北京周口店猿人洞与石花洞

洞穴是岩溶景观中的重要自然风景旅游资源，同时也是地质学、古人类学、环境科学、生物学、沉积学等学科的重要研究场所，现在全球旅游洞穴已达1000个以上，在中国也开发出300多个，其中北京周口店猿人洞是世界上最著名的远古人类化石洞穴，而距周口店10km的石花洞也是我国最著名的喀斯特洞穴之一。

1.“北京人”遗址———北京周口店猿人洞

“北京人”遗址位于北京市中心西南60km处的房山区周口店西边龙骨山北坡。1987年联合国教科文组织将周口店“北京人”遗址作为文化遗产列入《世界遗产名录》。

在地质构造上，龙骨山位于北京西山北岭向斜的西南翼，奥陶系中上统上马家沟组灰岩形成的次一级背斜上。马家沟灰岩质纯，并夹有易溶膏盐角砾状灰岩，是形成溶洞的良好易溶岩石。本区无大断层，仅见一些小断层和6组剪切破裂构造。在此发育的喀斯特类型主要有溶洞、竖井、漏斗和裂隙等。其中洞穴大多已被各种类型的堆积物所充填。在龙骨山不到1km2的范围内，发现了5个洞穴即猿人洞、第四地点、第十五地点、山顶洞和新洞有古人类生活居住过，留下了宝贵而丰富的古人类化石及文化遗迹。同时在洞内也找到了大量古生物化石和古气候、古环境变化信息。

北京猿人洞是本区最大的岩溶洞穴(图3-29)。最高处在南裂隙顶端，海拔128m，最低处在洞底探井内，海拔约80m，已低于现代周口店河面。洞内堆积物以石灰岩碎屑为主夹有砂层和钙板，并含有数层灰烬层和烧土，被划分为17层(图3-30)。自1921年师丹斯基在猿人洞发现第一颗人牙化石以来，在洞穴堆积物中又不断发现大量古人类化石及其他遗存。特别是在1929年12月裴文中教授发现第一个完整的“北京人”头盖骨后，更名震中外。在该洞中还发现大量的哺乳动物化石，***计约96种，其中许多已绝灭。鸟类化石有62种。此外，还发现有爬行类化石、植物化石和大量孢子花粉。周口店猿人洞堆积物是华北地区第四纪中更新世标准地层。据年代测定，“北京人”生活时代，距今约60万～20万年。

图3-29 北京猿人洞

图3-30 北京周口店第一地点西壁剖面素描图及探井示意图(钱方素描)

“北京人”遗址及其周边地区进行过大量的、详细的、不同学科的研究工作，建立了北京猿人展览馆，专家、学者发表了几十本专著和几百篇论文及大量科普文章，在人类学、考古学、古生物学、第四纪地质学、生态环境学、全球变化等学科上有重大意义，特别是石器和火的发现，确立了人类由古猿进化而来的过程和进化论的观点。周口店猿人头盖骨的发现是20世纪人类学上最伟大的发现。而周口店猿人头盖骨在抗日战争中的丢失，也是20世纪最神秘的失踪之谜。

2.石花洞

石花洞在北京西南房山区河北镇米营村，距北京市中心约50km，距周口店约10km(图3-31)。石花洞也发育在北岭向斜北翼的奥陶系马家沟组灰岩中。由于奥陶系灰岩厚度大、质纯、性脆、构造裂隙和张性节理发育，所以该层地下溶洞十分发育。石花洞是明代圆广法师在1446年云游北京西山时发现，并命名为“潜真洞”。1981年北京市地质局水文地质队在该洞进行岩溶地质勘察，发现岩溶洞穴有6层(后又发现第七层)，洞中有大量绚丽多姿的石花，故改名为石花洞。石花洞是我国最著名的岩溶洞穴，是华北地区规模最大洞穴之一。2001年石花洞被国土资源部命名为国家地质公园。2006年它和周口店北京人遗址、十渡、野山坡等景点联合申报为房山世界地质公园。

图3-31 北京猿人遗址石花洞国家地质公园区域位置图(据董德茂等，2004)

石花洞以其独特的岩溶洞穴沉积类型和形态的多样性、典型性、自然性、完整性和稀有性享誉国内外。我国岩溶专家卢耀如院士曾赞赏题词“石花名洞扬天下，天下奇观在石花”;联合国教科文组织地学部主任埃得先生到石花洞考察后甚为惊叹，留下“皆为最好的发展”题词;国际洞穴协会主席加拿大马克斯特大学教授D.C.福特先生参观后认为，石花洞是“侵蚀形态和化学沉积物俱佳的洞穴”。国内外众多地质学者和研究喀斯特的专家们进入石花洞世界地质公园都感觉仿佛进入一个千姿百态、璀璨耀眼的岩溶洞穴殿堂，它集中了几乎所有喀斯特洞穴化学沉积的类型和形态，让人目不暇接、流连忘返，***同发出“中华岩溶千姿百态，京都石花堪称奇葩”的赞誉心声。世界地质公园评委赵逊先生称石花洞是“京西地质奇观”，对石花洞这座喀斯特景观作了高度概括。

(1)石花洞岩溶洞穴体系

石花洞为一个自然层次分明的多层岩溶洞穴体系(图3-32)。自上到下分7层，其中上部5层在水面之上，已部分向游人开放。自上向下分别海拔为251m、204m、173m、146m、136m，1～5层洞道全长约5000m。第6、7层为地下暗河及充水洞层，地下暗河在附近的万佛堂流出地表。在溶洞各层之间有漏斗、斜坡、陡坎相连。在开放的1、2、3层溶洞中有28个洞厅和洞室，还有63个大小不一的枝状洞道和洞室，洞室顶上常见有涡穴(图3-33)。在这些洞室内沉积了类型繁多、形态奇异的各种碳酸盐沉积物。洞内大厅雄伟壮观，廊道曲折多奇，互相连通，四壁琳琅满目、千姿百态、如花似锦，在美学和科学上有很高的价值。

图3-32 石花洞洞层体系示意图(据董德茂等)

(2)溶洞中的化学沉积物

据董德茂等人研究，溶洞中的化学沉积物计有滴水类、渗透水类、流水类、停滞水类和飞溅水类等5种沉积类型，有40多种沉积形态，尤其是在洞内首次发现了成片发育的月奶石(图3-34);有我国目前已知的最大和最薄的石盾;最多的石盾群(图3-35)(达600多个)和罕见的双彩石盾;有一面大而薄的石旗(高达1.8m);还有高达10m、宽8m(图3-36)的巨型石钟乳等典型沉积类型而称奇。

1)滴水沉积类型:富含碳酸钙成分的水溶液沿着洞穴上部的裂隙垂直渗透而沉积于洞顶或洞底的石钟乳、石笋及相连而成的石柱(图3-37)、石幔、石管(图3-38)等形态。

2)渗透水沉积类型:富含碳酸钙的水溶液顺着洞穴旁侧各种方向的裂隙缓慢地渗流，向外生长扩展形成石旗、石盾、石枝、石葡萄(图3-39)等沉积物。

3)流水沉积类型:含有碳酸钙成分的流水，长期沿着裂隙通道或洞室底板缓慢流动使碳酸钙日积月累不断沉积形成石瀑布(图3-40)、壁流石、石梯田、边石坝、钙板、石壁壳等沉积形态。

图3-33 石花洞中洞顶的涡穴

图3-34 月奶石

4)停滞水沉积类型:富含碳酸钙的水溶液经滴水、渗透水和流水的方式汇集到溶洞底板上流动，在洞底平缓处聚集，经长期更迭补充逐渐沉积形成月奶石、云盆、石珊瑚、石菊晶花、水钙膜等沉积形态。

5)飞溅水与雾气沉积类型:当富含碳酸钙的水溶液自洞穴上部裂隙渗漏下滴过程中，遇到遮挡则飞溅洞内或形成雾气在适合的附着物上逐渐沉积而形成形态奇特的石针、石花、石毛、石枝、石珍珠、卷曲石等沉积形态。以石花洞的4层洞穴中沉积的繁花似锦的“石花”为代表，实为国内外岩溶洞穴中罕见的沉积形态。

图3-35 石盾群

图3-36 巨型石钟乳

图3-37 石柱

图3-38 石管

除上述5种沉积类型形成的各种沉积形态外，还有很多叠置过渡类型的沉积形态。如:渗透水与流水沉积相结合的石笋与石花二位一体，以及流水与停滞水之间的过渡型沉积形态底流石等。它们***同构成了一座沉积类型十分齐全的岩溶博物馆。

图3-39 石葡萄

图3-40 石瀑布

(3)石花洞成因探讨

石花洞位于北京西山，这里具备岩溶洞穴和再沉积类型形成的有利条件:

1)石花洞溶洞群均分布在古生界中奥陶系马家沟组石灰岩地层中。该石灰岩质纯，又伴夹着易溶膏盐角砾状灰岩，为溶洞形成提供了易溶岩石。

2)在马家沟组石灰岩与上覆石炭系太原组间为150Ma的沉积间断，这一不整合界面，为后来流水作用提供了有利通道，有足够的时间对下伏灰岩地层进行流蚀作用，形成洞室空间。

3)地质公园南侧有中生代燕山期岩浆活动。近似圆形面积达50多平方千米的房山花岗岩体在上侵过程中对周围地层挤压形成弯月形的北岭向斜和多个层间剥离断裂带和不同方向的构造裂隙，为岩溶洞穴和沉积物形成提供了有利构造条件(图3-41)。

4)北京西山自燕山造山运动奠定基本构造格局后，从新生代始新世开始，山区一直处于上隆时期，从区域夷平面与永定河发育的4级阶地分析，其与石花洞的多层洞室结构之间的关联基本是一致的，反映石花洞土层洞室是受北京西山区域抬升活动控制的。

5)在石花洞国家地质公园东北侧有一条蜿蜒曲折的大石河流经，地表水与地下水的良好连通造就了南岸洞群的形成。

6)当群洞形成后，该区中晚更新世以来，气候温暖湿润，森林覆盖，不仅为石花洞再次沉积物的形成提供了良好的气候条件，也为北京猿人和山顶洞人的生存提供了良好的环境，使二者在空间、时间上同时并存，这是该公园区的又一个重要特征。