周口店地质构造演化剖析及类型

周口店及其邻区因其独特的大地构造位置和漫长的地质演化过程，使得区域地质构造较为复杂，成为板内浅变质岩地质构造研究的典型地区，历来为中外学者所关注，研究成果众多，其中不乏真知灼见，但认识和观点也颇不一致（鲍亦冈等，1983；宋鸿林等，1984，1996；谭应佳等，1987；《1∶5万周口店幅区调报告》，1988；王方正，1990；张吉顺等，1990；单文琅等，1991；何诲之等，1993；王方正等，1996；马昌前等，1996；宋鸿林，1999；王根厚等，2001）。现按主要构造类型分别述之，在此基础上结合相关地质事件对该区地质构造演化过程进行剖析。

一、变质核杂岩构造

该构造展布于燕山石化厂一带山前丘陵区，构造轮廓近似等轴状，直径约9km。仅从地层组合来看，核部为太古宙官地杂岩，上覆和外缘则为厚度大为减薄的盖层地层系统。其地质构造要素包括官地杂岩、基底剥离断层、盖层构造系统和中心部位晚期底辟式就位的房山复式岩体等。变质核杂岩的核心主体是官地杂岩，属于太古宙结晶基底，因遭受强烈动力变质作用而形成一套以变余糜棱岩为主的岩性组合。

变质核杂岩顶部和盖层系统之间的滑脱断层可视为基底剥离断层。断层下盘的变余糜棱岩具有退变质和碎裂岩化现象；断层带内则形成微角砾岩、绿泥石-绿帘石化碎裂岩、狭窄的构造片岩带及断层泥，它们在山顶庙西沟等处均有明显表现。盖层构造系统主要包括有与褶叠层构造相关的顺层韧性剪切带（剥离型韧性剪切带）、顺层掩卧褶皱、顺层面理及拉伸线理、黏滞型香肠构造及楔入褶皱等。经研究，这些构造形迹应属于印支或更早期的变形产物。

所谓褶叠层（folding layer）是在地壳较深层次于伸展体制的水平分层剪切流变机制下，原生成层岩系发生变形-变质作用而形成一套基本能按时代新老划分大套层序，但本质上又是经过构造重建的、发育有以顺层韧性剪切带和顺层掩卧褶皱为主的固态流变构造组合。褶叠层的一个重要特征是由于横向置换作用，形成一系列宏观上呈水平或缓倾斜的新生面状构造替代原始层理（或先期面理）而构成新的地层构造单元（图2-2-1）。其主要构造要素在实习区常表现出以下特征。

图2-2-1 横向构造置换模式（据单文琅等，1991）

（1）顺层韧性剪切带：与褶叠层有成因联系的顺层韧性剪切带具有多级组合，不同尺度者构成了相应规模的褶叠层的界限，特别是大型尺度者常与剥离断层的发育有关。它们的原始产状近于水平，大体上与原生沉积界面平行或低角度相交，实习区内几个重要地层界面往往是其发育的先存基础。顺层韧性剪切带在发育过程中常导致原生沉积岩系厚度变薄，如一条龙—羊屎沟—牛口峪一带中、新元古代和早古生代严重缺失变薄，但各组地层分子却多有残留且以断片形式依序排列，此种地层效应就是由顺层剪切导致的构造流失现象。带内不对称褶皱、鞘褶皱、矿物拉伸线理、S-L构造岩等极为发育，据这些伴生构造及指向标志判断，此种顺层韧性剪切带属正断型。

（2）顺层掩卧褶皱：顺层掩卧褶皱在实习区褶叠层系统内广泛发育，表现出被一系列不同尺度的顺层韧性剪切带所限定的层内或建造内的多级组合褶皱群。它们的原始产状大多为轴面近水平的平卧褶皱，由于后期构造变动使得现今所见产状各异。但不管其位态如何，它们的轴面与所赋存的层型界面基本上平行一致。顺层掩卧褶皱的规模取决于卷入褶皱的岩系或岩层的厚度及其受限的顺层韧性剪切带的宽度。大中型者以百米计，如黄院所见；小型至露头尺度者限于单个地层组内或某一岩性段内，在实习区周家坡、乱石垄、羊屎沟、太平山南北坡等处中、新元古界及下古生界中广泛发育。形态千姿百态，多为翼薄顶厚褶皱，发育完善者为紧闭同斜褶皱，极端者两翼则可拉断而成为层内无根褶皱。

（3）顺层面理及线理：顺层面理在区内主要表现为板理或片理，普遍发育于不同时代的浅变质岩系中。拉伸线理主要有变形砾石（太平山北坡本溪组砾岩）、变形鲕粒（黄院东山梁张夏组鲕状灰岩）。另外尚发育有压力影构造（太平山南坡本溪组板岩）、矿物生长线理（拴马庄下马岭组底部磁铁矿）等。它们多与褶叠层成因有关且具有稳定的、区域性的指向，一般变化在SE100°～130°之间。

房山复式岩体底辟式侵位使变质核杂岩的糜棱面理、基底剥离断层、盖层系统中若干构造面理、岩体接触界面及其内部糜棱面理的产状皆近于一致且从中心向外倾斜，最终导致变质核杂岩穹状隆起的外貌，空间形态显示为一宽缓的穹隆（曾被一些学者称为“房山穹隆”）。对其周围上古生界沉积相进行研究，分析它不但控制了下古生界及以前地层中褶叠层构造的发育，而且可能以古隆起的环境控制了上古生界的沉积及印支主期褶皱格局，故推测其发育时代亦应为印支早期甚或前印支期；此构造的中心又被较晚的燕山期房山复式岩体所侵位，说明经历了长期演化过程。房山复式岩体底辟式就位的另一明显效应是，由于强力拓宽空间的推挤作用，使原位于变质核杂岩构造核部的变质基底岩系被置于外缘，现仅于岩体东北缘东岭子一带和东南缘官地一带有少许残留。

二、区域褶皱构造

（一）近东西向面理褶皱构造

此类构造是以早期褶叠层的顺层面理、剥离断层、残余原生层理等作为变形面所铸就的东西向印支主期褶皱。这些褶皱的轴面总体陡倾，但不同区段在形态上则表现出明显差异。

1．穹状隆起外缘向形带

穹状隆起外缘向形带环其南、西、北边缘分布，展布于北侧者称凤凰山向形，南端周口店附近为太平山向形，向西突出的部分称南窑向形，这3个次级向形均呈近东西向分布，它们交会的上寺岭—连三顶一带的低应变三角区是一个下伏于北岭向斜的舒缓向形。这种构造配置类似一个巨大的压力影构造，即在南北向挤压体制下，穹状隆起作为一个刚性体，它的西侧在其阻隔下形成一低压区而构成向形核部。

（1）南窑向形。卷入南窑向形的构造层包括奥陶系及上古生界褶叠层和下马岭组到黄院组褶叠层等构造-地层系统。向形的基本构造特征可以由剥离断层面的弯曲变形显示出来，两翼较陡，中间产状平缓，并有次级凸起。

（2）凤凰山向形。凤凰山向形东西向延伸，东端被南大寨断层所切。剖面形态显示为一个北翼较缓、南翼陡倾甚至倒转的紧闭向形构造。向形核部由双泉组构成，在凤凰山主峰以东的640高地北侧可见明显的向形转折端（图2-2-2）。虽然向形核部的层理产状多变，但其轴面劈理走向稳定，由西部的东西向向东渐变为南东东向，有环绕穹状隆起展布之趋势。

图2-2-2 凤凰山640高地剖面（据宋鸿林等，1984；赵温霞等，2003）

J1n．南大岭组辉绿岩；P3Ts．双泉组变质细砂岩及板岩夹砾岩；P2-3h．红庙岭组变质砂岩夹板岩

（3）太平山向形。太平山向形位于穹状隆起南缘周口店一带（图2-2-3），核部为石炭系—二叠系，翼部由下古生界至元古宇组成，其北翼马家沟组以下各组地层在三不管沟—羊屎沟区段皆厚度变薄。向形轴迹近东西向，枢纽波状起伏，总体上表现为向东扬起；北翼产状较陡，为50°～80°，南翼倾角较缓，为30°～50°，核部地层在局部地段产状陡倾，甚至直立（图2-2-4）。在二亩岗—萝卜顶一带，向形核部次级构造发育，有东西向近直立的轴面劈理及一系列近南北向（北北东→北东向）的紧闭褶皱。后者中规模较小的可能与枢纽波状起伏有关，规模大者则属于后期的叠加褶皱，其特征详见后述。

图2-2-3 周口店地区地质构造略图（赵温霞，李方林，2003）

1．第四系；2．上古生界（本溪组—双泉组）；3．下古生界（府君山组—马家沟组）；4．新元古界（青白口群）；5．中元古界（蓟县群）；6．太古宙官地杂岩；7．标志层（杨家屯组下部灰白色复成分角砾岩、砂砾岩）；8．燕山期花岗岩；9．燕山期花岗闪长岩；10．燕山期石英闪长岩；11．印支期背形及向形轴迹；12．燕山期背形及向形轴迹；13．剥离断层；14．被改造的剥离断层；15．逆断层；16．平移断层；17．滑塌体；18．地质界线；19．平行不整合界线；20．正常及倒转岩层产状

图2-2-4 官地—太平山北坡—煤炭沟地质剖面图（据何诲之等，1993；赵温霞等，2003）燕山期石英闪长岩，其他地层代号参见区域地层部分）

太平山向形向西延至升平山区段后转为北西西向，在长沟峪一带核部由红庙岭组—双泉组构成，两翼则为杨家屯组；更向西被晚期由侏罗系组成的北东向向斜（北岭上叠向斜构造）所叠置。太平山向形中卷入的早期剥离断层业已形成了断面褶皱，在一条龙—羊屎沟—山顶庙—牛口峪一带的所谓弧形断层带正是褶皱了的早期剥离断层面的显示。自西向东剥离断层由向形翼部至扬起端，表现出断面产状由缓变陡甚或翻转之趋势。

2．北部箱状背形带

箱状背形带呈近东西向展布于北部贾峪口—李各庄—谷积山一线，曾被前人称为大白石尖-谷积山背斜带或大白石尖-谷积山箱状背形带。该带西端褶皱轴迹呈短轴斜列式展布；中东端枢纽由于波状起伏之特点而使局部复杂化，如在李各庄一带就形成了近南北向的短轴褶皱构造。在横剖面上，背形总体呈箱状样式，形成较宽缓平坦的转折端及陡倾两翼，但在不同区段或不同构造部位，由于次级褶皱或断裂影响则有所变化。西侧贾峪口左边为背形轴隆处，外貌简单形似穹状，其变形面产状核陡翼缓（核部倾角40°～60°，翼部20°～30°），顶部发育有东西向次级褶皱并伴生高角度小型断层，总体变形不强，亦不发育轴面劈理。

箱状背形具有向东倾伏之势，故被卷入的地层由西向东显示出层位渐高的特征：西部大白石尖一带，褶皱核部为蓟县系雾迷山组褶叠层，两翼依次由洪水庄组、铁岭组、青白口系和下古生界各褶叠层所组成；向东至李各庄、谷积山等处，核部仅有青白口系褶叠层出露且面积不大，翼部的下古生界褶叠层则广泛分布。

3．西部平缓褶皱区

西部宝金山—黄院—迎风峪区段岩层产状普遍较为平缓，其中发育有宝金山背形、迎风峪向形、黄院—164背形及其相间的若干规模较小的褶皱构造。被卷入的地层系统是在该区段广布的雾迷山组—马家沟组褶叠层。其总体特征表现如下：

（1）虽然褶皱轴迹在区域上呈近东西向展布，但各褶皱自北（北西）向南（南东）仍略有差异，即北侧的宝金山背形轴迹呈东西向，南侧迎风峪向形轴迹呈北东东向，南东侧黄院—164背形的轴迹则呈北东向（后者至周口店一带又渐变为近东西向）。此种变化似乎反映了前述穹状隆起对其仍有一定控制作用，只是影响程度较之其边缘的向形带稍弱。

（2）各褶皱在不同地段形态差异明显，在宝金山—迎风峪一带多为开阔平缓的背形或向形；向西呈舒缓波状起伏，大范围的地层产状呈近水平状态；向东变形渐为强烈，轴面陡倾，形态各异，多形成开阔圆滑的背形和相间的紧闭向形，总体组合特征类似于隔槽式褶皱。

（3）叠加褶皱发育是该类褶皱的另一重要特征，黄院—164背形即为典型实例。在黄院东山梁剖面以龙山组石英砂岩作为标志层进行追索，至少可厘定出3～4个填图尺度的（1∶5万）紧闭同斜褶皱；以张夏组鲕状灰岩为标志层则可厘定出数十个露头尺度同类褶皱。这些代表强烈流变的层间褶皱并非黄院背斜的伴生构造，而属于早期褶叠层系统。它们的枢纽亦呈近东西向，实则反映了黄院背形具有共轴叠加变形之特征。向东至龙骨山—太平山南坡即为著名的164背斜所在，其核部为马家沟组，南北两翼为本溪组，宏观上构成一开阔圆滑、轴面直立的简单背斜（图2-2-5）；然而从露头尺度观察分析，在马家沟组灰岩中发育的层内无根褶皱、顺层劈理、拉伸线理、小型顺层剪切带、变形的岩脉和方解石脉等则代表了早期褶叠层的诸多构造要素，其中层内紧闭无根褶皱枢纽和相关线理与164背斜枢纽一致，故也显示了共轴叠加的性质（图2-2-6）。

图2-2-5 164高地第一采石场信手地质剖面图（据赵温霞等，2003；何诲之等，1993）（主示东西向主期面理褶皱）

图2-2-6 164背斜北翼早期层内紧闭无根褶皱（据赵温霞等，2003；何诲之等，1993）（主示其与主期面理褶皱包容叠加关系）

S0．层理；S1．轴面劈理；b．褶皱枢纽；L1．滑移线理；O1m．马家沟组灰岩

但应指出，与黄院背形构造相比，164背形被晚期近南北向（北北东→北东向）褶皱叠加作用的干扰更为明显，其形态更为复杂（详见后述）。(www.xing528.com)

4．西南部三岔复杂背斜构造

孤山口至三岔村一带的褶皱称为三岔复杂背斜构造。背斜核部及两翼皆为雾迷山组地层，其轴迹呈北东向。核部大致位于三岔村北侧，三岔村至下中院的分水岭处为背斜转折端部位，南、北两翼地层产状分别为SE140°∠45°与NW340°∠40°～65°。背斜在此区段被许多次一级褶皱所复杂化，如在转折端南侧的山脊上可以观察到轴面南倾的斜歪至倒转褶皱，而北侧发育的许多次级小褶皱，其轴面则向北西缓倾斜，故在转折端附近显示出“反扇形”复杂背斜的组合特点。

上中院至孤山口一带为三岔复杂背斜倾伏端的北翼，出现了一系列轴面向北东倾斜的紧闭褶皱。在孤山口火车站两侧的陡壁上，清楚地展示出3～4个倒转背斜和向斜的复杂图案。这些褶皱有以下基本特点：①两翼岩层变薄，尤其是处于倒转翼的软弱层（薄层白云质灰岩和钙质千枚岩的互层）变薄甚为明显，而在转折端部位，各类岩层尤其是软弱层则显著增厚；②大一级褶皱两翼及转折端常出现“S”“M”（“W”）“Z”形次级褶皱组合；③褶皱翼部强弱相间的岩层中常出现寄生小褶皱；④各类成因的劈理十分发育，因岩性差异或构造部位不同而呈扇形、反扇形组合以及出现劈理折射等，褶劈在局部亦较为发育；⑤张节理常出现在厚层白云岩中，在褶皱转折端部位往往呈扇形张节理，局部可见与共轭剪节理有成因联系的“火炬状”张节理。上述诸特点在露头尺度均可进行详细观察。

三岔复杂背斜总体向北东方向倾伏（孤山口以东）；向南西方向显著加宽，形态也趋于简单，至三岔村及其以西地区岩层渐近水平状态。

（二）北东向叠加褶皱构造

1．北岭北东向上叠向斜构造

北岭上叠向斜是指上寺岭—连三顶一带分布的、由侏罗纪煤系地层构成的向斜构造，它不整合地叠置在东西向印支主期面理褶皱之上，正好位于前述穹状隆起边缘向形带交会的三角区，是京西几个主要含煤盆地之一。该构造总体呈北东向展布，仅在东北端转向近东西向。其东南翼倾角较陡，为60°～70°，局部甚至倒转；西北翼较缓，倾角为20°～40°，轴面总体向南东倾斜，倾角约60°。向斜具有宽大的核部，次级构造发育，主体上是由两个向斜和一个相间紧闭的背斜组合而成。

需要指出的是，北岭向斜在某些部位具有紧闭褶皱之特征，但下伏双泉组及其更老地层却未卷入此种褶皱变形之中，二者间存在着明显的不整合界面，在构造层次上表现为叠置关系。从变形角度可称为上叠向斜，而从沉积方面分析则属于上叠盆地，实则体现了地质构造演化过程中叠加褶皱的继承性。

2．周口店北东向褶皱群

发育在周口店附近萝卜顶、煤炭沟一带的北东向褶皱群（图2-2-3）和北岭北东向上叠向斜同为燕山期褶皱作用的产物，但此处表现特征与上述者明显不同：①北东向褶皱是以杨家屯组下部复成分砾岩为标志层进行追索研究而厘定，其层位与构成该区段东西向展布的、印支主期的164背形、太平山向形属于同一构造层；②标志层在平面上形成近于等轴状地质闭合体或呈新月形、蘑菇形和哑铃状等复杂图案，构成了早期近东西向褶皱与晚期近南北向（北北东→北东向）褶皱的“横跨”或“斜跨”干扰格式；③经对早期近东西向太平山向形、164背形（图2-2-4～图2-2-6）以及代表北北东向叠加褶皱的萝卜顶—二亩岗区段（图2-2-7）和煤炭沟区段（图2-2-8）进行构造解析，可分别对其两翼、枢纽、轴面劈理等构造要素进行配置而加以区分。可以看出，周口店一带的北东向褶皱与北岭区段的上叠向斜叠加形式不同而表现为改造型，反映了同类构造在不同地质背景下发育的差异性。图2-2-8 煤炭沟信手地质剖面图（据何诲之等，1993；赵温霞等，2003）

图2-2-7 萝卜顶—二亩岗信手地质剖面图（据何诲之等，1993；赵温霞等，2003）（主示北东—北东东向叠加褶皱）

（主示北东—北北东向叠加褶皱，地层代号参见区域地层部分）

三、区域断裂构造

区域断裂构造包括区域性剥离断层、推覆构造、铲式冲断层和山前正断层等。考虑到诸断

层的表现特征更有利于阐明地质构造演化史，故将某些内容置于第四节叙述。

1．剥离断层

此类断层是印支或更早期的主要构造形迹之一。发育在基底与盖层间的基底剥离断层出露于房山复式岩体东北缘东岭子—南观和东南缘羊屎沟—山顶庙两个区段，其表现特征详见

前述。盖层中的剥离断层限于中新元古界和下古生界褶叠层系统内部，多为沿层系界面分布的、次级低角度正断层或剥离型韧性剪切带，规模不等，多级组合，相互平行。上下盘常是高度

变薄的褶叠层，地层缺失明显。发育在一条龙—牛口峪的弧形断裂带及南窑、凤凰山等处的断层均为其典型代表。

后期岩体底辟就位及褶皱作用可使断层被改造，导致其倾角不再保持初始低角度位态而变

陡乃至倒转。尽管如此，在露头尺度上断面与两盘岩层产状却始终几近平行，只有沿其走向追索

方能观察到断层切过不同的上盘地层。这些特点在对太平山向形的相关描述中也已提及。

2．推覆构造

实习区内发育的推覆构造主要有霞云岭冲断推覆构造、长操冲断推覆构造及黄山店褶皱-冲断构造等。现以后者为例简介如下。

该构造展布于黄山店、上方山一带，主要表现特征有：①逆冲断层多沿洪水庄组、下马岭组

等软弱层系发育而形成宽大断坪，导致上下盘地层近于平行，构造形态简单而貌似单斜岩层（图2-2-9），只有顺滑动断面追索至断坡部分才能发现更为明显的构造迹象；②总体由两个相互叠置的大型平卧背斜和向斜组成。依据卷入褶皱的早期褶叠层和顺层韧性剪切带等资料

图2-2-9 黄山店褶皱-冲断构造联合剖面图（据单文琅等，1991）

1．雾迷山组下段；2．雾迷山组中段；3．雾迷山组上段；4．洪水庄组；5．铁岭组下段；6．铁岭组上段；7．下马岭组

综合分析，其形成时代为燕山期；③在地形切割较强的上方山一带，见有由雾迷山组构成的“飞

来峰”构造；④根据大型平卧褶皱的寄生褶皱和断层伴生构造统计分析，逆冲运移方向为

NNW340°～350°；⑤将横剖面（图2-2-8之A—A′）进行长度平衡复位，求得地壳缩短量

e＝-33%。再据上下盘同一标志层（洪水庄组）相对断距估算的最大位移距离：剖面A—A′＝1．75km、C—C′＝2．5km、E—E′＝2．75km。可以看出，位移距离自东而西渐增，说明该构造向东逐渐消失。

3．南大寨断层带

南大寨断层带是著名的八宝山-南大寨断裂带的西南段，空间展布颇具特色：南大寨以北，走向由近东西向突变为近南北方向延伸，近东西向区段断层面大致向南倾斜，倾角20°～40°；近南北向区段断层面大致向东倾斜，倾角变化为40°～50°。南大寨以南，走向渐变为北东向，与区域上的八宝山断裂带延伸方向趋于一致。剖面上组合为一铲式冲断层系，断面总体向南东东倾斜。主断层上盘主要由长城系构成外来系统；主断层下盘则为印支主期东西向面理褶皱的构造层。两组构造呈明显截切关系：北部谷积山一带，断层切过谷积山背形南翼；中部南大寨一带则切断了北岭向斜转折端；南部牛口峪一带近东西向面理褶皱亦有被改造的迹象（图2-2-10）。在东部，该构造被辛开口山前正断层（山区和平原的边界断裂）所切断，故断层上盘的外来系统实则变成了一个大型无根的楔状体。

在不同区段，据断层系内断面上运动学标志和断层两盘伴生构造综合统计分析，其逆冲方向为NW300°～310°；参考地层剖面厚度缺失情况，概略估算逆冲位移量不小于20km；在牛口峪等处，该带中的断层角砾岩、碎裂岩发育，属于碎裂岩系列，表明其为上部构造层的脆性剪切变形相；又据断层系切过东西向面理褶皱以及又被后期山前断层所截关系，判断分析应为燕山运动产物。

必须指出的是，该断裂系在南大寨以南区段出现了逆冲断层与早期剥离断层复合的情况，使得该处剥离断层带内发育有断层碎裂岩，代表了因遭受后期逆冲断层影响而再活动之结果，但断面与上下盘地层空间配置仍保持低角度正断层的图面效应；向南在牛口峪一带，二者的复合及逆冲断层对早期剥离断层的改造尤为明显，使得后者断面翻卷且表现出若干逆冲特点（图2-2-3、图2-2-10）。南大寨断层和东部辛开口断层在周口店—牛口峪以南被第四系覆盖，但据深部资料证实仍有存在迹象。

图2-2-10 牛口峪水库一带被改造的剥离断层系统（据《1∶5万周口店幅区调报告》，1988；赵温霞等，2003）

Arg．官地杂岩（碎裂的长英质及斜长角闪质变余糜棱岩）；Jx2t—Qb2j．铁岭组—景儿峪组大理岩、片岩和石英岩等；∈．寒武纪豹皮灰岩、板岩、鲕状灰岩及泥质条带灰岩；O．奥陶纪灰岩及白云岩；C—P．石炭系—二叠系．花岗岩；花岗闪长岩；Dcf．早期剥离断层；F．晚期逆冲断层