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路线三 蓟县中、新元古界剖面
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1密西西比河 (1)中国 ①自由女神 2长江 (2)巴西 ②长城 3亚
位于天津市的北部远郊,坐落在燕山山脉南山脚下的蓟县,是我国北方一个古老的县。
在蓟县北部地区元古代地层出露良好(图3-6)。从洪水庄村到景儿峪村可观察到一个褶皱轴沿NW向延伸的向斜,核部为寒武系。从杨庄村到川苍峪村发育一个顺地层走向延伸的逆断层,地层发生重复。从黄崖关村到杨庄村发育一NS向断层,以及一系列沿山前延伸至县城北部的NEE向逆断层。
蓟县及其周边地区元古代地质问题最早由高振西(CCKao)在1943年提出。他们描述了当地的岩性,并对地层进行了详细划分。从那以后,蓟县剖面被作为中国北方一条中、新元古界典型剖面。
20世纪60年代之后,包括岩石学、古生物学、地球化学、地质年代学、古地磁学和古地貌学等许多领域的地质学家围绕蓟县和燕山山脉周围地区的元古代地层进行了研究,并发表了一系列的论文和专论。
蓟县地区元古代地层划分为3个系、12个组,总厚度9193m。下伏地层为太古宇,上覆地层为下寒武统中段。
同位素年龄数据表明蓟县地区元古宙地层时间范围为1800~850Ma。根据蓟县及邻近地区新的研究成果,长城系(1800~1600Ma)、蓟县系(1600~1000Ma)和青白口系(1000~850Ma)分别属于中元古代和新元古代。据此划分,元古宙岩石的地层层序如下:
图3-6 蓟县地层剖面
1—第四系;2—寒武系;3—景儿峪组;4—骆驼岭组;5—下马岭组;6—铁岭组;7—洪水庄组;8—雾迷山组;9—杨庄组;10—高于庄组;11—大红峪组;12—团山子组;13—串岭沟组;14—常州沟组;15—太古宇;16—侵入岩体;17—不整合面
一、中元古代长城系
长城系包括4个组,总厚度为2762m。最下面的常州沟组主要岩性为:下部河流相的砾岩、含卵石砂岩、长石砂岩;中上部海相砂岩。与下伏太古宇遵化变质杂岩群呈不整合接触。向上为串岭沟组,主要由浅海页岩组成。再向上逐渐过渡到含白云岩的团山子组。上部的大红峪组由滨海和浅海砂岩、页岩和富钾粗面岩组成,其顶部含燧石条带。
1常州沟组
点位:常州沟北端(40°13′03″N,117°30′47″E,494m)。
点性:常州沟组/太古宇(Chc/Ar)界线(图3-7)。
图3-7 常州沟长城系长州沟组与太古宇不整合界线
A—常州沟组(Chc)与太古宇(Ar)不整合界线;B—常州沟组河成砾岩及斜层理
该组是长城系最下面的一个单元,岩性为浅灰紫色块状—厚层的砾岩、粗砂岩、略带桃色和白色的石英砂岩、沉积石英岩和一些薄层砂岩、细砂岩、粘土状长石质砂岩,厚约859m。在下部以粗砂岩为主要组分。
到目前为止,本组中仍没有发现叠层石。但在上部粉砂岩的夹层中已经获得一些疑源类包括许多单细胞的真核生物。
2串岭沟组
点位:串岭沟口(40°11′52″N,117°28′50″E,295m)。
点性:串岭沟组/常州沟组(Chch/Chc)界线。
串岭沟组主要由粉砂质的伊利石透镜体组成,在蓟县的厚度为889m,但是向燕山山脉的东边和西边该组厚度显著变薄。
依照在蓟县地区砂岩的数量和岩石的颜色,该组被细分为三段:下段以含大量的潮上和潮间相的微黄绿色的砂岩著称;中段由潮下带到潟湖相的黑色页岩组成,夹有许多潮间带砂岩层。在其下段的砂岩中,泥裂大量发育,还可观察到含砂细岩脉。
疑源类在这个组中含量丰富,代表性的有:球形大类(如:光面小球藻、厚缘小球藻、Dictgosphaera,Kildinella和Leiosphaerida);掘足纲软体动物(如:Dictgosphaera,Kildinella和Schizovalvia);Versimorphida,包括刀片状、蛇形体、壳状、条带形(如:Pholimorphaba,Lobomorpha 和Valvimorpha);和Nematomorphida(如:Qingshania和Changchengonema)。此外,曾有报道发现过一些似Chuaria的宏观带状藻类化石残骸。
在蓟县本组中没有发现叠层石,但在燕山西段的两个层位中发现有叠层石。
3团山子组
点位:40°10′32″N,117°27′59″E,291m。
点性:团山子组/串岭沟组(Cht/Chch)界线。
团山子组主要由泥质、粉砂质的微晶白云岩组成,总厚度518m(Chen等,1980)。
下段为富含泥质、粉砂质和碳质的岩石,层面上见有浸染状黄铁矿和黑色碳质膜。上段,碎屑物的含量向上显著增加,白云质砂岩、砂质白云岩、薄层砂岩、小的叠层石生物礁普遍可见。
该组下段为典型的水平层理,在局部安静且逐渐减弱的潮线下水域(潟湖相)形成;上段形成于不稳定的环境中,从高潮线与低潮线之间到潮上带。以前团山子组被认为仅含有叠层石、微化石和可能的大炭质化石,并受控于基拉索带藻属(Hofmann,Chen,1981)。然而,最近几年中在这个组的下段已经发现了大量的炭质化石,以Iongfenshanids(Antiqufolia,gixianfolium等)为代表,并有充足理由认为是古元古代宏观真核细胞或多细胞植物。
4大红峪组
点位:40°10′28″N,117°28′00″E,258m。
点性:大红峪组/团山子组(Chd/Cht)界线。
大红峪组可分为两段。下段主要由白色石英砂岩和砂质白云岩组成,夹有紫色和绿色凝灰质粉砂岩或凝灰质泥页岩,局部夹火山角砾岩、凝灰质砂岩和高钾熔岩。上段由微晶白云岩和石英质微晶白云岩组成,含有丰富的叠层石。
除叠层石和其他的化石之外,疑源类含量少且主要发现于该组下段。显微海藻化石仅发现于上段的石英质岩层中。
二、中元古代蓟县系
蓟县系平行不整合沉积于长城系大红峪组之上。蓟县系分为五个组,组间均呈整合接触,总厚度约6088m。最先沉积的高于庄组由沿岸浅海白云岩和白云质灰岩组成;杨庄组主要由海相的红白相间的白云岩和少量石灰岩组成。雾迷山组由厚层硅质白云岩和丰富的硅质条带组成。洪水庄组主要是黑色泥板岩。蓟县系最上端是铁岭组,由板岩和石灰岩组成,且含有大量叠层石。
5高于庄组
根据当前中国对于地层的划分,高于庄组处于长城系的上部。然而,本书将其置于蓟县系底部,这是由于本组与下伏的大红峪组为不整合接触,以及其与蓟县系相同的沉积和古生物特征。
高于庄组主要由碳酸盐岩组成,可进一步分为4个亚组:
第1亚组以暗灰色石英质微晶白云岩、泥屑白云岩和砾屑白云岩为特征,夹有薄层粘土质的微晶白云岩、页岩或粉砂质页岩。在底部发育一层厚约3m的砂岩,并发育波状层理,与下伏岩层间存在一个侵蚀面。
第2亚组可进一步划分为两段。下段由薄层含锰的砂质微晶白云岩夹含白云石的粉砂岩组成,上段由厚层亮晶白云石组成,且有波状层理。
第3亚组主要由暗灰色白云岩、方解石微晶白云岩和含白云石微晶灰岩组成,具板状层理,并夹有一些内碎屑结核状白云岩。
第4亚组从厚层的暗色含白云石的钙质微晶灰岩和亮晶白云岩开始,夹有沥青质的白云岩或砾屑白云岩,往上是灰色微晶白云岩和燧石互层。这些岩石在上段表现为薄层,含有波状层理和燧石质结核体。
高于庄组包含多种化石。叠层石主要出现在第1亚组中(代表性化石:Confusoconophyton multiangulum,Gaoyuzhuangiacrassibrevis,GBulbosa,Ggaoyuzhuangensis,Tabuloconigera paraepiphyta,Conophyton garganicum和Ccylindricum),精微海藻化石也主要存在第1亚组的石英质岩石中。尽管这些化石在蓟县地区保存不好,但是在临近区域的相同层位中大量发育。在该组中疑源类一般含量少,仅在第1亚组和第3亚组中少量发育。Grvpania腋索为代表性大化石(即Sangshuaniaspiralis,Ssangsuanensis和Sbuccinata),它们仅在第3亚组下段发现。
6杨庄组
杨庄组最主要特征是有泥板岩、夹砂的微晶白云岩。呈红色和砖红色。此外,在底部和顶部有大量的厚层硅质微晶白云岩和亮晶白云岩,且微红的微晶白云岩有大量的白色还原点,中间有微小的硬绿泥石。
本组根据岩相的变化可以被分为三段。在中、下段波痕、泥裂、交错层理、石膏印模和盐斑印模普遍可见。显示这两段形成于干热气候下潟湖的潮上和潮间环境。上述标志在上段未发育但可看到沥青质白云岩。因此,上段被认为形成于潮热的潟湖环境。
杨庄组一般化石含量少,仅在下段和上段有一些小的叠层石和少量的疑源类。叠层石代表性的元素包括Microstylus,Scyphus,Yangzhuangia等。
7雾迷山组
雾迷山组是蓟县系中厚度最大的单元,厚度达3336m,是蓟县系总厚度的三分之一。该组形成于潮间环境,有明显的周期性,富含有机物。包括以下四个亚组:
1)罗庄亚组。本亚组下部由白色泥质夹砂质微晶白云岩、带状石英质微晶白云岩和含有沥青的石英质亮晶白云岩交替组成。上部主要是亮晶白云岩,灰色至暗灰色,中到厚层,夹燧石条带和黑色沥青质白云岩。上部白色夹砂质微晶白云岩含量比下部要少。该亚组中微生物的沉积以波状薄层和小柱状叠层石为代表。
2)磨盘峪亚组。该亚组主要由白色夹砂质页岩状微晶白云岩、厚层含叠层石和似孔雀石的亮晶白云岩组成。在下部发育有燧石层、燧石结核体和石英质砾岩;上部则是一些厚层沥青质的亮晶白云岩,含波状隐藻纹层;在顶端发育有几个大的锥状叠层石和硅化层。
3)二十里铺亚组。该亚组可分为两段:下段白色页岩状粉砂质微晶白云岩、灰色方解石氧钒石、砾屑白云岩与含黑色燧石的方解石微晶白云岩形成韵律。在下段的底部发育红色页岩状粉砂质或砂质微晶白云岩。上段一般是暗灰色厚层方解石质微晶白云岩。
4)山坡岭亚组。该亚组也可分为两段:下段由灰色到灰白色的方解石微晶白云岩和石英质微晶白云岩组成,夹有沥青质白云岩。上段主要是浅灰色薄层不含燧石的方解石微晶白云岩。此外,在蓟县地区本组底部发育有一层白色含白云石砂岩,顶部发育有一层含海绿石脉的叠层石白云岩,厚约几十米。
雾迷山组含有丰富的叠层石和精微藻类化石。除了各地层单元中共有组分外,本组还包含有许多种微叠层石。代表性的有:Psoudogvmnosollen moponyueuse,S′chuphus parvas和Mlcrostylus deusus。这些微叠层石主要发育于罗庄亚组和二十里铺亚组的下段,而其他类型则主要发育在磨盘峪亚组和二十里铺亚组的上段,以大型为代表,如Conophytes lituum,Cshanpolingese,Jacutophyton furcatum和Colonnella discreta。此外,在山坡岭亚组的顶端有一些中等大小的叠层石,如Pseudochihsienela,Wumishanella和Paraconophyton。
多数藻类化石主要发育于该组的黑色石英质层中,主要包括Palaeo lynbya,Sphonophycus,Eoentophysalis,Oscillatoriopsis,Sacdyngbya,Hyxococcodes,Harythrix和Archeaoellipsotdes等。此外,文献还曾报道有一些真核藻类,主要包括Pandorinepsis,Uronemopsi,Hyalothecopsis和Templuma。
8洪水庄组
该组仅131m厚,可分为两段。下段主要是浅灰或暗**、薄层的泥质白云岩,夹有黑色和绿色页岩,上段主要是黑色和绿色页岩和细粒扁平状粉砂质纹层。本组主要为潟湖(或海湾)环境下的沉积。
许多特征明显的疑源类是在页岩的浸渍条件下形成的(Xing Yusheng和Liu Guizhi,1973),形状主要有四边形、三角形、球形和脚手架窗体形,如Quadratimorpha,Triangumarpha,Leiofusa,Scaphida,Trachysphaeridium和Pseudezonosphera等。此外,还发现了少量灯丝状含碳Chuaria大化石。
9铁岭组
该组是中元古代蓟县系的最上部地层单元,由两段组成:下段页岩和上段石灰岩,总厚度约330m。由一层“含三价铁的砂岩层”将两段划分开。然而,最近的数据研究表明这一层“含三价铁的砂岩层”和伴生物可能代表了一次热液事件的产物,为Sedex岩,厚度约2m,主要由碧玉铁质岩和含锰的白云石质灰岩组成。
一部分精微疑源类和叠层石发育在下段页岩和上段石灰岩层中。叠层石发育良好,在蓟县地区组成了“叠层石宫殿”(图3-8)。代表性叠层石:Kussiella,Scopulirnorpla,Anabaria,Baicalia,Tielingella和Chihsienella。铁岭组被上覆新元古界青白口系下马岭组不整合覆盖。
图3-8 铁岭组中的柱状叠层石
A—叠层石纵切面形态;B—叠层石顶面形态
三、青白口系
本系包括三个组,构成两个独立完整的沉积旋回。下马岭组由砾岩、砂岩和页岩组成,其上覆为骆驼岭组的砾岩、长石砂岩、海绿石砂岩和页岩。最上部为景儿峪组,岩性为石灰岩。青白口系总厚度约370m,与下伏铁岭组呈平行不整合接触,与上覆下寒武统府君山组呈平行不整合接触。表明蓟县地区与中国北方大部分地区相似,从青白口纪结束开始,直到早寒武世中期才有沉积。
10下马岭组
下马岭组为微黄绿色到浅灰绿色页岩、粉砂岩和透镜状砂岩,厚168m,平行不整合于铁岭组之上。该组为潮上和潮间环境沉积,在砂岩层理面上有水流痕,如沟状铸型、沟痕铸型和泥裂等。
通过浸渍粉砂质页岩获得了丰富的疑源类,如Microconcentrica,Gloeocapsomorpha,Symplasso-sphaerdium和Tasmanites。它们表现出特殊的形状和纹饰,区别于从其下伏岩层中发现的疑源类。
11骆驼岭组
该组曾被用来表示景儿峪组的下段。Chen等(1980)起初将之命名为长龙山组,但Wang等(1980)提议将长龙山组命名为一个新的组。根据在蓟县地区的典型剖面,本书确定将“骆驼岭组”(Xing等,1989)与长龙山组相当。
骆驼岭组始于砾岩,然后是长石质微黄绿色和绿色页岩,被含海绿石的长石砂岩覆盖。本组上段以紫色、灰色和黑色页岩为代表。砂岩中发育的海绿石有两种:一种是小粒状的,像砂粒一样沿交错层理面分布;另一种组成了砂粒的间隙充填。
该组厚118m,不整合超覆于蓟县地区下马岭组或邻近区域其他更老的岩石地层之上,与上覆景儿峪组呈整合接触。
12景儿峪组
该组曾被认为是“景儿峪组”的上段(Chen等,1980),但多数数据表明它应是一个独立的组。
该组在蓟县地区仅出露100m,主要岩性为各种颜色的石灰岩。颜色变化从红色、灰绿色、浅绿色、灰褐色到顶端的绿色。根据沉积特征判断沉积环境为潮线下水域。
景儿峪组与上覆下寒武统中段府君山组呈平行不整合接触。府君山组主要是白云岩、石灰岩和白云石化灰岩,在白云质灰岩中包含三叶虫化石如Redlichia chinensls(Walcott)和Megapalaeolenus fengyangensis(Chu)等。
小结和思考题
1)对蓟县典型剖面中、新元古界地层层序与各阶段主要岩石组合,以及其反映的沉积环境和变迁进行总结和思考。
2)蓟县典型剖面地层层序、岩石组合与北京西山(路线二)中、新元古代地层岩石特点相比较,有什么相似和不同之处?
| 1——(5)——① 2——(1)——② 3——(2)——③ 4——(3)——④ 5——(4)——⑤ |


