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岩溶洞穴作为地质遗迹的重要类型和岩溶地貌的重要组成部分,在岩溶学、洞穴学、地质学和地貌学研究中都占有突出地位。河北省临城白云洞是北方温带半湿润气候区岩溶洞穴的典型代表。洞内岩溶景观类型齐全,形态多样,石钟乳、石笋、石幔、石花、石葡萄、石盾、鹅管等发育,尤以卷曲石、鹅管、石花等景观最具特色。但白云洞发育的地质地貌环境极其脆弱,洞穴坍塌现象严重,各类景观风化作用强烈,是一个环境敏感性高、环境容量低、地质作用承受力低的岩溶洞穴系统。前人的研究多集中在洞穴旅游资源开发与评价、溶洞景观成因类型和特征、洞穴旅游与洞穴环境、旅游洞穴环境变异与景观稳定性等方面,而基于区域地质演化背景的洞穴形成发育机理、洞穴各类地质遗迹形成发育的关系、与岩溶洞穴景观保护和持续利用有关的地质环境治理等研究较为薄弱,尤其是基于地质构造发育规律的白云洞地质遗迹修护方面的研究几乎空白。本文通过野外地质地貌调查、洞穴实地勘测和室内各类资料、数据的深入分析,以区域地质地貌演化和自然地理环境研究为基础,探讨了白云洞各类地质遗迹的成因机制和演化规律,重塑了白云洞的演变过程,并针对白云洞地质遗迹劣化问题提出了修护建议。主要认识如下:1.白云洞发育于以中寒武统张夏组厚—中厚层鲕状灰岩为主的碳酸岩层。NNW向、NE向和近EW向等各类断裂构造控制了白云洞洞穴形态、展布格局、结构等,而断裂作为大气降水和地表水的下渗通道、地下水的迳流网络以及洞穴环境与地表环境联系渠道,控制着洞内沉积物形态特征和造貌过程。2.白云洞岩溶洞穴系统包括人间厅、天堂厅、地府厅、迷宫和龙宫等五个洞厅。其中,人间厅、天堂厅和地府厅为以廊道式洞穴相连通的厅堂状,而迷宫和龙宫为以廊道式洞穴为主间隔小规模厅堂状洞穴。实地观测结果表明,天堂厅面积3458m~2,人间厅1856m~2,地府厅252m~2,迷宫厅345m~2,龙宫厅705m~2。3.第四纪以来,临城白云洞地区经历了多次地壳抬升运动,其中对白云洞岩溶洞穴系统形成演化有重要作用的三次强烈抬升运动分别为:中更新世早期(0.7~0.6MaBP)、晚更新世早期(0.12Ma BP~50Ka BP)、早全新世中晚期(10~7.5Ka BP)。受间歇性构造抬升运动的控制,白云洞岩溶洞穴系统可分为三层:上层(第一层)洞穴包括人间厅、天堂厅、地府厅在内,分布高程140~170m;第二层洞穴主要为迷宫和龙宫上部,分布高程125~135m;下层(第三层)洞穴以龙宫下部为主,分布高程115~120m。4.白云洞内崩塌显著。洞底沉积物结构特征显示:第一次崩塌产物大小混杂,风化和去棱角化明显,钙质、沙泥质胶结致密。第二次崩塌堆积物碎石较多,棱角分明,胶结疏松。第三次崩塌物质棱角分明、表面新鲜,无胶结。洞穴发生三次强烈崩塌受上述三期强烈的抬升运动的影响。5.白云洞景观成因类型可分为化学沉积景观和侵蚀—溶蚀景观两类。前者包括重力水(流水、滴水和飞溅水)沉积景观、非重力水(雾气凝结水、毛细水)沉积景观、协同沉积景观(滴水—飞溅水沉积、毛细水—雾气凝结水沉积等)等类型;后者主要有窝穴类、沟槽类、井管类和蚀余类等景观类型。6.白云洞岩溶洞穴系统的形成演化过程可分为七个阶段,即①早更新世中晚期(1.0~0.78Ma BP)构造环境稳定阶段,形成第一层较大型水平溶洞,发育洞内各类侵蚀、溶蚀景观;②中更新世早期(0.78~0.6Ma BP)强烈差异构造抬升阶段,导致第一期强烈崩塌,更为严重的是使第一层较大型水平溶洞一分为三;③中更新世中期~晚更新世初期(0.6~0.12Ma BP)构造稳定阶段,呈支网状的第二层廊道形溶洞形成,第一、二层各类洞穴沉积景观缓慢发育;④晚更新世早期(0.12Ma BP~50ka BP)强烈差异构造抬升运动,导致第二次强烈崩塌,洞穴景观破坏严重。同时近EW向断层的左行错动引起第一、二层洞穴不同部位的左行位错,而这种左行错动在全新世期间仍有继承性发展;⑤晚更新世晚期~早全新世初期(50~10ka BP)构造相对稳定阶段,以廊道式为主的第三层水平洞穴形成,同时洞顶裂隙渗水促进了第一、二层洞穴景观发育;⑥早全新世期间(10~7.5ka BP)快速构造抬升阶段,导致各层洞穴再次发生大规模坍塌;⑦全新世中晚期以来(7.5ka BP~)构造较稳定阶段,各层洞穴景观类型和发育情况呈现差异性。7.白云洞各类化学景观极为丰富,但由于洞顶岩石厚度较薄且裂隙发育,使洞内外环境交流频繁,导致整个洞穴系统出现了早期景观严重风化破损与新生景观旺盛发育并存的现象。洞内早期沉积景观的化学风化和物理破损主要发生在空气流动性强、断裂发育和旅游线路附近地带,而生长较快的新生沉积景观则出现于断裂发育、多渗水潮湿的地带。8.在白云洞旅游资源开发利用过程中,还应进行全面的基础调查,科学评价地质地貌条件和自然地理因素的变化以及资源开发利用过程对白云洞地质遗迹发育可能产生的影响,制定合理的开发与保护规划;重视洞穴稳定性研究,探索保护地质遗迹的有效途径;全面系统评估洞穴环境承载力,在有效保护的前提下合理利用洞穴旅游资源;调整生态布局,减少岩石的风化和剥蚀,并通过工程加固措施增强洞穴结构稳定性;合理使用灯光,消除灯光植物,保护洞穴遗迹;加强洞穴遗迹管理,减少或避免景观的人为破坏。