一条龙—羊屎沟地区剥离断层致使地层减薄的原理分析
摘要：周口店一条龙—羊屎沟地区发育中元古界蓟县系及新元古界青白口系，地层接触多为正断层接触，与正常沉积的地层相比厚度明显减薄。该区北面发育官地变质核杂岩，造成了本区剥离断层的发育，在剥离断层的拉伸剥离作用下，地层减薄甚至消失。由于后期挤压构造，剥离断层倾角变陡。
关键词：变质核杂岩；剥离断层；挤压构造；地层减薄
引言
剥离断层是大陆伸展构造系统中一种重要的构造型式。阿姆斯特朗用来指美国西部盆岭区发育在地壳较深层次低角度正断层系统(1972，Armstrong)，并伴有韧性剪切带和变质核杂岩体等[1]。这种正断层使地层受到拉伸剥离，导致厚度减薄。周口店一条龙—羊屎沟地区发育中元古界蓟县系及新元古界青白口系，地层接触多为正断层接触，该区北面官地地区发育变质核杂岩。该区地层厚度与八角寨—拴马桩、黄院东山梁地区相比发生较大程度的减薄，有些地层甚至缺失。前人在研究周口店地区地质构造时,已认识到周口店地区前中生代地层的减薄
和缺失,并将地层缺失的边界定为剥离断层(宋鸿林,1996) [2]。本文试图通过分析剥离断层造成地层减薄的原理，解释该地区地层发育的特殊性。
一、 区域地质概述
1.构造位置
一条龙—羊屎沟地区处于周口店地区的西北部，位于近东西向的燕山构造带与北东向的太行山构造带的结合部位[3]。北部是官地地区，发育变质核杂岩。另有房山岩体对本区地层影响较大，房山岩体位于北京城西南约50 km 的房山区城北、北京西山的南端,东邻华北平原。 研究区大地构造位置处于华北板块中部，该区岩石变形强烈,地质构造现象十分复杂,历来为中外学者所关注[4]。 区内地层属华北地台型，发育较全，地层标志清楚，易于对比，为研究地层的减薄和缺失提供了有利的地质条件。
2．地层发育特征
该区主要发育的地层为下古生界：下奥陶统（马家沟组）、寒武系（府君山组、中上寒武
统），中上元古界：青白口系（景儿峪组、长龙山组、下马岭组），蓟县系（铁岭组、洪水庄组、雾迷山组顶部）。
一条龙地区从北向南依次为铁岭组白云岩，下马岭组绿灰含磁铁矿晶粒千枚岩和砂质、炭质千枚，长龙山组砂板互层和千枚岩，景儿峪组大理岩，府君山组纹层灰岩和马家沟组灰岩。岩层倾向由向南渐变为向北，并在山顶出现近直立的岩层。各组地层接触均为断层接触。
羊屎沟地区从北向南依次发育雾迷山组透闪石、硅灰石大理岩，洪水庄组黑灰及黑千枚岩，铁岭组硅质条带大理岩，下马岭组千枚岩、片岩，长龙山组变质石英砂岩，府君山组白云质灰岩。各组间均为断层接触。
二、 沉积地层对比
八角寨—拴马庄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，本文以此为参照，选取五组地层，对比一条龙—羊屎沟地层厚度和岩性特征的变化。
景儿峪组（QbJ） 在黄院东山梁地区岩层厚度可达55m，岩性特征表现为上部灰绿钙质
千枚岩、板岩，下部薄—中层大理岩。同样的地层在一条龙地区厚度明显减薄，只有16.6m（斜距17，坡角26°，产状33°∠65°，方位角20°），岩层主要发育大理岩，且风化程度较严重，但是未见千枚岩，推测可能是剥离断层形成时，由于上下盘的相对滑动和断层对地层的拉伸，使得千枚岩破碎，经过物理化学风化后未能在此处出现。
长龙山组（QbC） 对比黄院东山梁地区和一条龙，可见长龙山组（QbC）的厚度同样出现了明显的减薄，由前者的24m减少到后者的8.6m（斜距12，坡角25°，产状19°∠21°，方位角20°）。在八角寨一带，该组上部发育黄、灰千枚岩，下部发育厚层石英砂岩，并且发育有交错层理；在一条龙—羊屎沟一带表现为底部砂岩、板岩，偶尔见到砂岩板岩互层，但是总体而言，砂岩居多，上部则发育有千枚岩。
下马岭组（QbX） 八角寨—拴马桩一带，下马岭组（QbX）的岩层非常厚，厚度可达161m。在羊屎沟厚度仅为63.5m（斜距64，坡角0，产状194°∠88°，方位角20°）。岩性方面，在八角寨一带，顶部发育黄砂质千枚岩，上部发育炭质千枚岩，中部发育绿灰砂质千枚岩、红柱石千枚岩，下部发育黄灰砂质千枚岩，底部发育绿灰含磁铁矿晶粒的千枚岩，并且多见褐铁矿风化壳；羊屎沟地区则主要为石榴石云母片岩、红柱石石榴石云母片岩、红柱石云母片岩。
铁岭组（JxT） 八角寨—拴马桩一带，铁岭组（JxT）厚达186m，而羊屎沟地区仅为29.1m（斜距60，坡角0，产状175°∠49°，方位角45°）。岩性的变化也是比较明显的，在八角寨一带，顶部发育中层状叠层石结晶白云岩，上部发育灰中—后层结晶白云岩，中部发育灰黑薄层灰质白云岩，下部中—厚层结晶白云岩，含少量白燧石条带，底部清楚可见1—3层石英岩；在羊屎沟一带岩性表现为略含有硅质条带的大理岩，硅质条带与团块含量少于雾迷山组。
洪水庄组（JxH） 岩层厚度对比：八角寨—拴马桩、黄院东山梁地区，岩层的总厚度为38m，在羊屎沟一带，厚度也是明显的减薄，只有3.2m（斜距5，坡角0，产状226°∠40°，方位角45°）。 岩性对比：在八角寨一带，上部白云质千枚岩夹白云岩凸镜体，下部发育有灰黑粉砂质千枚岩；在一条龙—羊屎沟地区，岩性没有大的变化，表现为黑灰及灰千枚岩，但是并没有白云质化。（表1）
经过对比发现，一条龙—羊屎沟地区岩层厚度明显减薄，岩性发生了变质，同时，中新元古界各组间接触关系不再是八角寨—拴马庄路线上见到的整合接触,而是产生了一系列的正断层接触。
表1 一条龙—羊屎沟地区与八角寨—拴马桩、黄院东山梁地区五组地层的对比
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地层名称
八角寨江疏影多大—拴马桩、黄院东山梁地区
一条龙—羊屎沟地区
厚度（m）
岩性特征
厚度（m）
岩性特征
景儿峪组（QbJ）
55
上部灰绿钙质千枚岩、板岩，下部薄—中层大理岩
16.6
主要发育大理岩，未见千枚岩
长龙山组（QbC）
24
上部黄、灰千枚岩，下部厚层石英砂岩，发育有交错层理
8.6
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底部砂岩、板岩，板岩居多，上部千枚岩
下马岭组（QbX）
161
顶部黄砂质千枚岩，上部炭质千枚岩，中部绿灰砂质千枚岩
63.6
主要发育石榴石云母片岩、红柱石石榴石云母片岩、红柱石云母片岩
铁岭组  （JxT）
186
顶部中层状结晶白云岩，上部白云岩，中部灰黑薄层灰质白云岩，下部中—厚层结晶白云岩，含少量白燧石条带，底部见1—3层石英砂岩
29.1
略含硅质条带的大理岩，硅质条带与团块含量少于雾迷山组
洪水庄组（JxH）
38
上部白云质千枚岩夹白云岩凸镜体，下部黑粉砂质千枚岩
3.2
黑灰及灰千枚岩
三、 原理分析
1.正断层导致地层减薄的原理
   
图1 韧性正断层对地层的拉伸减薄               图2 脆性正断层对地层的拉伸减薄
韧性正断层：主要发育在地壳深层次，岩层韧性较大，受到拉伸时不易发生断裂，而是被拉长变细（图1），两盘之间不出现破裂和不连续面，这种特性使得岩层厚度减薄。
脆性正断层：主要发育在地壳浅层次，岩层脆性大，在拉伸力的作用下，以断裂，断裂处岩石发生破碎，两盘形成不连续面（图2），加上上盘相对向下滑动时的巨大摩擦力的作用，地层发生减薄甚至消失。
2.变质核杂岩构造影响下剥离断层的发育特征
羊屎沟地区岩层的变质表明了房山岩体对该地区构造运动具有强烈影响，加上一系列正断层的发育，可联想到一个特殊的构造现象—变质核杂岩。据周口店地区构造演化史可知，本区确实经历了变质核杂岩构造。受变质核杂岩构造影响，上覆未变质的沉积岩盖在区域伸展应力场作用下, 发生断裂，上盘相对下降，形成正断层。这种正断层的原始产状近于水平，在伸展拆离中变成犁式，其上盘以发育多米诺式断层为特征，亦有次级顺层断层并使地层拆离减薄和缺失，使得地层柱中的上部地层直接覆盖于基底变质杂岩之上，变形一般属脆性域。原始拆离断层可因穹窿作用而呈穹状。在长期的发展中可形成不止一条剥离断层所组成的剥离断层系[5]。(图3)
图3 剥离断层和变质核杂岩（体）结构示意图
四、 对该区地层减薄的解释
一条龙—羊屎沟一带处于房山岩体南缘中，此处构造演化依次经历了太古宙基底构造变形旋回、印支期、燕山期及喜山期变形旋回，其中太古宙基底构造变形形成了房山变质核杂岩的变质核[6]。印支期变形旋回则主要沿基底与盖层之间发育剥离断层，并在断层上盘青白口系下马岭组顶面发育了近东西走向的次级剥离断层[7]。所研究地区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系。正是由于这些剥离断层的拉伸和拆离，造成了各组间岩层的减薄甚至缺失。
剥离断层是一种低角度正断层，而据实测，该区断层倾角较大（产状178o∠63o ，图4）。据推测，可能是因为后期发生挤压构造，造成发育在盖层的低角度正断层（即剥离断层）产状发生变化，倾角变大，形成今天可见的形态。
图4 羊屎沟地区下马岭组与铁岭组之间的大角度断层
五、 结论
通过实测并与正常沉积地层对比可以看出研究区地层明显发生减薄，最大减薄为正常地层厚度的1/10。
中新元古界在周口店地区沉积后，八角寨—拴马庄路线上地层由于距官地杂岩较远，并未遭受强烈变质作用影响，而据变质核杂岩很近的一条龙—羊屎沟地区受其影响，燕山运动期在当地形成了太古宙变质核上部的剥离断层，拉伸剥离中新元古界地层，使其减薄。后期发生挤压构造，使剥离断层倾角变陡。同时房山岩体的烧烤造成了官地—羊屎沟路线上中新元古界岩层的接触热变质。由此造成两地沉积地层特征的明显不同。
本文写作过程中得到了许浩老师的悉心指导，对此向许老师表示衷心感谢！
英语作文 我的妈妈参考文献：
[1]周怡湘,程巨能.1999.湘东北思村——砰山剥离断层特征及控矿研究[J]. 大地构造与成矿学,3(4):334～344.
[2]何斌,徐义刚,王雅玫等.2005.北京西山房山岩体岩浆底辟构造及其地质意义[J]. 地球科学——中国地质大学学报,30(3):298～308.
[3]袁成杰个人资料王根厚,颜丹平,王果胜等编著.2006.周口店地区地质实习指导书.中国地质大学(北京).5～6.
[4]何斌,徐义刚,王雅玫等.2005.北京西山房山岩体岩浆底辟构造及其地质意义[J]. 地球科学——中国地质大学学报秦朝历史,30(3):298～308.
[5]朱志澄.1990.构造地质学.中国地质大学出版社.174～175.
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