官地—羊屎溝與八角寨—拴馬樁地層對(duì)比及成因分析

尹思琪

摘 ?要：文章對(duì)兩者在巖性組合、巖層厚度與接觸關(guān)系方面的不同進(jìn)行了淺層次的分析，并認(rèn)為在官地—羊屎溝地區(qū)，早期巖層沉積后受到后期房山巖體侵入烘烤而發(fā)生接觸熱變質(zhì)作用以及在巖體侵位的同時(shí)產(chǎn)生的一系列剝離斷層都是造成巖層厚度減薄的原因。這種剝離斷層是大陸的伸展系統(tǒng)中重要的一種構(gòu)造型式。在研究周口店的地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，認(rèn)識(shí)到了這地區(qū)前中生代地層的缺失和減薄，并將這種地層缺失的邊界定成剝離斷層。

關(guān)鍵詞：變質(zhì)核雜巖;剝離斷層;房山巖體;接觸熱變質(zhì)

中圖分類號(hào)：P551 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2015）35-0174-02

1 ?兩地沉積地層出露情況的對(duì)比

①霧迷山組（JxW）：在八角寨—拴馬樁地區(qū)主要巖性為灰色中-薄層結(jié)晶、灰質(zhì)白云巖等，厚度>500 m，水平層理發(fā)育。其頂部與洪水莊組間有溶洞角礫巖，與洪水莊組間為整合接觸。在官地—羊屎溝路線中主要巖性為灰白色厚層，巨厚層透閃石、硅灰石大理巖。厚約30 m，具纖維粒狀變晶結(jié)構(gòu)，用放大鏡觀察可見(jiàn)放射狀透閃石。與下伏洪水莊組為正斷層接觸。產(chǎn)狀：180 °∠60 ?°，從此處向西走巖石的變質(zhì)程度變低。

②洪水莊組（JxH）：在八角寨—拴馬樁地區(qū)主要巖性以含錳質(zhì)板巖為主，底部、頂部夾有含錳結(jié)晶的白云巖及白云巖透鏡體，最大厚度約38 m。在官地—羊屎溝地區(qū)的主要巖性為黑灰色，含薄層片巖層。厚度很小，約4 m。產(chǎn)狀：195 °∠66 °。

③鐵嶺組（JxT）：在八角寨—拴馬樁地區(qū)按巖性特征可分為三段。下部為厚層狀含砂或巖屑白云巖，具大型的交錯(cuò)層理、羽狀交錯(cuò)層理;中部為薄層含燧石條帶或結(jié)核的結(jié)晶、泥質(zhì)白云巖。鐵嶺組總厚約186 m，中下部76 m，中部62 m，上部48 m。各段間整合接觸。鐵嶺組上段與下伏下馬嶺組間為平行不整合接觸，接觸面凹凸不平，其間有30～50 cm厚的褐鐵礦型古風(fēng)化土壤層，為芹峪運(yùn)動(dòng)時(shí)期形成。在官地—羊屎溝地區(qū)巖性為略含硅質(zhì)條帶由白云巖演變的大理巖，含有硅質(zhì)條帶。硅質(zhì)多暴露在地表，巖石表面粗糙不平，可見(jiàn)淡黃色透鏡體。厚約13 m。此處測(cè)得斷層產(chǎn)狀為200 °∠71 °，與下伏下馬嶺組為正斷層接觸。

④下馬嶺組（QbX）：在八角寨—拴馬樁地區(qū)按巖性特征可分為三段。下部是褐綠色、含磁鐵礦、粉砂質(zhì)千枚狀板巖及板巖;中部是暗綠色板巖夾黑色或灰黑色炭質(zhì)板巖，厚度約90 m;上部為褐灰色、粉砂制裁板巖夾薄層狀變質(zhì)細(xì)砂巖，厚度約 ? ? 60 m。與下伏長(zhǎng)龍山組為整合接觸。在官地—羊屎溝地區(qū)主要巖性為石榴石云母片巖、紅柱石石榴石云母片巖及紅柱石云母片巖。厚約15 m。此處測(cè)得斷層產(chǎn)狀為178 ? ?°∠63 ?°。與下伏長(zhǎng)龍山組為正斷層接觸。

⑤長(zhǎng)龍山組（QbC）：在八角寨—拴馬樁地區(qū)主要巖性為褐灰色厚層變中粗粒石英砂巖，發(fā)育交錯(cuò)層理，厚約6 m，為濱海相沉積。

在官地—羊屎溝路線中主要巖性為變質(zhì)石英砂巖，夾薄層黑灰色板巖（1 m）。新鮮面呈灰白色，風(fēng)化面呈灰黑色，砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。向南走還可見(jiàn)到長(zhǎng)龍山組灰白色斑狀板巖，灰黑色，塊狀構(gòu)造。與下馬嶺組成斷層接觸關(guān)系。

2 ?沉積環(huán)境簡(jiǎn)要說(shuō)明

由于在八角寨—拴馬樁路線中沉積巖性出露情況連續(xù)較好，且無(wú)強(qiáng)烈后期改造作用。而在官地—羊屎溝路線中巖層在其沉積后被后期構(gòu)造改造強(qiáng)烈。因此以八角寨—拴馬樁地區(qū)巖性為例簡(jiǎn)要說(shuō)明其沉積環(huán)境。

由霧迷山組白云巖中水平層理的發(fā)育可表明是淺海相沉積。洪水莊組巖體中的含錳質(zhì)板巖表明其為淺海相沉積。鐵嶺組白云巖中大型交錯(cuò)層理和羽狀交錯(cuò)層理表明其沉積環(huán)境為濱海相沉積。下馬嶺組中板巖、細(xì)砂巖沉積環(huán)境為淺海相沉積。長(zhǎng)龍山組中粗粒石英砂巖反映其沉積環(huán)境為濱海相沉積。

3 ?巖性差異及成因探討

由以上列舉出的兩個(gè)地區(qū)上沉積地層出露情況可以看出，各組內(nèi)巖性在官地—羊屎溝一帶相比于八角寨—拴馬樁一帶都發(fā)生了明顯的變質(zhì)作用。如霧迷山組的白云巖變質(zhì)成為大理巖，并發(fā)育明顯的變質(zhì)特征礦物硅灰石、透閃石;洪水莊組出露巖性為較八角寨南變質(zhì)程度更高的千枚巖和片巖;鐵嶺組的白云巖亦變質(zhì)為大理巖;長(zhǎng)龍山組在羊屎溝處的變質(zhì)程度也較八角寨—拴馬樁路線上有所加深;下馬嶺組由北往南發(fā)發(fā)育石榴石云母片巖向紅柱石云母片巖過(guò)渡的變質(zhì)帶。

我們已經(jīng)知道，白云巖變質(zhì)成大理巖，以及紅柱石與硅灰石的產(chǎn)生過(guò)程均屬于接觸熱變質(zhì)作用，有以下公式：

CaCO3+SiO2 ? ?CaSiO3+ CO2↑[3]（1）

方解石石英 ? 硅灰石

此反應(yīng)式在溫度升高的情況下向正反應(yīng)方向進(jìn)行。

石灰?guī)r（沉積巖） ? ? ? ?大理巖（變質(zhì)巖）[3]（2）

這個(gè)反應(yīng)式說(shuō)明隨著T增加，巖石內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)活動(dòng)能力增加，質(zhì)點(diǎn)重新排列——晶粒由小變大，由細(xì)變粗。

Al4[Si4O10]（OH）8 ? ? ? 2Al2[SiO4]O+2SiO2+4H2O[3]（3）

高嶺石 ? ? ? ? ? ?紅柱石 ? ? 石英

這個(gè)反應(yīng)式表明溫度的升高會(huì)促進(jìn)礦物之間的化學(xué)反應(yīng)，形成新的礦物與礦物組合。同時(shí)，在這個(gè)反應(yīng)式中，高嶺石在大于350 ℃左右的溫度且靜巖壓力低于300 MPa時(shí)易形成紅柱石，而如果溫度進(jìn)一步升高，在溫度高于660 ℃的情況下反應(yīng)式右側(cè)的紅柱石就應(yīng)該是石榴子石，如果溫度再高，壓力再大，則變?yōu)槲€石。

對(duì)于產(chǎn)生這些變質(zhì)反應(yīng)所需的熱量，我認(rèn)為此類高溫一般為巖漿活動(dòng)所帶來(lái)，考慮到官地南部就有房山巖體的侵入，我認(rèn)為羊屎溝處的巖層應(yīng)該是接受房山侵入巖體的烘烤而產(chǎn)生的接觸熱變質(zhì)現(xiàn)象。由本區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)史可知，在燕山期變形旋回時(shí)期，房山巖體從南東—北西向侵入，羊屎溝位于侵入巖體南部，熱量則會(huì)由北往南減少，溫度也降低。這點(diǎn)由下馬嶺組片巖層中石榴石帶向紅柱石帶的過(guò)渡可以佐證其溫度變化。由此大致可以解釋兩處巖性差異成因。

4 ?巖層厚度與接觸關(guān)系差異及成因探討

除了巖性的變化外，官地—羊屎溝處在構(gòu)造上也與八角寨—拴馬樁一帶有顯著區(qū)別。八角寨—拴馬樁地區(qū)，中新元古界各地層出露情況大致反應(yīng)了原始沉積厚度，而在官地—羊屎溝處各組巖層出現(xiàn)了明顯的減薄。由這種系列的正斷層可聯(lián)想到一個(gè)特殊的構(gòu)造現(xiàn)象—變質(zhì)核雜巖。而由周口店地區(qū)構(gòu)造演化史可知，在本區(qū)恰好發(fā)育有這樣的構(gòu)造。官地—羊屎溝一帶的太古宙基底構(gòu)造變形形成了房山變質(zhì)核雜巖的變質(zhì)核。房山巖體侵入在燕山期變形旋回時(shí)期發(fā)生。羊屎溝處涉及的正斷層組合應(yīng)該屬于變質(zhì)核雜巖頂部和蓋層之間的剝離斷層。正是由于這一剝離斷層構(gòu)造造成各組間巖層的減薄甚至缺失。然而依照變質(zhì)核雜巖的構(gòu)造來(lái)看，此剝離斷層的傾角應(yīng)該比較緩，然而由測(cè)得的斷層產(chǎn)狀（200 °∠71 ° 、178 °∠63 °）可知，斷層較陡。考慮到印支旋回時(shí)期在房山巖體侵入之前。可認(rèn)為房山巖體在后期侵入時(shí)改造了先期形成的變質(zhì)核雜巖構(gòu)造。房山巖體在燕山期沿南東—北西向侵入于變質(zhì)核雜巖的核部，疊加在前期構(gòu)造之上。其侵入使得變質(zhì)核雜巖構(gòu)造的核部基底太古宙的巖石出露在中元古界霧迷山組以北處，另外在亂石隴的縻棱巖帶出露。變質(zhì)核雜巖構(gòu)造核部被拱起，兩側(cè)受到侵入巖體的侵?jǐn)D壓作用。對(duì)其南側(cè)的擠壓作用導(dǎo)致了我們所見(jiàn)的剝離斷層傾角發(fā)生改變而變陡。

5 ?結(jié) ?語(yǔ)

中新元古界在周口店地區(qū)沉積后，八角寨—拴馬樁一帶巖性并未遭受強(qiáng)烈變質(zhì)作用影響，而在官地—羊屎溝處產(chǎn)生了一些構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，燕山運(yùn)動(dòng)期在當(dāng)?shù)匦纬闪斯俚靥幪胖孀冑|(zhì)核上部的剝離斷層，中新元古界地層均減薄。后期房山巖體侵入變質(zhì)核中，抬升官地雜巖，擠壓兩側(cè)巖層，使剝離斷層傾角變陡。

同時(shí)房山巖體的烘烤造成了官地—羊屎溝地區(qū)中新元古界巖層的接觸熱變質(zhì)現(xiàn)象，由此造成兩地沉積地層特征的不同。

參考文獻(xiàn)：

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