周口店地质教学路线指导

一、路线简介

该路线属于晚古生代—中生代地层和登山旅游地质考察路线，连接太平山地层路线剖面的杨家屯组“豆腐块砾岩”。该路线位于周口店实习站北部车厂客运站附近，距离实习站约7．8km，乘坐“房38路”可直达，步行至实习站约1个半小时，路线全长3～4km（图3-6-1）。地层出露条件和连续性很好，沉积现象丰富，交通极为便利。出露地层包括上古生界中二叠统石盒子组（杨家屯组）（P2sh／P2y）、红庙岭组（P2h），三叠系双泉组（Ts）、下侏罗统窑坡组（J1y）、中侏罗统龙门组（J2l）。

图3-6-1 车厂中生界路线剖面位置

二、路线地质背景知识

自晚二叠世以来，海水逐渐退出华北地区，开始进入大型内陆湖盆发展演化阶段，也是鄂尔多斯中生代大型克拉通盆地重要的油气聚集期。侏罗纪时期，我国北方地区气候温暖湿润，是我国北方地区重要的聚煤期。

周口店地区中生界分布在车厂、南车营、凤凰山、帽儿山、上寺岭、太平山一带，并组成北岭向斜核部。主要由一套浅变质的碎屑岩组成，包含砾岩、含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、泥岩夹煤层、绿泥石片岩、千枚状板岩、红柱石角岩。早侏罗世窑坡组发育煤系地层，中生界地层中发育大型槽状交错层理、板状交错层理、粒序层理、平行层理、波状交错层理、砂岩透镜体的侧向叠置关系等，为河流、湖泊、三角洲、滨岸沼泽、辫状河冲积平原沉积环境。

三、教学内容及要求

（1）观察描述上古生界杨家屯组—中生界中侏罗统龙门组地层的岩性及其组合特征、古生物化石情况、地层接触关系，并初步进行沉积环境分析，讨论与矿产和能源资源的关系。

（2）详细划分地层单位，并按实测剖面的精度要求分层。

（3）系统采集地层岩石标本和含煤层系中的古生物化石标本。

（4）典型沉积构造的观察、描述、素描、照相，古水流方向初步判别和测量。

（5）常规方法制作地层信手剖面图（1∶2000）。

（6）结合登山路线考察，初步建立中生代地层的时空分布格局。

（7）对比中生界地层中的“压力影板岩”“红柱石角岩”特点，与太平山剖面古生界地层中的岩性进行对比，并与房山岩体关系展开讨论。

（8）按计算机软件系统在数字化地形图上定点、勾绘地质界线和实测剖面（1∶2000）。

四、教学进程及安排

（1）该条路线露头条件好，交通方便。路线观察结束后，直接进入登山路线，并注意与对面的露头剖面进行对比，让学生建立地层分布的空间概念。

（2）登山过程中，有许多很好的露头点，注意给学生讲解，特别是一些典型的岩性、沉积构造等，如“压力影板岩”“红柱石角岩”、大型槽状交错层理、板状交错层理、粒序层理、平行层理、波状交错层理、砂岩透镜体的侧向叠置关系等，结合沉积环境分析讲解。

（3）结合华北地区中生代盆地特点，给学生简单讲解我国中生代地层中赋存的矿产与能源资源。如北方的侏罗纪煤层、中生代含油气盆地、中生代页岩气等。

（4）该路线可作为实测地层剖面的备选路线，地层出露齐全，露头条件好，交通方便。若选择该路线为地层实测剖面区段，则具体要求及安排同太平山路线。但该路线距基地较远，工作时间和交通工具受到限制。

（5）该路线是实习区最后一条地层路线，至此，实习区的地层系统已经考察完成。教员可以适当给予总结整个地层分布及岩性组合特点，并初步分析沉积充填序列、沉积环境的演化过程，及其与矿产及能源资源的关系。

五、地层剖面介绍

本剖面已进行实测（周江羽等，2016），是实习区中生界地层观察研究的有利露头剖面。露头条件优越，交通十分便利，沉积构造丰富，路线地层观察与徒步登山相结合，可为野外地质考察提供丰富的专业实践体验，也可作为一条专业地质旅游的理想路线。本剖面自下而上地层及岩性发育如下（图3-6-2）。

中二叠统石盒子组（杨家屯组）（P2sh／P2y）：公路旁小溪附近出露。底部为深灰色角砾岩（豆腐块）。出露厚度120m，未见底。中部为灰色细砂岩，发育板状交错层理；上部为黑色、深灰色碳质板岩、压力影板岩、粉砂岩夹煤线和薄煤层；含植物化石Lobatannulariacf．sinensis（中华瓣轮叶比较种），Sphenophllum verticillatum（轮生楔叶）等。杨家屯组由多个正粒序组成，岩性较粗，分选磨圆中等—较差，发育槽状和板状交错层理，为近源辫状河道-辫状河冲积平原沉积环境（图3-6-3d）。

上二叠统红庙岭组（P3h）：下部为深灰色含砾长石石英粗砂岩、中粗砂岩、灰色中砂岩，发育槽状交错层理、板状交错层理。中部为灰色粉砂质泥岩，砂泥岩互层；上部为黑色、深灰色千枚岩、绿泥石片岩夹深灰色粉砂岩和细砂岩；厚度160m。红岭苗组由多个正粒序沉积旋回组成，二元结构清楚，发育槽状和板状交错层理、不对称波痕，为曲流河沉积环境（图3-6-3c）。

三叠系双泉组（Ts）：下部为灰色粉砂岩、泥岩，压力影板岩夹细砂岩，产植物化石：Gigantopteris shangqianensis（双泉大羽羊齿），发育水平层理；底部为灰白色中粗粒长石石英砂岩，变质风化，含有大量绢云母，岩层近于直立，发育平行层理。上部为灰黑色泥岩夹深灰色粉砂岩（覆盖）；中部为含砾砂岩，具正粒序，大型槽状和楔状交错层理。厚度228m。与下伏红庙岭组整合接触。双泉组为滨浅湖泊-三角洲沉积环境（图3-6-3a，b）。(www.xing528.com)

下侏罗统南大岭组（J1n）：在周口店北部南车营一带出露，本路线未见到该组地层。为一套灰紫色变质玄武岩及拉斑玄武岩，具石英质杏仁状构造，厚度很不稳定，属火山喷出岩。与下伏双泉组呈角度不整合接触。厚91m。

下侏罗统窑坡组（J1y）：从下到上，可划分出4个由粗变细的岩性段（图3-6-4c，d）。

（1）底部细砂岩夹砂砾岩-细砂岩-粉砂岩泥岩互层（含煤）段：底部为灰色细砂岩，深灰色含红柱石碳质泥岩；下部为细砾岩，过渡为含砾砂岩正粒序（一砂），上部主要为粉砂岩和含碳质泥岩互层，局部夹煤层，见植物碎片化石。厚度46．5m。

（2）下部砂砾岩-砂岩-泥岩（含煤）段：下部为灰色细砂岩，局部含砾岩薄层（二砂），石英脉垂直侵入，节理发育，向上主要为碳质泥岩夹粉砂岩和细砂岩薄层，发育波状交错层理，局部夹煤线和煤层，含红柱石矿物，见植物碎片化石；厚度60m。

（3）中部细砂岩夹砾岩-泥岩夹粉砂岩段：底部为一套细砂岩夹含砾砂岩（三砂），砾石次圆—圆，分选好，粒径2～5cm，向上为粉砂岩，泥岩夹粉砂岩薄层，组成正粒序。砂岩底部见有弱冲刷构造。厚度60m。

（4）上部细砂岩-粉砂岩泥岩互层段：下部为灰白色细砂岩、底部含透镜状砂体（四砂），可见多个砂体的侧向叠置，厚度60m；上部覆盖泥岩、粉砂岩，厚度100m。

纵观上述窑坡组岩性组成、沉积构造、粒序特征、砂体形态等，窑坡组总体显示（扇）三角洲-水下扇-滨浅湖泊-沼泽沉积环境，早期湖泊-沼泽化成煤作用明显，中—晚期聚煤作用结束，进入三角洲-滨浅湖泊沉积环境。窑坡组深灰色、黑色泥页岩层，也是华北地区重要的页岩气赋存层位和勘探目的层段。

图3-6-2 周口店地区（车厂）中生界综合地层柱状图

图3-6-3 车厂石盒子组—双泉组地层中的典型地质现象照片

车厂剖面三件窑坡组样品，黑色碳质泥岩的TOC%为1．49%～3．31%，Ro为1．05%；深灰色泥岩的TOC%为0．41%；生烃潜量S1+S2为0．06～0．15mg／g，产率指数PI为0．29～0．33，氢指数HI为1．66～9．76mg／gTOC。口儿村、上店村的2件泥岩样品TOC%为3．02%～5．38%，葫芦棚采集的煤岩样品TOC%为57．5%，Ro为3．21%。显然，下侏罗统窑坡组碳质泥岩和黑色泥岩具有较好的生烃潜力。样品测试砂岩孔隙度为7．94%，渗透率为0．047×10-3μm2。

中侏罗统龙门组（J2l）：由两个岩性段组成（图3-6-4a，b）。

图3-6-4 车厂窑坡组—龙门组地层中的典型地质现象照片

（1）下部为巨厚层状灰白色细砂岩、含砾中细砂岩夹细砾岩，砾石分布极不均匀。含砾中细砂岩发育大型槽状交错层理，砾石为次棱角—圆状，分选差，节理发育，沿节理充填石英脉，向上砾石减少。细砾岩具正粒序，底部截然接触。上部为薄层粉砂岩、泥岩、细砂岩互层；厚度200m。

（2）上部以灰白色、灰黄色含砾砂岩、砂砾岩、细砂岩为主，夹粉砂岩、含碳千枚岩。发育大型槽状交错层理、板状交错层理和平行层理。厚度55m。

龙门组总体岩性较粗，厚度巨大，正粒序特征，发育大型槽状和板状交错层理，显示了辫状河冲积平原-辫状河道沉积环境。样品测试砂岩孔隙度为2．41%～7．22%，渗透率为（0．001～0．614）×10-3μm2。

中侏罗统九龙山组（J2j）：在周口店北部南车营一带出露，本路线未见到该组地层。底部为灰绿色中—粗粒变质砾岩，砾石成分复杂，分选较差。下部为灰白色、灰绿色、黑灰色变质凝灰质砂岩，夹变质砾岩；中部为紫红色、灰绿色变质凝灰质细砂岩夹多层变质砾岩、砂岩、板岩；上部为浅灰色凝灰质砂岩、粉砂岩夹含砾火山岩屑砂岩。本组厚大于1000m。

六、问题思考和讨论

（1）采样并对比太平山剖面出现的“红柱石角岩”“压力影板岩”的岩石特征，分析与房山岩体的关系。

（2）槽状交错层理、板状交错层理、波状交错层理、平行层理、水平层理的观察和素描。

（3）观察和描述砾岩的基本特征，砾石成分、结构、分选磨圆、排列方向、杂基和胶结物等，沉积岩粒序的变化；并与太平山剖面“豆腐块砾岩”和“三好砾岩”进行对比。

（4）古水流方向的初步判断和测定，初步分析物源方向。

（5）中生代盆地赋存的矿产和能源资源。

（6）初步分析沉积环境和沉积演化过程，主要依据是什么？

（7）结合徒步路线，观察地层展布的时空变化特征是什么？地层时代、产状和分界线特征是什么？