山东海域海岛地质遗迹资源综合研究
2021-10-24吕宝平马元庆徐艳东王辉杨丽君
吕宝平 ,马元庆 ,徐艳东 ,王辉 ,杨丽君
(1.山东省海洋资源与环境研究院 烟台 264006;2.烟台市地质环境监测站 烟台 264000)
0 引言
山东濒临渤海和黄海,沿海分布有滨州、东营、潍坊、烟台、威海、青岛和日照等7个地级市,海域面积约15.95万km2[1]。大陆海岸线北起冀鲁交界处的漳卫新河河口,南至鲁苏交界处的绣针河河口,全长3 345 km,占全国大陆海岸线的1/6,可以划分为淤泥质海岸、基岩海岸和砂质海岸3种类型。共有海岛589个,其中有居民海岛32个,无居民海岛557个[2]。
辽阔的海域、漫长的海岸线、美丽的海岛孕育了丰富多彩的地质遗迹资源,是大自然赐予我们的宝贵财富。
1 海域海岛地质遗迹资源综述
对于地质遗迹,世界不同领域的专家和学者有不同的认识[3],此前也没有专门针对省域海域海岛进行专门地质遗迹研究的先例,而山东省海域海岛地质遗迹资源中地貌类景观丰富,按《地质遗迹调查规范(DZ/T0303-2017)》“地质遗迹分类”可包括地层剖面、岩石剖面、构造剖面、岩土体地貌和海岸地貌等5类。为进一步从技术上支撑海洋资源行政管理,结合山东海域地质条件和遗迹特点及地域分布,按地质作用将遗迹资源分为搬运-沉积地貌类、构造-剥蚀地貌类、地质体-地质构造类遗迹资源。搬运-沉积地貌类主要有冲积海积平原、三角洲平原、淤泥滩、贝壳堤、砾石滩、浅滩、砾石嘴、黄土地貌、风成沙丘等;构造-剥蚀类遗迹主要包括剥蚀丘陵、海蚀阶地、海蚀柱、海蚀平台等类型,其中滨洲—潍坊海域以搬运-沉积类遗迹资源为主,烟台—日照海域以构造-剥蚀类为主。按海水与岛陆位置关系则可分为岛陆、岸线潮间带和岸岛水下三带。此外,在烟台—日照海域岛陆范围尚分布大量地质体-地质构造类等遗迹资源(表1)。
表1 山东省海域海岛地质遗迹资源分区分类
1.1 岛陆地质遗迹资源
1.1.1 滨州—潍坊海域
(1)海岛:当地称为“坨”“堡”“滩”,主要位于黄河三角洲洲间洼地前缘,岛岸线曲折,同时受堆积和侵蚀的影响,地貌变化快。其中早期冲积平原由潮汐改造后地表平坦,外侧残留三角洲块体,侵蚀明显,如老沙头岛。特大高潮线附近被潮水切割残留下来的,形成地势相对较高的残留三角洲块体,如岔尖堡等岛。
(2)风成沙丘:多位于贝壳堤顶部,主要由细粉砂、贝壳碎片组成,厚度不一。棘家堡子贝壳堤顶部最厚有2 m 左右,其他一般较薄。
(3)潟湖:大河口、高坨子和棘家堡子岛等贝壳堤后面均有过潟湖分布,现在多开发成虾池、盐田、养殖池等,现贝壳堤边缘和潮汐通道两侧仍保留潟湖形态。
1.1.2 烟台—日照海域
1.1.2.1 地貌类遗迹资源
(1)丘陵:该海域岛陆地貌以剥蚀丘陵为主,烟台海域丘陵相对陡峻,威海—日照海域相对低缓,平坦处尚发育有薄层残积物和风化壳,青岛海灵山岛发育部分构造侵蚀低山。
(2)海积平原:是近代滨海的海成堆积平原,海拔多在10 m 以下。较大岛屿多有分布,以长岛、养马岛等滨海低地较典型,地表以下为黑色淤泥和砾石层,含贝壳,以海相沉积为主。
(3)潟湖堆积平原:系由沙嘴、沙坝等分割而与外海相分离的局部海域,常可形成离岸坝-潟湖地貌组合。典型的有双岛湾-石岛湾段基岩港湾与湾顶潟湖岸、石岛湾-马河港段与半封闭-半开放海湾相伴生的沙坝-潟湖岸。
(4)黄土:分布范围较广,其中庙岛群岛最为典型,各岛屿几乎所有沟谷和低洼处都被第四纪黄土填充或覆盖[4],且黄土层坡向不明显,有黄土台地、黄土坡、冲沟等形态。
(5)倒石堆:系斜坡崩塌堆积成的半锥形体,规模一般不超过几百平方米,有时也能形成面积达10万m2余的巨大倒石堆。在南北长山岛和螳螂岛最为发育。
(6)洪、坡积台地:主要发育在灵山岛上,断续分布在丘陵的周围,台地由基岩构成,表面有重力崩塌物质。
1.1.2.2 地质体-地质构造遗迹资源
(1)地质体:主要有庙岛群岛新元古代蓬莱群石英岩、板岩、千枚岩互层地层剖面;刘公岛元古代榴辉岩岩体剖面;芝罘岛古元古代芝罘群石英岩剖面。
(2)地质构造:沿岛陆岸线发育较多褶皱、断裂等构造,主要为断裂,以中小型规模为主。
1.2 岸线潮间带地质遗迹资源
1.2.1 滨洲—潍坊海域
(1)粉砂-淤泥滩:沿海岸分布,在黄河三角洲海域发育典型。其中潮上带常出露水面且多被围垦,是发展海水养殖业的重要场所;潮下带水动力作用较强,沉积物变粗。
(2)贝壳堤:是一种特殊类型的滩脊,古贝壳堤多分布在平均高潮线附近,呈岛链展布;新贝壳堤发育在老贝壳堤向海方向的滩面上。其中无棣古贝壳堤是世界上三大古贝壳堤之一,由40余个贝壳岛连接而成,总面积为80 480 hm2。
(3)潮沟:指在潮间带的潮间浅滩上由潮水涨落而形成的沟谷,宽度一般从1 m 左右至数十米,长度在数米至数千米不等。潮沟的谷坡比较和缓,沟底常沉积厚层淤泥。
1.2.2 烟台—日照海域(1)海蚀崖:基岩海岸受海蚀作用及重力崩落作用沿断层面、节理面或层理面形成的陡壁悬崖,庙岛群岛最为典型,九丈崖、龙爪山等处颇为壮观。
(2)海蚀拱桥:外形呈拱桥状,常见于海岸岬角处,岬角的两侧因海蚀作用强烈,使已形成的海蚀洞穴最后从两侧方向被蚀穿而贯通起来。
(3)海蚀柱:是基岩海岸岬角或海蚀阶地遭受海浪冲击掏蚀,完全与基岸分离,残留在水下海蚀台地上的石柱。除长岛发育较多外,其他如青岛海滨的石老人、芝罘岛的石公公、屺岛的将军石等均属海蚀柱。
(4)海蚀阶地:是潮间带地貌类型之一,各基岩岛均有分布。镆铘岛东部最为典型,宽度可达700 m,全岛海蚀平台总面积1.2 km2;青岛海域最宽为北牛岛,约有440 m;日照海域以桃花岛发育最为典型。
(5)海蚀(洞)穴:又称浪蚀龛。按照与海平面的关系可分潮下带海蚀穴、潮间带潮汐海蚀穴和潮间带破浪海蚀穴3种类型。在海崖高潮位以上不同高度上出现的古海蚀穴,表征海平面间断下降或发生突发性垂直构造运动。
(6)连岛沙坝:是连接岛屿与岛屿或连接岛屿与陆地的泥沙堆积体,又称连岛沙洲。南、北长山岛之间连岛沙坝规模最大,长约400 m,宽约40 m,在此基础上修筑了连岛公路;烟台、威海海域也较发育,主要分布在芝罘岛、夹岛、崆峒岛、担子岛等处。
(7)砾石滩:烟台、威海海域各岛均有砾石滩分布,庙岛群岛分布广泛,较大的砾石滩有南城隍岛、大钦岛和北长山岛月牙湾等处。
1.3 岸岛水下地质遗迹资源
主要发育水下海蚀平台、水下浅滩等地貌。
(1)水下海蚀平台:水下海蚀平台为海蚀平台向海的延伸。海蚀平台上时有水下礁石耸立,为航行带来隐患。长岛各岛均有分布,水深可达10 m,宽度20~110 m,最宽的在砣矶岛西海岸,宽约250 m。
(2)水下浅滩:水下浅滩是略高于周围水域的平坦地形,涨潮时不见。浅滩周围常有岛屿、礁石为屏障,形成略为封闭的地貌类型。物质以沙和泥的混合物为主,向陆一侧略粗于向海一侧[5]。
2 海域海岛地质遗迹资源形成影响因素
2.1 区域地质及构造活动的宏观和微观影响
地质条件是形成地质遗迹资源的基础。山东海域地质历史长,地层岩性复杂,这是地质遗迹多样性的基础条件。
宏观影响主要表现在大地构造上。山东省跨华北板块和扬子板块2个一级大地构造单元[6]。烟台-日照海域分属于胶辽隆起区(Ⅰ3)、胶辽-威海隆起区(Ⅱ1)两个二级单元。滨洲-潍坊海域平原-三角洲海岸属于华北拗陷区(Ⅰ1)一个二级单元。这种构造格局使山东海域地貌可划归三大部分:胶东半岛低山丘陵、鲁北冲积-海积平原和黄河三角洲。前者与后二者的大致分界线为郯庐断裂带,前者形成构造-剥蚀类遗迹资源,后二者则形成搬运-沉积类遗迹资源,大地构造背景、地壳升降运动是其根本控制因素。
微观影响主要表现在大地构造控制下节理、裂隙等对形成微地貌、微形态的作用。如庙岛群岛处在郯庐断裂东侧,岛屿排列与断裂方向近于一致,而沿断裂旁侧热液侵入作用使岩石强度增加,这是形成庙岛群岛的地质基础。断裂活动形成大量直立节理,这是形成各类海蚀地貌的基础。如九丈崖、龙爪山等处发育与岸线近平行的直立节理,在风浪不断侵蚀和重力作用下易形成陡立的海蚀崖,在软弱岩层部位则形成海蚀栈道景观。近海平面顺节理裂隙等部位,则易形成海蚀洞。
2.2 水动力因素影响分析
以波浪和潮汐为代表的水动力因素是海岸侵蚀、搬运和堆积作用的重要营力。
山东省北临渤海、东临黄海,海域辽阔,海岸线绵长。近海波浪主要受季风影响,总体以风浪为主,季节性特征明显;而潮汐为海水的周期性垂直升降,潮流为海水的周期性水平运动。在漫长的地质历史时期,波浪潮汐持续不断地与岛陆岸线各类岩土体交互作用,最终形成形态各异的搬运-沉积类及剥蚀类地貌。
2.3 古气候影响分析
在亿万年的地球冷暖交替运行中经历了无数次的沧桑之变,一方面对地形地貌进行鬼斧神工般的雕琢;另一方面留存下大量地质体。以庙岛群岛为例,古气候影响在第四纪就可分4个阶段:①早更新世群岛地势较高,地表遭受风化剥蚀,渤海湾为陆地平原。晚期地球冰川大量融化,海水向渤海和华北平原涌去,一直淹没到沧州(史称沧州海侵,距今73万~100万年,山东东部、河北南部成为海底世界,庙岛群岛逐渐形成。②中更新世中期气候干旱,海水退出渤海湾变成陆地。③晚更新世最后一次冰期海面上升,发生大规模海侵,群岛耸立海中。数万年间随海面剧烈变化,渤海盆地数次海陆变迁。约3.9万年前海侵,在3.5万年前范围达到最大。晚更新世晚期是玉木冰期晚期,海水退出渤黄海变成平原,群岛耸立在平原中。在1.5万~1.8万年前盛冰期阶段干燥寒冷,形成广布群岛的马兰黄土。④冰后期海水入侵渤海,于距今8420~8760年前发生最后一次较大海侵。约在距今5000~6000年前,海面上升到最大高度,超过现今5 m 左右,群岛格局已奠定。后来海面又有所下降,达到现今海面位置。
3 重要地质遗迹资源
山东省海域海岛范围内有10处地质遗迹列入国家名录,其中有2处为世界级。
3.1 长岛海岛地貌
长山列岛于2005 年被国土资源部批准为国家地质公园[7],主要由震旦系石英岩构成,夹千枚岩、板岩,大黑山岛出露新近纪玄武岩;黄土(含离石黄土和马兰黄土)普遍发育,披覆于各种古老地貌特别是海拔10~15 m 的海成阶地之上,以大黑山岛最典型,出露在海拔10~70 m 间,最厚可达20 m 余。不少岛屿上均发现夷平面及上新世红黏土风化壳;海蚀和堆积地貌发育,形态美且密度高,被誉为东方奇观;南长山岛南端还因海流差异,形成长约2 km 近S形的砾脊,塑造出黄渤海的天然界线,既是旅游胜地,也是有独特地质意义的海积地貌。
3.2 刘公岛榴辉岩变质岩剖面
刘公岛榴辉岩变质岩是由红棕色石榴石和草绿色绿辉石组成的高压-超高压基性变质岩,呈包体或透镜体状分布于变质变形二长花岗岩中,对研究中国中央造山带具有重要的地质科学意义。
山东省海域海岛国家级和省级地质遗迹见表2。
表2 山东省海域海岛国家级和省级地质遗迹
4 保护现状及存在的主要问题
4.1 保护现状
目前山东海域海岛内已设立黄河三角洲、长山列岛2处国家级地质公园,养马岛、刘公岛和槎山3处省级地质公园。自2005年开始争取中央和省财政资金进行地质遗迹保护,保护工作主要在公园内进行。
4.1.1 规划编制
按照国家地质公园建设标准编制建设规划,划定各级保护区,明确保护范围,明确责任主体。
4.1.2 园区保护
按照规划确定的范围埋设界碑,划定园区范围,禁止在园区内开展任何与地质遗迹保护无关的建设工程。
4.1.3 围栏防护
针对各地质遗迹点树立景点解说牌,建立保护围栏,确保地质遗迹免受游人的破坏。
4.1.4 深入研究
针对各地质公园地质遗迹的特点,测试岩龄,发表论文,挖掘地质内涵。
4.1.5 科普宣传
大力开展科普宣传工作,制作科学导游图,设置科普长廊,打造地质博物馆或展厅,建设地质遗迹影视厅,开设地质公园网站等。
4.2 存在的主要问题
4.2.1 未针对海域海岛开展系统调查和研究
山东省是海洋大省,海域海岛地质遗迹景观特点突出、类型多样、资源丰富,但是尚未开展海域海岛范围内的全域地质遗迹调查和研究,不能有针对性地开展保护和利用。
4.2.2 重申报和开发,轻建设和保护
一些地方通过申报地质公园产生品牌效应,后期建设多不到位、不完善,对地质遗迹景观资源的开发也多停留在开发商业价值方面,单纯把区域内的地质景观当成旅游经济进行开发,甚至一些旅游设施对遗迹还产生破坏性影响,或者对遗迹周边原生态环境产生破坏。
4.2.3 资金投入不足
一方面对保护经费缺乏系统跟踪监管;另一方面尚未按“谁投资、谁受益”原则建立与遗迹资源相适应的稳定投入保障机制,也未创建政府投入与自筹、捐助结合的保护、建设机制。
4.2.4 地学内涵挖掘不够
未对地质遗迹资源成因、演化和科学价值进行深入探索,缺乏对其科学内涵的正确认识,对遗迹地质环境中科学因素缺乏研究,科普内容缺少地质内涵,地学知识与导游词、旅游内容结合不足。
4.2.5 资产化与行政管理存在问题
主要存在3个方面的问题:①从传统管理体制来看,遗迹资源的所有权和管理权及经营权边界不清,名义归国家所有,实际是“谁占谁开、谁开谁有”。所有权被地方和部门拥有,缺乏产权管理责任人。②遗迹产权虚设导致国有资产流失,商业开发造成短期利益最大化,违规转让、过度开发、景区资源转包,破坏了地质遗迹资源及其周边环境。③地质遗迹资源的市场拓展能力不足,推广机制不完善,品牌打造经费不足,手段单一。
4.2.6 缺乏专业人才
缺少从事地质遗迹保护、开发与研究的专业人才,重要点(区)无专门管理机构、无专门地质遗迹保护科研团队。
5 严格保护和合理利用
山东海域海岛地质遗迹资源以恢宏壮丽的气势和婀娜多姿的形态与大气磅礴的海洋环境融为一体,是自然生态环境和人类生存环境的重要组成部分,是人类共同的宝贵财富,对其进行严格保护既是环境和资源保护的应有之义,也是促进旅游业可持续健康发展的必要前提。
5.1 严格保护
对地质遗迹的保护要严格而科学。应首先根据地质遗迹的地质条件、空间特征等属性,按点状、线状、面状等形态划分保护区范围,再依据其科学价值、珍稀程度确定保护类型和级别。主要保护措施如下:
(1)完善地质遗迹资源法规体系,构建保护和发展监督机制,加强部门合作,拓展资金渠道,落实调查、研究和保护经费。
(2)以“世界文化与自然遗产管理动态信息系统和预警系统”为依托,建立国家—省—产地三级互联管理动态信息与预警系统平台。
(3)加强宣传力度。坚决贯彻执行国家有关地质遗迹和自然遗产保护的法律、法规、法令,制定地方性的管理规定和细则。积极宣传,不断增强干部群众保护自然遗产、地质遗迹及生态环境的自觉性,达到“保护地质遗迹,人人有责”之境界。
(4)按照“谁受益,谁监测”的原则[8],针对各类保护级别,特别要对一级保护级别的地质遗迹进行监测,防止遗迹受到人为破坏和环境污染。对重要遗迹点周围设置有效且与环境协调的围挡,适当位置竖立科普标志牌。
(5)根据不同地域条件采取必要工程措施对地质遗迹资源进行防护。
5.2 合理利用
地质遗迹资源与海域海岛其他自然人文景观资源与生态环境经规划融合,具有极高的旅游观光、科学研究与考察、地学教育等价值,要通过合理利用充分发挥其宝贵价值。
5.2.1 促进旅游业发展
作为集科普、教育和旅游为一体的旅游产品,地质旅游可以很好地向人们普及地学知识,能极大地促进景区旅游品位的升级[9]。要强化地质旅游与风景名胜区的融合发展,打造可持续的经济增长点,为区域经济注入强大动力。
5.2.2 宣传地学科普知识
把地质遗迹资源打造为科学知识宣传普及的重要场所和群众喜爱的“科普园地”,通过科普知识讲座、参观、展览、组织夏令营、地学旅游等活动,提高人们的文化生活品位[10],促进社会文明与进步,发挥强有力的辐射功能。
5.2.3 助推社会文明和生态文明建设
在保护和利用地质遗迹资源的过程中,尽可能让广大群众参与其中,通过宣传和新闻效应使保护生态环境、自然资源的科学和法制意识深入人心,深刻启发和教育广大群众。同时相关保护和开发工程在防治水土流失、涵养水源、调节气候、改善空气质量、抵御自然灾害等方面能够发挥积极作用,对周边地区会起到示范作用。
5.2.4 助力对外交流
山东省海域海岛是重要的对外交流窗口,要通过严格保护、合理利用地质遗迹资源,进一步树立齐鲁形象,提高山东知名度,为促进对外开放和经济合作做出更大贡献。