气候变化对地质遗迹的潜在风险与韧性保护策略研究

维勒斯

内蒙古自然博物馆

摘要：全球气候变化已成为地质遗迹保护面临的最为紧迫的威胁之一，分析明确气候变化方面的潜在风险，同时构建完善的韧性保护体系，成为地质遗迹可持续发展的重要举措。文章即首先分析了气候变化对地质遗迹的潜在风险，如热力学应力、水文侵蚀、冰冻圈退化等，然后探讨了地质遗迹的韧性保护策略，如构建监测预警系统、动态干预技术以及适应性规划等，以供相关人员参考。

关键词：地质遗迹；气候变化；潜在风险；韧性保护

引言

地质遗迹是记录地球演化历史的关键载体，是不可再生的自然遗产和科学研究的宝贵资源。这些遗迹不仅包括独特的地质剖面、化石产地、构造形迹等自然奇观，也涵盖了与地质环境深度融合的文化景观。然而，在全球气候变化背景下，地质遗迹正面临着前所未有的威胁与挑战。气候变化对地质遗迹的影响具有多维度、多尺度和不可逆性的特征。学界对气候变化与地质遗迹保护的研究已逐渐从现象描述向机制解析和保护策略探索深化。在保护策略方面，传统的”被动抢救”模式已难以应对气候变化的复杂挑战，亟需向”主动防控”的韧性保护模式转变。

一、气候变化对地质遗迹的潜在风险

（一）热力学应力

气候变化引起的温度变化和极端热事件对地质遗迹材料产生显著的热力学应力。不同岩性对温度变化的响应各异，尤其是多孔性石材（如石灰岩、砂岩等）对温度波动极为敏感。在意大利马泰拉的”Sassi”遗址，主要建筑材料钙钙岩是一种高孔隙度的碳酸盐沉积岩，对外界环境变化极为敏感。温度波动引发的热膨胀系数差异会导致石材颗粒间结合力的减弱，微裂隙的生成和扩展，最终导致材料表面剥落、鳞片状脱皮等劣化现象。

更为复杂的是，温度变化往往与太阳辐射、干湿循环等环境过程耦合，加速地质遗迹的退化。在北极地区的Russekeila文化遗址，多年冻土环境的变化与温度上升直接相关，导致热喀斯特、热侵蚀沟等过程活跃，威胁着脆弱的文化遗产。温度升高还会增强生物化学风化过程，如促进石材表面微生物、地衣等生物群落的繁殖，通过有机酸分泌和物理穿刺作用加速石材劣化。

（二）水文侵蚀

气候变化导致全球水文格局的重新分配，表现为降雨强度、频次和时空分布的变化，进而直接影响地质遗迹的稳定性。强降雨事件的增加导致地表径流增强，对土遗址和岩石边坡产生冲刷和侵蚀作用。在四川三星堆遗址，由于其位于鸭子河边，洪水成为威胁遗址的主要自然因素。对于这类土遗址，其力学强度低，易受水、风和可溶盐的侵蚀破坏，在水中易崩解、松散，是遗址文物中最难保存的一类。

水文循环的改变也影响地下水位动态和土壤含水率，进而改变地质遗迹的赋存环境。在瑞典阿格罗德石器时代的湿地遗址，几十年来的人工排水和与气候有关的干旱使遗址保存状况趋于恶化。持续时间更长、更极端的干旱导致地下水位下降，原本饱和的土壤变干，使得有机物质暴露在氧气中，加速了微生物的腐败。这种由于干湿交替带来的孔隙水压力变化和氧化还原条件改变，是许多地质遗迹劣化的关键驱动因素。

（三）冰冻圈退化

对于高海拔和高纬度地区的地质遗迹，冰冻圈退化是其面临的最直接、最迅速的气候威胁。永久冻土融化导致保存在冻土中的考古记录迅速消失。在北极地区，一年中大部分时间积雪覆盖着大地，这里的考古记录一直保存在永久冻土层里。永久冻土犹如一座天然冷库，骨骼、木制品、甚至是人类留下的些许头发和皮肤，都可以在冻土里完好地保存下来，有时长达千年。但现在，永久冻土层正在融化，这片土地下埋藏的故事也正在随之消融。

多年冻土退化还导致热融滑塌和热融湖塘发育，直接破坏地表结构和地质遗迹完整性。在斯瓦尔巴群岛的Russekeila遗址，研究证明了多种寒冷区特有的地质危害，包括热喀斯特、融冰泥流和热侵蚀沟等，都对文化遗产构成了威胁。这些过程通常是迅速发生的，且起始点难以预测，随着未来永久冻土的持续变暖和水文气候条件的变化，这些过程可能会被激活和扩展，从而威胁更大比例的脆弱文化遗产。

二、地质遗迹的韧性保护策略

（一）构建监测预警系统

构建气候风险监测预警系统是韧性保护的基础。通过布设多参数传感器网络，实时追踪地质遗迹赋存环境的变化和遗迹本体的响应，为及时干预提供科学依据。在中国金沙遗址，保护团队构建了”监测—预警—调控”一体化系统。这种”监测先行、调控前置”的模式，正是对预防性保护理念的实践，将干预从”事后修复”转为”事前防控”。

监测系统应结合远程传感与地面观测，形成多尺度数据采集网络。在斯凯利格·迈克尔岛的评估中，研究人员结合了实地考察和遥感方法，以绘制和理解地质、地形和地貌环境。这体现了基于监测的风险评估如何直接指导保护实践。

（二）动态干预技术

针对气候变化加速地质遗迹材料退化的机制，需要开发一系列创新性干预技术，以提高地质遗迹材料的气候适应性。创新型巩固材料的优势在于其高渗透性和化学相容性，能够在不改变地质遗迹外观的前提下提升其抵抗气候变化影响的能力。通过多分析方法和非破坏性诊断技术的使用，研究评估了巩固处理的渗透性和有效性，以及其随时间的耐久性。这种科学化的保护材料评估方法，确保了干预措施的可靠性和持久性。

对于不同类型的风险，需要采取针对性的适应性工程技术。在三星堆遗址，针对洪水和地震风险，采取了系列防洪防水和减震措施，防范灾害侵袭。同时，针对土遗址的特性，联合科研单位开展多学科研究，以生态环保的方式消除蚁虫害和各种微生物的危害，以本土浅根系植物替代发达根系植物，对城墙形成覆盖性的保护，雨水冲刷带来的危害也大为减小。这种生态环保型保护策略，既解决了生物侵蚀问题，又避免了化学材料介入可能带来的负面影响，体现了基于自然解决方案的保护理念。

（三）适应性规划

面对气候变化的不确定性，适应性规划成为地质遗迹韧性保护的关键工具。传统的保护规划基于相对稳定的气候假设，而适应性规划则强调根据气候变化的实际影响和预期风险，动态调整保护策略和措施。适应性规划需要多利益相关方参与，特别是当地社区的融入。当地社区的参与对地质遗迹的长期保护至关重要。风险沟通与教育也是适应性规划的重要组成部分。通过将地质遗迹作为气候变化影响和适应的教育工具，可以提升公众对气候风险的认识和理解。这种将地质遗迹保护与气候教育相结合的方式，既增强了保护工作的社会支持，又促进了更广泛的气候变化认知。

三、结语

气候变化对地质遗迹的影响研究仍处于发展阶段，诸多科学问题和管理挑战有待深入探索。在影响机制解析方面，当前研究多集中于单一气候要素与单一材料响应的关系，而对多要素耦合、多过程协同的非线性影响理解有限。跨学科合作是推进地质遗迹韧性保护的关键路径。气候变化影响地质遗迹的过程涉及气候学、地质学、材料科学、工程学等多学科知识，需要不同领域专家的紧密协作。

参考文献

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