地學科普不是對神話故事、 歷史傳說的解說,不但要講解地球科學知識,而且還要用通俗易懂、活潑生動的語言來描述生澀枯燥的地學術語,以期提高公眾科學素養、打造地學旅遊形式、增強地質遺蹟保護意識。

以王屋山-黛眉山世界地質公園為例,介紹了幾例典型的地質遺蹟,不求專業、力求易懂。隨著 全民科學素質行動計劃綱要實施方案(2016—2020年)【國辦發〔2016〕10號】的全面實施,相信地學科普事業將大有所為。

郎景和院士說,科普是科學家的責任;

我說,科普不僅僅是科學家的責任。科學家把自己的研究成果奉獻給人民、用於造福社會,這是其職責所在,但科學家們的隊伍、時間、精力畢竟有限,無法將科普工作觸及到各個角落,這就需要一批志願學習科學、傳播科學的隊伍參與到科普大軍中,謂之科普志願者!兩者的區別在於,科學家團隊即生產科學、又普及科學;而科普志願者團隊是在學習科學後,再傳播科學。

隨著當前人類與地球關係的變化、公眾旅遊觀念的轉變、對自然科學的探索、對地學知識的渴望,使得地學科普工作正在逐步升溫;在不久的將來,地學科普對提高公眾科學素養、改變公眾旅遊方式、開啟自然科學科普新局面的貢獻效果將逐步顯現。

地質公園肩負著保護地質遺蹟、普及地學知識和促進經濟發展的重任,在普及地學知識方面,除了地質公園博物館承載的地學科普功能外,地質公園尚應開展其他貼近社會、貼近生活、多種多樣的地學科普活動,以履行普及地學知識的社會責任;目前各大地質公園開展的“科普志願者訓練營”即為一種形式活潑、效果明顯的科普活動,將陸續培養出一大批科普志願者,透過科普志願者隊伍,傳播地學知識。

§王屋山-黛眉山世界地質公園

王屋山—黛眉山世界地質公園位於河南省濟源市和新安縣。總面積為986 km2,包括天壇山、封門口、黃河三峽三個園區。公園的大地構造位置位於華北陸塊南緣,地學內涵十分豐富。太古宇、元古宇、古生界、中生界和新生界地層雲集於此,有3個群級層型剖面和23個組級層型剖面在王屋山地區命名。構成了記錄這裡億萬年滄桑演變和地理環境變遷的活字典。尤其是前寒武紀發生在王屋山地區的中條運動(18億年前)和王屋山運動(14。5億年前)等地質事件和新生代發生在八里峽—三門峽的黃河貫通事件等,對追溯整個華北陸塊乃至全球的地質演化歷史具有重要意義。

地學科普▕ 王屋山-黛眉山世界地質公園

圖一 地質公園各園區分佈圖

發生在距今25——14。5億年之間,位於豫陝裂谷系中條山——王屋山“人”字型三叉裂谷內,在裂谷內形成的古元古界銀魚溝群變質岩、中元古界西陽河群火山岩以及這一時期發生的中條運動、王屋山運動等,為研究古大陸的裂解和拼合過程提供了直接的證據,具有世界對比意義。

山體內發育著集典型、稀有、系統、完整性於一身的不可再生的珍貴地質遺蹟,是研究地殼演化規律、追溯地球演化歷史的理想場所。本區出露的太古宙、元古宙、古生代、中生代、新生代五個地質歷史時期的沉積和構造,清晰地儲存著發生在距今25億年、18億年、14。5億年、8。5億年前分別被命名為:“嵩陽運動”、“中條運動”、“王屋山運動”和“晉寧運動”的四次前寒武紀造山、造陸運動所形成的角度不整合接觸介面及構造形態遺蹟。

園區內地質遺蹟之多、意義之大、類別之豐富,不是三五篇科普文章能夠介紹的了的,為突出重點,這裡不泛泛而談,僅介紹幾例典型的地質遺蹟,不求專業、力求易懂。

(一)天壇山

——王者之山,方山地貌:方山又名桌狀山,它的特點是頂平壁陡,四周為斷崖圍限。天壇峰(海拔1715米)就是一座典型的方山地貌景觀,峰體主要由距今12億年前後的中元古界紫紅色石英砂岩和礫岩構成,因其產狀平緩,不易受侵蝕,覆蓋在高高的山頂起著保護層的作用,從而造就出天壇山高貴典雅、氣度非凡、狀如王者之屋的宏偉氣勢。

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圖二 天壇山主峰遠景

(二)王屋山運動:

在華北大陸地質發展史上,大約在距今14。5億年前後,有過一次十分重要的造山運動,透過這次造山運動,華北各陸塊最終拼合到一起,形成穩定的華北古大陸,並一直延續至今,地質學家把這次造山運動命名為王屋山運動,是中國王屋山—黛眉山世界地質公園內唯一一個以王屋山自身命名的造山運動,這次運動在熊耳山地區稱為熊耳運動,在山西垣曲地區稱為垣曲運動。公園內的小溝背、黃北角等地,清晰地儲存了記錄這次造山運動過程的不整合面,它就是17億年前形成的火山岩(西陽河群)與14億年前後形成的河流相沉積礫岩(小溝背組)之間的不整合面。

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圖三 王屋山造山運動將河流相沉積岩抬升至山頂

(三)小溝背組地層:小溝背組地層是在小溝背古裂谷充填背景下形成的小溝背組河流相殘坡積相沉積礫岩,其中的大多數礫石都是由距今約14億年前的火山噴發凝固而形成的,後經沉積作用固結成巖;這一地層與下伏距今約20億年古元古界銀魚溝群的灰白色石英岩間,形成角度不整合面,這一角度不整合面代表了約5億年的沉積間斷(見圖五)。

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圖四 小溝背組地層剖面

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圖五 王屋山運動角度不整合示意圖

注:①為銀魚溝群石英岩,②為小溝背組礫岩,③為中元古界粗砂岩,紅線示意角度不整合面)

(四)封門口斷層

:所謂斷層就是岩層形成斷裂併產生錯移,錯動面就稱為斷層(非地學專業人員請看圖七)。封門口斷層西起山西垣曲縣,東到河南濟源市,境內長度約60Km。該斷層錯斷了前寒武系及上古生界地層,為一正斷層。斷層以北,斷塊隆升形成了雄偉的王屋山;斷層以南,斷塊下降形成了波狀起伏的低山丘陵。

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圖六 封門口斷層位置示意圖

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圖七 各型別斷層示意圖

(五)黃河演化:

黃河是中華母親河,是人類文明的發祥地。數十年來,經過中國地質學家的不懈努力,從黃河流域的大量湖泊沉積物中,從河谷兩側的河流階地上,獲取了大量黃河形成的地質資訊。經過對這些資訊的綜合分析研究,最終得出:黃河的形成是基於上游若干個古湖泊的貫通,位於最下游的湖泊群,稱為古三門湖;受新生代以來的新構造運動的影響,黃河大斷層復活,斷層以南強烈上升,形成黛眉山,斷層以北相對下降,形成黃河谷地,古黃河沿著黃河谷地自東而西溯源侵蝕,並最終貫通古三門湖;於大約在距今15萬年前後,古三門湖貫通八里峽——三門峽,東流入海。在黃河貫透過程中,位於王屋山—黛眉山世界地質公園的八里峽是一個重要的節點。

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圖八 現今黃河某處斷面示意圖

(六)八里峽的貫通:

黃河橫跨我國構造地貌上的三大地貌階梯,自西向東逐漸降低,蜿蜒曲折。對黃河的研究長期以來備受中、外地質學家關注,黃河八里峽的貫通是現代黃河形成與演化的關鍵,其貫通對研究黃河的發育史,解決中游岩石侵蝕和下游日益嚴重的斷流、懸河及洪水等問題具有重要的理論和現實意義。

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圖九 八里峽位置示意圖

(七)五代同堂:

在王屋山—黛眉山世界地質公園範圍內,地質史上的太古宙、元古宙、古生代、中生代、新生代的地層和岩石均有出露,被地質學界稱為“五代同堂”。

(八)波痕沉積:

波痕是水體在流動的條件下,砂質在層面上遷移而儲存在岩層層面上的一種行跡。根據成因可分為流水波痕、浪成波痕、複合波痕、孤立波痕、風成波痕和改造波痕。

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圖十 波痕沉積地質遺蹟(水平)

(九)波痕崖

:是崩塌背景下,由於崖壁的整體滑落,導致原來近於水平產狀的岩層直立,層面成為崖面,層面上發育的波痕形成了罕見的“波痕崖”景觀。

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圖十一 波痕沉積地質遺蹟(豎向)

(十)天碑石:

天碑高達50餘米,是一個巨型崩塌巖塊。由於崩塌時的位移,原來近水平產狀的岩層此時呈直立狀,巍然聳峙在峽谷一側,高大雄偉、氣勢恢弘,一景多變,步移景換,從不同角度仰望,或蒼鷹、或飛鳥、或飛魚、或刀背、或天碑,大自然賦予其無限美感。

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圖十二 天碑石(崩塌地質遺蹟)

十一)水往高處流:

這一段河谷正好垂直於地層的走向,岩層的傾向與水流的方向相一致,在峽谷裡,遊客總是把地層的層面誤以為水平面,並作為參照物。由於河流的坡度小於地層的傾角,就會產生水往高處流的視覺誤差。(非地學專業人員請看圖十四)

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圖十三 水往高處流照片

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圖十四 岩層產狀地質術語釋義圖

(十二)佛光羅漢崖:

此處崖壁是由質地緻密的中厚層石英岩狀砂岩和質地鬆散的薄層狀泥質砂岩互層組成。中厚層的石英岩狀砂岩層內柱狀節理十分發育,形成了垂直岩層的一根根石柱,砂岩的球狀風化作用,使石柱酷似羅漢造型;光線的反射作用,使數百個發出閃閃金光的羅漢分四層整齊地排列在崖壁之上,形成這一處罕見的自然奇觀。

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圖十五 佛光羅漢崖

(十三)天書石:

天書石是由於差異風化所形成的一種景觀。在黛眉山地區中厚層石英砂岩的層面上,常常會有薄層狀的泥質砂岩或泥質粉砂岩,崩塌暴露地表,在差異風化作用下,一部分風化流失,一部分殘留下來形成各種不同型別的圖案。“一人一石”是其中最為典型的圖案。

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圖十六 差異風化地質遺蹟

(十四)淬碎熔岩:

這種具有環狀構造的岩石,是古火山噴發的熾熱熔岩流入水中,由於熔岩溫度較高,遇水迅速冷卻,致使熔岩外殼快速變硬,同時,這層外殼又由於冷卻收縮及內部壓力作用而發生破裂,殼內岩漿溢位後重新冷卻,如此週而復始,就形成我們今天所見到的環狀構造,具有這類構造的岩石即稱之為“淬碎熔岩”。

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圖十七 淬碎熔岩地質遺蹟

(十五)枕狀熔岩:

是熾熱熔岩流在水下流動或噴發的結果。熔岩流在水下凝固時,表面首先形成硬殼,然後由於冷卻收縮以及內部壓力擠壓發生破裂,致使內部未凝固的熔漿又從裂隙中流出,形成另一個橢球硬殼,如此反覆進行,就形成了我們現在所看到的枕狀構造。

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圖十八 枕狀熔岩地質遺蹟

(十六)河蝕地貌-壺穴谷:

距今大約260萬年以來,區內受新構造運動影響,地殼強烈上升,加之區內雨量充沛,地表徑流發育,湍急的水流受節理和層面傾向控制,形成擾流和螺旋狀渦流,帶動砂石在不平坦的河床上如旋渦般鑽挖形成一系列壺穴。在經歷造山運動後,河床抬升、河流下切,原本位於河床的壺穴被破壞、抬升至崖壁,形成壺穴谷。

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圖十九 河蝕地貌-壺穴(河床)

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圖二十 河蝕地貌-壺穴(崖壁)

§後記

從2001年首批國家地質公園的出現、2004年首批世界地質公園的誕生,直至目前,我國已有國家地質公園220餘家、世界地質公園30餘家;十餘年間,各大地質公園為地學科普事業做出了一定的努力,同時也為發展旅遊、促進地方經濟發展做出了積極貢獻。但地質公園的建設方向、工作重心,要從發展旅遊、促進地方經濟發展轉移到普及地學知識上,透過科普教育提升民眾的地學認知水平,為有效保護地質遺蹟創造前提,以全面實現建立地質公園的三個主要目的。甚至可以將“開展科普教育”納入申報地質公園評審和地質公園中期評估審查等重要評審程式中,亦或將地質公園的科普教育工作檢查作為一項專項檢查,以監督地質公園落實科普教育,督促他們加強科普教育意識,使他們重視科普教育。

地球科學知識在今天已經不能只是附加品,它是我們生活的一部分。地學科普不是對神話故事、 歷史傳說的解說,不但要講解地球科學知識,而且還要用通俗易懂、活潑生動的語言來描述生澀枯燥的地學術語,這就需要講解人員有一定的地學背景,能夠探清各地質遺蹟和地質現象的科學內涵,才能真正達到地學科普的效果。故應培養一批地質學、 地貌學、 地理學、 生態學、 環境保護等各類專業既有科學素養, 又有文學素養的高層次科普人才, 為地學科普編制科普教材、科普讀物、科普宣傳冊等材料, 從而提高科普作品水平、豐富作品的表現形式,把地學科普創作水平推向一個新的高度。有了科普人才隊伍、科普作品還不夠,要積極開展以地學科普為主題的各類展覽、 主題日、 旅遊節、科普講座等活動,以及藉助報刊書籍、宣傳手冊、 電視、 網路、海報、郵票、日曆和明信片等媒介,大力宣傳、科普地學知識,以提高公眾科學素養、打造地學旅遊形式、增強地質遺蹟保護意識!

地學科普的產業化是未來的方向,地學科普的重要目標是文化的繁榮,而這個繁榮,有賴於科普產業化;地學科普,在獲取社會效益的同時,也應該能夠產生巨大的經濟效益!