊妹松”等,它们以生动的形态为山体注入了生命灵性。与此同时,受山体高差的影响,泰山气候垂直分异明显,随季节与天气更迭,自然景观变幻万千,形成了旭日东升、云海玉盘、黄河金带、碧霞金光、盛夏冰洞等具有代表性的自然景观,进一步丰富了泰山的整体审美意境。
4.3 生态价值
泰山世界地质公园的生态价值评价可从有形的资源价值和无形的生态价值两方面展开
[48-49]。首先,有形的资源价值集中体现在独特地理地质背景下形成的生态系统中。泰山森林植被的垂直分异显著,自山麓至山顶形成了泰山落叶阔叶林、温性针叶林、针阔混交林地形谱
[50],植被覆盖率高达90%。其中,泰山原生植物种类丰富,包含了来自中国种子植物区系的15种植物类型,其中包括5种受威胁植物和6种稀有植物,26种濒危植物,且保留了泰山特有的泰山柳、泰山花楸等濒危物种
[51]。泰山的植物群落为大量动物物种提供了良好的栖息地,现已确认有哺乳类动物25种,鸟类155种,爬行类12种,两栖类6种,鱼类45种,昆虫900余种。泰山还拥有丰富的自然产品,如野生药材、茶叶及多种特色农产品等,其中比较具有代表性的中国国家地理标志产品泰山赤鳞鱼、泰山四大名药之一的“黄精”已进入市场,推动着区域生态农业和绿色产业的发展。
其次,在生态系统服务功能层面,泰山的生态价值更多体现在其无形的支持与调节服务。公园内结构完整的自然生态系统在水源涵养、水土保持、固碳释氧以及生物多样性维护等方面,发挥着重要作用,对区域生态环境稳定具有重要意义。此外,优良的生态环境还为自然游憩、康养活动以及生态旅游的发展提供了重要支撑,通过推动生态旅游与绿色产业的发展,实现了生态优势向经济效益与社会效益的转化。与此同时,泰山典型的山地生态系统与丰富的生物多样性资源,也为公众生态文明教育提供了重要平台,进一步拓展了其生态价值的社会功能
[52 - 53]。
4.4 文化价值
泰山承载着悠久的历史、崇高的精神与灿烂的文化,其历史文化是中华民族历史文化的集中体现,也是泰山区别于国内外其他名山的根本特质。大汶口文化、龙山文化的发现证明泰山及其周围地区是中国古文化的摇篮之一。历代帝王封禅和朝拜泰山,自秦始皇起,先后有十二位帝王登临泰山举行封禅与告祭活动,这是世界上独一无二的精神文化现象。帝王封禅大典的兴起,也推动了多种宗教文化在此交汇发展,如道教、佛教、儒教。与此同时,泰山长期吸引着大量文人学者登临游历、吟咏抒怀。从春秋时期的孔子,到魏晋时期的曹植,再到唐宋时期的李白、杜甫、苏轼,以及近现代的元好问、党怀英、萧协中、姚鼐、郭沫若、徐志摩等,均在泰山留下数量可观、影响深远的诗文作品,成为中华民族文化宝库的重要组成部分。此外,泰山地区保存的大量古建筑、碑刻与石刻艺术,将建筑形制、书法艺术、雕刻技法与自然山体景观有机结合,都展现出顺应自然、因势构建的传统营造智慧。其中,历代石刻集中体现了中国书法艺术的发展脉络与最高成就,具有极高的历史、艺术与文化价值,是中国乃至世界历史文化不可多得的瑰宝。
泰山世界地质公园的地质遗迹与人文历史有着密切的联系。泰山凭借独特的自然地理条件,成为最具代表性的封禅圣地。泰山的阶梯式地形宛如一条通向天宫的“云梯”,使得帝王在封禅时仿佛与天相连,赋予了封禅活动“天路”象征意义。泰山独特的地形、气候与水文条件造就了丰富多样的自然景观,赋予了泰山独特的自然魅力。这些自然元素为文人创作提供了灵感来源,成为中国山水诗情感表达的重要载体,寄托着人们的道德理想
[54]。摩崖石刻得以长久保存,得益于泰山地区构造运动形成的大量天然平整、坚硬的岩面,以及以二长花岗岩和辉长岩为主的岩体所具有的极强的抗风化能力
[55]。除此之外,公园内的微型地质遗迹也被赋予了丰富的文化内涵,比如:泰山石被当地人神化为“石敢当”这一形象,有镇宅、驱邪之意;红门典型的桶状构造,因奇特的圆柱外形加上孔子醉酒的传说,被称为“醉心石”;山顶的几处小型重力崩塌地貌,因其位置形状被称为仙人桥、拱北石,并赋予各色传说与内涵。
5 结论
(1)依据《国家地质公园规划编制技术要求(国土资发〔2010〕89号)》《国家地质公园建设指南》(2015),首次结合2018年扩园后的泰山世界地质公园地质遗迹资源,将公园内的地质遗迹类型共分为5大类、9类,共计70处典型遗迹点,新增10个地质遗迹点。
(2)泰山世界地质公园丰富的地质现象不仅完整记录了华北克拉通漫长的构造演化历史,更通过科马提岩、张夏剖面、桶状构造等,凸显着具有全球对比意义的地球历史、地层学与构造学价值,更以雄伟险峻的地貌格局奠定了独特的视觉美学底蕴与区域生态系统的基础。
(3)研究表明,泰山世界地质公园的综合价值由科学价值、美学价值、生态价值与文化价值共同构成。这些珍贵的地质遗迹与悠久的历史文化深度融合,共同塑造了泰山世界地质公园的精髓,是自然与文化协同演化、相互滋养的杰出范例,为世界地质公园理念转型提供了实践参考。
(4)后续研究可在本文分类体系基础上,进一步引入定量评价方法开展遗迹点的分级排序与保护优先度评估。