国内外知名专家齐聚陕考察研究“汉中天坑群”

  原标题:国内外知名专家齐聚陕西考察研究“汉中天坑群”

  2018年3月13日,陕西省地质调查院主办的“汉中天坑群国际学术研讨会”在陕西西安成功召开。会议邀请了英国伯明翰大学教授约翰·甘,乌克兰国家科学院地质科学院博士亚历山大·克里姆丘克,斯洛文尼亚科学院岩溶研究所博士安德烈·米哈维奇,英国洞穴测量专家菲利普·约翰劳斯,中国科学院袁道先院士、张国伟院士,中国工程院王双明院士,中科院地球环境研究所、中国地质调查局、南京大学、中国地质学会洞穴专业委员会等国内外专家,对“汉中天坑群”的发现、科学价值和保护利用进行了深入研讨。西北工业大学、西北农林科技大学、陕西师范大学、长安大学等多家单位的领导和专家学者参加了会议。

  3月5日—11日,30余位国内外专家与陕西省地质调查院专家组成了野外考察组,对陕西汉中镇巴圈子崖、天悬天坑,汉中南郑伯牛天坑、汉中宁强地洞河天坑等具有代表性的天坑和洞穴进行了为期7天的野外实地考察。3月12日—13日,在西安召开的学术研讨会上,国内外专家学者分别作了发言,围绕“汉中天坑群”的岩溶环境、成因机理、岩溶演化、天坑形态、深部岩溶作用、发现价值、探测技术、生物多样性及保护利用等方面开展了研讨。与会专家一致认为,一是首次在世界岩溶科学界研究和鉴定了“汉中天坑群”,该“天坑群”是迄今在北纬32°-33°亚热带最北端和我国扬子地块北缘发现的“天坑群”,填补了世界同纬度区天坑地貌的空白,对全球岩溶地貌研究具有重要的科学价值。目前,勘测天坑达54处,占全球已发现天坑数量的四分之一,其中超级天坑2个、大型天坑7个。二是揭示了“汉中天坑群”集中分布于宁强县禅家岩、南郑区小南海、西乡县骆家坝、镇巴县三元镇四个区域,查明了各“天坑群”的基本特征,建立了以小南海为案例的“内源水窗式”岩溶演化模式,论证了“汉中天坑群”及相关岩溶地貌类型特色,确定了其典型性。三是建立了基于智能化遥感、无人机航测、宇宙核素测年、岩溶水专利示踪剂示踪试验等新技术应用的天坑地质遗迹调查技术方法,在全国地质遗迹调查中具有引领和示范作用。四是在“汉中天坑群”区域内,鉴定了国家Ⅰ级保护动植物4种、国家Ⅱ级重点保护野生动植物50种,发现了3个珍稀物种,对生物多样性研究和保护具有重要意义。五是提出了“汉中天坑群”保护的原则、分区和科学开发利用建议,为申报国家和世界级地质公园提供了基础。与会专家一致认为,该研究成果整体达到国际先进水平。

  下一步,陕西省地质调查院将继续加强基础地质、水文地质调查等方面科学研究,加大与国内外科研院所及专家学者在岩溶地学、环境地理和环境生态学方面的交流合作力度,加快推进“汉中天坑群”研究基地建设,申报国家和世界级地质公园工作。

  约翰·甘(英国伯明翰大学教授)

  汉中天坑不同于中国南方喀斯特的天坑类型,在这些天坑的演化过程中,内动力地质作用是很重要的。对汉中天坑研究的核心是水源追溯,还需要更多的关于洞穴的细节测量资料。对照联合国教科文组织世界地质公园标准,“汉中天坑群”有不同类型的天坑,相对于中国南方喀斯特地貌有着不同的演化过程,具有显著的地貌或地学特征,包括生命的记录,所以是具有国际意义的地质遗产。对于汉中天坑形成的原因,有必要进一步开展更多的研究,如开展示踪实验、详细的洞穴探查等。

  镇巴、宁强和南郑三处“天坑群”,其中有一些独特的自然美景,还有地表地貌和洞穴,这些景观至少是国家级的。开发和利用的第一阶段应该建立一个国家级地质公园,对“天坑群”有限开发,建设可持续的小型旅游探险聚集区,避免大规模的混凝土道路通达天坑摧毁美景。建议建设小型基础设施或改良小路,以确保游人安全;提供“探洞俱乐部”之类的套餐计划;编写讲解地学知识和喀斯特地貌的科普材料向大众宣传。

  安德烈·米哈维奇(斯洛文尼亚科学院岩溶研究所博士)

  斯洛文尼亚岩溶研究现状是:斯洛文尼亚处于欧洲偏南,岩溶比较普遍,大多是石灰岩溶蚀地貌,岩溶特点对喀斯特地貌研究及农作物生产有着重要意义。产生岩溶作用的河流的位置,形成天坑的河流源头,以及一些较高海拔的岩溶分布,对岩溶形成的机理有着重要作用。通过斯洛文尼亚某地典型实例,论证了一些较早时期形成的坑洞,由于地表不断侵蚀,坑洞之间有地下暗河的作用,所以说有些天坑形成是由于塌陷。

  对汉中天坑的这次考察,可以看出不同时代的岩溶特征有着不同岩溶表现。有必要对这些地区进一步调查研究。“汉中天坑群”和南斯拉夫、斯洛文尼亚形成的特征有所区别,尤其是漏斗型天坑在之前并不常见,圈子崖天坑地下暗河的作用可能比以前一些小河发生溶蚀作用要强烈得多。伯牛坑可以看出有两条河汇集,对洞穴内形态的形成有着重要的作用。希望对小范围地区进行深入调查研究,来补充天坑系列地质现象的支撑数据及资料。

  张国伟(中国科学院院士)

  这个项目在学术方面和带动区域经济发展方面发挥了它的作用,应该在此基础上,朝更高层次继续做些工作。如何在环境保护和社会经济发展,成为国家级、世界级的地质公园做些公益地质工作,主要考虑三个方面。

  第一,地质背景方面,“汉中天坑群”地层系统,不属于真正的秦岭造山带。“汉中天坑群”基本是扬子板块的东西,地质基础、物质条件、地表水地下水、上下交换关系很大,从地质背景上再做一些更详细深入的工作。亚热带最北的地带,这涉及到汉中盆地的特殊性,溶洞的形态到溶洞的形成机理,地质基础很重要。这就能拿到世界上来比较,如果与南方岩溶没有差别,世界对比就没有意义。

  第二,考虑地表水、地下水、深层水的关系,包括水、CO2等,跟地质背景应该有关。因此建议除了地表的、地下的、深层的岩溶演化研究,还应有更深层次的思考。应该考虑巴山向南的溢出,再做一些更深层次的工作,除了纬度,从形态到形成机理都有特殊价值和意义。

  第三,这一带的巴山为大山深谷地带,带动这里区域经济发展非常重要。怎么样达到这样的效果,有没有经济价值,但现在怎么带动,怎么开发利用,保持这里的原始生态,这个事情确实要做。不开发不行,不能永远把它作为禁区。这个地区要脱贫、要致富,既能保护生态,又能带动地方发展,合理、有限开发利用。

  毛晓长(中国地质调查局处长、高级工程师)

  陕西“汉中天坑群”的发现是十年来全国地质遗迹调查工作的最重要发现,也是陕西地质遗迹作为一种自然资源寻找的重大突破。它能为地方政府后期的开发利用,特别是政府的精准扶贫,提供一种非常好的新途径,从这个角度讲,它是一个最重要的生态发现。从地质遗迹价值评估的标准体系看,它位于北半球亚热带的最北端的这个位置,对全球的气候研究具有重要的意义,有比较罕见地跟国内南方的天坑不同的形成机理,生物多样性非常明显,这三个方面可以体现出至少满足国家级的这个价值标准。从美学性来看,天坑,融洞穴、瀑布、峡谷,各种生态植被于一体,具备得天独厚的竞争世界级地质遗迹的条件。

  建议,第一,以“汉中天坑群”为基础开展多门类的自然资源的综合调查。第二,申报“汉中天坑群”监测系统开展深层机理研究,如“内源水窗式”岩溶演化模式,特别是国外的几位专家提出了很多不同的意见,要做很多工作要去证实这个模式。第三,开展多学科调查,形成一个真正引领全国的或者世界一流水准的天坑调查研究方法体系。第四,加强国内国际合作。第五,保护优先,有限开发,科普宣传和民俗的风情结合起来,打造特色文化村。

  苟润祥(陕西省政协环资委主任、陕西省地质调查院院长、研究员级高级工程师)

  “汉中天坑群”的发现和研究工作经历了初步认知、全面调查、深化研究及创新突破四个阶段。我省地质工作者和众多国内外相关科研院所,历时近两年时间,通过遥感解译、资料收集(群专结合)、无人机航测、洞穴探测、基础地质调查、水文地质调查、洞穴古环境分析、年代学测试、生物多样性研究等方法和手段,在北纬32°-33°湿润热带-亚热带最北缘,汉中南部5000多平方公里的碳酸盐岩区,首次发现了“汉中天坑群”,共有天坑54个,其中超级天坑2处,大型天坑7处,其他如洞穴、峡谷、地缝、峰丛、洼地、石芽、石林、湖泊等473处,在天坑及洞穴中新发现了3个陕西省新分布物种、ⅠⅡ级动植物。“汉中天坑群”被《中国国家地理》杂志誉为二十一世纪地理大发现。同时我们针对汉中“天坑群”的基本特征、生成机理以及保护利用等方面,也投入了多专业、多学科技术力量,重点开展了国内外对比研究、专家实地考察和室内研讨等工作,初步确定了“汉中天坑群”的全球地位和价值,在成因演化和生成机理等方面取得了重大进展。根据天坑等地质遗迹资源的保护现状,结合世界自然遗产地和世界地质公园的保护利用原则,提出了下一步“汉中天坑群”的保护利用建议。

  “汉中天坑群”是世界级地质遗迹资源,是全人类的共同财富,我们有责任、有义务、也有能力,保护好、研究好、利用好。

  罗乾周(陕西省地质调查中心主任、正高级工程师)

  天坑主要分布于二叠系吴家坪组(P3w),天坑45个,占83%。次为二叠系阳新组(P2y),天坑7个,占13%。地形上主要位于海拔1000米-2000米,天坑48个,占89%。区域上组成了东西长200千米,南北宽110千米以天坑为主的岩溶地貌景观带,数量多、规模大、分布广、价值高。系统分析了“天坑群”形成的可溶岩厚度(>300米),巨厚包气带(100米—400米)特征,发育宽缓褶皱、断裂、节理等对天坑形成的构造作用,地层中两个重要隔水层对地下径流形成和丰沛降雨量的水动力条件,揭示了“天坑群”形成的主要地质条件和气候条件。首次提出了天坑(群)形成时代及演化特征:242万年,溶洞出现,151—102万年溶洞广泛发育,68万年天坑出现,18.9—12.6万年“天坑群”出现,至今部分天坑(群)仍在继续发育。以南郑小南海天坑集中区重点调查研究为基础,建立了“内源水窗式”岩溶演化典型模式。保护优先、科学利用,辩证地规划好保护和利用的关系,以绿色发展的理念助推地方经济发展。

  亚历山大·克里姆丘克(乌克兰国家科学院地质科学院博士)

  通过考察和研究,在汉中地区岩溶系统和天坑的发育过程中,深成岩溶作用的可能性很大。有各种迹象表明,该地区存有残留的深成喀斯特溶蚀作用下的洞槽。这些洞槽在地貌演化过程,在现阶段对于表成洞穴的发育甚至在天坑的形成过程中,都有着重要意义。汉中地区的岩溶可能代表了一种特殊的表成岩溶叠加覆盖深成岩溶的喀斯特作用系统。为了验证这一假设,并对该地区复杂的多相岩溶系统进行深入地了解,应该在该地区建立并实施一些有针对性的研究项目。

  对未来研究的建议:进行区域地球动力演化分析;对重点地区的构造地质和地貌进行详细调查;在一些具有代表性的洞穴中进行详细的地貌研究;对洞穴中沉积物和矿物进行详尽研究;考察对于切坡和矿井中岩溶特征的记录和隧道施工的地质资料(隧道可以揭露许多深埋的洞穴);开展地球化学方面的研究,包括同位素、流体包裹体,洞内的矿物质含量、断面和充填物;开展关于气体地球化学研究(如氦、二氧化碳等),在一些天坑洞穴内进行地球物理研究。

  袁道先(中国科学院院士)

  首先,最初天坑和它配套的地表形态,例如岩溶洼地,在陕西宁强一带似乎地表形态看起来并不清楚,但往北到镇安柞水一带,地表岩溶洼地发育,并和地下暗河可以很好地配套,它的确属于热带湿润条件下的岩溶的一种类型,是贵州广西边界上峰丛洼地往北延伸的边界。

  第二,峰丛洼地地貌,南到贵州、广西的边界,北边界到秦岭以南,西到甘肃省南面的武都,东面可以到河南的栾川、汉中南郑-宁强地洞河。地下河很长,构成一个东西向的带。

  第三,加强研究和保护。一要加强调查研究。二要在研究基础上做好规划。三要申报国家公园自然遗产地。汉中在全球范围内南北边界明显,南北气候条件不同,形成了岩溶形态的差别,这是很好的研究教学资源,要研究好、规划好、保护好。四要向群众进行基础科普教育。专业单位保护力量有限,只有当地的群众集体地意识到它的价值以及会对他们带来的好处,保护才能得到普及。五要国际合作,要和国际上进行对比,像这样的大天坑,在乌拉尔、俄罗斯、斯洛文尼亚、意大利、美国新墨西哥州、马来西亚、东南亚均有发现,通过国际合作共同研究可以开阔我们的视野,有利于做好工作。

  王双明(中国工程院院士)

  陕西省公益性地质调查队伍,在“汉中天坑群”调查和研究中,取得了非常重要的发现,并及时进行了总结,产生了广泛的社会影响,彰显了陕西省公益性地质调查队伍的实力,体现了支撑政府、服务社会的价值。

  从地质科学研究、构造演化等方面来讲,这次“汉中天坑群”的发现,实际上是为深入研究汉中地区沉积、构造发展史,研究秦岭以南,包括秦岭以北华北地台环境、气候演化提供了非常重要的研究基地,从科学的角度来讲意义非常重大。

  “汉中天坑群”的发现只是调查工作的初步成果,不是最终成果。可以参考借鉴华北地台靠南边晚古生代含煤岩系下伏奥陶系灰岩中陷落柱的研究,对“汉中天坑群”与镇巴三叠-侏罗纪含煤岩系的研究进一步深化。另外,构造对“天坑群”发育的控制和影响,应该作为一个重要问题进行研究,可以把汉中盆地的形成,与南北两边溶洞和天坑的形成作为整体来看,从沉积作用的影响,构造发育过程,对整个“天坑群”进行总结。如果把“汉中天坑群”稀有动植物的生存环境、生存条件研究清楚,扩大这些稀有动植物的繁育,对整个秦岭生态环境保护、生态文明建设将起到非常重要的作用。同时也能够促进汉中地区、陕南地区经济和社会发展。陕南地区比较特殊,它是南水北调工程水源涵养地,工业发展受到限制,但陕南经济社会要发展,从利用的角度来讲,适合搞旅游的,在能够保证生态环境不受到影响的前提下发展旅游事业,同时考虑稀有动植物的繁育,这样对地方经济发展是非常有益的。

  蒋忠诚(中国地质调查局岩溶地质研究所副所长、研究员)

  汉中天坑处于南方喀斯特地貌的北缘,是一个特殊的区域,密度大,混插着峰丛洼地,是岩溶的一种特殊的区域类型。此次研讨会对于深化岩穴研究,特别是深化天坑的研究有非常重要的意义,但仅仅是开端,对于解释汉中天坑的特征、过程、机理还差得比较远。我认为汉中天坑是大的天坑套小的天坑,小天坑套竖井的结构,所以这地方的天坑构造起到了非常重要的作用。关于天坑的形成,水动力条件和这个岩溶作用只是一个前期基础,后期非常迅速的构造运动和硅质石灰岩是天坑发育的重要地质因素。要找出新的证据,对天坑形成机理进行重新思考和说明。要把这个工作深入下去,就必须加强水文地质调查和地质遗迹调查与研究工作,要申报世界地质公园或世界地质遗产。这里既是有特色的岩溶景观和地质景观,也可能是基础地质,特别是岩溶地质的一个原始性创新。岩溶地质研究所会配合中国地质调查局和陕西省地质调查院将“汉中天坑群”岩溶研究工作搞好。

  洪增林(陕西省地质调查院党委书记、教授)

  “汉中天坑群”地处巴山西段,属北亚热带湿润气候与暖温带半湿润气候的过渡带,位于我国第二级地貌阶梯-西南亚高、中山大区-秦岭大巴山亚高山区。“汉中天坑群”天坑数目前占全球天坑总数的近四分之一,是我国岩溶台原面上发育数量最多的“天坑群”,是在我国北纬32°湿润热带-亚热带岩溶地貌区北界首次发现的岩溶地质奇观。“汉中天坑群”的发现,改变了之前全球“天坑群”多集中在赤道高山气候、低纬度干旱气候、中亚热带—南亚热带、高纬度地中海气候区的地理分布格局,同时改变了“天坑群”主要分布于岩溶高原、高原斜坡地带和山地丘陵地带的学术认知。“汉中天坑群”区域的洞穴中古地下河溶蚀形态、河流堆积物及次生化学沉积物极为丰富,为研究岩溶台原地貌演化和秦巴山区古地理环境变化提供了丰富素材。“汉中天坑群”地处我国南北各动植物区系的交汇场所,目前在“汉中天坑群”区域内发现陕西省新分布物种3种,鉴定了国家Ⅰ级保护动植物4种、Ⅱ级保护动植物50种,更新了区域物种库,丰富了秦巴山地生物原始样本,为研究秦巴山区生物多样性提供了新的样地。“汉中天坑群”具备世界地质公园和世界自然遗产地资源禀赋,是世界天坑地质遗迹研究的自然博物馆和天然实验室。下一步,省地调院将积极发挥牵头作用,联合国内外大专院校和科研机构,在地理学、地貌学、地质景观学、植物学、古气候学、水文学、生态环境学等多学科领域开展攻关和研究,充分挖掘“汉中天坑群”科学研究、科普教学、科考探险等多种功能价值,为汉中乃至全省经济社会发展提供科研技术支撑。

  汉中世界级“天坑群”——二十一世纪地理大发现

  2015年陕西省地质调查院在全省开展地质遗迹调查工作,通过遥感卫星图片与无人机航测解译、对比研究,确定陕南汉中有天坑。由此,陕西汉中地区发现罕见“天坑群”的重大消息,在国内外引起强烈反响。这一重大发现,在陕西地质遗迹调查史上具有里程碑意义。

  发现天坑线索后,陕西省地质调查院精心安排部署,组织区域地质、水文地质、遥感地质、动植物学、测绘学、洞穴探测以及摄影摄像等上百人的专业技术力量和160余套设备,行程上万公里,在汉中南部5000多平方公里区域内,通过近两年的深入调查,发现地质遗迹共527处,分属21个类型,其中天坑54处,包括超级天坑2处、大型天坑7处,其他如洞穴、竖井、漏斗、峰从、洼地、峡谷、地缝、石林、湖泊等岩溶地貌景观473处,同时在天坑及洞穴中发现了中华眼镜蛇、城口马蓝和十大功劳等3个陕西省新分布物种。“汉中天坑群”被《中国国家地理》杂志誉为“二十一世纪地理大发现”。2016年10月,陕西省地质调查院组织国内外地质专家学者,对项目阶段成果进行了初步论证,认为“汉中天坑群”是我国北纬32°-33°湿润热带-亚热带岩溶地貌区最北界首次发现的天坑地质景观,不仅在数量上位居世界前列,而且具有典型性、原始性、稀有性、独特性、完整性等资源禀赋,具备科学研究、科考探险、观光旅游等多种价值,具备世界级地质遗迹标准。

  2016年11月24日,陕西省国土资源厅举行了世界级地质遗迹——“汉中天坑群”阶段性调查成果新闻发布会,从而揭开了“汉中天坑群”神秘面纱,国内新闻媒体争先报道,引起了专家学者广泛关注。按照省委省政府对“汉中天坑群”遗迹保护的指示精神和专家学者的意见建议,项目有序向前推进。一方面继续开展深度调查和科学研究,以全域调查为重点,对重点工作区之外的岩溶区地质遗迹资源进行全面调查,积极筹建“天坑群”岩溶地质研究工作站,通过举办学术会议、外出考察、邀请专家定期科考指导等形式,不断提高项目成果。另一方面科学编制开发规划,落实保护措施,启动国家、世界地质公园和自然遗产申报工作。

(责任编辑:何仲)

标签: 专家 汉中天坑群

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