童潛明

（湖南省地質(zhì)科學(xué)研究院，湖南 長沙 410007）

長株潭三市結(jié)合部，一塊528 km2的土地即將崛起一座世界級的長株潭綠心中央公園，它不僅是目前國內(nèi)唯一的大型城市群綠心，也是世界上最大的城市群綠心。為此筆者從其地質(zhì)基礎(chǔ)，就長株潭城市及其綠心的形成，建設(shè)、保護，在國土空間規(guī)劃中的地質(zhì)學(xué)運用進行論述。

1 長株潭城市及其綠心的地質(zhì)基礎(chǔ)

在地質(zhì)史上，屬于歐亞板塊的我國大陸南部受菲律賓板塊向西北的擠壓，影響我省發(fā)生間歇性掀斜式的升降運動，使南部地殼抬升量較大，向北逐漸減少。即所謂掀斜運動使湘江北流。湘江過衡陽后到株洲地界，突然以90°向東拐成東西向河道，臨近湘潭地界又向北拐90°到長沙恢復(fù)南北向河道。湘江流向突然改變不是河流演變到老年期所形成的河曲，而是活動地塊運動的結(jié)果。

活動地塊是我國地震和地質(zhì)學(xué)家以斷塊構(gòu)造理論、構(gòu)造塊體概念為基礎(chǔ)提出的，以此研究大陸強震機理與預(yù)測。所謂活動地塊是被形成于新生代晚第四紀，距今10~12 萬年的斷裂或者晚第四紀之前形成的斷裂，但晚第四紀以來仍有強烈活動的構(gòu)造帶所分割和圍限，具有相對統(tǒng)一運動方式的地質(zhì)單元?；顒拥貕K邊界帶構(gòu)造活動強烈，絕大多數(shù)地震都發(fā)生在邊界的活動構(gòu)造帶上[1]。

按活動地塊學(xué)說，與長株潭城市群綠心直接相關(guān)的地塊分為：（1）白馬壟抬升亞地塊，主要由新元古界板溪群板頁巖及泥盆系中統(tǒng)砂頁巖組成。（2）梅林橋—長嶺抬升亞地塊，主要由白堊系和泥盆系中統(tǒng)碎屑巖類組成。（3）湘潭斜降亞地塊，主要由第四系堆積物和白惡系砂頁巖組成（圖1）。之所以稱亞地塊，是因為這些地塊規(guī)模較小[2]。三個活動亞地塊構(gòu)成了長株潭城市群結(jié)合部及其綠心的地質(zhì)基礎(chǔ)。

圖1 株洲—湘潭地區(qū)新構(gòu)造地塊圖[2]1-白馬壟抬升亞地塊;2-梅林橋-長嶺抬升亞地塊;3-湘潭斜降亞地塊Fig.1 Geological map of neotectonics in Zhuzhou-Xiangtan area1-Baimalong uplift sub block;2-Meilinqiao-Changling uplift sub block;3-Xiangtan oblique sub block

2 湘江大拐彎帶來了長株潭城市群

河流的流向一般受構(gòu)造活動的巖石破弱帶控制。當湘江過衡陽到株洲地界時，碰上白馬壟抬升亞地塊受阻無法通過，只好沿與梅林橋-長嶺抬升亞地塊相交的邊界巖石破弱帶向東拐，湘江就順勢由東向西流；當湘江向西到湘潭斜降亞地塊，又沿與白馬壟抬升亞地塊的邊界巖石破弱帶拐彎向北流。于是形成了湘江中下游的株洲～長沙河流大拐彎。

白馬壟抬升亞地塊是長沙盆地的東南部邊界，它對發(fā)源于大圍山由北東向南西方向的瀏陽河也有影響。瀏陽河本應(yīng)繼續(xù)南流到株洲地界匯入湘江，可是當其進入白馬壟亞地塊以后，由于其抬升后無法通過，于是在瀏陽普跡從北西流向北東折轉(zhuǎn)進入長沙盆地，使瀏陽河形成了一個大拐彎。

長株潭地區(qū)湘江大拐彎及瀏陽河大拐彎都是受活動亞地塊和湖南整體的掀斜運動控制的，其活動時間是新生代晚第四紀即晚更新世，距今10~12萬年。這就說現(xiàn)在的湘江和瀏陽河河道定形于這個時候。

“逐水而居”是自古至今人類爭取生存與發(fā)展一直遵循的基本規(guī)則，因為河流的沖積土壤肥沃、灌溉方便而宜居，古文明也就發(fā)生在河流的沿岸，特別是有富饒的沖積平原。湘江在12萬年以前，作為古洞庭湖的水系，是由南往北的基本直線而流，到了晚新生代由亞地塊運動才有湘江的大拐彎，才有富饒的沖積平原，才有古人聚集，使長沙和湘潭成為幾千年的歷史古城。

至于株洲，湘江段并沒如湘潭、長沙那樣的沖積平原形成，故古代未有人聚居成城，它作為城市的歷史很短，是依托著新中國成立后的長沙市、湘潭市的發(fā)展而發(fā)展。沒有長沙和湘潭兩古城，很難說有株洲新城。因此湘江的大拐彎帶來了長株潭城市群。

3 白馬壟抬升亞地塊是“綠心”主體

亞地塊在構(gòu)造運動中均以間歇性抬升的垂直運動為主導(dǎo)，它們之間的變形程度和均一程度有一定差別，這種差別是塑造區(qū)內(nèi)地貌的主要內(nèi)力地質(zhì)作用。因此三個亞地塊的地貌類型不同，白馬壟亞地塊和梅林橋-長嶺亞地塊為剝蝕山丘-丘陵地貌；湘潭斜降亞地塊（向北延至長沙）是低洼山崗-階地地貌。于是長株潭城市群由東向西是丘陵→高崗→低崗→階地→沖積平原的梯狀地形。其中的丘陵→高崗是“綠心”主體[2]。

4 亞地塊的構(gòu)造運動

4.1 河流階地

河流階地的形成主要是在地殼垂直升降運動的影響下，由河流的下切侵蝕作用形成的，是地球內(nèi)外動力地質(zhì)作用的結(jié)果。有幾級階地，就有過幾次運動，形成最早的階地距現(xiàn)河面（侵蝕面）最高，編號最大。湘江的湘潭-長沙段有7 級階地，那就是說第四紀260 萬年里，有過7 次間歇性垂直運動。其中現(xiàn)侵蝕面（T0）0~5 m；1級價地（T1）距侵蝕面5~13 m，是距今10~12 萬年的晚更新世形成（表1），是亞地塊的構(gòu)造運動的結(jié)果；從中更新世到早更新世的240多萬年內(nèi)形成了從第2 級到第7 級階地（T2~T7），距侵蝕面60～80 m，說明上升與下切相對達60～80 m；年輕的第0、1級階地距侵蝕面5~13 m，說明在10~12 萬年以來的亞地塊構(gòu)造運動期間上升與下切相對達5~13 m。因此由河流階地表明了構(gòu)造運動的發(fā)生[3]。

表1 亞地塊構(gòu)造運動形成的T0～T1級階地Table 1 T0~T1 terrace formed by tectonic movement of terraces

4.2 地震

成帶狀展布的地塊的邊界有可能與地震孕育和活動有密切聯(lián)系[4]，中國工程院院士趙文津說“地震發(fā)生，其實是沿著活斷層以及相應(yīng)的活動地塊邊界體系發(fā)展與轉(zhuǎn)移的，這是地震預(yù)報的基礎(chǔ)性工作”[5]。據(jù)湖南省地震局研究，長沙地區(qū)早、中更新世有明顯的斷裂活動（圖2），這些斷裂活動推證“晚更新世斷裂活動沒有完全止息，可以旁證的是有地震活動”。歷史記載自1552年至1852 年就記錄過15 次，許多次地震顯然就發(fā)生在長沙市區(qū)，如康熙長沙府志記載1552 年長沙“大水七日，風雷電大作，沿江地震至岳麓山而定”；19 世紀以來，也曾發(fā)生過若干次小震[6]。因此地震活動也證明構(gòu)造運動的發(fā)生。

圖2 切穿第四系和基底的斷裂（左圖湖南師范大學(xué)操場切坡；右圖三叉磯[6]）Fig.2 Fault cutting through Quaternary and basement left:Cutting slope of playground of Hunan Normal University；right:Sanchaji[6]

5 長株潭綠心中央公園的地質(zhì)遺跡資源

地質(zhì)遺跡作為一種資源有兩個含義：一是有美學(xué)和科學(xué)價值的可作為風景名勝區(qū)的組成部分；二是有科學(xué)意義的能說明一個區(qū)域的自然環(huán)境和自然規(guī)律。從現(xiàn)在所了解的地質(zhì)遺跡，在長株潭城市群具有美學(xué)價值可作為風景旅游區(qū)尚不具備，還須發(fā)掘，但不乏有科學(xué)意義的地質(zhì)遺跡。對這類地質(zhì)遺跡可概分為三類。

5.1 自然環(huán)境的地質(zhì)遺跡

亞地塊、亞地塊接觸帶、丘陵、高崗、階地等，既是解讀長株潭城市群綠心公園的形成的地質(zhì)遺跡，也是解讀湘江大拐彎的地質(zhì)遺跡。由它們形成了長株潭城市群的自然環(huán)境，是自然作用不僅改變了地理環(huán)境，也改變了人類社會環(huán)境，影響著人類生存與發(fā)展的現(xiàn)在與未來。

5.2 自然規(guī)律的地質(zhì)遺跡

構(gòu)造亞地塊的邊界帶是構(gòu)造相對強烈?guī)В求w現(xiàn)可能導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害的自然規(guī)律的地質(zhì)遺跡。觀測研究它對長株潭城市群的市政建設(shè)應(yīng)該說很有必要，重要的城市設(shè)施、主干交通線和高層建筑必須要考慮這一自然規(guī)律。這一點地震工作者早就提出過：“在重大工程建設(shè)時，最好適當避開第四紀斷裂分布區(qū)，或查明確無第四紀斷裂。如不得已不能避開，則需適當加強工程處理措施[6]?！?/p>

5.3 生物進化的地質(zhì)遺跡

5.3.1 原始生物

湖南最古老地層年齡17～26億年，長沙市區(qū)的伍家沖和洞田發(fā)育最全，研究最好。洞田經(jīng)中科院地質(zhì)研究所、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）分析鑒定，藻類化石有十三個屬，九個種，是目前發(fā)現(xiàn)藻類化石最多的地方，說明至少17億年前長株潭地區(qū)就有豐富的生物了。

5.3.2 石燕湖的跳馬澗組剖面及化石

在湖南近代地質(zhì)事業(yè)開創(chuàng)時期，湖南地質(zhì)調(diào)查所地質(zhì)學(xué)家田奇?院士在跳馬澗1928 年測制剖面，確定為泥盆系中統(tǒng)，命名為“跳馬澗組”。跳馬澗組中最重要的發(fā)現(xiàn)是有胴甲魚、溝鱗魚、湖南田氏魚的化石，其次是亞鱗木植物化石和瓣鰓類等海相生物化石[7]。

地史上著名的“寒武紀物種大爆發(fā)”后才有了脊椎動物，才有了生物的多樣性。石燕湖的跳馬澗組剖面有原始的魚類、亞鱗木植物、瓣鰓類等海陸相生物化石。是目前湖南和華南地史上第一個生物多樣化的點，在生物進化史上意義重大。

5.3.3 長沙和株洲市區(qū)內(nèi)的恐龍化石

一是2005年12月24日《人民日報》第八版報道，在星沙區(qū)柳樹坡（縣物質(zhì)局）建筑工地“開路推土，推出了6500 萬年前白堊紀的恐龍蛋化石，龍蟄蠻荒，應(yīng)時而出，圓圓滿滿一窩連著一窩，人們視為吉兆”。該處恐龍蛋據(jù)說有數(shù)十枚，現(xiàn)有4枚存湖南省地質(zhì)博物館。

二是2008 年7 月在株洲市天元區(qū)蓮花小區(qū)新建東風小學(xué)工地，發(fā)現(xiàn)很多破碎的恐龍骨化石，分布在白堊系上統(tǒng)剖面的厚13 m 的8 個巖層中。在工地逐日爆破的巖塊中，原湖南省地質(zhì)研究所博物館和株洲市囯土局搶救出共326塊。經(jīng)中科院古脊椎動物與古人類研究所鑒定有蜥腳類的梁龍、泰坦巨龍；獸腳類的棘龍、馳龍、鯊齒龍、暴龍、霸王龍、似鳥龍、虛骨龍；鳥腳類的鴨嘴龍等10種。是華南恐龍最多的化石產(chǎn)地，代表我國南方地區(qū)一個重要的化石產(chǎn)地?？铸埞锹裨谟谢鹕饺蹘r的巖層中，有恐龍滅絕于火山爆發(fā)的直接證據(jù)，這在國內(nèi)外很罕見。天元恐龍化石點的研究將為我們?nèi)媪私饽戏降貐^(qū)晚白堊世恐龍動物群的情況，乃至東亞地區(qū)晚白堊世恐龍動物群的組成和演化提供重要信息[8-10]。

5.3.4 古人類工具

1991年8月，原長沙市文物工作隊在永安鎮(zhèn)

蘆塘村北部的一座小山包上發(fā)現(xiàn)了一處古文化遺址，其后，又在市區(qū)五一路、高橋及張公嶺等地相繼發(fā)現(xiàn)了幾處舊石器地點。這些古老的石器，制造于約20 萬年前。因此長株潭區(qū)20 萬年前就有古人類休養(yǎng)生息。

以上化石遺跡反映的生物進化譜系，加之地層出露的層位、三大類巖石在大中城市的市區(qū)分布，國內(nèi)外實屬罕見。

6 國土空間規(guī)劃中的地質(zhì)學(xué)內(nèi)容

（1）地質(zhì)基礎(chǔ)的研究，能夠?qū)ζ渥匀画h(huán)境和自然規(guī)律有深入了解?？臻g規(guī)劃要尊重自然和遵循自然規(guī)律。習(xí)近平指出“人與自然是生命共同體，人類必須尊重自然、順應(yīng)自然、保護自然”。人類只有遵循自然規(guī)律才能有效防止在開發(fā)利用自然上走彎路，人類對大自然的傷害最終會傷及人類自身，這是無法抗拒的規(guī)律。地質(zhì)遺跡資源是解讀一個區(qū)域的自然和自然規(guī)律的密碼，才能對這個區(qū)域的自然和自然規(guī)律知其然知其所以然，才能以其昭昭使人昭昭。

（2）構(gòu)造運動活動帶研究對規(guī)劃中的市政建設(shè)的布局和地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防有重要指導(dǎo)意義。

（3）化石地質(zhì)遺跡的研究在規(guī)劃中應(yīng)與歷史文化遺址的研究同等重要，因為長沙市不僅是歷史文化城，也是大中城市中非常罕見的地史文化城。

（4）以上三點是針對長株潭城市群與綠心的國土空間規(guī)劃所要進行的具體的地質(zhì)研究內(nèi)容。其實在進行國土空間規(guī)劃時，還應(yīng)視具體地區(qū)深化地質(zhì)研究，其內(nèi)容應(yīng)包括區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地球化學(xué)，甚至海洋地質(zhì)諸方面。