褒禅山华阳洞的形成机理及保护意义

张春雷，夏琼，高雅，胡晨，查世新，马国明

（ 安徽省地质实验研究所， 安徽合肥 230001）

褒禅山华阳洞的形成机理及保护意义

张春雷，夏琼，高雅，胡晨，查世新，马国明

（ 安徽省地质实验研究所， 安徽合肥 230001）

褒禅山华阳洞主体发育于二叠系栖霞组灰岩中，是含山地区重要的地质遗迹之一。笔者从区域地质演化过程入手，针对岩溶洞穴发育的物质基础、局部构造条件、水流的定向溶蚀及新构造运动等方面进行综合研究，简要分析了华阳洞的形成机理，并从地学研究、旅游价值等方面阐述了对其保护的重要意义。

华阳洞 形成机理 保护意义

0 引言

褒禅山华阳洞景区位于安徽省马鞍山市含山县城以北约7.5km，是国家4A级风景旅游区。在园区15km2范围内广泛出露了一套中生代海相碳酸盐岩，因受大地构造运动及水文地质等因素影响，发育了一系列岩溶地质景观，如溶洞、羊背石、岩溶漏斗、天窗等。其中尤以华阳洞为该地质公园最具代表性的地质遗迹之一。笔者在对褒禅山地质公园进行野外考察的过程中，对华阳洞进行了洞体实地测量，并结合区域地质演化、构造运动、水文地质条件等，分析华阳洞的形成发育的机理。

同时，岩溶洞穴是意境最丰富的一种地貌形态［1］，且溶洞旅游已经在中国旅游产业中占有重要的地位［2］，本文结合华阳洞其反映的地质意义及旅游美学价值，简要阐述了对华阳洞保护的重要意义。

1 区域地质概况

本区地层属扬子地层区下扬子地层分区巢湖地层小区，主要由一套中生代海相碳酸盐岩及碎屑岩沉积建造组合。褒禅山地质公园主要出露地层有志留纪至侏罗纪，第四纪地层则主要分布于山间洼地及山前平原地带。本区位于扬子准地台与华北地台、大别造山带的结合部位，属扬子板块西北缘，大别造山带的前陆带，郯庐断裂带的东侧。区内构造活动频繁，具有多旋回发展和推覆构造发育的特点。构造多以为NNE-SSW向褶皱为主，山脉走向约35°～40°，并伴随一系列的横断层、纵断层、斜断层。由于多期构造运动的叠加使得区内形成的褶皱大都歪斜，次级小褶皱也较发育［3］（图1）。

华阳洞便发育于次级褶皱山凹任倒转向斜的北翼，该褶皱属昭关-周桥复向斜的一部分。倒转向斜主要分布于和县西曹-含山县小胡村-山凹任-虎山-马山一带，北东端和中部向南东凸出之弧形部位没于第四系，南西端为纵断层所限，平面上呈向南东凸出之弧形，弧顶在小胡村至小冯村一带，轴迹总体走向北东45o，长约10km，两翼均向北西倾，倾角20o～40o，其轴面也倾向北西，倾角30o～40o，为倒转向斜。核部地层主要为三叠系南陵湖组（Tn）灰岩，两翼由新至老分别为二叠系（P）、石炭系（C）、泥盆系（D）、志留系（S），北翼地层发育较全，南翼则因纵断层的影响或第四系的覆盖而不完整。

2 华阳洞形成机理

2.1 区域地质演化历史

本区内自晚震旦世晚期开始接受沉积；寒武纪早期，继承了震旦纪的地理格局，沉积局限台地的白云岩；到奥陶纪主要是海侵过程：即由局限台地—开阔台地—陆棚相的碳酸盐岩建造；至晚奥陶纪晚期，出现五峰组深水盆地的硅质建造及碳质硅质泥质建造，这一状况一直延续到早志留世早期；志留纪主要是向上变浅的砂泥质陆源碎屑建造。志留纪晚期的加里东运动使本区抬升为陆，遭受剥蚀、夷平；到晚泥盆世沉积了一套半韵律的向上变细的砂砾质辫状河沉积于近海平原沉积；石炭—二叠纪，本区总趋势是下沉。沉积了一套台地相的碳酸盐建造。其间也出现过以五通组下段、龙潭组为特色的深切河谷的陆源碎屑沉积；三叠纪是海退过程，早三叠世沉积了一套陆相碎屑的碳酸盐建造，中三叠早期发育蒸发台地相的膏溶角砾岩，晚期形成了三角洲体系的复陆屑建造。此时，剧烈的大地构造运动，使得本区产生一系列韧性—韧脆性变形，形成了北东向的褶皱推覆［4］；早-中侏罗世，前陆盆地沉积了以磨山组为特征的内陆河流相的复陆屑含煤建造，且超覆在古生代至三叠纪的不同层位上；晚侏罗世开始，沉积了一套磨拉石建造的复陆屑沉积。白垩纪沉积了以浦口组、赤山组为代表的红色砾质复陆屑建造。喜山运动阶段差异性的升降运动使前第四纪地层形成更为舒缓的褶皱坳陷。

在本区地质演化历史中二叠系碳酸盐岩地层的沉积与因构造运动引起的推覆构造体为后期该地区溶洞群的发育提供了重要的物质基础和必要构造条件。

2.2 华阳洞发育的条件

华阳洞发育于山凹任倒转向斜的东北翼，向斜接受剥蚀后其北翼依次出露有志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪地层。泥盆系、志留系碎屑岩抗风化形成了高山分水岭地形，石炭系形成了缓坡，二叠系碳酸盐岩形成了汇水谷地。而山凹任倒转向斜的东南翼与天鼓山倒转背斜北翼相接，该翼在华阳湖附近受断层错动和地层倒转影响，与侏罗系磨山组（Jm）相接后没于其下，所以山凹任倒转向斜东南翼未形成高山隔水地形。因此在地质演化过程中，山凹任倒转向斜的北翼最易形成汇水地带，而南翼形成散水地带，地表及地下水流长期由北向南流动。

而形成喀斯特洞穴的另一重要条件是导水通道。华阳洞又位于局部轴向近南北的向形褶皱核部，其核部发育多组近南北向的张性断层，形成了有利的导水通道，有利于地下水沿地层破碎带流动。

此外，含山县属于北亚热带湿润气候区气候温和，区内雨量较充沛，年平均降雨量为1191.4mm。温暖多雨，为区内岩溶发育提供了一个十分有利的外部环境。

公园内的局部构造、地形地貌及含山县的充沛降雨为华阳洞的形成提供了重要条件。

2.3 华阳洞的形成过程

本区燕山运动初期以升降运动和岩浆活动为主，形成一系列的凹陷和凸起［5］。古、新近纪早期，由于应力场变化，产生了大量北西西向和北东向断层，裂隙、节理为地下水的运动、循环提供了条件［6］。第四纪后的新构造运动主要以振荡性垂直升降运动为主。本区属苏皖弱抬升区，总体以地壳抬升运动为主［7］，加之气候冷热交替变化，流水作用加强，是本区岩溶发育的主要时期。从华阳洞内的流痕与边槽景观分析，洞体发育初期应处于饱水带中且属于流入型溶洞。洞内存在的半椭圆形洞顶，表明在形成主通道之前经历过一个潜流带发育阶段，该阶段可分为裂隙水流和裂隙扩大两个时期。由地表洼地或落水洞多点分散补给，在面状输入的条件下顺层面沿倾向由原始裂隙逐渐溶蚀扩大成为初始管道直至发育成完全潜流管道［8］。此阶段水流的有序化程度较低，洞穴的发展速度缓慢。而区域构造运动当时也处于一个相对较长的稳定时期。在这种条件下，地下水流选择性地继承潜流带管道而发育形成主流管道，径流集中趋势加大，通道扩展速度急剧加快，于地下水面附近流入型地下河洞穴开始形成。洞壁底部发育的边槽则说明溶洞发育经历过地下水面阶段［9］。

继上期贯通的主流管道形成以后。新构造运动主要表现为继承性上升，沿其周边洞壁于适当构造部位逐渐形成落水洞，华阳洞被抬升脱离潜流带，洞体为半充水状态。洞底高低起伏不大。此后又处于一段相对稳定期，地下水对洞壁的溶蚀形成溶蚀边槽。

此后构造持续变化，洞体被抬升离开地下水面，成形干洞。仅在洞底保留有一段小型暗河。

3 保护意义

3.1 华阳洞价值分析

（1）区位优势。华阳洞景区地处安徽省马鞍山市与省会合肥对接的前沿的含山县。景区交通便捷距离合肥、芜湖、马鞍山、南京四大重要城市均不足100km。是东向发展、合肥都市圈、南京经济圈、江北集中区的交集之地。综合分析景区区域优势明显。

（2）科研价值。华阳洞是区域独特的地质、气候、水文等条件综合作用下的产物，它包含了最丰富和最完整的地质信息，记录了含山地区地质变化过程，是一孔由地球外动力地质作用雕塑出的自然珍品陈列馆，具有极高的教育和科学研究价值。它为地学工作者提供研究该地区古地质环境、地质构造变迁的科研场所。为普通游客认识喀斯特地貌，了解形成机理等奥秘提供教学科普场地。

（3）文化价值。华阳洞文化内涵深厚，960年前的北宋政治家、改革家王安石曾游览华阳洞，并写下了千古名篇《游褒禅山记》。而洞内丰富的摩崖石刻已被纳入安徽省文物保护的重点对象。

（4）经济价值。华阳洞景区目前已是年接待游客25万人次的国家级旅游景区。它的开发已为含山县旅游经济的发展增添了诸多活力。

3.2 保护意义

溶洞遗迹是大自然在漫长的地质历 史中形成的一种不可再生资源。它不仅具有很高的美学和旅游观赏价值，而且有着十分重要的科学研究价值。华阳洞便是其中集丰富人文内涵与地质内涵于一身的重要地质景观。因此，今后我们在开发利用时，要进行详细的科学研究和规划，对其加以保护，并倡导科学旅游，牢固树立溶洞景观的经济、社会和环境同时协调发展的指导思想，不能搞掠夺式开发，不一味追求经济效益，要做到经济效益与社会、生态效益相结合，使宝贵资源可持续发展，使后人具有同等的旅游发展机会和权力。同时，“华阳洞”亦是王安石游览未穷之地。保护华阳洞地质遗迹是给后世子孙感受古人观物，思之恒在，往往有得：人至“险远”必有“志”、“力”、“物”，做事务必“尽志无悔”；治学必要“深思慎取”。

［1］ 甘枝茂.马耀峰旅游资源与开发［M］.天津∶南开大学出版社，2000.

［2］ 陈伟海，朱德浩.中国的旅游洞穴［C］//.陈安泽等.旅游地学论文集（第十一集）.北京∶中国林业出版社，2005∶267～270.

［3］ 安徽省区域地质调查队.1∶5万含山县等四幅区域地质调查报告［M］.北京∶地质出版社，1987.

［4］ 夏木林.安徽巢湖一带的多层次推覆构造［J］.中国区域地质， 1989，（4）∶324～331.

［5］ 许卫，王有生，童劲松等.合肥及其以东地区新构造运动特征［J］.安徽地质，1999，（4）∶250～254.

［6］ 王浩清.陈家治等.巢湖地区中生代以来构造应力场探讨［J］.安徽师范大学学报（自然科学版），1993，（4）∶32～36.

［7］ 安徽省地质矿产局.安徽省地质志［M］.北京∶地质出版社. 1987.

［8］ 朱学稳.地下河洞穴发育的系统演化［J］.云南地理环境研究，1994，6（2）∶7～16.

［9］ 何慧，王心源，张广胜等.巢湖北山紫薇洞发育特征及成因分析［J］.巢湖学院学报， 2006，8（2）∶40～43.

FORMATION MECHANISM AND PROTECTION VALUE OF THE HUAYANG CAVE OF THE BAOCHAN MT.

ZHANG Chun-lei， XIA Qiong， GAO Ya， HU Chen， ZHA Shi-xin， MA Guo-ming
（Institute of Geoanalysis of Anhui Province， Hefei， Anhui 230001， China）

∶ The Huayang Cave of the Baochan Mt. is developed in the Permian Qixia Formation of limestone as one of important geological relics in the Hanshan area. From regional geological evolution， the material basis of karst caves， local structural conditions， water flow directional erosion， and neotectonic movement， this paper briefly analyzed the formation mechanism of the Huayang Cave， and pointed out its protection value in view of geoscientific research and tourism economy.

∶ Huayang Cave； formation mechanism； protection value

642.25

A

2015-01-13

张春雷（1983-），男，安徽安庆人，工程师，主要从事区域地质、水工环地质研究。

1005-6157（2016）02-0132-3