一、教学路线
官地—羊屎沟—骆驼山—三不管沟(图3-12-1)。
图3-12-1 官地—羊屎沟变质岩综合观察路线
二、路线地质介绍
官地杂岩呈带状出露于北京西山房山岩体南北两侧,出露总面积约0.37km2,最早由北京地质学院西山队命名。历史上对于官地杂岩的时代和成因主要有两种观点:一种观点认为官地杂岩是寒武纪地层强烈变质的产物,或为新元古代青白口系下马岭组的千枚岩在房山岩体侵入作用过程中,发生混合岩化后的产物(郭沪祺,1985;刘国惠等,1987),而且区内出露的地层层序与燕山地区基本可以对比;另一种观点则认为官地杂岩的形成时代为新太古代,其岩石学和岩石化学特征与北京北部燕山构造带内出露的山神庙群相似,官地杂岩与上覆从中新元古代至古生代不同地层间为剥离断层接触关系,是一个印支期区域伸展作用下形成的变质核杂岩构造。变质核杂岩经过了后期多期构造的叠加和改造,其中最显著的是印支晚期至燕山早期的近南北向挤压作用(宋鸿林等,1984)和燕山期房山岩体的侵入作用,使区内构造变形复杂化(单文琅等,1991;宋鸿林,1996;宋鸿林等,1998)。
官地杂岩主要岩性为黑云母角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩、黑云母角闪石变粒岩等,局部具混合岩化特征,内部层序不清。官地杂岩锆石U-Pb年龄为(2521±20Ma),应属新太古代。从岩石组合及岩石地球化学特征上可以与北京以北山神庙群等新太古代变质岩系对比。与房山侵入体间呈明显的侵入接触关系,在侵入岩体南北边缘部分,有大量的片麻岩等捕虏体;沿杂岩的片麻理或构造软弱部位,发育大量的花岗闪长岩脉,岩脉成分与岩体一致。
官地杂岩与上覆不同地层间表现为剥离断层接触关系。由于剥离断层的作用,造成杂岩与上覆层位间地层不同程度缺失或厚度减薄。在房山岩体两侧,与官地杂岩直接接触的地层,可以是从中元古代蓟县系雾迷山组至寒武奥陶系,其间缺失了整个长城系,中新元古界至古生界则不同程度地减薄或缺失。在接触界线上野外可普遍观察到糜棱岩、变余糜棱岩和各种韧性变形标志,以及断层泥和微构造角砾岩等(图3-12-2)。
剥离断层及其他变质核杂岩构造均被卷入到近东西向的印支晚期挤压构造变形,如东西向的褶皱和由南向北的逆冲推覆构造中(图3-12-2)。地质关系表明,变质核杂岩的形成时代可能为印支期。
图3-12-2 变质核杂岩地质略图及剖面图(据颜丹平等,2005)
三、教学内容及要求
(1)观察描述太古宇官地杂岩岩性组合特征及与房山复式岩体接触关系,了解形成时代、区域地质构造位置和成因背景。
(2)观察描述接触热变质岩的岩性特征、岩石类型,分析变质作用条件并划分变质相带。
(3)认识剥离断层及其表现特征,识别与其有关的伴生构造。
(4)观察描述沿断裂发育的岩脉之岩性、变形特征及构造意义。
(5)观察地层发育情况并侧重注意地层缺失、各层厚度变化及与断层的关系。
(6)利用便携式电脑和计算机软件系统测制信手地质剖面图(1∶2000)并勾绘路线地质图。
(7)厘定并观察层内紧闭褶皱,观其发育特征及赋存层位。
(8)系统采集各种岩石标本和构造定向标本。
(9)完成各种典型地质现象素描图和使用数码相机进行拍照。
四、教学进程及安排
1.官地村东侧
于官地村东大路旁观察描述太古宇官地杂岩的总体面貌特征并与沉积岩系、岩浆侵入体进行对比;观察变质杂岩与房山复式岩体的接触关系并沿接触界线追索,确定接触类型;观察片麻理构造并测量产状,对变质杂岩的岩性、岩性组合进行观察描述,至少应区分出4~5种岩石类型并对其进行命名。(www.xing528.com)
教学提示:太古宇官地杂岩分布于房山岩体南北两侧及东缘,出露面积总计不足0.5km2,区域上构成房山变质核杂岩构造的一部分。主要岩性组合为黑云母斜长片麻岩、混合花岗岩、斜长角闪岩、浅粒岩、黑云母变粒岩、角闪石变粒岩。关于官地杂岩的成因及时代曾有两种观点:其一认为是太古宙古老变质岩系;其二认为是元古宙乃至古生代变质沉积岩系,经房山复式岩体岩浆混杂所致。近年来通过岩石学、岩石化学、副矿物及稀土元素分配特征等方面的研究并结合野外产状及所处的区域构造位置分析,尤其是测定出杂岩中锆石Pb-Pb年龄值约2449Ma的数据之后,现已确认该套杂岩时代应为太古宙,属于华北陆块古老结晶基底的一部分。
2.乱石垄附近101.4高地一带
为变质岩构造观察点。观察认识官地杂岩中发育的小型韧性剪切带、小型褶皱构造、透入性面理及线理构造;识别糜棱岩并观察认识其宏观结构和构造。
3.官地村南101.3高地附近
为主剥离断层(发育于基底与盖层间)观察点。该点零星岩石露头之岩性为糜棱岩,应为主剥离断层活动的产物。除此之外,可用地层效应作为识别断层存在的标志:该点之北为官地杂岩分布区;该点之南约100m即为铁岭组地层出露处,其下部洪水庄组、雾迷山组等大套地层缺失。主剥离断层向东延伸到山顶庙西沟,断层许多识别标志更为清楚,有关内容待后续路线学习观察。
4.羊屎沟沟头
铁岭组出露点。观察描述该组岩性及其组合特征;与八角寨剖面相比其厚度变化情况;识别鉴定透闪石大理岩、透辉石大理岩中特征矿物,如透闪石、透辉石等。
5.骆驼山西北侧
可见铁岭组与下马岭组之间为断层接触。观察断层面的特征并测量产状、断裂带的宽度及构造岩发育状况与类型、断层两盘的鞘褶皱等伴生构造特征及其构造意义,两盘地层厚度变化等,综合诸方面标志判定断层性质。观察描述下马岭组岩性变化及其组合特征,鉴定红柱石、石榴石等矿物;鉴定描述石榴石云母片岩、红柱石云母片岩岩性特征及空间分带现象;了解接触热变质作用地质条件及与区域变质作用的叠加关系。
6.骆驼山南侧至三不管沟
观察描述下马岭组至中上寒武统各组地层的岩性、岩性组合及厚度变化,与已知地层路线进行相应层位对比;分析判断各组地层间的接触关系是何种性质并了解走向断层引起地层缺失的情况;在教员提示下认识发育于盖层中的剥离断层系统。
7.三不管沟采石场
观察描述该点脉岩的宽度、产状并正确定名;观察岩石的变形特征、产出部位并分析与剥离断层的关系及多期变形依据(中上寒武统与马家沟组之间亦为剥离断层接触,脉岩发育于剥离断层带中,二者在平面上延伸一致);厘定发育于马家沟组中的小型层内紧闭褶皱并观察其形态特征和产状特征,分析其构造意义。
(视频讲解二维码:No.3-12-1/2)
五、思考与讨论
本路线为一条综合观察教学路线,地质内容丰富,包括地层、变质岩、脉岩、断裂及其相关构造等。在路线教学获得诸项资料的基础上对下述问题进行思考与讨论:
(1)本路线所现的变质作用类型有几种?接触热变质作用的地质背景是什么?
(2)与八角寨—拴马庄桥地层剖面、黄院东山梁地层剖面进行对比,该路线中各组地层分子多有保留,唯其厚度锐减,分析是相变还是断层作用所为?
(3)试对主剥离断层、盖层剥离断层系统表现特征进行归纳总结。
(4)按剥离断层的含义应为一种低角度的正断层,而该路线中所观察到的剥离断层倾角皆已变陡甚或直立,此种变化的构造意义如何?
(5)顺沿剥离断层发育脉岩之现象在实习区多处可见,其构造意义如何?
(6)磁铁石英岩型铁矿(即BIF型铁矿),是我国华北地台太古界结晶基底中分布最广的铁矿类型,也是全球铁矿最主要的类型。可以在官地—一条龙路线教学考察官地杂岩过程中,作为一个补充内容介绍给学生。
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