新疆哈密南湖乡、五堡镇地质遗迹及其开发潜力评价

陆诗超，邢 浩，刘 珉，娄雪聪，石海涛，杜古尔·卫卫，赵 锋，朱永胜

(中国地质调查局乌鲁木齐自然资源综合调查中心，新疆 乌鲁木齐 830000)

地质遗迹是地球内力地质作用和外力地质作用或这些地质作用的综合过程而形成的地质现象[1]。随着旅游事业的发展，需要筛选出满足游客要求的地质景观类、景观点或景观区，因此有必要对各种重要地质遗迹资源的数量与质量、结构与分布以及开发潜力等方面进行评价，明确各种地质遗迹资源地域组合特征、结构和空间配置情况，掌握各种地质遗迹资源，特别是重要地质遗迹资源的开发潜力，为制定人地协调发展与强化地域系统功能的国土规划和地质遗迹资源保护与合理开发规划提供全面的科学依据[2]。

本文根据对研究区内地质遗迹的调查结果，对其重要的地质遗迹进行分类，对其中重要的地质遗迹资源进行筛选并评价其开发潜力，以期为今后该地区地质遗迹的开发和保护提供参考。

1 研究区概况

南湖乡、五堡镇相邻接，位于哈密市西南方向，地处亚欧大陆腹地，天山南麓，属温带大陆性干旱气候，7月气温最高，极端高温可达43 ℃；1月气温最低，极端低温可达-32 ℃，年均气温为10.8 ℃，温差较大，最大日较差为14.8 ℃。哈密市地处内陆，加之天山对湿冷空气的阻隔，降水量稀少，年平均降水日数不足25 d，年平均降水量仅为41.3 mm，因干燥少雨，云量遮蔽少，其光能资源丰富，是全国日照时数最多的地区之一。哈密市风力资源丰富，春夏风力最大，秋季次之，冬季最小。南湖乡以西地区，风向以偏东风为主，平均极大风速为20 m/s。而五堡镇以西地区，尤其是靠近百里风区附近盛行北风和西北风，且由于山口的汇聚作用使得风力加剧，年均大风日可达150 d左右。南湖乡与五堡镇独特的地理气候为其地质遗迹的形成创造了有利的条件。

2 地质遗迹类型及特征

2.1 地质遗迹资源

南湖乡、五堡镇一带地质遗迹资源丰富，根据《地质遗迹调查规范》(DZ/T 0303—2017)并参考相关文献对地质遗迹的分类[1-3]，将该地区地质遗迹分为地貌景观、基础地质和地质灾害3个大类；岩土体地貌、流水地貌、构造地貌、构造剖面、重要化石产地、重要岩矿石产地和地质灾害遗迹7个类；碎屑岩地貌、古生物群化石产地、沙漠地貌、陨石体等在内的13个亚类。主要的地质遗迹资源为碎屑岩(雅丹)地貌、古生物化石产地、沙漠地貌、戈壁地貌和陨石体等，具体分类情况见表1。

表1 主要地质遗迹分类

2.2 主要的地质遗迹特征

2.2.1 雅丹地貌

哈密盆地的地质构造、岩性、地形地貌和气候条件，为大面积雅丹地貌的发育提供了良好的基础[4]。哈密雅丹是以长期风蚀作用为主，同时与流水侵蚀、重力崩塌交替作用形成的地貌景观，其规模庞大、成因类型丰富，是中国乃至世界最为壮观的雅丹地貌群，堪称雅丹地貌的百科全书。雅丹地貌在南湖乡、五堡镇较为常见，其中分布较为集中、具有代表性的当属大海道和五堡魔鬼城。大海道雅丹地貌多处于初期发育(幼年期)至中期成熟(壮年期)阶段，以峰丛断崖状和城堡状、航母状高大的雅丹群为代表；五堡魔鬼城处于晚期消失阶段(老年期)，以各种造型奇特的孤立残丘地貌为代表[4-5]。

2.2.2 重要化石产地

目前南湖乡、五堡镇发现的古动物化石主要为翼龙、中国丝路巨龙、哈密巨龙以及马门溪龙，古植物化石为硅化木。在早白垩世地层一套横向不稳定的富含红色泥岩砾屑的灰白色湖相砂岩中发现并抢救性采集的一件超过200枚翼龙蛋、胚胎和骨骼化石三维一体保存的重要标本中，16枚翼龙蛋含有三维立体的胚胎化石，这是全世界首次发现立体保存的翼龙胚胎，哈密翼龙这一新的翼龙类群及其蛋化石的发现和研究，被称为“翼龙研究200年来最令人激动的发现之一”[6]。中国丝路巨龙和新疆哈密巨龙与翼龙共生保存，同属多孔椎类恐龙，此外还有一枚兽脚类恐龙牙齿[7]。马门溪龙化石发现于南湖煤矿开采区附近一套中侏罗世地层中，同属大型蜥脚类食植性恐龙，此外还伴生有龟鳖类化石。硅化木主要产出于南湖煤矿和沙尔湖附近，硅化程度较高，造型多样。

2.2.3 沙漠地貌

南湖乡、五堡镇一带主要的沙漠地貌为库木塔格沙陇与南湖沙山。库木塔格沙陇近乎南北向分布，长约200 km，是第四纪全新统风成堆积细沙，两侧有少量流动沙丘分布。库木塔格沙陇是由东北向和西北向风定向吹蚀的结果，主要的沙丘类型为双向输沙风形成的赛夫沙丘、多向复杂输沙风形成的格状沙丘以及单一输沙风向形成的新月形沙丘链。

南湖沙山距南湖乡西南方约20 km处，靠近哈罗公路，总体交通相对方便。沙丘呈“人”字型，其主体走向约120°，东西展布约25 km，宽1.0～3.5 km，占地面积约65 km2，此外小南湖附近亦分布面积较大的沙丘。南湖沙山的沙丘以横向沙丘和线形沙丘为主，格状沙丘次之，夹杂少量星状沙丘。其中，横向沙丘中以新月形沙丘链和横向沙陇为主，新月形沙丘次之；线形沙丘主要是塞夫沙丘。

2.2.4 重要岩矿石产地

南湖乡、五堡镇一带重要岩矿石产地有陨石体和泥石。南湖戈壁和沙陇附近干燥少雨、植被稀疏、人迹罕至，为陨石保存提供了有利条件。哈密地区拥有三个陨石富集区(DCA)，分别是Alatage Mountain陨石富集区、Kumtag陨石富集区和Hami陨石富集区，多为低铁群(L)型普通球粒陨石[8-9]。

产自南湖戈壁泥石坑的泥石以其质地细腻、色彩斑斓、造型多样而闻名。泥石坑共三个坑，呈三角形分布，每个坑面积约20 km2，主要产出熟泥石。

3 基于模糊层次分析法的地质遗迹集中区开发潜力综合评价模型

根据南湖乡、五堡镇地质遗迹空间分布特点以及其特征，筛选出6处地质遗迹相对集中、具有旅游开发潜力的地区，分别是大海道、五堡魔鬼城、小南湖(沙漠雅丹)、南湖沙山、大南湖绿色矿山以及南湖大峡谷，而区内如岩矿石产地等地质遗迹资源虽然丰富且具有特色，但因其分布较为分散，观赏或教育价值较为单一，故不作考虑或仅与其他地质遗迹组合作为一个地质遗迹集中区进行分析。大海道发育着规模庞大的雅丹地貌群，科学教育及美学观赏价值较高，有着较好的区位条件，但其基础设施条件较差；五堡魔鬼城同样发育着观赏价值较高的雅丹地貌，历史文化和风俗民情较为浓厚，区位条件较好且有一定的基础设施；小南湖有着沙漠和雅丹的奇妙组合，美学及观赏价值较高，但其区位条件和基础设施较差；南湖沙山同样具有较高的美学及观赏价值，因其紧邻省道，基础设施稍好；大南湖绿色矿山基础设施较为完善，有着较高的科普教育价值，并且紧邻蜥脚类恐龙化石发现地，有较好的区域可组合性；南湖大峡谷有着较高的科研价值和观赏价值，但其区位条件和基础设施条件较差。对于地质遗迹集中区的开发潜力评价，因其影响因素较多且难以量化，模糊综合评价模糊综合评价法是利用模糊变换原理和最大隶属度原则将定性问题转化为定量评价的一种评价方法，它可以对模糊的、难以量化的、受到多因素制约的对象或事物做出整体评价，不仅能将定性的问题转化为定量问题，更能减少评价过程中人为主观因素造成的误差，提高决策的科学性，故本文采用模糊综合评价法对其开发潜力进行评价。

3.1 运用模糊层次分析法确定各指标权重

层次分析法是美国运筹学家SAATY教授提出的一种定性分析和定量分析相结合的系统分析方法，而模糊层次分析法(FAHP)克服了普通层次分析法要经过若干次调整、检验、再调整、再检验才能使判断矩阵具有一致性的缺点[10]。模糊数学的方法充分考虑个人判断的模糊性因而能更好地反映主观判断的模糊性[11-12]，故本文采用模糊数层次分析法建立开发潜力评价模型并确定各指标权重。

3.1.1 建立评价模型

系统分析地质遗迹集中区开发潜力，认为主要的影响因素有两个方面，一方面是资源本身的价值，另一方面是开发利用条件。结合地质遗迹所处地域实际情况，将开发潜力评价体系分为科学及教育价值、美学及观赏价值、文化价值、区位条件以及基础设施5个方面，各因素层根据自身特点又进一步细化为12个指标，见表2。

表2 地质遗迹资源开发潜力评价指标体系

3.1.2 构造判断矩阵

模糊层次分析法采用0.1～0.9标度法(表3)[10]，能够准确地描述任意两个因素之间关于某准则的相对重要程度。邀请专家对地质遗迹实际情况各指标相对重要程度进行评判，构造判矩阵R=(rij)n×n(表4～表9)。

表3 优先关系判断矩阵数量标度方法

表4 A-B判断矩阵

表5 B1判断矩阵

表6 B2判断矩阵

表7 B3判断矩阵

表8 B4判断矩阵

表9 B5判断矩阵

3.1.3 计算评价因子权重

(1)

计算权重的方法有多种，式(2)有较为坚实的理论基础。

(2)

同理计算出其他各层权重向量：ωB1=(0.550,0.450)、ωB2=(0.325 0,0.191 7,0.266 7,0.216 7)、ωB3=(0.500,0.500)、ωB4=(0.600,0.400)、ωB5=(0.600,0.400)。

3.2 地质遗迹集中区开发潜力模糊综合评价模型

1)建立模糊判断矩阵。根据南湖乡-五堡镇地质遗迹资源的特征，对各要素采用统一的评语集进行评判，为了清楚地描述其优劣程度将评语划分为七个等级的评语集U，见表10。邀请专家采用德尔菲法对地质遗迹集中区各指标通过相互比较进行模糊评判，构建模糊评判矩阵。

表10 地质遗迹集中区开发潜力评分

2)进行模糊综合评判。对建立的模糊评价矩阵Ri，利用式(3)可求出地质遗迹集中区各指标的模糊评级结果Bi。

Bi=ωiRi

(3)

而后根据地质遗迹集中区开发潜力较小二级模糊综合评判，运用式(4)可得出各等级所对应的评估值。

A=WB

(4)

3)计算评价值。为了更直观地得出地质遗迹集中区的开发潜力，将模糊综合评价结果按照式(5)计算可得出具体的数值[14-15]。

F=AX

(5)

式中，X为评语集中各等级对应的数值组成的向量。

3.3 实例应用

以大海道地质遗迹集中区为例，其模糊评价矩阵见表11，同理可得出其他地质遗迹集中区模糊评价矩阵。

表11 指标隶属度

将表中的B1层评语归一化可得到模糊评判矩阵R1，科学及教育价值的权重值为W1=0.22，权重向量为ωB1=(0.55,0.45)，则根据式(3)科学及教育价值的模糊综合评价结果见式(6)。

(6)

同理可求出其他指标层模糊综合评价结果，根据式(4)可得大海道地质遗迹的总体开发潜力模糊综合评价矩阵见式(7)。

由最终向量可知，大海道地质遗迹开发禀赋总体评价为极好，等级隶属度为31%，为使结果更为直观，根据式(5)将模糊综合评价结果转化为具体数值：F=AX=72.93，X为评语集中每个等级所对应的分值。重复上述步骤可求出其他地质遗迹集中区(景点)的模糊综合评价结果，见式(8)～式(17)。

五堡魔鬼城地质遗迹：根据式(5)计算得出F=AX=78.92，可知其开发禀赋总体评价为好，等级隶属度为37.95%，综合评分为78.92。

A=WB=

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

小南湖地质遗迹:根据式(5)计算得出F=AX=71.97，可知其开发禀赋总体评价为极好，等级隶属度为29.01%，综合评分为71.97。

南湖沙山地质遗迹：根据式(5)计算得出F=AX=67.52，可知其开发禀赋总体评价为好，等级隶属度为29.85%，综合评分为67.52。

大南湖绿色矿山地质遗迹：根据式(5)计算得出F=AX=66.70，可知其开发禀赋总体评价为好，等级隶属度为30.07%，综合评分为66.70。

南湖大峡谷地质遗迹：根据式(5)计算得出F=AX=57.79，可知其开发禀赋总体评价为中等，等级隶属度为28.85%，综合评分为57.79。

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

4 讨 论

4.1 评价结果

根据上文地质遗迹集中区开发潜力评分的标准，将地质遗迹集中区开发潜力分为七个等级，得分≥90分，其开发潜力为“极好”，得分在75～90分之间，其开发潜力为“好”，以此类推。根据得分，6处地质遗迹集中区总体开发潜力较好，其中最为理想的地质遗迹集中区为大海道、五堡魔鬼城以及小南湖(沙漠雅丹)，其次为南湖沙山、大南湖绿色矿山，而南湖大峡谷得分低于60，说明其目前开发潜力相对较小。各指标层的评分结果表明，大海道、五堡魔鬼城的地质遗迹的科学及教育价值、美学及观赏价值都较高，小南湖和南湖沙山美学及观赏价值较高但科研和科普价值较低，而大南湖绿色矿山则反之。6处地质遗迹总体可组合性较强，除五堡魔鬼城外，总体文化价值中等偏差，而基础设施和服务设施评分结果都较低，表明其该项条件总体较差，这也是目前制约地质遗迹集中区开发的重要因素。

4.2 建议

1)完善基础设施，增加必要的服务设施。加快硬件设施建设，重点建立和完善地质遗迹集中区的交通网络和通信网络，同时对重点地区增加必要的服务设施，建立建全管理机构。

2)发掘区内重点地质遗迹资源，加强宣传推广，打造特色旅游品牌。区域旅游资源得天独厚，如大海道有着世界级的雅丹地貌群、五堡魔鬼城和大南湖绿色矿山附近有着珍贵的恐龙化石等。目前来看都未能有效开发和保护，亟需打造特色的旅游品牌。应充分的利用多途径、多方式，特别是新媒体进行大力宣传，不但能够提升自身品牌影响力，更能带动周边其他地质遗迹集中区的开发，形成良性循环。

3)合理规划地质遗迹，发挥地质遗迹特点。区域内地广人稀，对临近的地质遗迹资源应合理的组合，此外要分析并且充分的利用不同地质遗迹其自身的特点。如大南湖绿色矿山与其临近的蜥脚类恐龙发现地其美学及观赏价值较低，但却是一个较为理想的科普教育基地。

4)整合区内旅游资源，丰富游客体验。如五堡镇不但有丰富的地质遗迹资源，还有独具异域风情的民俗文化和种植历史悠久的农产品，再如南湖沙山附近的南湖乡有一年一度的“哈密瓜节”，对地质遗迹的开发利用需要将这些资源进行整合，增加旅游资源的多元性，丰富游客体验。

5)借助特色活动或旅游产品创意，提升吸引力。对区域内地质遗迹资源的开发应充分的借助独具特色的活动或旅游产品创意来提升吸引力，增强可玩性。如大海道可定期举办穿越大海道拉力赛和音乐节、南湖沙山可举办沙漠极限越野、小南湖可举办摄影比赛等活动。此外，加强旅游产品的创意也尤为重要，游客面对美学及观赏价值较低的地质遗迹可能觉得索然无味，但借助旅游产品的创意，可将其自身内涵得以充分的展示。如恐龙化石可修建博物馆，并通过VR、5D电影等方式，还原其生活环境，将其科学研究和科普价值得以有效的发挥。

6)开发旅游特产，带动当地经济。在发展地质遗迹旅游的基础上，充分开发当地特色的农产品、奇石宝石以及民族手工艺品等，这些产品本身就具有较高的知名度，可借助打造农业采摘园、宝玉石及手工艺品展销园等观光区，推动特色产品与地质遗迹旅游融合发展。

5 结 论

1)哈密南湖乡、五堡镇地质遗迹资源丰富，观赏及科学研究价值较高，拥有雅丹地貌和翼龙、蜥脚类恐龙等世界级地质遗迹在内的众多地质遗迹资源，本文根据地质遗迹分类将哈密市南湖乡、五堡镇地质遗迹分为3个大类、7个类、13个亚类，基本理清了该地区地质遗迹的特征状况。

2)对南湖乡、五堡镇筛选出的6处地质遗迹集中区开发禀赋总体评价结果表明其开发潜力较大。其中最为理想的地质遗迹集中区为大海道、五堡魔鬼城以及小南湖，其次为南湖沙山、大南湖绿色矿山，最后是南湖大峡谷。各地质遗迹集中区可组合性较强，但目前来看，除了五堡魔鬼城、绿色矿山有较好的基础设施和服务设施外，其他地质遗迹集中区基础设施较差，普遍缺少或没有服务设施，这也是目前制约地质遗迹集中区开发的重要因素。