2017年7月,地科院研究生首次赴周口店进行暑期地质实习。
周口店地质实习区地处太行山与燕山交汇处,地貌复杂、地势壮观、山川俊秀、景象万千。实习区内四次地壳构造运动特征明显,同时古风化壳、断层、褶皱、溶洞、线理等典型地质现象非常丰富,系统地记录了地质历史变化。下面我们就随小地科人走进周口店地质的世界。
构造篇
周口店及相邻地区由于独特的构造位置和漫长的地质变化,形成了丰富多彩且典型直观的地质构造现象。
典型的地质构造现象:
鱼嘴构造(鱼嘴状石香肠构造):在能干层(黏性或刚性和屈服强度高于相邻层的岩层)和基质存在较大能干性差异的条件下,岩层受到垂直层面或者层面大角度相交的应力作用,导致先期形成的石香肠(文中有介绍)的断裂面产生弯曲,进而在剖面上呈现向香肠内凹进去的形态。其在剖面上近似鱼嘴的形态,因此被称为鱼嘴构造。
节理:岩石中的裂隙,没有明显位移的小断裂,是地壳上部岩石中发育最广泛的构造现象,且多与其它构造相伴生。根据节理面力学性质,可将其划分为剪节理和张节理两种基本类型。上图为灰岩中的张节理。
褶皱:由岩石中的各种面(层理、面理等)的弯曲而显示的变形。它规模大小不一、形态复杂多样,形象地反映了地壳岩石所发生的连续变形,是地壳中最普遍的构造现象之一。
地层篇
周口店地区地层属于华北型,经历了基底阶段,似盖层、盖层发育阶段,出露较为齐全,地层接触关系多样,沉积环境各异,是进行地史学、地层学和沉积学野外实践教学的良好场所。
周口店地区典型地层:
震积岩或称风暴沉积层:岩石在半固结的情况下,由于强水动力作用条件发生了变形,继而再沉积成岩,形成于距今1500万年前的中元古界时期。
叠层石:形成于蓝藻等低等微生物的生命活动所引起的周期性矿物沉淀、沉积物的捕获和胶结作用。因纵剖面呈向上凸起的弧形或锥形叠层状,如扣放的一叠碗,故名叠层石,其中每一个纹层指示菌藻类微生物的一个生长周期。形成于1100万年前左右的中元古界时期。
发育在石英砂岩中的单向交错层:其能指示古水流方向和顶底面。上图地质现象形成于距今1000万年左右的中元古界时期。
实习区区内有多处流水作用在地表形成的河谷、阶地、岩溶峰林,又有流水作用在地下形成的溶洞、暗河以及次生化学沉积等岩溶地貌。上方山是北京西山地区岩溶地貌的典型代表,主要由雾迷山组碳酸盐岩组成。地下岩溶形成的溶洞和次生化学沉积千姿百态。区内云水洞(岩溶洞穴)是中国北方开发最早的旅游溶洞,海拔约530m,总长约613m,周边岩石为12.2亿年雾迷山组硅质条带中生代恐龙时期的白垩纪。地下岩浆形成的石门岩体向上顶托,形成石门背斜。新生代哺乳动物时期的新近纪,山体开始抬升,石门背斜北翼的地下水面附近,形成了7个串珠式水平溶洞—云水洞。人类出现的第四纪,洞中出现了美丽的钟乳石景观,在第2洞厅生长着一根高达38m的石笋,通过铀系定年法测得“塔倒三截” 石笋的年龄在30万年左右,边部约为29万年左右。
每一种构造、每一个地层、每一块矿物似乎都其貌不扬,但正是这其貌不扬的一块块“石头”构成了鬼斧神工的大自然。近百年来周口店用其最真实的地质地貌迎接着来自世界各地的地质人,向世人展现地质之美。地质也以其探索不尽的奥秘和玄妙神奇的魅力吸引着一代代地质人孜孜不倦,无畏向前。