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太平山南北坡本溪组地层岩性的差异及其沉积环境的探讨单位10111311班作者王锦洲黄庆陈怡翔辛希裕温广玥邵梦楠摘要笔者通过太平山南北坡本溪组地层对比，发现其地层岩性、厚度存在差异。本文就太平山南北坡地层岩性差异、沉积环境做一对比，通过探讨南北坡地层成因从而推断其古沉积环境。本文详细阐述了三好砾岩和南北坡其他岩层的成因，从而得出中石炭统之前周口店太平山地区位于水流较急的中下—中上游河段，而后发生的加里东运动研究区抬升，致使地层出露于地表，接受风化，在中石炭统海水入侵华北板块，周口店地区接受滨海相沉积的结论。关键词太平山南北坡本溪组三好砾岩沉积环境引言北京市周口店地区大构造处于华北板块中部，位于近东西向的燕山构造带与北北东向的太平山构造带的结合部位。区内地质研究程度较高，地层发育较全，并可与华北地台其他地区对比，区域上主要由房山侵入体及围绕其分布的多期多型式断层和褶皱组成。太平山整体是一个向斜褶皱，我们在野外踏勘实习中发现太平山对称重复的地层分布中，南北坡岩层厚度、岩性存在较大差异，其中尤以本溪组为最。本文将通过对太平山南北坡本溪组地层的对比、原岩恢复来探讨太平山南北坡本溪组沉积环境的差异。1.区域地质概况太平山向斜位于北岭向斜主体格架的东南转折端,其北翼极密产状SW195°∠52°,南翼产状NE15°∠31°,枢纽产状NW277°∠20°,为一枢纽向东扬起的斜歪向斜。我们的研究区属于太平山向斜的一部分。太平山向斜核部为石炭系—二叠系地层，翼部为下古生界至元古宇组成，为不对称复式向斜。该区本溪组地层底部产出富铁、富铝沉积物，可以证明在中奥陶世至早石炭世期间本区经历了漫长的风化、剥蚀和准平原化过程。2.1太平山南北坡本溪组地层对比2.1.1太平山南坡太平山南坡本溪组地层详细文字剖面描述如下。上覆太原组(C3t).整合接触本溪组(C2b):厚38.8m灰色-灰黑色红柱石角岩9.3m灰色、浅灰色压力影板岩9.5m灰色生物碎屑灰岩2.8m杂色(灰-深灰色、黄-灰黄色、褐色、粉红色等)砂质、粉砂质板岩10.5m灰色红柱石角岩4.9m灰绿色厚层状硬绿泥石角岩1.8m────平行不整合接触────下伏马家沟组(O1m)2,1,2太平山北坡太平山北坡自下而上为三好砾岩和板岩,厚度均约15m。2.2南北坡地层岩性差异南坡出现中级热变质产物硬绿泥石角岩和红柱石角岩和低级热变质产物压力影板岩，中间夹一层生物碎屑灰岩。太平山北坡出露三好砾岩，而在太平山南坡同时代的地层中未见有三好砾岩存在。并且，本溪组地层在太平山南北坡岩性与厚度差别很大。3原岩恢复由于太平山地区在房山岩体附近,所以该地区岩石都易发生浅变质,因此有必要恢复原岩从而进行研究。硬绿泥石角岩:原岩为泥质岩,富含铁铝元素,浅变质岩,位于风化壳处。红柱石角岩:原岩为泥质岩,富含铝元素,须在含碳环境中形成。杂色板岩:原岩粒级为泥级,沼泽相泻湖相沉积,富含粘土矿物。唐山灰岩:为海陆交互相沉积岩。压力影板岩:原岩为泥级颗粒集合体,黄铁矿产生于后期成岩作用。三好砾岩:原岩为砾石与胶结物,经一到两次变质作用。在太平山北坡主要沉积三好砾岩。“三好砾岩”总体呈青灰色至黄褐色，局部因含铁质而呈紫红色，风化面呈黄褐色，其中砾石占80%以上，胶接物占20%以下，砾石粒径2mm～80mm，大小较为均匀，分选性好，砾石多呈圆状和次圆状，砾石断面多呈长椭圆形。太平山北坡“三好砾岩”宏观特征砾石成分单一，主要为燧石和石英砾，也有中酸性岩石和暗色矿物，极少数石灰岩、砂岩、大理岩的岩屑。燧石由灰白色到灰色，致密坚硬。石英砾为乳白色，硬度大，部分砾石内部和表面具有明显的氧化圈。胶结物颜色为浅灰色，局部带有红褐色。成分主要为硅质和铁质，并含有较多细小的岩石碎屑和矿物碎屑混入物，胶接类型属孔隙式胶结。4沉积环境探讨4.1区域大环境周口店地区区域地质演化复杂，地质作用多样。造成了该区沉积作用和沉积类型研究的难度和复杂性。加里东运动使研究区隆起，自奥陶纪后经历了长期风化剥蚀的准平原化作用。中石炭系早期华北地块发生的构造运动，使华北板块形成东北低西南高的地形，当时海水先到达我国对的东北地区，而后向华北推进，此时该区接受滨海相沉积。4.2太平山南坡地层沉积环境特点在太平山南坡本溪组与下伏下奥陶统马家沟组之间为平行不整合接触，接触面凹凸不平，普遍存在厚度不等的古风化壳，灰岩表面古岩溶现象较发育，常见有岩溶角砾岩。本溪组底部富铁、铝沉积的形成及底砾岩的出现，证明中奥陶世至早石炭世期间，本区经历了漫长的风化、剥蚀作用和准平原化过程。其后地壳下沉，接受海侵，至生物碎屑灰岩层位海侵规模最大，由于大量化石具原生破碎现象，反映了一种能量较高的潮下高能环境。此后发生海退，海退初期，水体多与外界隔离，出现还原、宁静的泻湖环境，生物化石分异度低，只能出现适应能力较强的双壳类和腹足类，富含黄铁矿，“压力影板岩”即是这种条件下的产物。随后海退进一步加强，出现了本组上部反映近海沼泽环境的、含植物碎片的泥质沉积。4.3太平山北坡沉积环境特点“三好砾岩”整体属砾状结构，块状构造，胶结致密，呈明显定向排列。根据该岩石中的砾石，主要是抗风化能力较强的岩石，而且成分单一，分选和磨圆度好，且砾岩呈颗粒支撑，故认为该在形成之前经过了长期搬运或多次沉积。-我们认为单一的滨海相沉积很难解释太平山南北坡的现象。而根据前人对本地区的研究，已有充分的证据排除了该区本溪组属于湿润气候平原沉积相类型或过渡环境的沉积相类型的沉积。因此，我们认为太平山北坡的“三好砾岩”属二次沉积产物，依次经过河流相沉积和滨浅海相沉积而最终形成。沉积过程推断为：在中石炭统之前周口店太平山地区位于水流较急的中下—中上游河段，砾石经过河流搬运、分选和冲刷形成分选好，磨圆好，胶结好的砾岩。而后发生的加里东运动研究区抬升，致使砾岩出露于地表，接受风化，导致部分砾石内部和表面存在红色氧化圈。在中石炭统海水入侵华北板块，周口店地区接受滨海相沉积，形成目前存在的本溪组沉积特征，“三好砾岩”也最终形成于该期。另外我们查阅文献得到太平山南北坡地层差异的其他成因即奥陶纪华北板块经过海侵过程产生浅海后形成灰岩,并为积累富集了Mg、Fe等元素。后地壳抬升,形成南海北岸的滨海沉积环境,即适合三好砾岩形成的高水动力环境。后形成滨海沙坝,并在沙坝北侧形成盐度较低泻湖或沼泽,为角岩板岩的原岩的形成提供条件,灰岩可能是后期海水灌入形成的。中、晚石炭世盆地基底沉降,形成了南坡本溪组的6套岩层,而三好砾岩在泻湖北岸,发生滑移崩塌至泻湖中,不易接受新沉积,也不易压缩厚度,所以北坡三好砾岩上只有硬绿泥石角岩一层。南坡因其环境湿润,孔隙度高,在构造运动压实过程中,其压缩比例较北坡环境大得多,从而形成了我们现在看到的太平山南坡6层岩石,厚度约40米,而北坡只有2层岩性厚度却约为30米的现象。5结论综上所述，结合我们在实习区的亲身观察，我们认为在中石炭统海水入侵华北板块，太平山南坡地区接受滨海相沉积，形成目前存在的本溪组沉积特征。而太平山北坡地区在中石炭统之前位于水流较急的中下—中上游河段，砾石经过河流搬运、分选和冲刷形成分选好，磨圆好，胶结好的砾岩。三好砾岩在泻湖北岸,发生滑移崩塌至泻湖中,不易接受新沉积,也不易压缩厚度,所以北坡三好砾岩上只有硬绿泥石角岩一层。这也是形成南北坡两侧差异的最主要原因。本小组成员知识学平有限，因此无法对本地区大的沉积环境做一个系统的分析，如有疏漏，请予以指导批评。[1]王根厚，颜丹平，王果胜，刘文灿。《周口店地区地质实习指导书》2006.06[2]《周口店太平山地区本溪组沉积环境与意义》科技资讯2011[3]《沉积构造与环境解释》编写组.沉积构造与环境解释[M].科学出版社,1984[4]李从先,王平.《我国沿岸全新世沙坝——泻湖体系的地层和分布》[J].海洋通报,1993(3).[5]《用综合的分析方法探讨北京西山北岭向斜的成因机制》地质评论1990.11