国土空间规划的地质研究——以长株潭城市群与绿心为例

童潜明

（湖南省地质科学研究院，湖南 长沙 410007）

长株潭三市结合部，一块528 km2的土地即将崛起一座世界级的长株潭绿心中央公园，它不仅是目前国内唯一的大型城市群绿心，也是世界上最大的城市群绿心。为此笔者从其地质基础，就长株潭城市及其绿心的形成，建设、保护，在国土空间规划中的地质学运用进行论述。

1 长株潭城市及其绿心的地质基础

在地质史上，属于欧亚板块的我国大陆南部受菲律宾板块向西北的挤压，影响我省发生间歇性掀斜式的升降运动，使南部地壳抬升量较大，向北逐渐减少。即所谓掀斜运动使湘江北流。湘江过衡阳后到株洲地界，突然以90°向东拐成东西向河道，临近湘潭地界又向北拐90°到长沙恢复南北向河道。湘江流向突然改变不是河流演变到老年期所形成的河曲，而是活动地块运动的结果。

活动地块是我国地震和地质学家以断块构造理论、构造块体概念为基础提出的，以此研究大陆强震机理与预测。所谓活动地块是被形成于新生代晚第四纪，距今10~12 万年的断裂或者晚第四纪之前形成的断裂，但晚第四纪以来仍有强烈活动的构造带所分割和围限，具有相对统一运动方式的地质单元。活动地块边界带构造活动强烈，绝大多数地震都发生在边界的活动构造带上[1]。

按活动地块学说，与长株潭城市群绿心直接相关的地块分为：（1）白马垄抬升亚地块，主要由新元古界板溪群板页岩及泥盆系中统砂页岩组成。（2）梅林桥—长岭抬升亚地块，主要由白垩系和泥盆系中统碎屑岩类组成。（3）湘潭斜降亚地块，主要由第四系堆积物和白恶系砂页岩组成（图1）。之所以称亚地块，是因为这些地块规模较小[2]。三个活动亚地块构成了长株潭城市群结合部及其绿心的地质基础。

图1 株洲—湘潭地区新构造地块图[2]1-白马垄抬升亚地块;2-梅林桥-长岭抬升亚地块;3-湘潭斜降亚地块Fig.1 Geological map of neotectonics in Zhuzhou-Xiangtan area1-Baimalong uplift sub block;2-Meilinqiao-Changling uplift sub block;3-Xiangtan oblique sub block

2 湘江大拐弯带来了长株潭城市群

河流的流向一般受构造活动的岩石破弱带控制。当湘江过衡阳到株洲地界时，碰上白马垄抬升亚地块受阻无法通过，只好沿与梅林桥-长岭抬升亚地块相交的边界岩石破弱带向东拐，湘江就顺势由东向西流；当湘江向西到湘潭斜降亚地块，又沿与白马垄抬升亚地块的边界岩石破弱带拐弯向北流。于是形成了湘江中下游的株洲～长沙河流大拐弯。

白马垄抬升亚地块是长沙盆地的东南部边界，它对发源于大围山由北东向南西方向的浏阳河也有影响。浏阳河本应继续南流到株洲地界汇入湘江，可是当其进入白马垄亚地块以后，由于其抬升后无法通过，于是在浏阳普迹从北西流向北东折转进入长沙盆地，使浏阳河形成了一个大拐弯。

长株潭地区湘江大拐弯及浏阳河大拐弯都是受活动亚地块和湖南整体的掀斜运动控制的，其活动时间是新生代晚第四纪即晚更新世，距今10~12万年。这就说现在的湘江和浏阳河河道定形于这个时候。

“逐水而居”是自古至今人类争取生存与发展一直遵循的基本规则，因为河流的冲积土壤肥沃、灌溉方便而宜居，古文明也就发生在河流的沿岸，特别是有富饶的冲积平原。湘江在12万年以前，作为古洞庭湖的水系，是由南往北的基本直线而流，到了晚新生代由亚地块运动才有湘江的大拐弯，才有富饶的冲积平原，才有古人聚集，使长沙和湘潭成为几千年的历史古城。

至于株洲，湘江段并没如湘潭、长沙那样的冲积平原形成，故古代未有人聚居成城，它作为城市的历史很短，是依托着新中国成立后的长沙市、湘潭市的发展而发展。没有长沙和湘潭两古城，很难说有株洲新城。因此湘江的大拐弯带来了长株潭城市群。

3 白马垄抬升亚地块是“绿心”主体

亚地块在构造运动中均以间歇性抬升的垂直运动为主导，它们之间的变形程度和均一程度有一定差别，这种差别是塑造区内地貌的主要内力地质作用。因此三个亚地块的地貌类型不同，白马垄亚地块和梅林桥-长岭亚地块为剥蚀山丘-丘陵地貌；湘潭斜降亚地块（向北延至长沙）是低洼山岗-阶地地貌。于是长株潭城市群由东向西是丘陵→高岗→低岗→阶地→冲积平原的梯状地形。其中的丘陵→高岗是“绿心”主体[2]。

4 亚地块的构造运动

4.1 河流阶地

河流阶地的形成主要是在地壳垂直升降运动的影响下，由河流的下切侵蚀作用形成的，是地球内外动力地质作用的结果。有几级阶地，就有过几次运动，形成最早的阶地距现河面（侵蚀面）最高，编号最大。湘江的湘潭-长沙段有7 级阶地，那就是说第四纪260 万年里，有过7 次间歇性垂直运动。其中现侵蚀面（T0）0~5 m；1级价地（T1）距侵蚀面5~13 m，是距今10~12 万年的晚更新世形成（表1），是亚地块的构造运动的结果；从中更新世到早更新世的240多万年内形成了从第2 级到第7 级阶地（T2~T7），距侵蚀面60～80 m，说明上升与下切相对达60～80 m；年轻的第0、1级阶地距侵蚀面5~13 m，说明在10~12 万年以来的亚地块构造运动期间上升与下切相对达5~13 m。因此由河流阶地表明了构造运动的发生[3]。

表1 亚地块构造运动形成的T0～T1级阶地Table 1 T0~T1 terrace formed by tectonic movement of terraces

4.2 地震

成带状展布的地块的边界有可能与地震孕育和活动有密切联系[4]，中国工程院院士赵文津说“地震发生，其实是沿着活断层以及相应的活动地块边界体系发展与转移的，这是地震预报的基础性工作”[5]。据湖南省地震局研究，长沙地区早、中更新世有明显的断裂活动（图2），这些断裂活动推证“晚更新世断裂活动没有完全止息，可以旁证的是有地震活动”。历史记载自1552年至1852 年就记录过15 次，许多次地震显然就发生在长沙市区，如康熙长沙府志记载1552 年长沙“大水七日，风雷电大作，沿江地震至岳麓山而定”；19 世纪以来，也曾发生过若干次小震[6]。因此地震活动也证明构造运动的发生。

图2 切穿第四系和基底的断裂（左图湖南师范大学操场切坡；右图三叉矶[6]）Fig.2 Fault cutting through Quaternary and basement left:Cutting slope of playground of Hunan Normal University；right:Sanchaji[6]

5 长株潭绿心中央公园的地质遗迹资源

地质遗迹作为一种资源有两个含义：一是有美学和科学价值的可作为风景名胜区的组成部分；二是有科学意义的能说明一个区域的自然环境和自然规律。从现在所了解的地质遗迹，在长株潭城市群具有美学价值可作为风景旅游区尚不具备，还须发掘，但不乏有科学意义的地质遗迹。对这类地质遗迹可概分为三类。

5.1 自然环境的地质遗迹

亚地块、亚地块接触带、丘陵、高岗、阶地等，既是解读长株潭城市群绿心公园的形成的地质遗迹，也是解读湘江大拐弯的地质遗迹。由它们形成了长株潭城市群的自然环境，是自然作用不仅改变了地理环境，也改变了人类社会环境，影响着人类生存与发展的现在与未来。

5.2 自然规律的地质遗迹

构造亚地块的边界带是构造相对强烈带，是体现可能导致的地质灾害的自然规律的地质遗迹。观测研究它对长株潭城市群的市政建设应该说很有必要，重要的城市设施、主干交通线和高层建筑必须要考虑这一自然规律。这一点地震工作者早就提出过：“在重大工程建设时，最好适当避开第四纪断裂分布区，或查明确无第四纪断裂。如不得已不能避开，则需适当加强工程处理措施[6]。”

5.3 生物进化的地质遗迹

5.3.1 原始生物

湖南最古老地层年龄17～26亿年，长沙市区的伍家冲和洞田发育最全，研究最好。洞田经中科院地质研究所、中国地质大学（武汉）分析鉴定，藻类化石有十三个属，九个种，是目前发现藻类化石最多的地方，说明至少17亿年前长株潭地区就有丰富的生物了。

5.3.2 石燕湖的跳马涧组剖面及化石

在湖南近代地质事业开创时期，湖南地质调查所地质学家田奇㻪院士在跳马涧1928 年测制剖面，确定为泥盆系中统，命名为“跳马涧组”。跳马涧组中最重要的发现是有胴甲鱼、沟鳞鱼、湖南田氏鱼的化石，其次是亚鳞木植物化石和瓣鳃类等海相生物化石[7]。

地史上著名的“寒武纪物种大爆发”后才有了脊椎动物，才有了生物的多样性。石燕湖的跳马涧组剖面有原始的鱼类、亚鳞木植物、瓣鳃类等海陆相生物化石。是目前湖南和华南地史上第一个生物多样化的点，在生物进化史上意义重大。

5.3.3 长沙和株洲市区内的恐龙化石

一是2005年12月24日《人民日报》第八版报道，在星沙区柳树坡（县物质局）建筑工地“开路推土，推出了6500 万年前白垩纪的恐龙蛋化石，龙蛰蛮荒，应时而出，圆圆满满一窝连着一窝，人们视为吉兆”。该处恐龙蛋据说有数十枚，现有4枚存湖南省地质博物馆。

二是2008 年7 月在株洲市天元区莲花小区新建东风小学工地，发现很多破碎的恐龙骨化石，分布在白垩系上统剖面的厚13 m 的8 个岩层中。在工地逐日爆破的岩块中，原湖南省地质研究所博物馆和株洲市囯土局抢救出共326块。经中科院古脊椎动物与古人类研究所鉴定有蜥脚类的梁龙、泰坦巨龙；兽脚类的棘龙、驰龙、鲨齿龙、暴龙、霸王龙、似鸟龙、虚骨龙；鸟脚类的鸭嘴龙等10种。是华南恐龙最多的化石产地，代表我国南方地区一个重要的化石产地。恐龙骨埋在有火山熔岩的岩层中，有恐龙灭绝于火山爆发的直接证据，这在国内外很罕见。天元恐龙化石点的研究将为我们全面了解南方地区晚白垩世恐龙动物群的情况，乃至东亚地区晚白垩世恐龙动物群的组成和演化提供重要信息[8-10]。

5.3.4 古人类工具

1991年8月，原长沙市文物工作队在永安镇

芦塘村北部的一座小山包上发现了一处古文化遗址，其后，又在市区五一路、高桥及张公岭等地相继发现了几处旧石器地点。这些古老的石器，制造于约20 万年前。因此长株潭区20 万年前就有古人类休养生息。

以上化石遗迹反映的生物进化谱系，加之地层出露的层位、三大类岩石在大中城市的市区分布，国内外实属罕见。

6 国土空间规划中的地质学内容

（1）地质基础的研究，能够对其自然环境和自然规律有深入了解。空间规划要尊重自然和遵循自然规律。习近平指出“人与自然是生命共同体，人类必须尊重自然、顺应自然、保护自然”。人类只有遵循自然规律才能有效防止在开发利用自然上走弯路，人类对大自然的伤害最终会伤及人类自身，这是无法抗拒的规律。地质遗迹资源是解读一个区域的自然和自然规律的密码，才能对这个区域的自然和自然规律知其然知其所以然，才能以其昭昭使人昭昭。

（2）构造运动活动带研究对规划中的市政建设的布局和地质灾害预防有重要指导意义。

（3）化石地质遗迹的研究在规划中应与历史文化遗址的研究同等重要，因为长沙市不仅是历史文化城，也是大中城市中非常罕见的地史文化城。

（4）以上三点是针对长株潭城市群与绿心的国土空间规划所要进行的具体的地质研究内容。其实在进行国土空间规划时，还应视具体地区深化地质研究，其内容应包括区域地质、水文地质、工程地质、环境地质、地球化学，甚至海洋地质诸方面。