官地—羊屎沟与八角寨—拴马桩地层对比及成因分析

尹思琪

摘  要：文章对两者在岩性组合、岩层厚度与接触关系方面的不同进行了浅层次的分析，并认为在官地—羊屎沟地区，早期岩层沉积后受到后期房山岩体侵入烘烤而发生接触热变质作用以及在岩体侵位的同时产生的一系列剥离断层都是造成岩层厚度减薄的原因。这种剥离断层是大陆的伸展系统中重要的一种构造型式。在研究周口店的地质构造时，认识到了这地区前中生代地层的缺失和减薄，并将这种地层缺失的边界定成剥离断层。

关键词：变质核杂岩;剥离断层;房山岩体;接触热变质

中图分类号：P551     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）35-0174-02

1  两地沉积地层出露情况的对比

①雾迷山组（JxW）：在八角寨—拴马桩地区主要岩性为灰色中-薄层结晶、灰质白云岩等，厚度>500 m，水平层理发育。其顶部与洪水庄组间有溶洞角砾岩，与洪水庄组间为整合接触。在官地—羊屎沟路线中主要岩性为灰白色厚层，巨厚层透闪石、硅灰石大理岩。厚约30 m，具纤维粒状变晶结构，用放大镜观察可见放射状透闪石。与下伏洪水庄组为正断层接触。产状：180 °∠60  °，从此处向西走岩石的变质程度变低。

②洪水庄组（JxH）：在八角寨—拴马桩地区主要岩性以含锰质板岩为主，底部、顶部夹有含锰结晶的白云岩及白云岩透镜体，最大厚度约38 m。在官地—羊屎沟地区的主要岩性为黑灰色，含薄层片岩层。厚度很小，约4 m。产状：195 °∠66 °。

③铁岭组（JxT）：在八角寨—拴马桩地区按岩性特征可分为三段。下部为厚层状含砂或岩屑白云岩，具大型的交错层理、羽状交错层理;中部为薄层含燧石条带或结核的结晶、泥质白云岩。铁岭组总厚约186 m，中下部76 m，中部62 m，上部48 m。各段间整合接触。铁岭组上段与下伏下马岭组间为平行不整合接触，接触面凹凸不平，其间有30～50 cm厚的褐铁矿型古风化土壤层，为芹峪运动时期形成。在官地—羊屎沟地区岩性为略含硅质条带由白云岩演变的大理岩，含有硅质条带。硅质多暴露在地表，岩石表面粗糙不平，可见淡黄色透镜体。厚约13 m。此处测得断层产状为200 °∠71 °，与下伏下马岭组为正断层接触。

④下马岭组（QbX）：在八角寨—拴马桩地区按岩性特征可分为三段。下部是褐绿色、含磁铁矿、粉砂质千枚状板岩及板岩;中部是暗绿色板岩夹黑色或灰黑色炭质板岩，厚度约90 m;上部为褐灰色、粉砂制裁板岩夹薄层状变质细砂岩，厚度约     60 m。与下伏长龙山组为整合接触。在官地—羊屎沟地区主要岩性为石榴石云母片岩、红柱石石榴石云母片岩及红柱石云母片岩。厚约15 m。此处测得断层产状为178    °∠63  °。与下伏长龙山组为正断层接触。

⑤长龙山组（QbC）：在八角寨—拴马桩地区主要岩性为褐灰色厚层变中粗粒石英砂岩，发育交错层理，厚约6 m，为滨海相沉积。

在官地—羊屎沟路线中主要岩性为变质石英砂岩，夹薄层黑灰色板岩（1 m）。新鲜面呈灰白色，风化面呈灰黑色，砂状结构，块状构造。向南走还可见到长龙山组灰白色斑状板岩，灰黑色，块状构造。与下马岭组成断层接触关系。

2  沉积环境简要说明

由于在八角寨—拴马桩路线中沉积岩性出露情况连续较好，且无强烈后期改造作用。而在官地—羊屎沟路线中岩层在其沉积后被后期构造改造强烈。因此以八角寨—拴马桩地区岩性为例简要说明其沉积环境。

由雾迷山组白云岩中水平层理的发育可表明是浅海相沉积。洪水庄组岩体中的含锰质板岩表明其为浅海相沉积。铁岭组白云岩中大型交错层理和羽状交错层理表明其沉积环境为滨海相沉积。下马岭组中板岩、细砂岩沉积环境为浅海相沉积。长龙山组中粗粒石英砂岩反映其沉积环境为滨海相沉积。

3  岩性差异及成因探讨

由以上列举出的两个地区上沉积地层出露情况可以看出，各组内岩性在官地—羊屎沟一带相比于八角寨—拴马桩一带都发生了明显的变质作用。如雾迷山组的白云岩变质成为大理岩，并发育明显的变质特征矿物硅灰石、透闪石;洪水庄组出露岩性为较八角寨南变质程度更高的千枚岩和片岩;铁岭组的白云岩亦变质为大理岩;长龙山组在羊屎沟处的变质程度也较八角寨—拴马桩路线上有所加深;下马岭组由北往南发发育石榴石云母片岩向红柱石云母片岩过渡的变质带。

我们已经知道，白云岩变质成大理岩，以及红柱石与硅灰石的产生过程均属于接触热变质作用，有以下公式：

CaCO3+SiO2    CaSiO3+ CO2↑[3]（1）

方解石石英   硅灰石

此反应式在温度升高的情况下向正反应方向进行。

石灰岩（沉积岩）        大理岩（变质岩）[3]（2）

这个反应式说明随着T增加，岩石内部质点活动能力增加，质点重新排列——晶粒由小变大，由细变粗。

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

高岭石            红柱石     石英

这个反应式表明温度的升高会促进矿物之间的化学反应，形成新的矿物与矿物组合。同时，在这个反应式中，高岭石在大于350 ℃左右的温度且静岩压力低于300 MPa时易形成红柱石，而如果温度进一步升高，在温度高于660 ℃的情况下反应式右侧的红柱石就应该是石榴子石，如果温度再高，压力再大，则变为矽线石。

对于产生这些变质反应所需的热量，我认为此类高温一般为岩浆活动所带来，考虑到官地南部就有房山岩体的侵入，我认为羊屎沟处的岩层应该是接受房山侵入岩体的烘烤而产生的接触热变质现象。由本区构造运动史可知，在燕山期变形旋回时期，房山岩体从南东—北西向侵入，羊屎沟位于侵入岩体南部，热量则会由北往南减少，温度也降低。这点由下马岭组片岩层中石榴石带向红柱石带的过渡可以佐证其温度变化。由此大致可以解释两处岩性差异成因。

4  岩层厚度与接触关系差异及成因探讨

除了岩性的变化外，官地—羊屎沟处在构造上也与八角寨—拴马桩一带有显著区别。八角寨—拴马桩地区，中新元古界各地层出露情况大致反应了原始沉积厚度，而在官地—羊屎沟处各组岩层出现了明显的减薄。由这种系列的正断层可联想到一个特殊的构造现象—变质核杂岩。而由周口店地区构造演化史可知，在本区恰好发育有这样的构造。官地—羊屎沟一带的太古宙基底构造变形形成了房山变质核杂岩的变质核。房山岩体侵入在燕山期变形旋回时期发生。羊屎沟处涉及的正断层组合应该属于变质核杂岩顶部和盖层之间的剥离断层。正是由于这一剥离断层构造造成各组间岩层的减薄甚至缺失。然而依照变质核杂岩的构造来看，此剥离断层的倾角应该比较缓，然而由测得的断层产状（200 °∠71 ° 、178 °∠63 °）可知，断层较陡。考虑到印支旋回时期在房山岩体侵入之前。可认为房山岩体在后期侵入时改造了先期形成的变质核杂岩构造。房山岩体在燕山期沿南东—北西向侵入于变质核杂岩的核部，叠加在前期构造之上。其侵入使得变质核杂岩构造的核部基底太古宙的岩石出露在中元古界雾迷山组以北处，另外在乱石陇的縻棱岩带出露。变质核杂岩构造核部被拱起，两侧受到侵入岩体的侵挤压作用。对其南侧的挤压作用导致了我们所见的剥离断层倾角发生改变而变陡。

5  结  语

中新元古界在周口店地区沉积后，八角寨—拴马桩一带岩性并未遭受强烈变质作用影响，而在官地—羊屎沟处产生了一些构造运动的影响，燕山运动期在当地形成了官地处太古宙变质核上部的剥离断层，中新元古界地层均减薄。后期房山岩体侵入变质核中，抬升官地杂岩，挤压两侧岩层，使剥离断层倾角变陡。

同时房山岩体的烘烤造成了官地—羊屎沟地区中新元古界岩层的接触热变质现象，由此造成两地沉积地层特征的不同。

参考文献：

[1] 王根厚.周口店地区地质实习指导书[M].北京：中国地质大学出版      社，1997.

[2] 宋鸿林.北京房山变质核杂岩的基本特征及其成因探讨[J].现代地   质，1996，（2）.