高福亮，江 洋，張國仁，吳子杰

遼寧省地質(zhì)勘查院有限責(zé)任公司,遼寧 大連116100

駱駝山地區(qū)位于遼東半島南部、普蘭店灣北岸.研究區(qū)位于大連市金普新區(qū)復(fù)州灣街道南東約4 km，隸屬于金普新區(qū)管轄.大地構(gòu)造位置位于華北陸塊膠遼隆起帶復(fù)州拗陷復(fù)州－大連沉陷（圖1）.

圖1 駱駝山地區(qū)大地構(gòu)造位置圖Fig.1 Tectonic location map of Luotuo Mountain

遼寧省大連市是中國東北地區(qū)重要的第四紀(jì)哺乳動(dòng)物化石產(chǎn)地，碳酸鹽巖地層發(fā)育，且構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)較強(qiáng)，形成許多溶洞，部分溶洞被充填后形成第四紀(jì)哺乳動(dòng)物遺跡，吸引著國內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注［1］.在該地區(qū)先后發(fā)現(xiàn)了大連海茂動(dòng)物群［2］、古龍山動(dòng)物群［3-4］以及駱駝山金遠(yuǎn)洞等眾多第四紀(jì)哺乳動(dòng)物群［5］，為遼南地區(qū)第四紀(jì)地層劃分對(duì)比提供了可靠的資料，同時(shí)對(duì)于華北、東北甚至朝鮮半島和日本列島第四紀(jì)哺乳動(dòng)物的遷徙和氣候變化等問題的研究也具有重要意義［6-9］.根據(jù)化石產(chǎn)出情況以及同位素測(cè)年結(jié)果，大連海茂動(dòng)物群及古龍山動(dòng)物群均為晚更新世動(dòng)物群［3］.而駱駝山金遠(yuǎn)洞時(shí)代跨度較大，為早更新世—中更新世動(dòng)物群，具有重大研究價(jià)值［10］①劉思昭，等.大連復(fù)州灣駱駝山古動(dòng)物化石點(diǎn)搶救性清理項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告.2015..

據(jù)劉思昭等①劉思昭，等.大連復(fù)州灣駱駝山古動(dòng)物化石點(diǎn)搶救性清理項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告.2015.調(diào)查，金遠(yuǎn)洞中目前產(chǎn)出以野豬和腫骨鹿為優(yōu)勢(shì)品種的60多個(gè)種屬的化石近萬件，包括東北地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)的納瑪象、泥河灣巨頦虎等珍貴的哺乳動(dòng)物化石.除此之外，還發(fā)現(xiàn)了一批燧石、砂巖、脈石英等不同石料的疑似人工石制品，許多明顯砍砸痕跡的動(dòng)物骨骼及疑似火塘等古人類活動(dòng)遺跡.根據(jù)化石產(chǎn)出特征、各類測(cè)年結(jié)果等信息①，表明駱駝山金遠(yuǎn)洞頂部相當(dāng)于周口店期早期，中下部可能與公王嶺期相當(dāng)，底部可能相當(dāng)于泥河灣期晚期，其連續(xù)堆積的地質(zhì)時(shí)代大約為0.3～2 Ma，對(duì)研究東北地區(qū)古人類和第四紀(jì)哺乳動(dòng)物的輻射和演化具有重大意義.

目前在大連駱駝山地區(qū)工作主要以化石發(fā)掘?yàn)橹?，并配合各種測(cè)年的手段對(duì)金遠(yuǎn)洞進(jìn)行研究.但在基礎(chǔ)地質(zhì)方面僅進(jìn)行過簡單的路線調(diào)查，以研究哺乳動(dòng)物化石的演化發(fā)展為主.基礎(chǔ)地質(zhì)研究程度較低，尚未進(jìn)行過詳細(xì)的1∶2000地質(zhì)填圖，對(duì)溶洞的形成條件、發(fā)展過程以及分布情況等尚未進(jìn)行過研究，因此，筆者通過野外地質(zhì)填圖以及洞穴堆積物的調(diào)查，對(duì)以上問題進(jìn)行研究.

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)內(nèi)與溶洞形成有關(guān)的地質(zhì)條件主要為地層以及斷裂構(gòu)造.

1.1 地層

研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育中奧陶統(tǒng)馬家溝組，巖層為傾向南西、傾角30～60°的單斜構(gòu)造，巖性、層位及延伸穩(wěn)定，巖層走向與駱駝山主體走向基本一致.根據(jù)巖性、沉積韻律等特征，馬家溝組可以分為上、下2個(gè)巖性段.2個(gè)巖性段以鹽溶角礫巖為分界，主要巖性為灰?guī)r以及白云質(zhì)灰?guī)r，層厚逐漸變厚.

在駱駝山周邊還發(fā)育有石炭系本溪組、石炭－二疊系太原組地層、第四系的松散堆積物以及洞穴堆積物等②遼寧省地質(zhì)勘查院.長興島鎮(zhèn)等四幅區(qū)域1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.2001..

1.2 斷裂構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域構(gòu)造研究成果［10-14］②遼寧省地質(zhì)勘查院.長興島鎮(zhèn)等四幅區(qū)域1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.2001.，研究區(qū)經(jīng)歷了加里東、海西、燕山、喜馬拉雅期4個(gè)旋回的構(gòu)造演化，其中加里東、海西、喜馬拉雅期3個(gè)構(gòu)造旋回主要表現(xiàn)為地殼的升降運(yùn)動(dòng)、沉積作用以及水平運(yùn)動(dòng)，在駱駝山地區(qū)變形較弱，對(duì)溶洞形成影響較小.燕山旋回?cái)嗔褬?gòu)造形跡清楚，并且與溶洞形成關(guān)系密切.因此，根據(jù)復(fù)州灣地區(qū)構(gòu)造行跡及地層切割關(guān)系，確定本次構(gòu)造研究以燕山期構(gòu)造為主.

研究區(qū)內(nèi)斷裂共計(jì)23條，根據(jù)其分布方向和斷裂間交切關(guān)系，認(rèn)為燕山期斷裂主要分為3期，即早期北東向斷裂、中期北北東向斷裂以及晚期北西向斷裂.早期北東向斷裂一般規(guī)模較大，方向?yàn)楸睎|30～50°，延長70～483 m，寬2～20 m，以張性為主，斷裂兩側(cè)有邊界清楚的構(gòu)造角礫巖帶，并有紅土充填，是控制洞穴形成的主要構(gòu)造.中期北北東向斷裂方向?yàn)楸北睎|10～25°，延長160～530 m，寬1～8 m，以張性為主，個(gè)別為張扭性或壓扭性，大部分構(gòu)造破碎帶內(nèi)沒有紅土充填.晚期北西向斷裂主要有2條，規(guī)模均較大，沿走向產(chǎn)狀變化較大，延長約1 km，具有壓扭性特點(diǎn)，帶內(nèi)發(fā)育擠壓片理、斷層泥等.

2 溶洞特征

本次在駱駝山地區(qū)共發(fā)現(xiàn)溶洞41個(gè)（表1，圖2）.對(duì)每個(gè)溶洞的大小、形態(tài)以及洞穴堆積物進(jìn)行調(diào)查，并總結(jié)其形成規(guī)律和時(shí)間.溶洞在空間上分布散亂，無明顯的分帶，但均位于斷裂周圍，與斷裂構(gòu)造關(guān)系十分密切.

圖2 駱駝山地區(qū)構(gòu)造綱要及溶洞分布圖Fig.2 Structure outline and distribution of karst caves in Luotuo Mountain

表1 駱駝山地區(qū)溶洞特征匯總表Table 1 Characteristics of karst caves in Luotuo Mountain

2.1 形成條件分析

溶洞的形成較為復(fù)雜，主要包括了水對(duì)可溶巖石的溶蝕和沖蝕，以及崩塌和堆積［15-16］.

2.1.1 溶蝕和沖蝕

駱駝山地區(qū)溶洞形成以溶蝕為主，伴隨著沖蝕作用.溶蝕作用主要的影響因素有水的溶蝕力、巖石的可溶性以及巖石的透水性.

（1）水的溶蝕力

駱駝山地區(qū)地處海岸線邊緣處，溶洞形成的水源主要為海水.海水中鹽度較高，且溶解大量的CO2，受潮汐作用的影響，海水的流動(dòng)性強(qiáng)，可不斷的補(bǔ)充溶蝕所消耗的CO2.同時(shí)流動(dòng)狀態(tài)下的水還會(huì)發(fā)生濃度、溫度、異離子混合溶蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致溶蝕速度提高［15］.因此，駱駝山地區(qū)巖溶水的溶蝕能力極強(qiáng).

（2）巖石的可溶性

駱駝山地區(qū)主要地層為馬家溝組的灰?guī)r，屬于溶解度一般的巖石，但碳酸鹽巖分布十分廣泛，且碳酸鹽巖地貌保存完好，使得局部地區(qū)溶蝕形成溶洞，而未經(jīng)溶蝕的部分則完好的保留下來，形成溶洞壁和低山.據(jù)研究［17］發(fā)現(xiàn)巖石的可溶性順序：質(zhì)純的石灰?guī)r＞白云巖＞硅質(zhì)石灰?guī)r＞泥質(zhì)石灰?guī)r.駱駝山地區(qū)巖性主要為質(zhì)地較為純凈的石灰?guī)r以及少量的白云質(zhì)灰?guī)r，溶洞大多發(fā)生于純凈的石灰?guī)r之中，而白云質(zhì)灰?guī)r則相對(duì)較少.

（3）巖石的透水性

研究表明，巖石的透水性取決于巖石的孔隙及裂隙的大小和多少.駱駝山地區(qū)原生的孔裂隙十分有限，但構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)，形成了大量的開放式孔隙及裂隙.故構(gòu)造孔裂隙是本地區(qū)控制溶洞的主要因素.

基于以上幾點(diǎn)分析，形成溶洞的基礎(chǔ)是石灰?guī)r發(fā)育區(qū)，且具有溶蝕性較強(qiáng)的巖溶水，在此基礎(chǔ)上疊加斷裂、節(jié)理、裂隙等脆性破裂，使海水有充分的流動(dòng)空間和儲(chǔ)存場(chǎng)所，加快了石灰?guī)r的物理、化學(xué)熔蝕作用速率，導(dǎo)致空間不斷擴(kuò)大，最終形成溶洞.區(qū)內(nèi)40多個(gè)形成于不同標(biāo)高、大小不等、形態(tài)各異的石灰?guī)r溶洞，90%分布于斷裂帶內(nèi)或其附近.因此，斷裂構(gòu)造，特別是不同方向斷裂的交接復(fù)合部位以及與斷裂活動(dòng)有關(guān)的次級(jí)裂隙是溶洞形成的主要控制因素.

除此之外，流水的沖蝕作用對(duì)溶洞的形成也起到一定的作用，夾雜著砂礫的海水進(jìn)入之后且流速較大，這樣的流水與巖體表面摩擦?xí)r會(huì)發(fā)生沖擊和磨蝕，導(dǎo)致溶洞的擴(kuò)大.

2.1.2 崩塌和堆積

崩塌作用同樣發(fā)生在地表和地下，而且與溶蝕作用有關(guān).因?yàn)槿芪g首先為崩塌創(chuàng)造了空間條件，由溶蝕而誘發(fā)的崩塌，可稱為巖溶崩塌作用.其主要類型有：錯(cuò)落、陷落和氣爆.根據(jù)駱駝山地區(qū)洞穴形態(tài)及堆積物斷定，崩塌作用以陷落為主.

駱駝山地區(qū)堆積作用比較復(fù)雜，它不僅有地表和地下堆積，而且還有化學(xué)性的CaCO3堆積與物理性的碎屑物堆積.據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，駱駝山地區(qū)洞穴堆積物以物理性碎屑堆積為主，在41個(gè)溶洞中26個(gè)溶洞內(nèi)為物理碎屑堆積.這些洞穴也是尋找第四紀(jì)古人類和哺乳動(dòng)物化石的主要層位，有3個(gè)洞穴為化學(xué)沉積，4個(gè)洞穴為混合沉積，8個(gè)洞穴無沉積物.物理沉積主要由紅土、圍巖石塊、鈣質(zhì)結(jié)核、泥巖等構(gòu)成，部分洞穴內(nèi)部還存在骨屑.化學(xué)沉積物主要有石鐘乳、層狀的方解石、紋石.

2.2 溶洞堆積物形成時(shí)代

本次工作選取以物理碎屑堆積為主的洞穴頂部高程進(jìn)行對(duì)比，將這些溶洞主要分為三級(jí)臺(tái)地，其中8～33 m之間為一級(jí)臺(tái)地，34～58 m為二級(jí)臺(tái)地，59～83 m為三級(jí)臺(tái)地.在遼南地區(qū)第四紀(jì)共經(jīng)歷了兩次大的抬升，一次為中更新世晚期，另一次為晚更新世晚期［12，18］，并且駱駝山金遠(yuǎn)洞洞穴堆積物形成于早—中更新世，推測(cè)最下部的一級(jí)臺(tái)地形成于早全新世.而中部的二級(jí)臺(tái)地形成于晚更新世.最高的三級(jí)臺(tái)地形成于早—中更新世.

3 結(jié)論

根據(jù)以上研究分析，可以得出以下幾點(diǎn)溶洞的分布規(guī)律.

（1）溶洞多發(fā)生于斷層周圍，溶洞的規(guī)模與構(gòu)造帶大小成正比，溶洞的數(shù)量與構(gòu)造帶的密集程度呈正比，北東向正斷層與北西向的逆斷層交匯部位是形成溶洞的有利地帶.

（2）在尋找第四紀(jì)古人類及哺乳動(dòng)物化石時(shí)，應(yīng)著重對(duì)標(biāo)高在34 m以上的溶洞進(jìn)行研究，特別是標(biāo)高59 m以上的溶洞，這些溶洞多形成于更新世，對(duì)應(yīng)著泥河灣期和周口店期，容易尋找到古人類遺跡.

通過以上兩點(diǎn)可以進(jìn)行駱駝山地區(qū)第四紀(jì)古人類及哺乳動(dòng)物遺跡的尋找工作.同時(shí)，還可以結(jié)合物探工作對(duì)未出露地表的溶洞的形態(tài)、填充物等信息進(jìn)行探查.

致謝：參加“瓦房店市古生物化石地質(zhì)遺跡調(diào)查及評(píng)價(jià)”項(xiàng)目的工作人員還有李顯東、劉富、高永釗、楊海旭等同志.另外，在工作期間，得到了原遼寧省化石保護(hù)管理局張立軍博士，大連自然博物館劉金遠(yuǎn)、劉思昭等專家指導(dǎo)，在此一并感謝.