构造地质学.docx

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构造地质学

构造地质学（周口店）实习报告

PB08007202张经纬

中国科学技术大学地空学院地化专业

一.前言

1.实习目的

本次实习是08级地球化学专业2009-2010第二学期学习构造地质后进行的野外地质调查基本训练。

通过理论和实践相结合的教学活动，使实习者熟悉、巩固所学知识，一定程度上掌握常规的野外地质调查和研究所具备的基本知识、基本方法和基本技能，训练观察识别能力、动手能力、理论联系实际能力、综合分析和地质思维能力以及强化训练针对本学科的语言—文字—图形表达能力，培养严谨求实、吃苦耐劳和团结协作的精神，建立地质科学研究意识，为后续课程的学习及将来学科研究奠定良好基础。

2.实习区交通位置及自然地理经济概况

周口店位于北京市西南约50km，是举世闻名的“北京猿人遗址”所在地，行政区划属北京市房山区管辖。

京原线贯穿实习区域，沿其线在良各庄、孤山口、十渡等站附近均布有教学观察点；京广线的琉璃河站则有工矿支线与周口店相连。

从基地到各实习场所均有乡村级公路通行，交通便利。

实习区位于太行山山脉北段与华北平原的邻接处，属北京西山的一部分。

地势西北高、东南低，除东南侧一小部分为平原—丘陵外，大部为中高山区。

中北部的上寺岭海拔1307m，山前平原地带海拔一般为50～100m。

区内河流多为间歇河，平时水量很少甚至干涸，雨季水量则较大，主要有大石河、周口河、黄山店河等。

另有处于太平山、向源山、房山西之间的牛口峪水库，现已成为工业废水排泄、净化的场所。

本区属大陆性气候，温度变化较大，雨季主要在7～8月份，年降雨量约650～700mm。

冬季寒冷，从11月份至次年2月份常有大雪封山。

[1]

周口店及其邻区的工矿业以石油化工为主，上世纪70年代该区建立了大型国有化工基地燕山石化公司；其次为煤矿企业，主要有长沟峪煤矿和散布于太平山—升平山等区段的小型煤矿；其他工业产品有水泥、石灰、大理石、花岗岩、耐火材料等。

3.实习内容与任务

实习在刘贻灿老师和唐骏老师的指导下进行，为期10天。

期间要进行区域野外地质现象观测及讲解和野外地质填图勘探，以及最后的实习资料整理。

勘测过程中我们分成三个小组进行作业，通过对实习区的勘测及室内工作，我们完成了野外地质填图，了解熟悉了野外地质调查和研究的基本知识、基本方法和基本技能，按要求完成了实习报告。

二、区域地层概况

周口店地区地层在测区发育较齐全，自老到新有：

太古宇，中、新元古界，古生界和中、新生界。

现由老至新叙述如下：

1.太古宇

本区太古宇零星分布在房山岩体边缘部，称为官地杂岩，。

其岩体北部的东岭子、虎皮山一带，太古宙变质岩系岩性为黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩、黑云母变粒岩、条痕状混合岩等。

岩体南侧的官地、山顶庙一带，岩性以黑云斜长片麻岩为主，夹有斜长角闪岩、黑云角闪变粒岩、薄层石英岩，局部地段有长英质条带混合岩、阴影混合岩。

在官地附近还见有变质基性岩脉贯入太古宙地层中。

这套变质较深的变质岩系与邻近的中、晚元古宙及古生代地层均成断层接触，而与燕山期侵入体普遍呈侵入接触，局部地区为断层接触。

2.中元古界

中元古界在周口店地区出露广泛，主要分布在磁家务—南大寨、一条龙——房山及黄院西南地段，自下而上分为长成群常州沟组、串岭沟组、团山子组、大红峪组；蓟县群雾迷山组、洪水庄组和铁岭组；下马岭组、龙山组和景儿峪组。

岩石普遍轻微变质，局部地段受房山复式岩体的影响变质程度加深。

实习区内长成群不发育，蓟县群只有铁岭组发育良好，景儿峪组因断层缺失。

<1>.雾迷山组

本组在区域上分为四个岩性段。

其中第一段下部为泥质、砂质白云岩、硅质条带白云岩，上部为纹层藻叠层石白云岩、藻团白云岩、硅质条带白云岩；第二段为泥质白云岩及硅质条带白云岩，叠层石发育；第三段以泥质白云岩、含屑白云岩及硅质条带白云岩为主，叠层石发育；第四段以块状藻团白云岩、硅质粒屑白云岩及硅质条带白云岩为主。

本组在周口店地区西南黄山店、孤山口一带大面积分布，以孤山口至八角寨一带发育较完整（图1-1）。

主要岩性为灰色中厚层硅质条带白云岩、泥质白云岩夹褐黄色藻层泥质白云岩，局部具含砾白云岩。

发育大量波纹状叠层石及锥柱状叠层石，局部可见变形层理。

就其岩性特征而言，其层位相当于邻区雾迷山组第三、四段。

由于普遍发育水平薄纹层和波状藻层，应属一套潮坪沉积，旋回性明显，显现潮下—潮间—潮上有规律的交替。

<2>.铁岭组

分布在一条龙、羊屎沟、太平山、骆驼山北坡等地，铁岭组与下伏洪水庄组为整合突变接触。

底部为灰色厚层——巨厚层含锰质白云岩夹薄层或透镜状石英岩，发育交错层里；下部为浅灰色厚层——块状结晶白云岩，发育大型板状交错层里，含少量硅质条带；中部为黑色、深灰色薄——中层结晶白云岩夹板岩、片岩，或互层；上部为灰色中——厚层结晶白云岩，含少量硅质条带和硅质透镜体；顶部为灰色中——厚层含叠层石白云岩，叠层石发育，与上覆下马岭组为平行不整合接触，厚186～215m。

<3>.下马岭组

岩性以千枚状板岩及粉沙质板岩为主，厚120～170m。

下部水平层里发育，反应一种泻湖环境；上部具低角度交错层里，属潮坪沉积。

下马岭组和铁岭组之间为平行不整合接触，不整合面起伏不平，具1～3m厚的褐铁矿质古风化壳，是铁岭组沉积后地壳上升遭受长期风化作用导致铁质富集的结果。

部分地点可见白云岩角砾形成的底砾岩层。

<4>.龙山组

明显分为两部分，总厚大于20m。

下部为灰色——褐灰色厚层变质中粗粒石英砂岩；上部为浅灰色千枚状板岩或斑点状板岩，发育水平层里，含黄铁矿，代表较宁静的浅海环境。

3.下古生界

周口店地区下古生界发育寒武系和下奥陶统，下奥陶统发育马家沟组。

岩层遭受过轻度区域变质作用。

<1>.马家沟组

灰色、青灰色厚层状石灰岩，质较纯，泥质含量少，方解石含量达90%以上，该地层为可溶性岩层，可见溶洞，地下水为承压水。

底部发育1～3层同生角砾状灰岩；下、中部主要是青灰色、中——厚层灰岩、结晶灰岩；上部主要是泥质纹带状灰岩及白云质灰岩，泥质及白云质含量增多。

4.上古生界——中生界

实习区内仅发育上石炭统——中二叠统。

<1>.本溪组

底部普遍发育硬绿泥石角岩及红柱石角岩，太平山北坡出现底砾岩。

下部为杂色粉沙质板岩及变质粉砂岩。

中部为灰色、浅灰色板岩，含黄铁矿假晶构成的压力影构造，也称“压力影板岩”。

上部为灰色、灰黑色板岩及含红柱石板岩，区域上本组顶部可见黑色薄层炭质板岩。

抗风化能力差，易被覆盖，其原岩为沉积泥岩，是变质程度最低的一种。

南坡沿途可见探槽，本组靠上部夹有石灰岩透镜体，南北相变导致北部该组为粒岩，南部为砂岩。

本溪组和马家沟组呈平行不整合接触，接触面凹凸不平，普遍存在厚度不等的古风化壳。

本溪组底部富铁、富铝沉积物的形成和出现，证明了中奥陶世至早石碳世期间，本区经历了漫长的风化、剥蚀作用和准平原化过程。

<2>.太原组

分布于太平山南北坡，构成太平山复式向斜的翼部。

由1～2个沉积旋回组成。

旋回的下部主要为灰色、褐灰色中厚层变质细粒石英砂岩夹灰黑色板岩；上部主要为灰黑色、褐灰色薄层粉砂岩、板岩、粉沙质板岩，并夹有薄煤层。

每个沉积旋回下部砂岩成分成熟度较高，分选磨圆较好，发育交错层里，所夹板岩内含海相化石，为滨海沙坝及潮上泥质沉积，旋回上部由于以粉砂及粘土质沉积为主，含较丰富的植物化石，代表近海沼泽环境。

厚64m。

<3>.山西组

由两个沉积旋回组成。

下不旋回底部为褐灰色中厚层变质中粗粒岩屑砂岩，局部底部见含细粒级的角砾岩，与下伏太原组冲刷接触关系明显。

向上沉积粒度变小，发育交错层里。

旋回上部为黑色炭质板岩夹煤层。

上部旋回下部为深灰色中厚层变质中细粒变质岩屑砂岩，上部为黑色炭质板岩、粉沙质板岩夹煤层。

本组各旋回下部砂岩成分成熟度差，岩屑中燧石含量约占10%～15%，分选较好，但磨圆尚差。

局部地段具有植物茎秆化石，代表平原河流或曲流河河床沉积。

旋回上部的炭质、泥质岩代表潮湿气候下的湖沼相沉积，是华北地区的一个重要含煤层位。

<4>.杨家屯组

由2～3个沉积旋回组成，以粗碎屑沉积为主。

旋回下部为灰色厚层变质中——粗粒岩屑砂岩，含砾岩屑砂岩；上部为灰色中——厚层变质细粒岩屑砂岩、粉沙岩及板岩。

本组底部多为灰色厚层变质复成分角砾岩，砾石多为棱角状或次棱角状，砾径一般5～10m，成分较复杂，分选差，泥质胶结，杂基含量高。

冲刷构造明显，属近距离快速堆积，与其旋回下部的砂岩代表一种山区河流或辫状河河床沉积环境。

本族厚70～120m。

[2]

三、区域地质构造

1.变质核杂岩构造

展布于燕山石化厂一带山前丘陵区。

构造轮廓近似等轴状，直径约9km，仅从地层组合来看，核部为太古宇官地杂岩、基底剥离断层、盖层构造系统和中心部位晚期底辟式就为的房山复式岩体等。

变质核杂岩的核心主体为官地杂岩，属于太古宙结晶基底、因遭受强烈动力变质作用而形成一套以变余糜棱岩为主的岩性组合。

2.区域褶皱构造

周口店地区褶皱构造丰富。

就面理展布方向分类，本次实习主要观测有以下褶皱类型构造：

（1）.穹状隆起外缘向形带

穹状隆起外缘向形带环其南、西、北边缘分布，展布于北侧者称凤凰山向形，南端周口店附近为太平山向形，向西突出的部分称南窑向形，这三个次级向形均呈近东西向分布，它们交汇的上寺岭—连三顶一带的低应变三角区，是一个下伏于北岭向斜的舒缓向形。

这种构造配置类似一个巨大的压力影构造，即在南北向挤压体制下，穹状隆起作为一个刚性体，它的西侧在其阻隔下形成一低压区而构成向形核部。

凤凰山向形东西向延伸，东端被南大寨断层所切。

剖面形态显示为一个北翼较缓、南翼陡倾甚至倒转的紧闭向形构造。

向形核部为双泉组构成，在凤凰山主峰以东的640高地北侧可见明显的向形转折端。

虽然向形核部的层理产状多变，但其轴面劈理走向稳定，由西部的EW向向东渐变为SEE走向，有环绕穹状隆起展布之趋势。

太平山向形位于穹状隆起南缘周口店一带，原本与升平山向斜相通，后被周口河横断层错开。

核部为石炭系—二叠系地层，翼部为下古生界至元古宇组成，其北翼马家沟组以下各组地层在三不管沟—羊屎沟区段皆厚度变薄。

向形轴迹近东西向，枢纽波状起伏，总体上表现为向东扬起；北翼产状较陡，约为50°～80°，南翼倾角较缓，约为30°~50°，核部地层在局部地段产状陡倾，甚至直立。

在二亩岗-萝卜顶一带，向形核部次级构造发育，有东西向近直立的轴面劈理及一系列近南北向（北北东→北东向）的紧闭褶皱。

太平山向形向西延至升平山区段后转为NWW向，在长沟峪一带核部由红庙岭组—双泉组构成，两翼则为杨家屯组及山西组；更向西被晚期由侏罗系组成的NE向向斜（北岭上叠向斜构造）所叠置。

太平山向形中卷入的早期剥离断层业已形成了断面褶皱，在一条龙—羊屎沟—山顶庙—牛口峪一带的所谓弧形断层带正是褶皱了的早期剥离断层面的显示。

自西向东剥离断层由向形翼部至扬起端表现出断面产状由缓变陡甚或翻转之趋势。

升平山向斜与太平山向斜相对比，前者宽度显著加大，且核部大面积出露上二叠统红庙岭组，这说明大致沿周口河存在着一条横断层，由于断层西盘下降而造成以上结果。

（2）.西南部三岔复杂背斜构造

孤山口至三岔村一带的褶皱称为三岔复杂背斜构造。

背斜核部及两翼皆为雾迷山组地层，其轴迹呈北东向。

核部大致位于三岔村北侧，三岔村至下中院的分水岭处为背斜转折端部位。

背斜在此区段被许多次一级褶皱所复杂化，如在转折端南侧的山脊上可以观察到轴面南倾的斜歪至倒转褶皱，而北侧发育的许多次级小褶皱，其轴面则向北西缓倾斜，故在转折端附近显示出“反扇形”复杂背斜的组合特点。

上中院至孤山口一带为三岔复杂背斜倾伏端的北翼，出现了一系列轴面向北东倾斜的紧闭褶皱。

在孤山口火车站两侧的陡壁上，清楚地展示出3～4个倒转背斜和向斜的复杂图案。

这些褶皱有以下基本特点：

①两翼岩层变薄，尤其是处于倒转翼的软弱层（薄层白云质灰岩和钙质千枚岩的互层）变薄甚为明显，而在转折端部位，各类岩层尤其是软弱层则显著增厚；

②大一级褶皱两翼及转折端常出现“S”、“M”（“W”）、“Z”形次级褶皱组合；

③褶皱翼部强弱相间的岩层中常出现寄生小褶皱；

④各类成因的劈理十分发育，因岩性差异或构造部位不同而呈扇形、反扇形组合以及出现劈理折射等，褶劈在局部亦较为发育；

⑤张节理常出现在厚层白云岩中，在褶皱转折端部位往往呈扇形张节理，局部可见与共轭剪节理有成因联系的“火炬状”张节理。

三岔复杂背斜总体表现为一宽缓的倾伏状背斜构造，向北东方向倾伏，向南西方向显著加宽。

2.北东向叠加褶皱构造

周口店北东向褶皱群

发育在周口店附近萝卜顶、煤炭沟、煤矿沟一带的北东向褶皱群（图4-3）和北岭北东向上叠向斜同为燕山期褶皱作用的产物，但此处表现特征与上述者明显不同：

①北东向褶皱是以杨家屯组下部复成分砾岩为标志层进行追索研究而厘定，其层位与构成该区段东西向展布的、印支主期的164背形、太平山向形属于同一构造层；②标志层在平面上形成近于等轴状地质闭合体或呈新月形、蘑菇形和哑铃状等复杂图案，构成了早期近东西向褶皱与晚期近南北向（北北东→北东向）褶皱的“横跨”或“斜跨”干扰格式；③经对早期近东西向太平山向形、164背形（图4-4、图4-5）以及代表北北东向叠加褶皱的萝卜顶—二亩岗区段（图4-6A）和煤矿沟区段进行构造解析，可分别对其两翼、枢纽、轴面劈理等构造要素进行配置而加以区分。

可以看出，周口店一带的北东向褶皱与北岭区段的上叠向斜叠加形式不同而表现为改造型，反映了同类构造在不同地质背景下发育的差异性。

四、区域断裂构造

区域断裂构造包括区域性剥离断层、推覆构造、铲式冲断层和山前正断层等。

1.剥离断层

此类断层是印支或更早期的主要构造形迹之一。

发育在基底与盖层间的基底剥离断层出露于房山复式岩体东北缘东岭子—南观和东南缘羊屎沟—山顶庙两个区段，其表现特征详见前述。

盖层中的剥离断层限于中新元古界和下古生界褶叠层系统内部，多为沿层系界面分布的、次级低角度正断层或剥离型韧性剪切带，规模不等，多级组合，相互平行。

上下盘常是高度变薄的褶叠层，地层缺失明显。

发育在一条龙—牛口峪的弧形断裂带及南窑、凤凰山等处的断层均为其典型代表。

2.推覆构造

实习区内发育的推覆构造主要有霞云岭冲断推覆构造、长操推覆构造及黄山店倒转褶皱——冲断构造等。

后者展布于黄山店、上方山一带，总体由两个相互叠置的大型平卧背斜和向斜组成。

逆冲断层多沿洪水庄组、下马岭组等软弱层系发育而形成宽大断坪，导致上下盘地层近于平行，构造形态简单而貌似单斜岩层，只有顺滑动断面追索至断坡部分才能发现更为明显的构造迹象。

山坡下部的铁岭组为正常位，山坡上及山脊上的铁岭组为倒转层位，可见丰富的叠叠层石。

下伏平卧背斜内发育多处同沉积断层，中部夹杂燧石条带及泄水构造，证明此处构造经过多期地质事件作用。

五、地质发展史

对区域地质构造演化进行分析是建立在查清并收集某一地区沉积记录、构造变动、岩浆活动、变质作用、成矿规律等地质事件以及区域地球物理、区域地球化学等资料基础上进行的。

周口店地区相关区域地质资料在其前各章中已有叙述，为便于综合分析，现将该区地质构造特色概括如下：

（1）区内地层发育较为齐全，大多可与华北地区进行对比。

“官地杂岩”代表了基底太古宙变质岩群；盖层岩系从中元古界到古生界各组地层虽经区域浅变质作用及部分糜棱岩化作用，但野外仍能清楚地分辨出其原岩的岩性、层理、层序及所属时代。

（2）岩石类型齐全，三大岩类均有出露，是对岩石学研究并进一步阐明大地构造演化过程的天然野外实验室。

（3）实习区经历了多次构造运动和变形改造，不仅在露头尺度，而且小到显微尺度，大到区域尺度皆可观察到各种构造的叠加型式和关系，是研究面理置换、构造叠加和世代划分的典型地区；各具特色的构造类型和样式也反映了其生成时的环境条件和构造层次——地壳下部层次的固态流变构造、中部层次的纵弯褶皱和上部层次的脆性剪切变形等均可在野外鉴别厘定和认识。

（4）既非造山带复杂，又非稳定陆块简单而独具特色的地质现象，使得周口店及其邻区成为我国研究板内造山的经典地区之一。

（5）实习区地壳演化具有一定的规律，不同时代、不同层次、不同体制下各种地质事件的发生、发展及其相应的产物构成了一个比较完整的区域地质演化序列。

基底演化阶段

华北板块的基底经历了太古宙及元古代漫长的演化历史。

基底变质岩系在邻区太行山-五台山-带大面积分布，如房山的复式岩体缘部出露的，总面积不足0.5km2.的官地杂岩。

其特征为：

（1）岩体类型复杂，主要有片麻岩，斜长角闪岩.变粒岩等以及各类混合岩。

（2）杂岩中斜长角闪岩中岩石学特征显示为亚角闪岩相，属苦橄质-科马提质玄武岩系列，而华北地区元古宙及早古生代均无基性岩浆活动。

故应为太古代绿岩带产物。

（3）经区域研究对比，印支期的剥离断臣和房山区的复式岩体的热动力变形构造所形成的糜棱岩均局限于狭窄地带，未普遍发育而呈间隔性；但“官地杂岩”却普遍糜棱岩化且糜棱面理具有透入性，故分析杂岩于太古宙既有任性变形行为而导致糜棱岩发育，总体形成一套以变余糜棱岩为主的，包括糜棱岩及破碎糜棱岩的动力变质岩。

可以看出，“官地杂岩”在实习区分布的面积不大但作为基底的产物去提供了许多早期该区地质演化的信息。

从岩性.岩相.变质.变形.等特点分析。

其从塑性到脆性等方面的构造转化，也代表了华北陆地基底从活动性逐渐转化成稳定性演化的总趋势。

吕梁运功形成华北地台基地后，从上元古代到三叠纪是华北地台以全体升降为主的盖层发育阶段。

由于地台发展阶段过程中的不均一性，因此测区内缺失震旦记，早寒武纪,中奥陶世，志留记-中石炭世，中二叠世-第三纪的地层。

震旦纪-早寒武纪的缺失，是由于太康运动的影响；中奥陶世-中石炭纪地层的缺失，是印支运动的影响；中二叠纪-第三纪的缺失是由于燕山运动的影响。

在印支运动期间，造成了复式向斜的构造轮廓；燕山运功期间，造成了复式向斜北翼的扭转，变直、变质、倒转，为房山侵入体的逆向侵位提供了通道。

总之，印支运动奠定了本区基本构造形态，燕山运动特别是房山侵入体的侵入，又给一个向南的推挤及逆钟相的扭转因此本区挤压、扭动现象非常显著，使之构造更趋复杂。

测区之所以有这些特征不仅反映了华北地台的构造史，也更具其特色。

六、地质工作评定

地质填图是通过对天然露头和人工地质点的观测和描述，对测区客观存在的地表地质规律进行研究，用一定的地质符号，按照一定比例尺缩小填图，并提出相应总结报告的全部工作。

此次实习主要内容就是完成对周口店太平山局部地区的勘探做出地质填图并完成考察报告。

我们选择了尖峰山——大砾岩山——南洛凹——萝卜顶线路对太平山区一带进行了地层定点测定。

七、结束语

此次实习时间较短，所看到的点有限，实习几天所了解的也只是周口店实习区的局部。

不过，实习让我们巩固了从书本上学习到的不少知识，对于地质工作有了深入的了解和体验，并初步掌握了地质填图的方法，为以后的地质学习和工作奠定牢固的基础。

参考资料：

《周口店地质及野外地质工作方法与高新技术应用》中国地质大学出版社