洞穴开发保护提供技术支撑

洞穴旅游开发

为洞穴开发保护提供技术支撑。

——访中国地质学会洞穴专业委员会秘书长陈伟海。

通江诺水河中峰洞

我国洞穴数以万计,对提高洞穴的科研深度、促进旅游开发和资源保护具有重要意义,在近日于四川通江召开的第二十届全国洞穴学术会议暨中国旅游洞穴联盟第一届二次会议上,洞穴学研究已包含相当丰富的研究内容和学科分支,为推动旅游洞穴的科学普及和旅游品质提升提供了科学依据和强有力的技术支撑,洞穴资源已越来越显现出在科学研究、旅游、军事、医疗、贮藏等方面重大的综合价值,中国地质学会洞穴专业委员会秘书长、中国地质调查局中国地质科学院岩溶地质研究所研究员陈伟海对记者表示,特别是我国近年来进行的洞穴分布规律研究和空间资源调查,作为一种重要的国土资源,随着地质调查的研究和深入。

洞穴分布规律和空间资源调查为岩溶洞穴的科学开发利用打下坚实的基础。

由于特殊的环境条件,洞穴内保存有大量的在洞外环境中难以保存的信息,是研究岩溶发育史、气候变化、环境变迁、人类文化和生物进化等重大科学课题的重要场所之一,洞穴是在特殊的自然条件下经历数十万、数百万年漫长地质时期逐渐发育、演化而成的。

我国裸露的碳酸盐岩面积91万平方千米,裸露碳酸盐区洞穴密度0.8个/平方千米,估测我国洞穴总数在70万个以上,使我国洞穴十分丰富,加上覆盖与埋藏的碳酸盐岩,可溶岩分布面积达 340万平方千米,再加上适宜的多种多样的气候条件,沉积总厚度在一万米以上,据陈伟海介绍,据多年来的调查研究资料。

全国已调查的长度超过500米的洞穴在1000个以上,调查研究发现,实测长度超过3000米的洞穴约150个,我国长、大的洞穴最为发育的地区为西南湿润热带和亚热带气候区,我国东南沿海地区洞穴亦较发育,但其规模和发育密度远逊于西南地区,过去认为洞穴不发育的北方地区,近年来也不断有洞穴被发现,游览洞穴总数约400个或更多,集中发育在黔、滇、桂、川、渝、湘、鄂、粤诸省区,具有重要考古价值的洞穴近百个,如辽宁本溪水洞、北京房山石花洞等,目前为止。

获得了洞穴环境特征与形成年龄等资料,项目通过制定岩溶洞穴地质遗迹调查和洞穴调查技术规范、编制简明岩溶洞穴学辞典,为开展全国岩溶洞穴资源调查评价打下坚实的基础,调查洞穴150处,深入研究了我国典型性岩溶洞穴分布规律和空间资源,中国地质调查局设立了《岩溶洞穴地质遗迹调查示范》地质调查项目,查明了洞穴发育的地质环境条件、洞穴规模与空间形态,为岩溶洞穴开发利用、岩溶地下河开发利用、地质遗迹保护和管理和岩溶科学研究等提供了强有力的技术支撑,选择我国岩溶分布区具有代表性的县（市）进行示范性岩溶洞穴地质遗迹调查,2012年开始,由中国地质科学院岩溶地质研究所承担,长度150千米。

洞穴学研究已包含相当丰富的内容和学科分支,旅游洞穴研究快速发展,新技术新方法得到广泛运用。

已包含洞穴水文地质、洞穴形成与演化、洞穴次生化学沉积物、洞穴气候、洞穴环境、洞穴考古、洞穴生物、洞穴开发与资源保护,洞穴学发展到现阶段,以及洞穴探测与制图等相当丰富的研究内容和学科分支,陈伟海介绍,随着地质调查的研究和深入。

利用洞穴次生化学沉积物作为古气候记录和古生态环境重建已成为全球变化研究中的前沿课题,对石笋等所保存的环境变化信息的分辨率也已从千年、百年拓展到十年甚至年际变化,利用洞穴化学沉积物微沉积旋回进行高分辨率的气候与环境变化研究已成为全球变化研究领域的一个热点,石笋微层古环境记录研究方面,“近十多年来,石笋微层厚度、灰度及荧光特性蕴含丰富的气候环境信息,并取得许多重要成果,如,”陈伟海说。

洞穴生物包括洞穴中的动物、植物、微生物等,洞穴生物学研究获得快速进展,都是目前洞穴领域的研究热点,探索洞穴物种的进化过程模式,推测洞穴生物的退化演变过程和其对特殊环境的适应性,近年来,通过洞穴生物的不同特化程度研究。

洞穴探险、测量及数据处理工作中,值得注意的是,新技术方法和仪器设备得到应用和推广,随着科学进步与技术革新,高精度的三维激光扫描技术在洞穴测量与成像、制图及数据计算分析中的应用尤其值得关注。

数据容量8000MB,实现不同比例尺、不同数据资源互相叠加使用,为进一步促进岩溶洞穴数据信息的共享应用,大大地推动了国土资源信息化及科学与数据共享的步伐,目前已完成我国及国外1500个洞穴数据的收集、数字化和建库工作,中国地质科学院岩溶地质研究所和中国地质科学院信息中心从2002年开始共同推进中国洞穴数据建设工作。

岩溶所、洞穴专业委员会与英国洞穴探险协会联合完成贵州紫云县苗厅的三维扫描工作后,为世界容积最大的洞穴大厅,我国岩溶与洞穴科学家又与英国洞穴探险协会安迪伊文思主席为领队的专家组合作对万华岩洞穴形态景观进行三维扫描和考察研究,容积1078万立方米,洞底投影面积14.09万平方米,在贵州紫云、安龙县开展的中英联合第25、26次联合洞穴探险考察中,三维扫描作为一项高新技术近年来被运用到洞穴研究中,2015年4月底至5月初,2013~2014年,探测发现其最长890米、最宽349米、最高238米,为推动万华岩的科学普及和旅游品质提升提供了科学依据。

我国岩溶洞穴十分丰富,在我国的旅游事业中占有重要的地位,目前被开发的游览洞穴总数超过400处,年接待游客量约4000万人次,直接收入数十亿元。

我国许多游览洞穴在开发的前期均开展了洞穴调查和科学研究,开展了旅游洞穴二氧化碳及其环境效应、洞穴氡危害的防护、洞穴灯光植物、景观资源旅游开发保护、洞穴污染景观清洗保护、旅游洞穴地灾及防治等试验研究,在旅游地学研究、科学普及、旅游开发、社会经济发展等方面发挥着十分重要的作用,建立了洞穴空气环境监测系统,我国许多洞穴都被建设成为不同级别的地质公园和世界遗产地,已成为洞穴学研究及管理者密切关注的课题,如芙蓉洞、黄龙洞、金佛洞、石花洞、织金洞等,近年来。

我国在洞穴石笋与古环境重建、洞穴探测与旅游开发等研究比较深入,但针对全国洞穴资源的调查、研究还需加强。

我国在洞穴探测、洞穴石笋与古环境重建研究、洞穴旅游开发、天坑理论体系等方面的研究工作比较深入,大量洞穴资料分散在各地、不同部门的报告、刊物中,但有些领域的研究工作还缺乏系统性和必要深度,陈伟海介绍,取得了令人瞩目的成就,没有作过全面、系统的整理。

如：洞穴沉积物分类和成因机理研究方面还远远不够,是当前洞穴学、结晶矿物学研究的弱项,在洞穴中近乎相同或绝然不同的空气环境或水环境条件下,钟乳石类沉积形态表现出千差万别,对其沉积机理的深入细致研究。

陈伟海说：“洞穴成因的研究与两方面的工作密切相关,老一辈岩溶水文、洞穴学家在洞穴系统发育演化方面投入巨大热情并取得重要成果外,总体上说,一是对形成洞穴的诸作用过程的认识,二是岩溶水文学的研究,除上世纪30年代、70、80年代和90年代,最近几年基本没有见到卓著的成果,对地下水在深处运动路径的了解,”。

造成以上这些状况,陈伟海认为,有科技项目支持不足的原因,也有人才断层的原因。

其他领域的研究获得纵向科研项目支持甚少,除了洞穴石笋与古环境重建研究获得强度较大的纵向科研项目,大部分工作均依赖生产性的横向项目支持,导致研究工作间断,我国对全国洞穴资源的调查、研究尚很不够,国家自然科学基金的支持外,目前,近十多年来,如,影响高水平学术成果的出现。

我国目前除50-60岁年龄段有部分专业人员还在从事洞穴专业研究外,均不是专业技术人员,以及我国上世纪90年代地质院校地学人才培养的断层,年轻一代的洞穴探测研究者甚少,大部分从事洞穴探险、洞穴旅游经营管理者,随着老一辈岩溶、洞穴专家相继离开工作岗位,面临着青黄不接的困境。

洞穴学科发展潜力巨大,未来的研究应瞄准五大方向。

陈伟海表示,洞穴学科的发展方向,除了传统的领域外,应重点开展以下研究：。

一是洞穴（地下河）系统发育演化理论和模拟实验研究。

对不同洞穴沉积物的成因机理开展深入的、定量的研究,通过对形成洞穴的诸作用过程和岩溶水文学的研究,对地表岩溶地貌景观、天坑的形成演化过程研究也会发挥重要作用,可以深化对洞穴沉积物形成中的物理、化学过程的认识,为岩溶水流域综合地质调查、岩溶生态和石漠化治理提供技术支持,对地下水在深处运动路径的了解,同时。

二是洞穴沉积物的分类和成因机理研究。

并建立科学、合理的洞穴分类方案,洞穴次生化学沉积物的种类繁多,研究洞穴环境和外界条件对洞穴次生化学沉积物形成的影响,形态千差万别,应该对不同洞穴沉积物的成因机理开展深入的、定量的研究,目前对它们的成因机理、控制的主要因素多停留在定性描述阶段。

三是洞穴环境系统监测与应用研究。

分析洞穴景观退化的原因,研究它们的时、空变化规律,开展洞穴医疗应用研究,探讨洞穴中特殊的环境条件对人类的康体疗效作用,评价洞穴环境容量和稳定性,分析游览活动以及洞外环境变化对洞穴环境的影响,建立洞穴环境系统的物理、数学模型,同时,确定系统的组成、结构和功能,探讨各要素间的相互关联和相互制约的形式和机理,对我国不同地理、气候条件、具有代表性的洞穴的主要环境要素进行长期、系统、全面的定量、定位观测和分析研究,探讨洞穴景观修复、保护与可持续利用方案。

四是洞穴资源数据库建设。

为今后的洞穴探测、岩溶科学研究、洞穴开发利用、应急和避险等提供基础的、可共享的数据,对洞穴旅游资源的开发、利用和保护,对提高洞穴游览者的科学素质将起到积极的作用,中国岩溶洞穴数据库将作为我国岩溶研究的重要组成部分。

五是加强我国洞穴资源的开发与管理。

目前我国洞穴开发基本无序,促进洞穴旅游业可持续发展,对比国外高水平开发的游览洞穴,实行洞穴资源开发许可证制度,越来越多的洞穴被发现、被开发,提高洞穴旅游规划设计质量,对全国旅游洞穴的开发、保护实行统一管理,规范洞穴旅游规划设计活动,随着国民经济建设的发展和中外联合洞穴探险活动的开展,要建立全国洞穴旅游开发规划设计单位资质认定办法,但是,还存在诸多不足。