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太古界变质岩蓟县中上元古界下伏地层为太古界变质岩。主要岩性有角闪斜长片麻岩、角闪岩等。太古界岩石属地质时代最古老的岩石，地质年龄约25亿年。太古界与元古界分界蓟县中上元古界剖面最底部的长城系常州沟组地质年龄约18亿年，而下部太古宙变质岩的年龄约为25亿年，其间为明显角度不整合，并见古风化壳。缺失约7亿年地质记录。斜层理常州沟组下部含砾粗碎屑岩中单向斜层理十分发育，这是河流相沉积的基本特征之一。不同的沉积物有不同类型的斜层理，如河流形成的沉积物，斜层理是单向的，滨海（潮间带）条件下形成的斜层理是双向的，双向的斜层理也叫交错层。宇宙尘宇宙尘是地球上是除陨石、月球样品以外的第三种固体宇宙物质。圆球状宇宙尘为空心球形式，表面具有气孔和溅射物，是研究地球形成早期天体关系得重要信息。古地磁取样点磁性矿物因受到古地磁磁场的作用，使磁性物质的两极指向古地球两磁极，并随之固定在岩石中。反映了成岩前古地磁的特征，并用以对比岩石形成的时代。常州沟组与串岭沟组分界两组间为整合过渡关系。常州沟组顶部石英砂岩单层变薄，粒度变细，形成互层。再向上形成以页岩为主，夹有凸镜状细砂岩的地层，这便是串岭沟组的开始。中华裂梭藻真核疑源类化石产地串岭沟一段，页岩中产有丰富的微古植物化石，并以中华裂梭藻为代表，这是生物进化史上最早的真核生物。对于研究生物起源具有重要意义。地质年龄约为17.5亿年。团山子组宏观藻类化石产地团山子组上部地层产有丰富的碳质宏观藻类化石，它由叶片和带状叶柄构成，是世界上迄今已知最古老的宏观叶状多细胞藻类化石，对于生命进化的研究具有重要意义。地质年龄约为17亿年。中华格鲁纳叠层石为一种层柱状叠层石，其柱体部分多由硅泥质组成，常彼此间密集共生，柱体横断面为次圆形到椭圆形。泥裂当未固结的沉积物露出水面时，会受到暴晒而干涸，并发生收缩和裂开，这时所形成的裂缝为泥裂。泥裂的裂片上宽下窄，大致与层面垂直，其中常充填有上覆沉积物成分。泥裂多见于湖或海洋的滨岸地带或者河漫滩沉积环境中团山子组与大红峪组分界两个地层单元界线为整合过渡关系。以大红峪组底部厚度较大的石英岩状砂岩为界线。其下为团山子组顶部加薄层砂岩的含粉砂白云岩；其上为大红峪组灰白色薄至中厚层中粒石英砂岩。断层断层指岩层发生的错断。大红峪沟口断层走向近东西，造成了大红峪组大白石英岩第一层的重复出现。火山角砾岩火山爆发时深度岩浆喷出，伴随通道附近为岩碎片的加入，以及喷发强度及深度诸多因素影响，可出现火山熔岩、火山角砾岩、火山凝灰岩等。大红峪火山角砾岩十分发育，分布范围广，角砾成分主要为白云岩、燧石、玄武岩等。火山熔岩中的气孔、杏仁构造岩浆喷溢时，随着压力降低，挥发份呈气体析出，聚集成气泡并向表面浮动，同时又随岩浆流动。当岩浆凝固时，气泡的孔壁固化，内部的气体或散失或凝为液体，只保留孔洞，即为气孔构造。若气孔被矿物填充，则称为杏仁构造。此处大红峪组地质年龄约为16.25亿年波痕由风，水流，波浪交互作用于沉积物表面而形成。地质年龄约为16亿年。大红峪组与高于庄组分界两组界线为平行不整合接触关系。高于庄组底部为一层石英状砂岩，层面有波痕，砂岩之下为大红峪组含锥叠层石燧石白云岩，其锥顶被切，表示曾受到侵蚀作用，代表一次沉积间断。藻席与藻屑在碳酸盐岩地层中常见能反映生物有机物的藻席结构，它们通常由亮，暗纹层交替叠置而成，如早期被硅化，有时还可保存藻丝体化石。它们通常成纹层状碳酸盐岩，有时则形成典型的叠层石。这种藻席结构的沉积物若遭冲刷而再沉积，则成藻屑。锰方硼石矿1971年，我国在此地首次发现该稀有矿物，且形成了世界上独一无二的大型矿床。属浅海相沉积锰硼矿。锰方硼石矿在电子工业和原子能工业上都具有重要的应用价值。波浪波痕波痕的形态类型较多，常见有叉状波痕，干涉波痕，削顶波痕，波浪波痕等。它们均是不同水动力条件下沉积作用的结果。桑树鞍藻桑树鞍藻是一种呈直线形，蛇曲形，螺旋形等多种产出形态的窄带状碳质宏观藻类化石。它的发现将宏观真核生物出现的时间大大提前，受到国内外地学界的极大关注。地质年龄约为14.5亿年。瘤状构造岩层中出现如瘤的团块，以半球形，糖饼状形态的透镜状岩石为主，其物质成分与上下岩层略有区分。以含沥青质，泥质白云岩为主。由于沉积时水动力及静压力等因素改变而成，在高于庄组中，上部出现较多。同位素年龄测定地质学家利用岩石中某些矿物所含放射性元素的半衰期测定矿物的形成年龄。用先进的单颗粒锆石的铀铅同位素测年方法测得大红峪组火山熔岩的年龄为16.25亿年。长城系与蓟县系分界高于庄组顶部的硅质条带白云岩与杨庄组底部的含大量岩石角砾的灰白色含粉砂泥质白云岩间存在着明显差异，而且在高于庄组顶部多处发现规模不等的喀斯特角砾岩漏斗和普遍可见的硅质结壳层等暴露标志，表现出一定的沉积间断。长城系顶部高于庄组与其上覆的蓟县系杨庄组之间的假整合接触关系。蓟县系与青白口系分界点下马岭组的底部砾岩或含砾粗砂岩覆盖在铁岭组灰色灰岩或紫红色，绿色页岩之上，沿这个接触面，还有墨绿色铁绿泥石粗砂岩，有时成为贫铁矿透镜体，其下为受铁锰质强烈污染的古风化壳和一薄层因钙质淋失而遗留的燧石结核层。表明铁岭组沉积后期，地壳抬升，不仅没有沉积地层，反而遭受剥蚀，造成沉积间断，并称为“芹峪上升”。二者间为平行不整合接触。分界面地质年龄约为10亿年。三叶虫化石产地寒武系府君山组灰褐色厚层白云质灰岩厚约4m,其上为灰色厚层豹皮状白云岩化灰岩，厚6m。产中华来得利基虫Pteroredlichiachinensis（Walcott），凤阳大古油栉虫Megapalaeolenusfengyangensis（Chu）等三叶虫。其上为厚约50cm的灰白色中厚层白云岩。中上元古界长城系剖面地层类型是现代地层学研究的重要内容之一，区域地层发育的差异是地史演化过程中常见的地质现象。划分地层类型的目的在于，用简单的术语、详实的资料、科学的阐述表示某一地质年代具有相同特征的地层，使其更为准确合理地明确地层学概念、地层类型和某些特征。中、新元古界广泛出露在燕山地区。由于蓟县位于中、新元古代时期燕山古海盆地内凹陷最强烈的地段，因此，地层厚度最厚、地层发育也最齐全。现今的蓟县剖面出露在蓟县城北，蓟县至兴隆县公路的东面(图3-1)。剖面以北，为以太古宙遵化岩群石榴角闪斜长片麻岩和变粒岩等为核部的复背斜。南部是一个向斜，轴部为下寒武统府君山组（图3-2）。除剖面中部有一个较大的逆断层，使部分地层重复，剖面所在地区的地质构造非常简单，为一单斜构造。剖面上各组岩石基本上未受到变质作用，地层层序和顶底界限出露颇为清楚，绝大部分为海相碳酸盐沉积，叠层石和微体植物化石丰富，有多种可用于测定同位素地质年龄和古地磁的矿物和岩石。因此,蓟县剖面长期以来一直是我国中、新元古界的标准剖面。蓟县中、新元古界剖面描述及各级地层单位界线目前，蓟县剖面采用的是3系12组的划分方案（图3-3），全国地层委员会根据国际地层委员会的意见已将中、上元古界更名为中、新元古界。依据国际地层委员会的意见，保护区管理处在实施和编制本底调查及野外自然综合考察项目工作中，结合野外调查，对蓟具中、新元古界剖面的描述进行了补充修改。长城系长城系分为常州沟组、串岭沟组、团山子组、大红峪组、高于庄组5个组，总厚度为4204m。1、常州沟组(图3-4)（1）基本特征常州沟组原名“长城石英岩”，为“南口统”最下部的一个单位。1956年申庆荣、廖大丛将“南口统”改为“长城统”。1958年陈荣辉等将“长城石英岩”改为“黄崖关组”，以避免与“长城统”重复，1959年为第—届全国地层会议采纳。1961年俞建章等指出黄崖关处的碎屑岩并非“黄崖关组”地层，在常州村(或常州沟)一带该组剖面出露最好，建议改用“常州村组”。由于常州村居房分散，且多坐落在太古宇片麻状混合岩上，1964年蓟县震旦系现场学术讨论会建议改称常州沟组，乃沿用至今。常州沟组为一套以砂岩为主的粗陆源碎屑沉积岩系,主要为砾岩、砂岩、粉砂岩，夹少量粉砂质页岩、砂质页岩。在蓟县剖面，常州沟组下部为河流相杂砂砾岩和含砾粗砂岩夹砾岩；中部为滨海沙滩相浅紫红色砂岩、石英岩状砂岩；上部属潮汐带泥－砂相的中厚层、板状石英砂岩，与薄层状粉砂质页岩互层。常州沟组底部以砾岩角度不整合覆于太古宙遵化岩群石榴角闪斜长片麻岩之上。根据不整合面上、下岩层在走向、倾斜上的显著不同，以及变质程度上的巨大差别，可判明其间为角度不整合。不整合面以下，是太古宙遵化岩群受混合岩化的铁铝榴石角闪岩相的角闪斜长片麻岩，角闪岩和变粒岩等。片麻理走向为北东30度，倾角70—80度，倾向北西。其上直接接触的长城系常州沟组，为无明显变质的灰紫色厚层－巨厚层含砾石较多的粗砂岩和砾岩。地层走向为北西60度，倾向南西，倾角32度。底部砾岩的砾石成份主要为脉石英和石英岩，砾石磨圆度较好，砾石直径一般＜3cm，仅有少数达10×8×6cm。砾岩中砾石排列疏散，被粗砂和泥、铁质杂基式充填。但自蓟县向南东（遵化、迁西、迁安等地）、向西北（平谷、兴隆），砾石直径均增大，相变成数米至数十米厚的中—巨砾岩，例如在距常州村不远的兴隆县茅山镇快活林，砾石直径显著增大，普遍＞3cm。接触面以下，变质杂岩有古风化壳。风化壳分三带，上部为白色含碎屑物质的粘土带；中部为灰绿色绿泥石-粘土带；下部为风化片麻岩带，其中的暗色矿物已蚀变为绿泥石类；再下为无明显风化、蚀变的变质岩，保留了原岩结构和矿物成分。常州沟组顶部与上覆串岭沟组页岩为连续过渡关系。常州沟组石英岩状砂岩的厚度大，岩石坚硬不易风化，多形成与地层走向一致的巍峨山岭。著名的万里长城在燕山地区有相当一部分建筑在本组石英岩状砂岩山脊之上。（2）剖面描述上覆地层：串岭沟组灰绿色泥质粉砂岩，夹砂岩薄层和凸镜体整合接触常州沟组(859m)三段（380m）12．顶部为黄褐色薄层细粒石英砂岩，夹黄绿色薄层砂质页岩波痕发育。上部为白色中厚层石英砂岩，间夹绿色粉砂质页岩。中部为紫红色铁质石英砂岩。下部为肉红色中厚、厚层细粒石英岩状砂岩，夹绿色粉砂质页岩。146m；11．灰白、肉红色中厚、厚层石英岩状砂岩。168m；10．上部为浅肉红、灰白色厚、巨厚层中粒石英岩状砂岩。下部为浅灰黄色巨厚层、块状含砾的中、粗粒石英砂岩，夹三层中、细砾岩，砾石直径20mm左右。66m；二段(219m)9．浅肉红、灰白色巨厚层－块层中粒石英岩状砂岩。68m；8．紫红、灰白色细、中粒石英杂砂岩，下部碎屑砂粒较粗且含细砾。77m；7．中厚－巨厚层含细砾中粒石英杂砂岩，以灰白色为主，亦有灰紫、灰黄绿色。下部较粗且含砾较多，向上变细。18m；6．上部为黄、浅灰色含细砾粗砂岩；下部为浅紫色细砾岩；底部为厚2m的浅紫红色中砾岩，基底式胶结。本层自底至顶构成一个正向韵律，内部又可分成若干个次一级韵律。56m；—段(260m)5．浅紫色石英砂岩夹浅灰色薄层扁豆状含细砾的细砂岩、粉砂岩。41m；4．浅紫色中厚、厚层细砾岩、中粗粒石英杂砂岩，夹灰绿色细砂岩、粉砂岩凸镜体和薄层。49m；3．本层上部为浅紫、肉红色中厚、厚层不等粒石英杂砂岩，夹细砾岩。本层中部为灰黄色、紫色砂砾岩，砾石直径为1—5mm者占40—50％，单向斜层理发育。本层下部为紫色中厚、厚层含砾中粒石英杂砂岩。110m；2．紫红色厚、巨厚层细砾岩、含砾粗粒石英杂砂岩，间夹灰绿色泥质细砂岩，夹—层0.5m厚的中砾岩。40m；1.紫色中粒石英杂砂岩，帚状和楔形交错层理发育，交错层具同向倾斜和向同一个方向收敛的特点。本层底部为砾岩，砾石成分主要为石英、石英岩、磁铁石英岩、片麻状混合岩，砾石直径一般为10—20mm，最大者100×80×50mm，呈次圆状，表面有凹坑，向上砾径变小。砾岩与砂岩间显粒序过渡关系，斜层理发育。20m；～～～～～～～～～～不整合～～～～～～～～～下伏地层：新太古代遵化岩群石榴角闪斜长片麻岩和变粒岩2、串岭沟组（图3-5）（1）基本特征串岭沟组是1934年由高振西等命名的，称为“串岭沟页岩”。1959年后称串岭沟组，沿用至今。串岭沟组以泥质岩为主，下部和上部为滨海潮间带灰绿、黑色页岩，含砂岩