王世進, 萬渝生, 徐 品, 張增奇, 姚春梅, 楊恩秀,宋志勇, 王集寧, 蒙永輝, 肖為國, 任 鵬, 張 巖

1)山東省地質調查院, 山東濟南 250013; 2)中國地質科學院地質研究所, 北京100037; 3)山東省國土資源資料檔案館, 山東濟南 250013; 4)山東省地質科學研究院, 山東濟南 250013; 5)山東省地質環(huán)境監(jiān)測總站, 山東濟南 250013; 6)中國地質大學(北京), 北京 100083

山東省地質公園的主要地質遺跡特征

王世進1), 萬渝生2), 徐 品3,6), 張增奇4), 姚春梅5), 楊恩秀1),宋志勇1), 王集寧5), 蒙永輝5), 肖為國5), 任 鵬2), 張 巖4)

1)山東省地質調查院, 山東濟南 250013; 2)中國地質科學院地質研究所, 北京100037; 3)山東省國土資源資料檔案館, 山東濟南 250013; 4)山東省地質科學研究院, 山東濟南 250013; 5)山東省地質環(huán)境監(jiān)測總站, 山東濟南 250013; 6)中國地質大學(北京), 北京 100083

山東地質遺跡是近30億年來地質作用過程中形成的地質現(xiàn)象, 是重要自然遺產(chǎn)。地質遺跡為探索地球演化進程和方向提供了重要的證據(jù)。山東地質公園主要地質遺跡包括地質剖面、地質構造、古生物、礦物與礦床、地貌景觀、水體景觀、環(huán)境地質遺跡景觀等七大類。本文敘述了各類地質遺跡的形成時代及分布特征, 對各地質公園的主要特征及地層、侵入巖中的主要地質遺跡進行了總結, 對地質公園形成演化歷史作了介紹, 為地質旅游提供了基礎資料。

形成演化; 分布特征; 主要地質遺跡; 地質公園; 山東

山東地處中國大陸東部, 地處華北板塊東緣并與揚子板塊秦嶺—大別—蘇魯造山帶接合部位, 地質歷史可以上溯到距今約 29億年前的中太古代,經(jīng)歷了漫長的地殼演化進程, 形成了復雜的地質構造。在早前寒武紀, 山東的地殼逐漸由不成熟的過渡型地殼演化為成熟的花崗質地殼; 魯西地區(qū)在古生代經(jīng)歷了海陸變遷, 早古生代, 全域同步緩慢沉降, 淹沒于海水之中, 為海相沉積; 晚古生代, 陸塊逐漸抬升, 海水退出, 轉化為陸相沉積, 齊魯大地基本格局已然形成; 中新生代, 山東發(fā)生了與構造體制轉折和巖石圈減薄相關的大規(guī)模巖漿作用、盆地斷陷、地殼隆升等地質構造事件, 造就了當今山東的海陸分布和地質地貌景觀等。

地質遺跡是最重要的自然遺產(chǎn), 是追索地球演化歷史進程和方向的主要內容, 其價值不可限量, 地質遺產(chǎn)的保護是不可忽視的要務, 地質公園的建立則是達成這一人類共同責任的最佳選擇(趙遜等, 2009; 趙汀等, 2009)。近三十億年的地質演化, 給山東大地留下豐富的地質景觀, 形成了種類繁多的地質遺跡。從 1998年開始, 山東省陸續(xù)通過設立地質地貌景觀保護區(qū)、地質公園、地質遺跡保護區(qū)等形式,加強了對地質遺跡的保護, 現(xiàn)有泰山世界級地質公園和臨朐山旺、棗莊熊耳山、東營黃河三角洲、沂蒙山、長島、諸城恐龍、青州、萊陽白堊紀、沂源魯山、昌樂火山等 10個國家級地質公園, 有五蓮山-九仙山、臨朐沂山等53個省級地質公園(圖1, 表1)。

山東地質公園主要地質遺跡和形成時代如下:

(1)新太古代27.5～26億年魯西古陸核形成演化的縮影——泰山、沂蒙山、濟南水簾峽、泰安長城嶺、徂徠山等地質公園。

(2)新太古代晚期25.4～25億年魯西陸殼形成演化的縮影——沂源魯山、鄒城嶧山、滕州蓮青山、曲阜石門山、泗水龍門山、萊蕪九龍大峽谷、肥城牛山、寧陽神童山、新泰青云山、臨朐沂山、棗莊山亭剪子山、鄒城鳳凰山(十八盤園區(qū))等省級地質公園。

(3)新元古代與中生代地質遺跡的精美結合——長島、山東五蓮山-九仙山、榮成槎山、威海劉公島、臨沂臨港甲子山等省級地質公園。

(4)古生代地質遺跡的典型代表——棗莊熊耳山、青州(云門山—仰天山等)、長清張夏-崮山、淄川潭溪山、濟南蟠龍山、棗莊龜山、曲阜尼山、梁山、金鄉(xiāng)羊山、巨野金山、嘉祥青山、寧陽鶴山、東阿魚山、蒼山文峰山、蒙陰岱崮、新泰寺山、東平湖、鄒城鳳凰山(鳳凰山園區(qū))、平邑曾子山等省級地質公園。

(5)中生代巖漿侵入活動地質遺跡的典型代表——煙臺磁山、昆崳山、招遠羅山、濟南華山、棲霞艾山、棲霞牙山、乳山岠隅山、海陽招虎山、即墨馬山、日照河山等地質公園。

(6)中生代晚期恐龍活動地質遺跡的典型代表——諸城恐龍、萊陽白堊紀、莒南恐龍足跡化石、郯城馬陵山、臨沭岌山等地質公園。

(7)新生代火山地質遺跡典型代表——昌樂火山地質公園、無棣碣石山地質公園。

圖1 山東省地質公園分布圖Fig.1 The distribution of geoparks in Shandong Province

(8)新生代地質遺跡的典型代表——臨朐山旺、東營黃河三角洲、濟南趵突泉、章丘百脈泉、桓臺馬踏湖、滕州紅河濕地、臨清黃河故道、牟平養(yǎng)馬島等地質公園。

通過上述地質公園出露的不同地質時代形成的巖石和地質遺跡, 我們可以了解山東地殼形成演化的歷史, 通過這些地質公園的巖石一起來追溯山東地殼的滄桑變遷, 在地質公園之旅中輕松、愉快地認識、欣賞到地球家園滄海桑田的變化歷史。

表1 山東地質公園一覽表Table 1 List of geoparks in Shandong Province

1 新太古代 27.5～26億年魯西古陸核組成的地質公園

新太古代27.5～26億年魯西古陸核組成省級地質公園, 主要為濟南水簾峽、泰安長城嶺、徂徠山等省級地質公園。

山東發(fā)現(xiàn)最古老的巖石在 29億年前形成的,那就是出露在棲霞及招遠一帶的中太古代條帶狀英云閃長質片麻巖及片麻狀奧長花崗巖(Jahn et al., 1988; 劉建輝等, 2011; 王世進等, 2013a)。27.5億年前的新太古代早期, 現(xiàn)在的山東地區(qū)還處在深海下面。海底火山噴發(fā)和沉積作用, 形成了泰山巖群雁翎關巖組科馬提巖、具枕狀構造的斜長角閃巖等基性火山沉積巖(杜利林等, 2003; 王世進等, 2009, 2011; 王偉等, 2009)。隨后的27億年前, 地幔巖漿結晶分異形成大量泰山巖套(陸松年等, 2008; 王世進等, 2013b)、棲霞巖套英云閃長質片麻巖(Jahn et al., 1988; 劉建輝等, 2011; 王世進等, 2013a)。26億年前的新太古代中期, 魯西地區(qū)發(fā)生區(qū)域變質作用和混合巖化作用, 形成新甫山巖套片麻狀奧長花崗巖-花崗閃長巖(王世進等, 2012a)。25年億前的新太古代晚期, 由于海底火山沉積作用, 形成泰山巖群山草峪組、柳杭組和濟寧巖群及膠東巖群變質地層(杜利林等, 2003; 王偉等, 2010a; 王世進等, 2011, 2013a)。當時地球上氧氣含量很少, 這個時期屬于鐵礦形成期, 儲量最大的鐵礦都是這一時期形成。之后在魯西地區(qū)新太古代早期古陸核西南側, 地幔結晶分異添加地殼巖漿,導致嶧山巖套片麻狀英云閃長巖-花崗閃長巖—奧長花崗巖形成(宋炳忠等, 2001; 王世進等, 2010a, 2012b)。在魯西地區(qū)新太古代早期古陸核的東北側,地殼深融作用形成大面積的傲徠山巖套二長花崗巖(王偉等, 2010b; 王世進等, 2010b, 2013a); 之后小規(guī)模的正長花崗巖序列的四海山巖套的侵入定位(王世進等, 2013a)。魯西地區(qū)泰山世界地質公園和山東沂蒙山國家地質公園、山東沂源魯山國家地質公園都是在距今27.7億年至25億年的新太古代形成的。

1.1 泰山世界、沂蒙山國家地質公園

1.1.1 泰山世界地質公園

泰山是中國傳統(tǒng)名山的典型代表, 1987年被聯(lián)合國教科文組織世界遺產(chǎn)委員會正式列入世界自然文化遺產(chǎn)目錄。主峰玉皇頂海拔1532 m, 由距今25億年前二長花崗巖組成(王世進等, 2013a); 而南天門—彩石溪一帶, 則為條帶狀英云閃長質片麻巖和條帶狀斜長角閃巖, 是距今 27億年前形成的英云閃長質片麻巖(陸松年等, 2008)和 27.5億年前形成的斜長角閃巖, 26億年前遭受區(qū)域變質和混合巖化作用(王世進等, 2012a), 變質分異作用形成淺色奧長花崗巖脈體, 侵入到斜長角閃巖和英云閃長質片麻巖中, 形成的條帶狀巖石——泰山奇石。后來被25億年的二長花崗巖侵入, 多處形成三世同堂地質景觀。在泰山中天門和桃花峪, 25.05億年的石英閃長巖侵入 25.07億年的二長花崗巖。在泰山天街和紅門, 有形成年齡16.21億年的輝綠巖脈侵入(王世進等, 2013b), 球狀風化特征明顯, 紅門輝綠巖還具桶狀結構, 形狀十分奇特。

1.1.2 沂蒙山國家地質公園

位于山東省臨沂市境內, 蒙山綿延近百公里,群峰嵯峨, 重巒疊嶂, 氣勢恢宏。蒙山主峰龜蒙頂海拔1156 m, 為山東第二高峰, 由距今25.39億年前形成的片麻狀花崗閃長巖組成(宋炳忠等, 2001;郭士昌等, 2009), 是地幔巖漿結晶分異作用混入地殼巖漿形成的, 由此成為嶧山巖套龜蒙頂單元的命名地。蒙山廣泛分布著距今27～25億年間三期大規(guī)模巖漿侵入活動形成的巖石: 片麻狀英云閃長巖、片麻狀花崗閃長巖、二長花崗巖, 共同構成了蒙山的主體。蒙山含金剛石礦的金伯利巖, 就產(chǎn)于27億年的英云閃長質片麻巖中(陸松年等, 2008)。大望山鈉長石礦產(chǎn)于26億年的奧長花崗巖中。蒙山云蒙園區(qū)主要由距今 25.3～25.2億年形成的二長花崗巖組成(宋炳忠等, 2001), 是地殼深融作用形成的。形成于距今 16.2億年前后的中元古代四堡期牛嵐輝綠巖脈, 命名地也在蒙山(郭士昌等, 2009)。站在龜蒙頂上, 能看到二長花崗巖山體經(jīng)后期風化作用形成的偉人峰、載入吉尼斯記錄的蒙山壽星巨雕。圍繞蒙山龜蒙頂?shù)臈５? 可以看到蒙山隆起抬升后遭受斷裂構造作用形成的地質遺跡十分震撼, 新太古代花崗巖峰林地貌——鷹窩峰, 老虎嘴、鱷魚戲水、神龜探海等象形石惟妙惟肖。

1.2 濟南水簾峽、泰安長城嶺、徂徠山等省級地質公園

魯西地區(qū)早前寒武紀主要巖體先后關系清楚,經(jīng)鋯石 U-Pb精確測年, 確定了巖石主體形成時代為27.5～25億年, 屬新太古代。新太古代早、中、晚3期巖漿侵入活動清楚, 為建立魯西早前寒武紀地質精細年代格架奠定了基礎(王世進等, 2013a)。魯西地區(qū)已經(jīng)成為我國早前寒武紀地質研究基地。

魯西地區(qū)泰山、泰安長城嶺、濟南水簾峽—泰安化馬灣、徂徠山黃石崖—平邑白馬關一帶為新太古代早—中期古老陸核, 出露新太古代早期巖漿活動形成的巖石——27億年的泰山巖套英云閃長質片麻巖、條帶狀英云閃長質片麻巖(王世進等, 2009),新太古代中期巖漿活動形成的巖石——26億年的新甫山巖套片麻狀奧長花崗巖、花崗閃長巖(王世進等, 2011)。其中徂徠山地質公園在25億年遭受大規(guī)模巖漿侵入, 形成大面積二長花崗巖。

徂徠山黃石崖一帶出露 27.5億年群形成泰山巖群雁翎關組斜長角閃巖, 遭受 26億年奧長花崗巖侵入形成條帶狀構造, 在 25億年又被二長花崗巖的規(guī)模侵入, 條帶狀斜長角閃巖呈殘留體保存,成為徂徠山最珍貴最具觀賞性的地質遺跡, 是泰山彩石溪地質遺跡的東南延伸部分。

水簾峽風景區(qū)位于濟南歷城區(qū)柳埠南部簸箕掌村, 主峰云梯山海拔976 m。主要由27.5億年的條帶狀斜長角閃巖和 26億年的片麻狀奧長花崗巖組成。泰山巖群雁翎關組斜長角閃巖在27.5億年前形成后(杜利林等, 2003; 王偉等, 2009; 王世進等, 2009, 2011), 距今26億年前遭受大規(guī)模奧長花崗巖侵入(王世進等, 2012a)。據(jù)王偉等測年結果(未發(fā)表資料), 殘留的英云閃長質片麻巖形成年齡27.01億年, 侵入雁翎關組斜長角閃巖、英云閃長質片麻巖的片麻狀奧長花崗巖形成年齡 26.31～26.43億年,錦繡川水庫壩南端片麻狀奧長花崗巖鋯石 U-Pb年齡 26.18億年。該套奧長花崗巖, 其形成與泰山片麻巖套在 26億年前后發(fā)生鈉質變質作用及深熔作用有關(王世進等, 2012a)。

泰安長城嶺地質公園主要地質遺跡, 為形成于27億年前的條帶狀英云閃長質片麻巖, 含有27.5億年的泰山巖群雁翎關組斜長角閃巖殘留體(杜利林等, 2003; 王偉等, 2009; 王世進等, 2009, 2011), 被26億年的竹子園變輝長巖侵入, 東側被新太古代中期上港奧長花崗巖侵入。這里是著名的泰山石產(chǎn)地。

2 新太古代晚期25.4～25億年魯西陸殼組成的地質公園

新太古代晚期 25.4～25億年魯西陸殼組成的地質公園——沂源魯山國家地質公園和鄒城嶧山、鄒城鳳凰山(十八盤)、棗莊山亭剪子山、滕州蓮青山、曲阜石門山、泗水龍門山、萊蕪九龍大峽谷、肥城牛山、寧陽神童山、新泰青云山、臨朐沂山等省級地質公園。

2.1 山東魯山國家地質公園

魯山位于山東的中心, 是淄、汶、彌、沂四河的發(fā)源地, 主峰觀云峰海拔1108.3 m, 是山東四大高山之一, 由距今由 25.2～25.1億年的傲徠山巖套二長花崗巖組成, 25.16億年的中細粒二長花崗巖侵入斑狀中粗粒二長花崗巖(王世進等, 2010b), 斑狀中粗粒二長花崗巖中含有早期地殼巖石的殘留體。山南側為斷片狀產(chǎn)出的奧陶紀灰?guī)r, 巖溶發(fā)育形成沂源溶洞群。以千人洞為中心周圍1.5 km范圍內有天然洞穴 40余個, 稱為沂源溶洞群, 為北方最大的溶洞群?，F(xiàn)已開發(fā)為旅游景點的有千人洞、養(yǎng)神洞、珊瑚洞、玄云洞、九天洞等十幾個溶洞。其中“九天洞”石花類型多樣, 大面積的石花、石蓮、方解石晶花、月奶石等“九天四絕”, 被譽為“天下第一石花洞”和“中國溶洞精品景觀博物館”。另外還有“下崖洞”萬米地下暗河、唐家寨高山洼地和高山濕地、山東最大堆架洞等地質遺跡,在“下崖洞”發(fā)現(xiàn)的“沂源猿人”與“北京猿人”同時代形成。

2.2 新太古代晚期25.4～25億年魯西陸殼組成的省級地質公園

新太古代晚期25.4～25億年魯西陸殼組成的地質公園——鄒城嶧山、滕州蓮青山、曲阜石門山、泗水龍門山、棗莊山亭剪子山、鄒城鳳凰山(十八盤園區(qū))、萊蕪九龍大峽谷、肥城牛山、寧陽神童山、新泰青云山、臨朐沂山等省級地質公園。

魯西地區(qū)新太古代早期古老陸核的南西, 出露大面積的新太古代晚期地幔巖漿分異形成的嶧山巖套鈉質花崗巖, 局部有傲徠山巖套二長花崗巖侵入。鄒城嶧山、滕州蓮青山、曲阜石門山、泗水龍門山等地質公園的主體巖石, 都是嶧山巖套片麻狀花崗閃長巖, 形成年齡25.32～25.10億年(宋炳忠等, 2001; 王世進等, 2010a, 2012)。侵入片麻狀花崗閃長巖的二長花崗巖形成年齡 25.1～25億年(王偉等, 2010b; 王世進等, 2010b)。精確測年結果反映了魯西南基巖出露區(qū)地幔巖漿形成的地殼自北東往南西增生, 形成年齡有變新的趨勢。

2.2.1 新太古代晚期地幔巖漿演化形成的嶧山巖套TTG質花崗巖組成的省級地質公園

新太古代晚期地幔巖漿演化形成的嶧山巖套TTG質花崗巖——鄒城嶧山、滕州蓮青山、曲阜石門山、泗水龍門山、棗莊山亭剪子山、鄒城鳳凰山(十八盤園區(qū))等省級地質公園。

魯西作為華北克拉通重要組成部分, 片麻狀花崗閃長巖廣泛分布, 暗色巖石包體比較常見, 是巖漿混合作用的重要記錄, 也是重要的地質遺跡。在巖漿作用早期, 以幔源物質為主, 所形成的閃長質包體鐵鎂質礦物較多, 來源于幔源拉斑玄武巖質巖漿部分熔融; 在巖漿作用晚期, 巖漿中有大量殼源物質的熔入, 導致地殼物質數(shù)量增加和體積增大,造成大陸殼生長, 巖體普遍具有片麻狀構造, 表明經(jīng)歷變質變形作用; 隨后侵入的傲徠山巖套二長花崗巖, 是在新太古代末期發(fā)生的大規(guī)模地殼深融陸殼增生活動形成的, 巖體保留巖漿形成時的組構。曲阜石門山、泗水龍門山均見傲徠山巖套中粒塊狀二長花崗巖侵入嶧山巖套片麻狀花崗閃長巖的接觸界線, 反映早期地幔巖漿分異形成的花崗閃長巖被晚期地殼深融形成的二長花崗巖侵入。

2.2.2 新太古代晚期地殼深熔作用形成的傲徠山巖套二長花崗巖組成的省級地質公園

新太古代晚期地殼深熔作用形成的傲徠山巖套二長花崗巖組成的地質公園——萊蕪九龍大峽谷、肥城牛山、寧陽神童山、新泰青云山、臨朐沂山等省級地質公園。

魯西新太古代早期古老陸核的北東直到沂沭斷裂帶, 出露大面積的新太古代晚期地殼深熔作用形成的傲徠山巖套二長花崗巖, 萊蕪九龍大峽谷、肥城牛山、寧陽神童山、新泰青云山、臨朐沂山等省級地質公園都坐落在這個巨大的花崗巖帶中。主要的地質遺跡是二長花崗巖中的早期地殼殘留體和不同時代花崗巖之間的接觸界線。萊蕪九龍大峽谷、肥城牛山、寧陽神童山、新泰青云山等地質公園主要為中粒二長花崗巖, 有少量的黑云變粒巖、斜長角閃巖等地層殘留體。臨朐沂山則是新太古代晚期地殼深熔作用形成傲徠山巖套二長花崗巖的典型剖面(王世進等, 2013a), 主體巖石為條帶狀黑云二長花崗巖, 其形成年齡 25.17億年; 含有大量的新太古代早期地殼殘留體, 包括細粒斜長角閃巖、英云閃長質片麻巖、變輝長巖等等, 大量英云閃長質片麻巖殘留體的形成年齡 26.66～26.74億年, 與泰山地區(qū)的英云閃長質片麻巖巖性、形成年齡和結構構造完全相同。在這里, 可以看到新太古代早期的變質巖是怎樣經(jīng)地殼深融形成二長花崗巖的全過程。

3 新元古代與中生代地質遺跡組成的地質公園

新元古代與中生代地質遺跡的精美結合——長島國家地質公園、山東五蓮山-九仙山及榮成槎山、威海劉公島、臨沂臨港甲子山等省級地質公園。

3.1 山東長島國家地質公園

華北板塊在經(jīng)歷了短暫地殼隆升剝蝕后, 距今6.8～5.3億年, 地殼演化進入新元古代震旦紀, 隨著全球冰期的結束, 海平面上升, 在魯西地區(qū)東部近沂沭斷裂帶地段, 海水北侵形成土門群上部濱淺海相碎屑巖-碳酸鹽沉積。魯東地區(qū)則在膠北地塊北緣海水入侵, 形成蓬萊群的濱淺海相的碎屑巖-碳酸鹽沉積, 山東長島國家地質公園就坐落在蓬萊群集中出露的地區(qū)。蓬萊群香夼組碳酸鹽沉積期間, 因郯廬斷裂帶再次活動, 誘發(fā)地震事件, 灰?guī)r形成震裂紋。

山東長島國家地質公園是目前全國唯一的海島型國家地質公園(萬兵力, 2009)。公園新元古代地質遺跡主要為蓬萊群變質地層, 巖石為石英巖夾千枚狀板巖。巖層水平層理發(fā)育, 石英巖具波痕構造,垂直節(jié)理裂隙相當發(fā)育。斷裂構造遺跡有小欽島仙人洞斷裂、南隍城斷裂、望夫礁“龍頭福泉”斷裂;褶皺構造遺跡有砣磯島小褶皺。第四紀地質遺跡主要為海蝕地貌、海積地貌、火山巖地貌、黃土地貌、天然巖畫、彩石等多達11種。海蝕地貌遺跡類型在公園區(qū)內各島嶼均有分布, 主要有海蝕崖、海蝕洞、海蝕柱、海蝕拱橋、海蝕平臺、海蝕礁等。

大黑山島西部高189 m的老黑山山峰有黑色玄武巖, 覆蓋于蓬萊群石英巖和風化殼之上。公園區(qū)內各島嶼幾乎所有溝谷和低洼處都被第四紀黃土填充或覆蓋, 對研究我國東部第四紀氣候變化和海陸環(huán)境變遷有很高的科研價值。

3.2 新元古代蘇魯造山帶變質花崗巖組成的省級地質公園

新元古代蘇魯造山帶變質花崗巖組成的地質公園——山東五蓮山—九仙山(九仙山園區(qū)西部)、榮成槎山(西南部)、威海劉公島、臨沂臨港甲子山等省級地質公園。

距今8～7億年, 地殼演化進入新元古代南華紀,揚子板塊北緣膠南—威海一帶, 巖漿活動強烈, 形成榮成巖套、月季山巖套和鐵山巖套花崗巖。

經(jīng)歷了長期隆起遭受剝蝕之后, 三疊紀末期發(fā)生揚子板塊向華北板塊深俯沖的大陸碰撞和超高壓變質作用, 南華紀形成的花崗巖在距今 2.40～2.25億年前遭受強烈變質變形作用。威海劉公島、臨沂臨港甲子山、五蓮山—九仙山地質公園九仙山園區(qū)九龍大峽谷—毛家河一帶, 屬于蘇魯造山帶, 出露榮成巖套糜棱巖化片麻狀二長花崗巖(王世進等, 2013c), 內有角閃黑云變粒巖等表殼巖殘留體, 威海劉公島出露榴輝巖等超高壓變質巖, 具強烈的褶皺構造。距今2.11～2.05億年前的晚三疊世晚期, 隨著超高壓巖片折返, 造成北北東、北東向斷裂活動,沿其形成的裂隙空間內, 先后有柳林莊超單元、寧津所超單元和槎山超單元巖漿巖等侵入定位(曾令森等, 2007), 榮成槎山地質公園主體巖石這期間形成, 槎山正長花崗巖侵入榮成巖套變質變形的片麻狀二長花崗巖。

白堊紀時由于中國東部處于古太平洋板塊相對亞洲大陸俯沖導致的弧后擴張環(huán)境, 增厚巖石圈的機械拆沉導致巖石圈減薄, 引起地殼部分熔融,形成了早白堊世殼幔混合型花崗巖。距今 1.2～1.14億年前形成的嶗山序列花崗巖(王世進等, 2010c)代表了大規(guī)模的伸展作用, 五蓮山—九仙山地質公園的主體巖石——晶洞二長花崗巖組成就是在這個時期形成的。在九仙山毛家河村東, 可以見到 1.2億年的晶洞二長花崗巖, 侵入于7～8億年前形成的榮成巖套變質片麻狀二長花崗巖。

4 古生代地層地質遺跡組成的地質公園

4.1 山東棗莊熊耳山和山東青州地質公園

魯西隆起區(qū)自 25億年開始隆升后, 經(jīng)歷近 20億年的風化剝蝕作用, 直至距今 5.3億年寒武紀開始, 華北陸殼沉降形成寒武紀朱砂洞組、饅頭組、張夏組、崮山組、炒米店組等濱淺海陸源碎屑——海相碳酸鹽沉積, 之后形成了穿時的地層單位——三山子組白云巖, 奧陶紀形成了白云巖與灰?guī)r相間出現(xiàn)的瀉湖—開闊淺海的馬家溝群碳酸鹽沉積, 山東棗莊熊耳山國家地質公園和山東青州地質公園就形成在這個地質歷史時期。

4.1.1 山東棗莊抱犢崮-熊耳山國家地質公園

位于山東省南部, 以熊耳山巖溶地質地貌和抱犢崮地貌為特色, 主要由寒武紀朱砂洞組、饅頭組、張夏組下灰?guī)r段地層組成。在抱犢崮地質公園可以見到朱砂洞組白云質灰?guī)r不整合在 25億年的二長花崗巖上。由于區(qū)內巖石抗風化能力的不平衡性,上部張夏組厚層鮞狀灰?guī)r與下部饅頭組頁巖、砂巖間的差異風化作用形成了典型的寒武紀灰?guī)r桌狀山——崮形地貌(安仰生等, 2007, 2010)。以熊耳山和抱犢崮為依托, 集雙龍大裂谷、溶洞群、龍抓崖(崩塌)、山泉和最典型的崮形地貌為一體。抱犢崮海拔584 m, 自古以其獨有的“雄”、“奇”、“險”、“秀”而著稱于魯南72崮之首。熊耳山海拔481 m, 發(fā)育巖溶地質地貌自然奇觀, 西側的滑坡體和東側的龍抓崖(巖石崩塌)即是典型的地質災害遺跡, 是 300年前的郯城大地震造成熊耳山張夏組厚層鮞狀灰?guī)r崩塌形成的。

4.1.2 青州國家地質公園

位于青州市的西南部, 包括云駝、仰天山、唐賽兒三個園區(qū), 主要由寒武紀—奧陶紀地層組成,其中仰天山園區(qū)主要為寒武紀地層, 主峰海拔845 m, 由三山子組白云巖組成; 云門山園區(qū)主要為三山子組含燧石結核白云巖和奧陶紀馬家溝群東黃山組泥質灰?guī)r、頁巖及北閹莊組灰?guī)r, 主峰海拔421 m, 由北閹莊組灰?guī)r組成。青州國家地質公園巖溶地質特色鮮明, 包含巖溶地質地貌遺跡、巖溶洞穴遺跡、典型地質剖面、構造形跡、巖溶水體景觀、地質災害遺跡和古生物化石等地質遺跡(張莉莉等, 2011)。仰天槽位于仰天山山頂, 海拔 750～840 m,是我國面積最大的山頂洼地, 有厚約2 m的黃土覆蓋; 仰天槽內有大型漏斗56個, 落水洞上百個; 仰天山靈澤洞由近百個大落水洞橫向連接而成, 其內發(fā)育豐富的石筍、石柱、石鐘乳、石幔、石幕、石花、石耳等巖溶產(chǎn)物。

4.2 寒武紀—奧陶紀地層地質遺跡組成的省級地質公園

寒武紀—奧陶紀地層地質遺跡組成的地質公園——長清張夏-崮山、淄川潭溪山、濟南蟠龍山、棗莊龜山、曲阜尼山、梁山、金鄉(xiāng)羊山、巨野金山、嘉祥青山、寧陽鶴山、東阿魚山、蒼山文峰山、蒙陰岱崮、新泰寺山、東平湖、鄒城鳳凰山、平邑曾子山等省級地質公園(楊斌等, 2002; 吉龍江等, 2012; 杜圣賢等, 2013)。

在長清張夏-崮山地質公園可以見到朱砂洞組白云質灰?guī)r不整合在25億年的二長花崗巖上。地質公園內饅頭組石店段和下頁巖段震積層發(fā)育, 饅頭組徐莊段砂巖斜層理普遍存在。張夏組下灰?guī)r段為厚層鮞狀灰?guī)r, 上灰?guī)r段疊層石灰?guī)r發(fā)育; 崮山組含三葉蟲化石豐富(楊斌等, 2002; 杜圣賢等, 2013)。在長山期、鳳山期經(jīng)歷了多次風暴事件, 形成了炒米店組竹葉狀礫屑灰?guī)r等風暴巖沉積。

在新泰寺山地質公園, 主要地層為三山子組白云巖, 該組下部全部為疊層石白云巖, 厚度大出露好, 國內罕見。下伏寒武紀炒米店組竹葉狀礫屑灰?guī)r、中-薄層灰?guī)r。

上述地質公園多均具崮形地貌, 以蒙陰岱崮地貌最為典型。地質公園巖溶地質特色鮮明, 形成常態(tài)山、孤峰、峰林、崮形地貌、坍塌崖、天生橋、石林、石柱、巖溶干谷、落水洞、干洞、溶洞等地貌形態(tài)。其中淄川潭溪山馬家溝群北閹莊組灰?guī)r峰林地貌、天生橋、溶洞等地貌形態(tài)極為珍稀。

5 中生代巖漿侵入巖組成的地質公園

中生代巖漿侵入巖組成的地質公園——煙臺磁山、昆崳山、招遠羅山、濟南華山、棲霞艾山、棲霞牙山、五蓮山—九仙山(五蓮山及九仙山園區(qū)東部)、榮成槎山、乳山岠隅山、海陽招虎山、即墨馬山等地質公園。

距今 2.5億年前, 地殼演化進入中生代大陸邊緣活化階段, 受太平洋板塊向庫拉板塊俯沖影響,沂沭斷裂帶強烈活動并發(fā)生左行平移, 先期形成的斷裂和新生各方位斷裂強烈活動, 濱太平洋東南沿海一帶巖漿侵入和火山活動十分活躍。魯東地區(qū)1.6～1.5億年形成玲瓏序列二長花崗巖, 是煙臺磁山、昆崳山、招遠羅山等地質公園的主要巖石。煙臺磁山、棲霞艾山(呂寶平等, 2008)、招遠羅山等地質公園花崗巖中含有較多的膠東巖群斜長角閃巖、黑云變粒巖殘留體, 昆崳山地質公園巖石中含有較多的榮成巖套變質二長花崗巖殘留體。

距今1.45億年前進入白堊紀, 由于中國東部處于古太平洋板塊相對亞洲大陸俯沖導致的弧后擴張環(huán)境, 增厚巖石圈的機械拆沉導致巖石圈減薄, 引起地殼部分熔融, 地幔巖漿與地殼熔融的巖漿侵入。1.3億年前, 地幔巖漿結晶分異的濟南輝長巖侵入(楊承海等, 2005), 濟南華山地質公園作為該期巖漿活動的代表。約 1.2億年即墨馬山一帶英安玢巖侵入萊陽群曲格莊組砂巖, 巖漿冷卻形成的柱狀節(jié)理, 成為即墨馬山地質公園的主要地質遺跡——馬山石林。1.2～1.1億年期間, 早白堊世晚期偉德山序列花崗巖和嶗山序列堿性花崗巖形成, 代表了大規(guī)模的伸展作用, 棲霞艾山、棲霞牙山、乳山岠隅山、海陽招虎山、日照河山等地質公園巖石在這個時期形成。

上述地質公園內的花崗巖, 形成非常典型的花崗巖峰林地貌、各種山岳景觀、溝谷景觀、奇石景觀、天然石臼景觀、洞穴景觀。

6 中生代晚期恐龍化石遺跡組成的地質公園

中生代晚期恐龍活動地質遺跡組成的地質公園——諸城恐龍化石、萊陽白堊紀國家地質公園和莒南恐龍足跡化石、郯城馬陵山、臨沭岌山等省級地質公園。

6.1 山東諸城恐龍化石國家地質公園、萊陽白堊紀國家地質公園

距今 2.5億年開始, 地殼演化進入中生代大陸邊緣活化階段, 潘基亞超級大陸裂解、漂移并達到高潮期。受太平洋板塊向庫拉板塊俯沖影響, 在北西—南東向張應力的制約下, 沂沭斷裂帶強烈活動并發(fā)生左行平移, 先期形成的斷裂和新生各方位斷裂強烈活動, 濱太平洋東南沿海一帶巖漿侵入和火山活動十分活躍, 隆坳構造形成盆地接受陸相碎屑沉積。1.45～0.65億年的白堊紀, 魯東地區(qū)膠萊盆地沉積了萊陽群、青山群、王氏群三套地層。建有著名的山東諸城恐龍化石國家地質公園、萊陽白堊紀地質公園。

6.1.1 山東諸城恐龍國家地質公園

山東諸城恐龍國家地質公園具有極為豐富的恐龍化石資源, 在晚白堊世王氏群紅土崖組砂巖中,有大量恐龍骨骼化石、恐龍蛋化石和恐龍腳印化石(柳永清等, 2010)。諸城是世界最大規(guī)?？铸埢癫氐? 共發(fā)現(xiàn)恐龍化石點多達30處, 埋藏總面積達1500多km2, 被國土資源部命名為“中國龍城”?？铸埢浩芈睹娣e世界最大, 2008年在諸城市龍都街道庫溝村“龍骨澗”發(fā)掘恐龍化石面積23000 m2,出土恐龍化石 2萬多塊, 發(fā)現(xiàn)了“恐龍化石長廊”和“恐龍化石隆起帶”兩大地質遺跡。其中, 恐龍化石長廊, 長 500多 m, 均深 30余 m, 露出化石10000多塊; 恐龍化石隆起帶, 長 300 m, 寬 20余m, 露出化石3000多塊; 在臧克家故里發(fā)現(xiàn)了臧家莊“恐龍化石層疊區(qū)”, 3000多塊恐龍化石高低錯落, 層層疊疊, 蔚為壯觀。這里發(fā)現(xiàn)世界規(guī)模最大的恐龍足跡群, 諸城市皇華鎮(zhèn)黃龍溝恐龍足跡面積約5000多m2, 恐龍足跡11000多個。諸城出土的恐龍化石以鴨嘴龍為主, 已發(fā)現(xiàn)鴨嘴龍股骨化石500多塊。目前已成功裝架起“巨型山東龍”、“巨大諸城龍”等一批鴨嘴龍化石骨架。目前諸城發(fā)現(xiàn)的恐龍屬種已超過 10個, 包括鴨嘴龍類、新角龍類、暴龍類, 另外還有甲龍類、蜥腳類和龜鱉類等。

6.1.2 山東萊陽白堊紀地質公園

萊陽市是白堊紀萊山群、青山群和王氏群的命名地, 公園內白堊紀地層剖面完整記錄了中國東部地區(qū)白堊紀時期的地球演化史, 是以白堊紀地層剖面、恐龍化石群和萊陽古生物群為鮮明特色的綜合性地質公園, 包括金崗口園區(qū)、鳳凰山園區(qū) 2處園區(qū)?！翱铸埞取彬暄央[藏于晚白堊世王氏群紅土崖組紅色砂巖之中。公園里的“萊陽生物群”目前已發(fā)現(xiàn)各類化石近 400種, 發(fā)現(xiàn)和命名的恐龍達 11種,恐龍蛋化石11種(楊斌等, 2002; 杜圣賢等; 2013)。

6.2 莒南恐龍足跡化石、郯城馬陵山、臨沭岌山等省級地質公園

0.99～0.65億年的晚白堊世, 沂沭斷裂帶及附近地區(qū)中生代盆地大盛群地層發(fā)育, 建有莒南恐龍遺跡(丁龍熙等, 2004)、郯城馬陵山、臨沭岌山(陶衛(wèi)衛(wèi)等, 2012)等地質公園, 主要出露恐龍足跡和斜層理、波痕、泥裂等地層沉積構造遺跡。郯城馬陵山地質公園還保存300多年前發(fā)生的8.5級郯城大地震斷裂遺跡。

7 新生代火山地質遺跡組成的地質公園

新生代火山地質遺跡典型代表——昌樂火山國家級地質公園、無棣碣石山省級地質公園。

新近紀以來在中國東部出現(xiàn)了近東西向的區(qū)域擠壓, 其中的玄武巖噴發(fā)發(fā)生在多次受擠壓間歇的應力松弛期。距今1800萬年前, 由于郯廬深大斷裂的再次活動, 地幔巖漿攜帶未熔融的深源組分,沿著斷裂噴發(fā), 在濰坊市境內形成大面積的熔巖臺地, 直到新近紀上新世, 這一帶火山活動才逐步停息。昌樂縣是山東省東部新生代火山巖主要分布區(qū)(王繼廣和司竹君, 2002; 王勝源等, 2003), 形成了100多座古火山口, 出露于昌樂縣城東南部的五圖鎮(zhèn)、喬官鎮(zhèn)、北巖鎮(zhèn)一帶。方山一帶發(fā)育有10余個火山口, 是著名的昌樂藍寶石礦產(chǎn)區(qū); 喬官鎮(zhèn)向西延入臨朐縣境內, 有大小幾十個火山口。主要的地震遺跡有: 火山口附近玄武巖扇形柱狀節(jié)理、兩次噴發(fā)的玄武巖柱狀節(jié)理交切現(xiàn)象、溢流的玄武巖覆蓋在火山集塊巖和火山角礫巖上、火山臺地上氣孔狀構造發(fā)育的玄武巖層等。

無棣碣石山是火山爆發(fā)噴出而形成的錐形復合火山堆, 是我國最年輕的火山, 也是華北平原地區(qū)唯一露頭的火山, 被譽為“京南第一山”。碣石山火山巖形成年齡73萬年, 由強堿性玄武巖組成, 火山地質遺跡有: 中心式噴發(fā)的火山機構、“紅頂綠底”的玄武巖層、含有大量新鮮的橄欖巖捕虜體的玄武巖、氣孔狀構造發(fā)育的玄武巖、保留巖漿流動時形成的繩狀、火焰狀構造的玄武巖、由火山彈、火山豆、火山灰組成火山巖層等, 還有含火山礫石的黃土沉積。

8 新生代地質遺跡組成的地質公園

新生代地質遺跡的典型代表——臨朐山旺、東營黃河三角洲國家地質公園和濟南泉群、章丘百脈泉、桓臺馬踏湖、滕州紅河濕地、臨清黃河故道、牟平養(yǎng)馬島等省級地質公園。

8.1 山東山旺國家地質公園、黃河三角洲國家地質公園

6500萬年至今, 地殼演化進入新生代斷塊構造發(fā)展階段, 該階段包括古近紀、新近紀和第四紀的喜馬拉雅期。距今 1800～1100萬年前, 受太平洋板塊自南東向北西的俯沖作用, 誘發(fā)了地幔基性玄武巖漿的噴溢, 在沂沭斷裂帶及其西側的臨朐、昌樂、沂水、安丘、濰坊地區(qū), 形成了臨朐群牛山組被狀玄武巖; 中期處于火山活動間歇期, 在臨朐形成了山旺組一套硅藻土巖沉積。晚期地幔基性巖漿再次噴發(fā), 并向東遷移至沂沭斷裂帶東側的棲霞、蓬萊地區(qū), 形成臨朐群堯山組的被狀玄武巖。山東山旺國家地質公園就是在這個時期形成。

260萬年至今為第四紀, 第四紀早期黃河干流尚未形成, 沿干流分布著一些獨立的古湖泊盆地。隨著喜馬拉雅運動的再次活動, 青藏高原加速抬升,華北陸緣盆地繼續(xù)沉降, 我國中、西部的古盆地普遍萎縮、干枯, 并被溯源侵蝕的黃河河流將它們串聯(lián)起來, 直至距今 100萬年前, 黃河進入山東流入渤海。黃河入?？诟浇⒌狞S河三角洲國家地質公園, 就是黃河沉積作用形成的。

8.1.1 山東山旺國家地質公園

地質公園位于山東省臨朐縣城東, 公園內由解家河盆地和包家河盆地組成, 其外圍均為由玄武巖組成的低山丘陵。地質公園以聞名世界的山旺古生物化石及反映其形成環(huán)境的火山地貌為特色。山旺古生物化石主要保存于距今1400萬年前形成的臨朐群山旺組硅藻土層中, 其種類之多、保存之完整為世界罕見, 被稱為“萬卷書”。目前已發(fā)現(xiàn)的化石有十幾個門類 600多種(王繼廣和司竹君, 2002; 王宗花等, 2006)。動物化石包括昆蟲、魚、蜘蛛、兩棲、爬行、鳥及哺乳動物。昆蟲化石翅脈清晰, 保存完整。山旺鳥類化石是我國迄今為止發(fā)現(xiàn)完整鳥化石最豐富的產(chǎn)地。三角原古鹿化石和東方祖熊化石是世界上中新世該類化石保存最完整的標本。植物化石有苔蘚、蕨類、裸子植物、被子植物及藻類243種。盆地外圍黃山、堯山、靈山、擦馬山等地出露較多的火山地質遺跡, 有古火山口地質景觀、瑪爾式火山盆地地貌、火山熔巖典型結構構造等。

8.1.2 黃河三角洲國家地質公園

位于東營市河口區(qū)和墾利縣境內, 黃河沉積作用形成的地質遺跡主要為各種河流地貌景觀、沉積構造以及古海陸交互線遺跡等(張惠等, 2003)。河流地貌景觀主要有河成高地、邊灘、心灘、黃河各期流路、天然堤、決口扇、沉積層序剖面等; 沉積構造主要由流水作用形成的波痕、流痕、水位痕; 沖刷作用形成的沖坑、沖槽; 風化作用形成的風成構造; 生物作用形成的蟲跡泥球以及其他作用形成的干裂、氣脹氣泄、噴出構造。區(qū)內還分布著5000～6000年以前和1855年以前形成的兩條古海陸交互線——貝殼堤。

8.2 濟南泉群、章丘百脈泉、桓臺馬踏湖、滕州紅河濕地、臨清黃河故道、牟平養(yǎng)馬島等省級地質公園

地殼演化進入新生代斷塊構造發(fā)展階段, 喜馬拉雅運動強烈活動, 致使整個華北坳陷區(qū)和圍繞魯西隆起的邊緣地區(qū)急速沉降, 為濟南趵突泉、章丘百脈泉、桓臺馬踏湖等地質公園內的泉群、湖泊形成奠定了基礎。其它地區(qū)則處隆升環(huán)境。距今 100萬年前黃河進入山東, 黃河沉積作用形成了臨清黃河故道地質公園。

濟南趵突泉地質公園-濟南地勢南高北低, 南部為泰山余脈山區(qū)丘陵, 至市區(qū)變?yōu)樯角捌皆忘S河沖積平原交接帶, 巖層呈 3°～15°傾角向北傾斜,高差達 500余 m, 其自南向北依次為: 新太古代花崗巖類、巨厚的寒武—奧陶紀石灰?guī)r, 這些可溶性灰?guī)r, 經(jīng)過多次地質構造運動和長期溶蝕, 構成大量地下溶溝、溶孔、溶洞和地下暗河, 成為能夠儲存和輸送地下水的脈狀地下網(wǎng)道, 遇大氣降水后,大量地表水滲入地下, 沿溶溝、暗河等地下網(wǎng)道由南往北潛流。而濟南市區(qū)北部為燕山晚期輝長巖-閃長巖侵入體, 巖質堅硬, 為不透水巖層, 潛流的地下水到此受阻, 大量匯聚, 在水平運動強大壓力下變?yōu)榇怪毕蛏线\動, 大量地下水穿過巖溶裂隙,奪地而出, 形成千姿百態(tài), 形態(tài)各異的趵突泉、黑虎泉等濟南泉群。

章丘百脈泉地質公園成因與濟南泉群相似, 不同之處是其北側受煤系地層阻隔, 在東麻灣和西麻灣等地勢低洼處, 沿斷裂構造破碎帶及裂隙涌出地表, 形成百脈泉群。

臨清黃河故道地質公園位于臨清市東南側郭堤一帶, 呈南西—北東向彎曲的條帶狀, 是魯西北地區(qū)現(xiàn)存較好的一處古黃河地質遺跡。公園內古沙丘連綿起伏, 宛若一條蒼龍盤旋而臥, 蔚為壯觀;近2 km長的古堤和古馳道至今仍保留著原始風貌,是黃河古河道細沙沉積作用形成的。

牟平養(yǎng)馬島等地質公園主要地質地貌遺跡包括長期海蝕和風化剝蝕形成的海蝕海積地貌遺跡,主要有月牙洞、狗妖十八洞、兄弟崖等海蝕地貌, 月牙灣、礫石灘、金沙灘、黑泥灘等海積地貌; 地質構造遺跡包括斷裂遺跡; 褶皺遺跡; 天然巖畫遺跡;地質災害遺跡為崩塌遺跡; 島礁地貌景觀主要為金龜探海、三角石、魚脊梁骨等景觀遺跡。

第四紀黃河沉積作用和海蝕作用及地震事件等均反映地質構造歷史仍在繼續(xù)之。

9 結語

山東省主要地質遺跡大多數(shù)都建立了地質公園, 正在進行保護和建設, 還有一些獨特的地質遺跡正在申報省級地質公園。地質公園已經(jīng)成為地質科學知識宣傳教育的重要場所, 為提高公眾的知識文化水平、科學素質, 促進社會文明與進步, 促進地質與旅游結合起到重要作用。各地游客在地質公園游山玩水中通過地學科普知識宣傳活動, 提升了文化品位, 建議繼續(xù)加強地質公園的建設和地質遺跡點的保護。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (Nos.12120114021301 and 121201081103) and the Major State Basic Research Program of the People’s Republic of China (Nos.SQ2015FY3340051).

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with English abstract).

Characteristics of Major Geological Heritages of the Geoparks in Shandong Province

WANG Shi-jin1), WAN Yu-sheng2), XU Pin3,6), ZHANG Zeng-qi4), YAO Chun-mei5), YANG En-xiu1), SONG Zhi-yong1), WANG Ji-ning5), MENG Yong-hui5), XIAO Wei-guo5), REN Peng2), ZHANG Yan4)

1) Shandong Geological Survey Institute, Jinan, Shandong 250013; 2) Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037; 3) Shandong Lang and Resources Archives, Jinan, Shandong 250013; 4) Shandong Academy of Geological Sciences, Jinan, Shandong 250013; 5) Shandong Geo-Environmental Monitoring Station, Jinan, Shandong 250013; 6) China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083

Geological heritages in Shandong Province result from geological processes through three billion years and are hence important natural heritages.Geological heritages provide important evidence for the investigation of global evolutionary progress and trend.The main geological heritages of Shandong geoparks could be divided into 7 categories, i.e., geological section, geological structure, paleontology, mineral resources and deposits, geomorphological landscape, hydrological landscape and environmental geological heritage landscape.In this paper, the formation age and distribution of various types of geological heritages are described.The main characteristics of each geopark and the geological heritages in the aspects of strata and intrusions are summarized.The evolutionary history of the geoparks is also described, and the basic information concerning geological tourism is offered.

evolution; distribution; main geological heritages; geopark; Shandong

K928.72; P931

: A

10.3975/cagsb.2015.05.14

本文由中國地質調查局地質大調查項目“華北克拉通太古宙早期陸核形成與演化”(編號: 12120114021301)、“中國地質構造區(qū)劃與區(qū)域地質調查綜合集成”(編號: 121201081103)和科技部重點項目(編號: SQ2015FY3340051)聯(lián)合資助。

2015-04-28; 改回日期: 2015-06-10。責任編輯: 閆立娟。

王世進, 男, 1950年生。教授級高級工程師。主要從事區(qū)域地質、礦產(chǎn)、農(nóng)業(yè)地質調查研究工作。通訊地址: 250013, 濟南市歷下區(qū)建筑新村南路35號。E-mail: shijinw63@163.com。