张河湾实习基地地质资源及建设前景

马宝军，申方乐，杨克基，刘明明，陈 超，陈 萍，赵 双

1.河北地质大学 地球科学学院，河北 石家庄 050031; 2.河北地质大学华信学院，河北 石家庄 050700

0 引言

张河湾实习基地位于河北省石家庄市井陉县测鱼镇。大地构造上处于华北板块中部造山带东侧太行山脉中段(图1)，按幔枝构造理论[1]，其位于赞皇幔枝的拆离带附近。地貌上其位于赞皇隆起与井陉凹陷过渡带。该地区地层、岩石、地质构造等出露齐全，地质演化历史久远，且局部有矿产赋存，地质资源相当丰富。作为多种类型岩石和不同性质地质构造发育区，由于受外动力影响差异性风化明显，实习区形成了一系列的地貌景观。总体看来，张河湾地区地质资源富集，是集地质研究、野外实习、旅游观光、绘画写生为一体的理想场所。

Ar-太古界；Pt1-下元古界；Pt2-Pz-中元古界-古生界；Pt2-Mz-中元古界-中生界；γ燕山期岩体；F1-定县-石家庄-磁县断裂；F2-王安镇-倒马关断裂

太行山造山带是我国一条重要的成矿带，已引起国内外众多学者关注并进行了大量研究[2-9]。河北地质大学太行山科研队依托地利优势在此耕耘多年，在基础地质研究、矿产勘探及地质教学方面多有建树[10-18]。本世纪初结合科研成果积累并实地勘测，河北地质大学在井陉县测鱼镇一带建设了张河湾地质填图实习基地，除每年的集中实习外，还是地质学类研究生进行科研、地质技能竞赛的训练场所，多年来为学校的人才培养做出了突出的贡献，2018年该基地被立为省级示范性建设基地。

虽然我校在张河湾实习基地已进行了多年的科研及基础建设，但是仍缺乏系统的地质资源总结及分析，众多的科研成果不能转化为教学实践，阻滞了基地研究水平及教学效果的提升。本文从研究区的地层、岩石、构造及地貌等方面对基地进行了全面总结和分析，探讨了研究区的优势及不足，并提出了相应的建设规划，以期促进实习基地的更好发展。

1 研究区地质资源及特点

张河湾地区位于赞皇隆起的边缘，同时又在两大构造单元的过渡带上，地质资源丰富而全面。此次研究以1∶5万测鱼幅为基本范围，局部延伸到整个隆起，对基本地质资源进行相应的梳理评价。

1.1 地层发育特征

赞皇隆起核部变质岩组成了我国最古陆核之一，而西侧的井径凹陷又沉积了最新时代的地层。因此处于过渡带上的测鱼镇地区地层发育齐全，层序完整，出露较好，基本代表了华北地区的地层特点及沉积环境[19]。区内地层由老到新依次为：太古界、元古界及下古生界寒武-奥陶系，缺失上古生界石炭-二叠系、中生界及新生界古近系，新近系及第四系以黄土堆积形式分布在山凹处。

区内最老的地层太古界五台群石家栏组分布于东北部，为中级区域变质作用形成的角闪岩相，其岩石组合为：黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩、黑云斜长变粒岩。该地层普遍经历了混合岩化作用，形成了条带状混合岩和混合花岗岩。

图2 张河湾地区下元古界综合剖面图

下元古界滹沱群广泛分布于区内甘陶河两岸，在杨庄、朱会、测鱼、蒿亭一带出露明显。河北地质大学科研组依据地层划分准则，结合实习区地层沉积组合、岩性及接触关系等特征，将滹沱群自下而上划分为封龙山、南寺掌、南台、豆村、东冶、南寺、蒿亭和岳家庄八个组级单位[19]。主要岩性为一套巨厚的陆相碎屑岩-海相碎屑-碳酸岩-火山岩的浅变质岩系，由变质砾岩、砂岩、板岩、白云岩和变质中基性火山岩、变质火山碎屑岩等组成(图2)，厚度约8000 m。滹沱群与下伏太古界石家栏组呈角度不整合接触。

中元古界发育长城系赵家庄组、常州沟组，与滹沱群呈角度不整合，产状较平缓。赵家庄组是我校杜汝霖教授1985年研究太行山中南段长城系地层时建立的一个地层单位[20]，主要岩性为紫红色页岩夹砂岩、白云岩，底部为砾岩，下部灰紫色页岩夹薄层、透镜状砂岩，含丰富的遗迹化石，但沉积范围有限。常州沟组分为三段，以灰白-肉红色石英岩状砂岩为主，夹粉砂岩和页岩。受后期构造变形控制形成方山、陡崖等嶂石岩地貌。研究区元古界地层在华北地区具代表性(与蓟县标准剖面对应)，有较高的研究价值。

下古生界寒武-奥陶系广泛分布于区内西北部山顶上，呈北东-南西向展布，产状平缓。该地层为一套滨浅海相泥岩-碳酸盐岩沉积，化石丰富，出露齐全，可进一步划分为馒头组、张夏组、崮山组、炒米店组和三山子组五个岩石地层单位，与邻区及华北标准剖面均可对比。

图3 测鱼—许亭地区构造纲要图

因处于黄土发育区边缘，在凹地多有黄土堆积，颜色为棕黄色及淡黄色，粒度较细，底部可见明显水平层理，上部受垂直层面的节理影响，层理显示不清。与区域对比至少可以划分出离石、马兰两层黄土。

图4 张河湾实习基地典型地质构造

1.2 地质构造

张河湾地区位于赞皇幔枝构造[1]的西北部(也称之为“赞皇变质核杂岩”)，范围涉及核心侵入岩体、杂岩核、拆离带及局部伸展盆地变形部分。各构造带除岩性差异较大外，构造变形也相当丰富(图3)，非常适合科学研究及构造地质专门实习。区内可以划分出五台群、滹沱群基底构造层和长城系、寒武-奥陶系两个盖层构造层，不同层位变形程度差异明显。

1.2.1 褶皱

赞皇穹隆是本区最大的背斜构造，在北部以许亭岩体为核部，五台群、滹沱群组成两翼，基地范围内轴向近NS。受多期变形影响，两翼变质岩中可见多期褶皱叠加，难以辨别期次。而在盖层中褶皱较少，多为开阔褶皱或断层牵引褶皱。典型的如七狮村寒武系中的背斜(图4a)、相寺沟—测鱼断裂下盘的倒转向斜及向外传导的箱状背斜(图4b)、近NS向穿过张河湾水库的阐房沟断层下盘牵引褶皱(图4c)。

1.2.2 节理与断层

实习区内露头可见多期节理发育，以剪节理为主。经统计，元古宇发育五组节理：中元古宇只发育NE、NW一对共轭节理系，而古元古宇中还发育有NWW、NNW、NEE三组，五组节理中以NWW、NE两组最为发育。通过对节理的分期、配套分析，揭示古元古宇中节理发育可划分为四个变形时期，分别对应燕山、喜山等构造旋回。

断层为本区主要的构造形式，分布于全区不同的构造层中，且大多出露较为明显。从区域地质来看，基底构造层发育强变形的韧性剪切带，研究区内主要出露在高家峪—峪沟水库一带五台群中。剪切带规模较小，但变形强烈，S-C组构、牵引变形、旋转碎斑等韧性变形较发育。脆性断层在实习区也大量发育，典型的有相寺沟—垭口、阐房沟—王寨等逆断层，以及定盘寨—阳坡、朱会西—黄土洼等正断层(图4d、e、f)，露头现象尤如教科书般经典。

图幅范围内(图3)延伸大于500米的断层有36条，12条逆断层中近SN向8条，均倾向西；NW向2条，NNE向2条。NE向断层均被SN向断层错断，反映多期挤压变形特点；正断层规模相差较大，以NE-NNE向为主，多达17条，此外还有SN向、NW向及EW向，部分形成共轭组合。结合区域地质演化分析，伸展构造应该在中生代及以后才发育，因此部分正断层可能沿原来的逆断层发生反转。

1.3 岩浆岩分布及特点

实习区内侵入岩和喷出岩均有发育。位于东南部的许亭单元(Htx)占据图幅三分之一的面积(图3)，以斑状花岗岩为主，轻微变质[19，21]。岩体整体SN向展布，侵入五台群及滹沱群中，局部与长城系呈沉积不整合接触，结合测年分析为吕梁期侵入的岩基。

区内滹沱系南寺掌组、南寺组、岳家庄组均为中性喷出岩，岩性以安山岩、玄武安山岩为主，反映了三次大规模的海底火山喷发，代表了吕梁期三个明显的火山旋回。在实习基地附近南寺组有较好的露头分布，可以明显地区别出火山口、喷发相、溢流相等相带，除可进行火山岩研究外，也具有较大的旅游价值。

1.4 地貌及景观资源

张河湾地区属于温带季风性气候，相应地质体经过长时间的风化剥蚀，形成了典型的山地、丘陵地貌。张河湾地区风景宜人，自然景观结合人文活动形成了一系列独特旅游资源。实习基地周围已建成的景区有苍岩山景区、嶂石岩景区、南寺掌省级森林公园、娘子关景区和七垣村大捷景区。这些景区虽然多有文化底蕴，其基础却都以地质、地理为依托，潜力深厚。如苍岩山景区除了福庆寺外还是中元古标准剖面地、嶂石岩景区有国家典型的嶂石岩地貌、南寺掌森林公园内含张河湾水库、娘子关及七亘村均为灰岩地貌，娘子关还有岩溶发育。火山岩发育区一般各种微量元素较全，地下矿物质水也是潜在的可开发资源。

虽然此处景区较密集、质量优质，但是其名声只在石家庄周边，应该进一步规划，以滹沱河为纽带，将其串联起来综合开发，在景区中增加地质元素，使热爱大自然的人们在旅游的过程中学到地球科学知识，促进人与自然的和谐共生。通过持续的建设，使太行山中的独特景观扬名于世，不只作为科学研究基地，也成为广大群众旅游休闲之地。

2 实习基地建设

作为河北地质大学的地质填图实习基地，学校与当地合作进行了综合开发，通过校地共建完善了居住环境等硬件设施。于2010年编辑出版了实习指导教材，结合前期研究基础及成果合理设置实习路线、规划工作流程及步骤。近年来在传统填图的基础上增加了数字填图，每年在此实习学生均在200人左右。

示范性基地建设中对研究成果进行了梳理，第二版实习教材即将出版；通过学院专家综合确认统一了认识及路线，在相应地层分界点做了界限标记，以方便实习和区分；在典型地质现象如大型断裂、火山口、生物遗迹等处设立石碑进行展示和提醒；在实习过程中部分师生进行了科学研究，目前已有多篇成果发表。

3 远景规划及展望

实习基地虽然有一系列的理论成果及勘探实践支持，学校也进行了相应的软硬件建设，能够完成地质类相关专业的实习任务，但仍有部分地质问题不能达成统一认识，在习近平总书记提出新时代进一步推进教育现代化的号召下，基地需进一步加大建设力度，结合现今大学教育趋势及基地要面向社会大众科普的要求，对远景建设提出以下规划：(1)加大科研投入力度，针对研究区内的典型地质问题进行深入研究，以期取得更多更大的科研成果；(2)规划典型路线、典型地质现象进行讲解视频录制，结合已有资料进行混合式教学建设，以满足特殊情况下不能完全野外实践教学时的教学任务；(3)集中各类资料建设实习+旅游网站，以丰富的地质要素、优美的风景和专业而有趣的故事讲解，增强学生们实习效果；(4)将实习基地与附近景区建设相结合，在适当时候增加学生们的见习及人文阅历，了解太行山一带的自然地理及社会发展；(5)结合基地资源规划地质观光路线，增大推广宣传力度，激发更多关注，使基地成为人们的休闲和科普场所。