成世才，朱光驥，陳 剛，宋會軍

CHENG Shi-cai,ZHU Guang-ji,CHEN Gang,SONG Hui-jun

中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，山東 濟南 250013

Shandong Geological Prospecting Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau,Jinan 250013,China

古生物化石是一種寶貴的不可再生資源，在研究地層及生命演化歷史上不可替代。古生物化石研究，對我們認知和探尋地質(zhì)歷史時期古地理、古氣候、古環(huán)境的發(fā)展演化規(guī)律具有重要意義，為古生物化石存在時期生態(tài)環(huán)境的研究提供寶貴的實物資料[1]。濟南市沉積地層發(fā)育，古生物化石較豐富，研究歷史悠久，早在19世紀末就為國內(nèi)外地質(zhì)學(xué)者所重視[2]，尤其是張夏—崮山寒武系標準地層剖面上的三葉蟲化石，據(jù)目前資料有70屬近百種，具有較高的科研科普價值。

以往濟南市未對區(qū)內(nèi)進行專門的古生物化石調(diào)查研究，主要是區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)剖面測量項目涉及零星古生物化石采集鑒定工作，未對區(qū)內(nèi)古生物化石產(chǎn)地進行保護區(qū)劃。本次在濟南市古生物化石調(diào)查評價區(qū)劃成果的基礎(chǔ)上，提出符合濟南市實際的古生物化石保護區(qū)劃體系，對濟南市古生物化石保護具有一定指導(dǎo)意義。

1 濟南市古生物化石研究歷史

濟南地區(qū)早期的古生物化石研究工作最早始于1869年，是由德國學(xué)者李?；舴?Richthofen)進行的[2]。1903年美國斯坦福大學(xué)教授B·維里斯(B.Willis)和E·布萊克威爾德(E. Blackweider)認為山東省的寒武—奧陶紀地層主要由灰?guī)r和頁巖組成，自下而上分為饅頭層(the Mantou Formation)、九龍群(the Kiulong Group)、濟南層[3]。1905—1913年，美國古生物學(xué)家華可脫在濟南崮山發(fā)現(xiàn)晚寒武世頭足類化石—短棒角石(Plectronoceras)，是迄今世界上最古老的頭足類化石[4]。1924年我國地質(zhì)學(xué)家孫云鑄教授對張夏、崮山地區(qū)的寒武系進行研究，出版了《中國北方寒武紀動物化石》，是中國學(xué)者第一部公開出版的大型古生物學(xué)專著。1953年盧衍豪、董南庭等重新在濟南張夏、崮山一帶進行古生物化石調(diào)查，將B. Willis和E. Blackweider認為的饅頭層自下而上再劃分為饅頭組、毛莊組、徐莊組，前兩組置于下寒武統(tǒng)，后一組置于中寒武統(tǒng)[5]。1959年全國地層會議上，張夏寒武紀地層剖面被正式確定為華北寒武紀地層標準剖面。1984年以后，山東省地質(zhì)科學(xué)研究院通過對寒武紀標準剖面上巖石地層、以三葉蟲為主的生物地層的詳細研究和精細劃分，建立了完整的寒武紀巖石地層、生物地層和年代地層層序[6]，在剖面上建立了20個三葉蟲化石帶[7]。

2 濟南市古生物化石概況

2.1 古生物化石分布

截止2017年，濟南市共發(fā)現(xiàn)三葉蟲、頭足類、腹足類、腕足類、牙形石、藻類、植物、哺乳動物等多種類古生物化石，平面上主要分布于濟南南部山區(qū)長清五峰山至章丘朱家峪一帶，垂向上寒武紀長清群主要富集三葉蟲，次為腕足類化石，寒武-奧陶紀九龍群主要富集三葉蟲，次為牙形石，奧陶紀馬家溝群主要富集頭足類，主要化石見表1。古生物化石重要程度均為一般保護古生物化石。三葉蟲化石為濟南市主要古生物化石。

根據(jù)野外調(diào)查資料和510塊古生物化石標本的鑒定成果，將濟南市63處古生物化石點劃分成了10處古生物化石產(chǎn)地。見圖1、表2。

圖1 濟南市古生物化石采集點及化石產(chǎn)地分布圖Fig.1 Map of paleontological fossil collection points and fossil origin distribution

表1 濟南市代表性古生物化石一覽表

Table 1 Tab of representative paleontological fossil in Jinan

2.2 古生物化石產(chǎn)地保護現(xiàn)狀

目前濟南市境內(nèi)共劃定古生物化石產(chǎn)地10處，均為一般古生物化石產(chǎn)地。其中，1處為省級地質(zhì)遺跡自然保護區(qū)，4處基本位于其他類型保護區(qū)、旅游景區(qū)內(nèi)，1處位于生態(tài)紅線范圍內(nèi)，已保護古生物化石產(chǎn)地占化石產(chǎn)地總數(shù)的60%，保護措施有根據(jù)古生物化石賦存實際情況建設(shè)的界樁、界碑、圍欄、說明牌等。尚未設(shè)立任何保護區(qū)的古生物化石產(chǎn)地4處，占化石產(chǎn)地總數(shù)的40%，保護措施以原產(chǎn)地自然狀態(tài)保護為主。

3 保護區(qū)等級評價

濟南市古生物化石保存的完整程度、富集程度各不相同，化石保護區(qū)中有已建地質(zhì)公園、森林公園、旅游景區(qū)，還有尚無任何保護區(qū)設(shè)置的空白區(qū)域，各種因素交錯復(fù)雜，尚無明確的保護區(qū)劃分方法。綜合指數(shù)法的基本思路是利用層次分析法計算的權(quán)重和模糊評判法取得的數(shù)值進行累乘，然后相加，最后計算出效益指標的綜合評價指數(shù)。

3.1 評價方法

根據(jù)濟南市古生物化石保護的實際情況綜合考慮認為，綜合質(zhì)量指數(shù)法是最優(yōu)的等級評價方法。參照李玉輝[8]對地質(zhì)遺跡綜合評價研究方法，結(jié)合地區(qū)實際對濟南市古生物化石保護區(qū)進行定量評價，第一步，總結(jié)濟南市古生物化石賦存特征及化石產(chǎn)地劃分；第二步，制定保護區(qū)等級評定規(guī)則，確定評價因子；第三步，列舉濟南市各古生物化石產(chǎn)地實際條件；第四步，計算各產(chǎn)地等級評價得分，得出等級評價結(jié)果；第五步，根據(jù)評價結(jié)果提出符合實際的分級保護措施。評價流程簡述如下：選擇評價方法→評價因子選擇→確定權(quán)重→等級評價→確定分級結(jié)果。

根據(jù)保護區(qū)各評價因子等級高低，分別給予相應(yīng)的權(quán)重值。評價因子分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 5個等級，因子權(quán)重見表3，對應(yīng)的等級得分為90、70、50、20、0，因子指數(shù)等于等級權(quán)重乘以等級得分，各評價因子指數(shù)相加之和即為保護區(qū)綜合質(zhì)量指數(shù)[1,9]，計算公式為：

式中，A為保護區(qū)綜合質(zhì)量指數(shù)；

Ci為評價因子i權(quán)重；

Xij為評價因子i的評價等級j得分；

Fij為評價因子i的評價等級j權(quán)重。

表2 濟南市古生物化石產(chǎn)地一覽表

3.2 評價因子選擇

評價體系中評價因子的選擇至關(guān)重要，評價因子選擇的優(yōu)劣不僅能影響等級評價的科學(xué)性，還會影響到評價精度的高低，要選出具有代表性的、利于定量化研究的主導(dǎo)性因子作為評價因子[10]。

評價因子選擇依據(jù)：化石保護區(qū)等級評價主要以化石和剖面研究價值作為評價尺度，同時考慮社會經(jīng)濟因素的影響。即化石保護區(qū)等級劃分必須考慮化石和剖面自身的情況以及工程活動對化石和剖面的影響。

評價因子的確定：濟南市古生物化石均為一般保護古生物化石，化石保護級別單一，但化石完整程度、富集程度、保護區(qū)類型等因素復(fù)雜交錯，綜合考慮濟南市古生物化石保護實際情況，化石保護區(qū)等級劃分主要選擇化石完整程度、化石富集程度、典型剖面出露程度、周邊地質(zhì)環(huán)境、工程活動影響五個評價因子。

3.3 權(quán)重、因子指數(shù)確定

指標的權(quán)重值是在層次分析法、實驗法結(jié)合專家打分、類比等基礎(chǔ)上確定的[10]，結(jié)合保護區(qū)的實際情況，確定化石保護區(qū)等級評價指標體系，見表3。

表4 濟南市古生物化石產(chǎn)地等級評價因子分析一覽表

3.4 評價等級的確定

首先，列舉各個保護區(qū)各項評價因子情況 (表4)；其次，計算各保護區(qū)各評價因子等級權(quán)重；最后，乘以因子權(quán)重確定各保護區(qū)質(zhì)量綜合指數(shù)，比較出最終等級結(jié)果，詳見表5。

表5 濟南市古生物化石產(chǎn)地等級評價結(jié)果一覽表

3.5 保護區(qū)分級結(jié)果

保護區(qū)等級綜合質(zhì)量指數(shù)見表6。綜合分析濟南市10處古生物化石保護區(qū)化石完整程度、化石富集程度、典型剖面出露程度、周邊地質(zhì)環(huán)境、工程活動影響5個主導(dǎo)因素，將濟南市古生物化石保護區(qū)分三個等級：重點保護區(qū)1個，次重點保護區(qū)2個，一般保護區(qū)7個。根據(jù)濟南市古生物化石實際情況，劃分為重點區(qū)1個，即張夏—崮山華北寒武系標準剖面省級地質(zhì)遺跡自然保護區(qū)[11]，其余均為一般保護區(qū)。

重點保護區(qū)張夏—崮山華北寒武系標準剖面省級地質(zhì)遺跡自然保護區(qū)，2001年經(jīng)山東省人民政府批準建立，總面積為0.026 2 km2，以華北寒武系標準剖面和三葉蟲化石為特色。張夏-崮山寒武紀地層剖面在1959年全國地層會議[12]上被正式確定為華北寒武系標準剖面，2001年1月國土資源部批準的“中國區(qū)域年代地層表”[13,14]中寒武系分三統(tǒng)10階，其中毛莊階、徐莊階、張夏階、崮山階4階就在此命名。剖面上所發(fā)現(xiàn)的三葉蟲化石數(shù)量、種類眾多，有70屬近100種，化石保存完整，富集程度高、典型剖面出露完整、地質(zhì)環(huán)境優(yōu)美，目前為省級地質(zhì)遺跡自然保護區(qū)，具有較高的學(xué)術(shù)、科研及教學(xué)價值。

表6 保護區(qū)質(zhì)量綜合指數(shù)和等級表

3.6 分級保護措施

根據(jù)《古生物化石保護條例》要求和“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)保護意識，堅持保護優(yōu)先，結(jié)合實際的原則，注意與相關(guān)規(guī)劃的銜接，轉(zhuǎn)變化石保護的思路[15]，制定切實有效的保護、管理、規(guī)劃、采掘方案。

(1)重點保護區(qū)

重點地段設(shè)置區(qū)界性標樁、區(qū)界性標牌，防止無關(guān)人員進入破壞。典型稀有的化石層位出露處設(shè)置護欄、護網(wǎng)或加固防護措施，并設(shè)立說明牌，防護的同時兼顧對社會公眾的科普宣傳[16]。對分散分布且具有科普教育意義的化石保護點，應(yīng)樹立詳細標志碑、說明牌、警示牌。建立保護區(qū)重點地段或典型剖面視頻監(jiān)測系統(tǒng)，以提高保護效率。禁止除化石保護外的一切工程活動。

(2)一般保護區(qū)

查明其古生物化石產(chǎn)出、分布、標本收藏狀況，重點地段設(shè)置區(qū)界性標樁、區(qū)界性標牌，分散的化石保護點，應(yīng)樹立詳細標志碑、說明牌、警示牌。禁止礦產(chǎn)開發(fā)，限制除化石保護外的工程活動。

4 結(jié)論

(1)根據(jù)古生物化石采集、鑒定結(jié)果及其地層分布特征，得出濟南市古生物化石平面上主要分布于濟南南部山區(qū)長清五峰山至章丘朱家峪一帶，垂向上寒武紀長清群主要富集三葉蟲，寒武-奧陶紀九龍群主要富集三葉蟲，奧陶紀馬家溝群主要富集頭足類、腹足類化石。

(2)根據(jù)化石完整程度、富集程度、剖面出露程度、周邊地質(zhì)環(huán)境、工程活動影響五個評價因子，運用綜合指數(shù)法，將濟南市10處古生物化石產(chǎn)地分為三個等級：重點保護區(qū)1個，次重點保護區(qū)2個，一般保護區(qū)7個。根據(jù)濟南市古生物化石實際情況，結(jié)合濟南市古生物化石保護規(guī)劃，實際確定重點區(qū)1個，即張夏—崮山華北寒武系標準剖面省級地質(zhì)遺跡自然保護區(qū)，其余均為一般保護區(qū)。根據(jù)“保護優(yōu)先和結(jié)合實際”的原則，提出了相應(yīng)的古生物化石分級保護措施。

(3)各地區(qū)古生物化石賦存條件和實際保護情況各不相同，具體運用時可將該評價體系進行調(diào)整完善。建議評價時選擇更務(wù)實的評價因子或調(diào)整各評價因子的權(quán)重等，使該評價結(jié)果更符合實際。