周口店一条龙地区断层构造特征与成因机制研究

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[摘 要]本文通过对一条龙地区断层性质与接触关系的实测与分析，得出了地层接触均为正断层接触的结论。同时通过将该处地层与周围地区中新元古界地层厚度进行对比得出了该处断层构造的主要特征即剥离断层使地层发生明显减薄。最后分析了正断层的形成与剥离断层致使地层减薄的成因机制。

[关键词]断层性质 剥离断层 地层减薄 成因机制

中图分类号：TE347 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）33-0086-02

引言

周口店一条龙地区发育新元古界青白口系、中元古界蓟县系及第四系地层，地层接触多为正断层接触。这种正断层使地层受到拉伸剥离，导致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，这也正是该地断层的主要特征。剥离断层是大陆伸展构造系统中一种重要的构造型式。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[1]。本文通过分析一条龙地区断层构造特征与成因机制，解释该地区地层发育的特殊性。

一、区域地质概述

断层是岩层或岩体在构造应力作用下顺破裂面发生明显位移的构造。通常按断层的性质分为正断层、逆断层和两盘沿断层走向作相对水平运动的走滑断层。一条龙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。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。研究区内岩石变形强烈，地质构造现象十分复杂。区内地层发育较全，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。该区主要发育的地层为中元古界蓟县系铁岭组含燧石条带大理岩、新元古界青白口系下马岭组红柱石石榴石片岩和千枚岩、长龙山组砂岩与千枚岩互层、景儿峪组大理岩和府君山组灰岩[2]。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。

二、断层主要构造特征

（一）断层性质

一条龙地区从南向北发育的四条断层经实地考察，现对其性质从南向北简述如下：

1.位于一条龙170.1高地南山坡底部向北约15米处可看到府君山组灰岩与景儿峪组大理岩的断层接触。两组岩石中间发育的断层长度约2米，宽度约0.35米，断层面产状为35°∠70°。将作为上盘的大理岩表面风化物质去掉后，顺着擦痕轻抚，明显感觉到向上方向更加光滑，依据“顺着擦痕轻抚感觉光滑的方向指示对盘的运动方向”的法则，可知下盘的灰岩向上运动，进而确定该断层为正断层。

2.位于坡顶向南约10米处可以看到长龙山组砂岩与青白口系下马岭组千枚岩的断层接触。长龙山组砂岩呈深灰色厚板状构造，产状为20°∠13°。东侧下马岭组片岩千枚岩呈灰绿色千枚状构造，岩石表面可看到灰黑色的红柱石，产状约为350°∠52°。仔细观察可以看到作为上盘的下马岭组千枚岩断层面上有向下弯曲的牵引褶皱，依据“牵引褶皱弧形突出的方向指示本盘的运动方向”可知上盘下降，确定为正断层。

（二）沉积地层对比与地层减薄

八角寨―拴马庄、黄院东山梁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，选取四组地层，对比一条龙地层厚度和岩性特征的变化（表1）。

三、原理分析与成因机制

（一）正断层导致地层减薄的原理

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，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（图1）。

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，容易断裂，断裂处岩石发生破碎，两盘形成不连续面，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（图2）。

（二）正断层的形成机制与剥离断层的发育特征

一条龙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[3]。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，根据平横剖面的原理，假定岩层厚度稳定，依据本区及邻区的资料，中上元古界和下古生界的总厚度约5000米，则断层的正向位移距离达28千米之多，从而使太古界顶部直接位于奥陶系之下而出露地表，表明是构造剥蚀作用使深埋下部的中地壳岩石出露地表，故称之为剥离断层[4]。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。

（三）对该地区地层减薄的解释

一条龙地区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[1]。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。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[5]，而据实测，该区断层倾角较大（产状35o∠70o ），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，形成今天可见的形态。

四、结论

通过实地考察及查阅相关文献证实一条龙地区近东西向发育的四条断层均为正断层。该处断层构造的主要特征为剥离断层使研究区内中新元古界地层发生明显减薄。

处于房山岩体南缘的一条龙地区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三次构造演化，因此经历了变质核杂岩构造并发育了剥离断层。由于受到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，形成了该区域的四条正断层。同时由于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。

参考文献

[1] 宋鸿林.1996.北京房山变质核杂岩的基本特征及其成因探讨[J].现代地质.10（2）.

[2] 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）.6.25～6.26.

[3] 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.

[4] 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.

[5] 朱志澄.1990.构造地质学.中国地质大学出版社.174～175.