北京周口店地区岩石地层及沉积序列和沉积环境恢复

摘要：周口店地区地处华北板块的腹地，其地层序列发育齐全，在华北地区具有代表性。但受后期变质、构造和岩浆作用的影响，该区整个地层序列都受到不同程度的强烈变质和变形改造，给相关地质学研究造成很大困难。借助于北京市邻区相应地层的对照分析，尝试恢复周口店地区各时代强烈变质变形的沉积地层序列，分析其沉积环境，并对有关地层单元进行系统清理，在新的国际年代地层框架内重新厘定了周口店地区的地层格架。周口店地区沉积地层序列和古环境重建结果表明：该区一直处于一种比较特殊的沉积古地理位置，其可能与该区后期独特的重大构造和变质变形活动有关联。

关键词：岩石地层；地层清理；沉积古地理；环境重建；变质作用；构造变形；周口店地区；北京

0引言

周口店被称为“人类文明之脉源”，因为这里不仅有举世闻名的“北京猿人遗址”，而且有人类用火的最早记载。周口店也被誉为“地质工程师的摇篮”，因为周口店在不大的范围内集各种地层、构造、岩浆作用等地质现象于一体[1]，是非常难得的进行各种基础地质科学研究和人才培养的基地。

包括周口店在内的北京西山地区，地质调查及研究工作在中国开展得最早。早在19世纪后期和20世纪初，美国学者Pumpelly、德国学者Richthofen和时任北京大学教授的Sollger就对北京西山地区的地层和岩石进行了初步考察和研究。随后，中国第一个地质启蒙教育野外训练班即以该地区为基地，在训练和学习中对该区的区域地质情况逐步展开调查，并集成了《北京西山地质志》[2]，初步建立了该区比较完整的地层序列。自1954年中国地质大学（原北京地质学院）在周口店建立野外教学实习基地后，对周口店地区的地质学研究工作逐步深入，对该区地层序列的认识也逐步完善。然而，周口店地区由于复杂的构造地质作用，加之岩体的侵入，整个区域的地层均发生了显著的变质作用，区域变质、接触变质和动力变质现象在整个区域都十分普遍，因此岩石地层研究一直是难点。尽管本区有过系统的区域地质调查工作，也是许多高校的重要地质教学实习基地，但到目前为止，在周口店地区基本没有进行过专门的地层学研究，尤其是其反映的原始沉积序列和沉积环境没有得到系统的揭示，一些新近的地层学重大进展在该区内也没有得到及时应用和更新，从而为相关地质现象的认识和分析带来很大困难，也在一定程度上影响了相关科学研究。鉴于此，笔者试图根据新近地层学领域的一些重要进展，重点对周口店地区各主要时代的岩石地层序列进行系统清理；并通过对照邻区相关地层序列，尝试恢复其原始沉积序列和沉积环境，为该区域各项相关地质学研究工作奠定基础。

周口店位于北京市西南的房山区境内，离北京市主城区约40 km（图1）。大地构造位置隶属于华北地台中部燕山板内构造带，处于近东西向延伸的燕山构造带与北北东向太行山构造带的接合部位。区内地质记录是一个典型的板内构造活动带，是在经历长期演化形成稳定地台后，后期再改造活动的产物。因此，本区的地层记录与华北地台有一致性，但在后期构造作用及其伴随的岩浆侵入（房山复式岩体）作用下被强烈改造，从而使得整个区域的先期地层均遭受不同程度的区域变质、接触变质乃至动力变质作用，从而使得整个地层序列显著偏离其原始沉积面貌，这不仅为地层学研究造成很大困难，而且也极大影响了以地层为基础的相关地质学研究。

虽然周口店地区地层变质作用强烈，地质构造作用极其复杂，但与其相邻的北侧北京门头沟地区以及稍远的北京昌平地区却没有受到如此严重的影响，尤其地层没有发生显著的变质作用，但其地层序列与周口店地区十分相似，因此对于周口店地区沉积地层序列的恢复与沉积环境和古地理研究具有重要的参考作用，也为进一步探索该区独特的变质变形作用提供新的思路。

2 区域地层序列

图2以国际年代地层和地质年代[35]为格架列举了周口店地区各岩石地层系统。

周口店地区最老的岩石被称为“官地杂岩”，主要出露于房山岩体南、北两侧及东缘，出露总面积不足0.5 km2。岩石类型复杂，主要由正片麻岩、斜长角闪岩、变粒岩组成，局部具混合岩化特征。并且受后期构造影响，其又经受强烈动力变质作用，普遍发生糜棱岩化。“官地杂岩”同位素测年结果表明，其原岩形成时代应为新太古代[67]，因而是华北地台基底的一部分[8]。在岩石地层上应归属于密云（岩）群[9]。

元古宇在中国北方被划分为滹沱系、长城系、蓟县系和青白口系[10]，其上的南华系和震旦系在华北地台区缺失。周口店地区出露元古宙地层包括长城群（长城系）、蓟县群（蓟县系）和青白口群（青白口系）。长城群分布在南大寨―辛开口一带，包括常州沟组、串岭沟组、团山子组和大红峪组，上部缺失天津蓟县地区的高于庄组。各组多以断片形式出现，无系统完整的剖面，岩石未变质或局部轻微变质。蓟县群下部出露最老地层为雾迷山组，其上为洪水庄组和铁岭组。在蓟县和昌平地区普遍发育的杨庄组，在本区没有出露。该群地层普遍浅变质，地层的原始层理（S0）多为劈理面（S1）所转换。地层厚度受构造影响变化很大，不能反映原始沉积和地壳沉降情况。部分地层还遭受强烈固态流变和韧性剪切变形。青白口群包括下马岭组、骆驼岭组和景儿峪组。各组地层均可与天津蓟县和北京昌平地区同时代地层进行对比，但本区地层普遍遭受区域变质作用和强烈构造变形或接触热变质，从而形成变质程度不一的千枚状板岩、千枚岩、片岩、石英岩和大理岩等，且常有糜棱岩化，岩石层理（S0）被劈理面（S1）所转换，地层厚度变化大，与原岩有很大差别，不能用来直接进行原始沉积和地质分析。周口店地区连续的地层剖面（如八角寨南坡公路剖面）上可见铁岭组与下马岭组之间假整合标志十分明显，普遍发育有数十厘米的铁质风化壳，并被命名之为“芹峪上升运动”，因此将其作为蓟县群和青白口群的分界是明显的。然而，最近有学者对北京门头沟下马岭组凝灰岩夹层进行同位素测年分析，结果表明该组形成时间应在中元古代早期[11]。这样，该组就要下移到蓟县系。

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