0 引言

地质遗迹是在地球演化的漫长地质历史时期，由于各种内外地质作用形成、发展并遗留下来的珍贵的、不可再生的地质现象（杨涛等，2007；任娟刚等，2021），是人类认识地质现象、推测地质环境和演变条件的重要依据（吴昊等，2022），是人们恢复地质历史的主要参数，也是地质公园赖以存在的基础。其作为一种集科学价值、美学价值、社会经济价值于一身的自然资源（张国庆等，2009），受到了越来越多的关注（屈欣等，2022）。

河北省秦皇岛市柳江盆地地处河北省东北部，南临渤海，北依燕山，东接辽宁省葫芦岛市，西近京津，面积约240 km²。在较小区域内却汇集了地层剖面（刘书燕和崔贵云，2015）、岩石剖面（赵献军等， 1997；马坤元等，2016）、构造剖面（谢启红和邵先杰，2016）、古生物化石群（牛平山等，2003；刘金毅等，2015）、重要化石产地（任学义等，2016；史殿胜等，2013）、水体地貌（谷洪彪等，2017）、地质灾害遗迹（田级生，1992；苏凯等，2014）等众多地质遗迹，被公认为“天然地质博物馆”“华北地质演化的教科书”，是中国现代地质学的发祥地之一，被称为地质、地理学家的摇篮（张俊杰等，2017）。

本文以柳江盆地为研究对象，对柳江盆地一带地质遗迹类型、分布、规模、数量、形态、物质组成、组合关系等基本特征进行梳理，并对各类地质遗迹的地质背景、成因及演化进行研究分析，研究成果可为有效保护和合理开发利用区内地质遗迹资源提供重要科学依据。

1 研究区区域地质背景

柳江盆地大地构造位于中朝准地台中部，燕山台褶带东段，山海关台拱。整体呈南北长、东西窄的不规则状展布，叠加于新太古代变质基底之上。是以古生界地层为主，不对称向斜为基础，并受中—新生代构造运动改造的复合盆地。其构造演化基本与中朝准地台一致，盆地中出露了从新元古界到中生界的稳定型盖层沉积序列，完整记录了从新元古代以来燕山台褶带的构造演化活动。

地层出露较为齐全、地层界限清晰可见、生物化石丰富多样，且多具有代表性。发育的地层从上至下主要有：新生界第四系；中生界侏罗系和三叠系；古生界二叠系、石炭系、奥陶系和寒武系；新元古界青白口系和新太古代山海关变质花岗岩（图1）。

盆地内构造发育，主要构造线方向为近南北向。自古生代以来，本区经历了吕梁运动、蓟县运动、加里东运动、海西运动、印支运动和燕山运动的改造，形成了一系列褶皱构造与断裂构造。

柳江盆地的形成主要受燕山期构造活动的影响。区域内燕山期岩浆活动频繁，多期次侵入和喷发形成了区内复杂的岩石类型。岩浆活动由早至晚，呈现从基性—中性—酸性—碱性的演化趋势。岩体展布方向受区域构造的控制，岩石类型复杂多样，从基性到酸性，从深成至浅成侵入体及各种火山岩与火山碎屑岩均有代表性岩石出露。燕山期侵入体多集中分布在柳江盆地外缘地区。代表性岩体有柳江盆地东南部后石湖山岩体和柳江盆地西部的响山花岗岩体等。

2 地质遗迹类型与分布特征

2.1 地质遗迹类型

本研究共在柳江盆地及周边发现重要地质遗迹点 101 处。依据中华人民共和国国土资源部《地质遗迹调查规范》（DZ/T 0303-2017）中有关地质遗迹分类标准来划分，可分为三大类，十一类，二十二亚类。

1—第四系；2—下白垩统张家口组；3—下侏罗统髫髻山组；4—早侏罗统下花园组；5—三叠系；6—二叠系；7—石炭系；8—奥陶系；9—寒武系； 10—新元古界青白口纪；11—太古宙变花岗岩；12—闪长岩；13—正长斑岩；14—流纹正长斑岩；15—花岗岩；16—断层；17—角度不整合界线； 18—平行不整合界线

其中基础地质大类 50 处，进一步划分为：层型剖面（典型剖面）6 处、不整合面 9 处、褶皱与变形 8 处、断裂 9 处、古生物群化石产地 6 处、古植物化石产地 1处、典型矿床类露头 9处、典型矿物岩石命名地 1 处、矿业遗址 1 处；地貌景观大类 43 处，进一步划分为：碳酸盐岩地貌（岩溶地貌）8处、侵入岩地貌 10处、变质岩地貌1处、碎屑岩地貌5处、河流（景观带）3处、湖泊（潭）1处、瀑布1处、泉1处、火山机构3 处、火山岩地貌 1 处、古冰川遗迹 2 处、峡谷（断层崖）2 处；地质灾害大类 9 处，即地面塌陷 9 处。详见表1。

2.2 地质遗迹分布特征

按地质遗迹类型来看，基础地质大类中的地层剖面、不整合面、古生物群化石产地等地质遗迹分布于低山和丘陵一带，该区域岩石裸露，地层出露较好，是观察地层剖面和岩石等地质遗迹的良好场所。同时，这些地质遗迹点又均分布于向斜东翼，而褶皱与变形、断裂地质遗迹则主要分布于向斜西翼，这与柳江向斜为一不对称向斜有关，东翼相对宽阔，西翼褶曲幅度，地层破坏严重，构造发育。

非金属典型矿床类露头地质遗迹点主要分布于向斜东西两翼寒武系、奥陶系沉积地层出露区域，而金属典型矿床类露头地质遗迹点则分布于燕山期岩体与沉积地层接触带和构造带附近。

侵入岩地貌全区均有出露，说明柳江盆地各时期岩浆活动均比较强烈。岩溶地貌、水体地貌发育，多分布于盆地内河流两岸或地势低洼处。说明区内岩溶地貌的形成多与地表水有关。

地质灾害大类地质遗迹点主要分布在黑山窑 —上庄坨—义院口一带，这些区域地形相对平坦，村庄、工业企业较密集，地下岩溶发育（图2）。

3 主要地质遗迹特征

3.1 基础地质大类

柳江盆地内发育有元古宇—中生界 26 个组级地层单元（李小明等，2012）。出露最老地层为新元古界青白口系长龙山组，不整合覆盖在新太古代变质花岗岩之上，与下伏地层形成明显的角度不整合接触，其上缺失新元古界震旦系。古生界地层在盆地范围内广泛发育，缺失中、上奥陶统、志留系、泥盆系和下石炭统。中生界以陆相沉积和火山岩为特征，缺失下、中三叠统和白垩系。新生界第四系沿沟谷、低洼处分布。地层单位划分标志与界限清楚，化石丰富，自然出露，系统完整，国内少有。特别是奥陶系亮甲山和三叠系黑山窑组为华北区域对比的重要层型剖面和基本地层单位。现已建立的张岩子—东部落地层剖面、东部落—潮水峪地层剖面、亮甲山地层剖面、石门寨西—瓦家山地层剖面、黑山窑—大洼山地层剖面等 5 条地层剖面所在区域已建立国家级自然保护区，沙河寨西地层剖面已建立省级自然保护区。

同时，盆地内还留有经历吕梁、蓟县、加里东、海西、印支和燕山运动而形成的6大不整合面（图3） 和一系列向斜、背斜（图4）、正断层、逆断层、擦痕、阶步、地堑等各种构造形迹地质遗迹。

3.2 地貌景观大类

柳江盆地沉积岩、岩浆岩、变质岩3大岩类分布广泛、种类繁多。其中，沉积岩的形成环境有海相、陆相、海陆过渡相；岩浆活动方式有深成侵入、浅成侵入、溢流熔岩及火山喷发；变质岩有接触变质作用、区域变质作用、混合岩化作用等形成的。不同岩性不同的物理化学性质，也形成了千姿百态的地貌景观。

盆地中分布有由石灰岩形成的象鼻山（图5）、溶洞、天井、石芽、溶沟等岩溶地貌；中生界花岗岩山体高大雄伟，陡峭险峻，如刀砍斧凿、鬼斧神工般秀美；鸡冠山顶石英砂岩上波澜起伏的波痕、石门寨村西山坡上砂岩中如鲜花绽放般的球状风化；板厂峪火山岩冷凝收缩形成如展开书简的柱状节理 （图6）；流水作用形成的离堆山、跌水（图7）、曲流河、阶地；一平如抹的鸡冠山平顶山等地貌景观，奇特而美丽。这些地质遗迹不仅具有较好的教学、科普及研究价值，还兼具极高的美学价值。

3.3 地质灾害大类

柳江盆地由于其特点的地质条件，地质灾害多发，灾种主要为地面塌陷。本研究，共发现地面塌陷地质遗迹点 9 处，大部分分布于柳江盆地水源地范围内，塌陷坑形态多呈椭圆形、圆形，直径一般 2～8 m，深 2～5 m（图8）。主要危害内容为水井干枯，地表变形，房屋出现损坏程度不一的损毁情况。险情等级小型、中型、大型均有。

3.4 典型地质遗迹资源对比研究

中国国家地质公园众多，但是目前参照《地质遗迹调查规范》（DZ/T 0303-2017）开展系统地质遗迹调查与评价工作，并对地质遗迹进行分类的并不多。为了进一步深入发掘柳江盆地地质遗迹资源科学、科普、美学、旅游开发价值，本研究将柳江盆地地质遗迹资源与其他国家级地质公园进行了对比。由表2 可见，柳江盆地面积适中，交通便利，地质遗迹类型多样。虽然在某一方面不一定很突出，但小而全，科学、科普、美学、旅游开发价值总体更为均衡，在国内实属罕见。

4 地质遗迹形成的原因

4.1 基础类地质遗迹形成演化

柳江盆地经历了从太古宙、元古宙、古生代、中生代到新生代的地质历史阶段。太古宙—元古宙主要为基底的形成阶段，元古宙—古生代主要为盖层的形成于演化阶段，中生代以来主要为板内造山阶段。

太古宙—元古宙阶段主要受吕梁运动的影响，太古宙柳江地区一直处于抬升剥蚀阶段，直到晚元古代才开始接受地层沉积。因此，区内缺少中古元古界地层，形成了新太古界变质花岗岩与新元古界长龙山组之间的角度不整合面。此后，沉积形成的长龙山组砂岩、粉砂质页岩和景儿峪组砂岩、泥灰岩，反映了区内元古宙晚期为平缓的滨海海滩至亚浅海的沉积环境。

元古宙晚期受蓟县运动影响，柳江地区重新进入抬升剥蚀阶段，直至早古生代华北地块沉降，区内才开始接受地层沉积。因此，区内缺失震旦纪地层，形成了上元古界景儿峪组与寒武系府君山组之间的平行不整合面。此后，沉积形成的府君山组灰岩，反映寒武纪早期为陆地剥蚀环境逐渐过渡为滨浅海环境。

古生代以来，寒武纪—奥陶纪柳江地区虽受到加里东运动早期的影响，但整体上处于滨浅海的沉积环境，沉积了寒武系馒头组、毛庄组、徐庄组泥页岩，张夏组、崮山组、长山组、凤山组灰岩（梅冥相等，2019），奥陶系冶里组、亮甲山组、马家沟组灰岩和白云岩。区内在沙河寨剖面、东部落—潮水峪剖面、亮甲山剖面均可见到典型的地层剖面。同时，由于寒武纪生物大爆发和奥陶纪生物大辐射，寒武系地层中普遍存在三叶虫等无脊椎海洋生物化石，奥陶系地层中角石、螺等古生物化石也大量存在。

奥陶纪晚期，受加里东运动影响，整个华北地区抬升剥蚀，直至石炭纪才重新沉积。因此，区内缺少晚奥陶世、志留纪、泥盆纪和早石炭世的地层，并且形成了奥陶系马家沟组灰质白云岩与石炭系本溪组砂岩之间的平行不整合面。

石炭纪以来，华北地台沉降，柳江地区处于间歇性海侵环境中，沉积了一套含煤碎屑岩系。到二叠纪区内脱离海洋环境，开始沉积一套河流相为主的碎屑岩。由于石炭纪温暖湿润的气候，进入晚古生代，动植物大规模登陆，并占领陆地上各种生态环境。特别是石炭纪晚期，陆生植物蓬勃发展，开始出现空前规模的森林，因此在石炭和二叠纪中植物化石十分丰富。

晚二叠纪受海西运动影响，柳江地区重新变为抬升剥蚀环境。因此，缺失下、中三叠统地层，但柳江盆地南部在晚三叠世沉积了一套碎屑岩地层，即黑山窑组。由此形成了二叠系石千峰组与三叠系黑山窑组之间的角度不整合面。

三叠纪以来，印支运动对柳江地区有较大影响，在区域整体南北向应力的影响下，柳江盆地转化为小型湖盆。此后沉积了一套粗碎屑岩建造，即侏罗系下花园组砂岩、泥岩。同时形成了三叠系黑山窑组与侏罗系下花园组之间的角度不整合面。

侏罗纪以来，柳江地区主要受燕山运动影响，早侏罗世地壳挤压抬升并伴随着断裂与火山活动，在柳江地区形成了髫髻山组安山岩。中侏罗世晚期，在东西向挤压应力的影响下，形成了柳江向斜。晚侏罗世晚期，岩浆活动作用下形成了大型的花岗岩体，同时形成了上侏罗统张家口组中酸性火山熔岩。在燕山运动的影响下，区内多处形成了北东向的断裂，在潮水峪、吴庄地区可见发育明显的断裂，在石门寨西—瓦家山剖面和黑山窑—大洼山剖面均可见到二叠系至侏罗系地层及两个不整合面。内动力地质作用，不仅形成了柳江盆地的向斜构造，而且形成了该区纵横交错的断裂构造，这些断裂构造破坏了向斜构造的完整形态，把该区地壳切割成大小不同的断块。由于断块的差异，以平顶山、单斜山、地堑的地貌特点表现出来，如鸡冠山地堑、鸡冠山平顶山、张岩子单斜山、鸡冠山断层崖等。

而燕山期晚期岩浆活动还将一部分金属元素带到地壳浅部并聚集形成含矿热液，岩浆向上侵位过程，随着温度压力的降低，矿物有规律地分期析出沉淀，在岩体与沉积岩接触带附近发生交代反应，形成矽卡岩化多金属矿床，或在一些构造带内形成低温热液型矿床（点）。

晚侏罗世，受燕山运动影响，导致区内板厂峪、傍水崖—上庄坨、义院口老鹰窝等地发育了多个火山口，形成了以粗面岩为主的喷发岩，同时夹杂大量的火山角砾岩、火山凝灰岩和火山沉积岩（赵瑞鹏等，2019）。火山岩喷出岩在冷凝过程，形成了柱状节理。火山碎屑岩则主要分布在板厂峪景区内山顶仙人桥到杨家楼一带，以火山集块岩、角砾岩和凝灰岩为主。

白垩纪以来，柳江地区相对平静，一直到第四纪整体处于剥蚀的环境。因此，缺失白垩纪、新生代古近纪和新近纪的地层。

4.2 地貌景观类地质遗迹形成演化

第四纪以来，区内经历了 3 次比较明显的抬升作用。使盆地内河流以下切作用为主，在上庄坨地区形成了大石河的五级河流阶地地貌，在中上游广大地区形成了许多“V”形谷地段。由于地层、岩石坚硬程度不均匀，河流遇到抗风化能力强的岩石后发生曲流，河流主流线偏向凹岸，水流速度较快，发生侧向的侵蚀作用，河岸形成陡崖，被剥离出的岩石块，滚落到坡脚堆积，形成倒石堆；而凸岸一侧水流较缓慢，水体浅，地形平缓，发生侧向的沉积作用，形成河漫滩等，这一现象在蟠桃峪村比较直观。

以不同产状侵入于地表之下的侵入岩，被剥露出地表，且基本上保持原始侵入状态，构成本区各种侵入岩地貌，规模较大的呈岩体状，如：祖山花岗岩体；规模小一点的呈岩株状，如：张岩子岩株；规模很小的但是产状陡峭的呈岩墙状，如：潮水峪岩墙、山羊寨辉绿岩墙、沙锅店花岗斑岩岩墙；规模很小的但是产状平缓的呈岩床状，如：亮甲山岩床。

柳江盆地大面积分布的寒武纪、奥陶纪灰岩、白云岩为本区岩溶地貌的发育提供了必要的基础。丰沛的地表或地下水沿灰岩、白云岩表面或裂隙流动，不断对石灰岩进行溶蚀，在石灰岩表面形成溶沟。随着溶蚀作用的不断进行，灰岩中的缝隙不断扩大，其沟通性亦越来越好，因而加速了地表流水的循环，岩溶作用愈加容易进行。随着溶沟的不断发生发展，形成了石芽、溶洼、溶斗等，如：沙锅店岩溶地貌。在断裂交叉部位、接触带附近、河岸边，流水的水平循环带也会形成溶洞，如：沙河寨岩溶、柳观峪溶洞、杨家坪岩溶等。一些形成年代较早的溶洞还会成为一些哺乳动物、蛇、鸟等的栖息地，而突如其来的强降雨引发的山洪、泥石流灌入其中为这些动物带来了灭顶之灾。经过若干年后，被掩埋的动物遗体变成化石保存至今，如：山羊寨溶洞及板厂峪溶洞中的堆积物中均发现了大量第四纪哺乳动物化石。

4.3 地质灾害类地质遗迹形成演化

柳江盆地中心区域地形相对平缓，第四系地层发育，主要为河流相堆积，具有二元结构，下伏寒武系与奥陶系灰岩为主。灰岩在岩浆岩侵扰及断裂构造的共同作用下支离破碎，岩溶极其发育，溶口大且与松散层直接接触。松散的第四系易被地下水潜蚀塌落，畅通的岩溶通道成为接受与容纳塌落物的空间。人类开采地下水或者旱、雨季交替时，造成地下水位升降变化较大、较快，导致水对环境的荡涤潜蚀、负压吸蚀、疏通扩展等作用的发生和加强，进而引发地面塌陷（毛洪亮等，2020）。

5 结论

（1）本研究共在柳江盆地及周边发现重要地质遗迹点 101 处。依据有关地质遗迹分类标准来划分，可分为三大类，十一类，二十二亚类。其中基础地质大类 50 处、地貌景观大类 42 处、地质灾害大类9处。

（2）按地质遗迹类型来看，基础地质大类中的地层剖面、不整合面、古生物群化石产地等地质遗迹分布于向斜东翼低山和丘陵一带；褶皱与变形、断裂地质遗迹主要分布于向斜西翼。非金属典型矿床类露头地质遗迹点于向斜东西两翼均有分布，金属典型矿床类露头地质遗迹点则分布于燕山期岩体与沉积地层接触带和构造带附近。侵入岩地貌全区均有出露，岩溶地貌、水体地貌多分布于盆地内河流两岸或地势低洼处。地质灾害大类地质遗迹点主要分布在黑山窑—上庄坨—义院口一带。

（3）柳江盆地丰富的地质遗迹资源形成的主要原因为区域地壳的多次抬升与下降及其引起的岩浆活动和构造运动。

注释

① 宋鸿林，张长厚，王根厚，白志达，徐德斌，张维杰，赵国春，颜丹平 .2004. 河北青龙县幅 1∶25 万区域地质调查（修测）[R]. 北京：中国地质大学（北京）地质调查研究院.

参考文献