山西大同地质实习概要

1、、地质构造大同一阳原盆地位于中朝准地台北部，包括二个次一级的构造单元：阳原县城以东属燕山台褶带，以西属山西台背钟。古老地层在本区构成桑干河大背斜，背斜轴在大同一阳原一线，轴向北东。背斜核部为太古界变质岩系，两翼为上元古界、下古生界和中生界沉积岩系。在大背斜南翼，有次一级的蔚县向斜，向斜轴部在蔚县一西合营一线，轴向亦是北东。向斜核部为中生代地层，两翼为上元古界和下古生界沉积岩系。在喜马拉雅运动期间，桑干河大背斜和蔚县向斜核部断落，分别形成大同一阳原盆地和浑源一蔚县盆地，盆地中堆积巨厚的新生代沉积。蔚县盆地南侧的小五台山，总体上呈现为大背斜，其上又分布有很多次级褶皱，如实习区域的陈家窑向斜（图2-

2、1）等。本区断裂构造十分发育，其中主要的有北东至北东东向、北北东向和北北西向三组，它们控制了本区地貌的形成和演变（图2-2）。（一）北东东（或北东）向断层北东东向断层是区内最主要的断裂系统，由南而北，主要断层有：恒山北麓断层（F1）:西起朔县阳方口，东至浑源养麦川，长达150公里。断层走向N40E，倾向北西，倾角70°80°,南盘上升，北盘下降，为正断层。据物探资料，其垂直总断距达3000米左右。这一断裂控制了大同盆地和浑源盆地的南界。小五台山北麓断层（F2）:西起广灵上白羊，东至蔚县上寺，长达100公里。以松枝口为界分两段，西段走向110°，倾向NE，倾角70&

3、#176;,东段走向40°50°，倾向北西,倾角70°80°o断层南盘上升，北盘下降，为正断层。沿断层可见明显的断层陡崖、断层三角面及断层破碎带。这一断层控制了蔚县盆地与小五台山的边界。桑干河断层（F3）:西起大同麻峪口，东至阳原杨家窑，长达140公里。断层走向70°倾向北北西，倾角70。左右。南盘上升，北盘下降，为正断层。沿断层带可见毗连的断层崖，崖上断层面清楚，上有擦痕，指示断层有垂向和斜向运动。此外还可见断层角砾、断层泥，在断层下降盘地层有牵引现象。这一断层控制了阳原盆地的南界和大同盆地东部南界。熊耳山南麓断层（F4）:西起大同丰稔山南麓

4、，东至阳原南口，长达90公里。西段走向近东西向，东端40°50°，倾向南一南东，倾角50°60°。断层北盘上升，南盘下降，为正断层。在东端水峪口一带可见断层面，上有擦痕，擦痕方向垂直和向左下方倾伏。在中段，该断层切穿汉诺坝玄武岩。这一断层控制了大同盆地和阳原盆地的北界。（二）北北东向断层北北东向断层也是区内最主要的断裂系统之一，见于盆地东西两侧：口泉山东麓断层（F5）:北起大同小站，南至山阴神泉，长120公里。该断层中生代为逆断层，新生代转为正断层，断层走向30。，倾向南东，倾角70。，西盘上升，东盘下降。阳指示断层具有和坡村可见断层面、断层泥和断层角砾

5、。大同附近十里河出山后明显向南转折,定的水平位移。这一断层控制了大同盆地的西界。管涔山东麓断层（F6）:位于朔县以西管涔山山麓，长30公里。断层走向30。，倾向南东，倾角60°70°,西盘上升，东盘下降，为正断层。这一断层控制了大同盆地的西南边界。凤凰山西麓断层（F7）:位于阳原盆地东端，北起和尚坪西头道沟，南至寺山，长10公里断层走向15。，倾向北西，倾角70°80°。东盘上升，西盘下降，为正断层。该断层于头道沟可见宽达l00米的破碎带。这一断层控制了盆地的东部边界。图2-1阳原一蔚县盆地及小五台山地区地质图（三）北北西向断层壶流河下游断层（F8）:位

6、于壶流河下游河谷，南起蔚县西合营，北达怀安县，长55kmc该断层在卫星影象上有明显表现，地面表现不甚明显，在壶流河东侧的杨庄，西侧的红崖等地可见宽达2050m的断层破碎带。该断层由一系列相互平行的断裂组成，是控制壶流河地堑的断裂系统。除上述盆地边缘断层之外，盆地内部还有一系列断层，如北东向的蔚县一延庆断层，北北西向的浑河下游断层，北北东向的御河断层等，它们大多被第四纪沉积覆盖，主要根据钻探和物探资料确定。它们对盆地中沉积物的分布和厚度有一定的影响。、地层本区出露的地层包括太古界，上元古界震旦亚界，古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系，中生界侏罗系、白垩系及新生界下第三系、上第三系和第四系。其中

7、在小五台山境内的地层有：元古界震旦亚界长城系、蓟县系；古生界寒武系、奥陶系；中生界侏罗系；新生界第三系、第四系（表2-1）。Q2030S图2-2大同一阳原盆地断裂系统图1 .太古界：为阜平群花岗片麻岩、黑云母角闪片麻岩，广泛出露于盆地周围山地。2 .震旦亚界：元古界震旦亚界地层主要岩性为硅质灰岩、石英岩及页岩，出露于阳原盆地、蔚县盆地周围山地。在境内分布有长城系、蓟县系以及少量的青白口系地层。长城系：境内发育有长城系初期的串岭沟组和团山子组地层，但分布局限。长城系晚期海侵范围扩大，使大红峪组、高于庄组地层在境内有较广泛的分布。其中串岭沟组（Z1ch）地层岩性底部为含铁砂岩，顶部发展到黑色碳质页

8、岩夹含砂白云岩；团山子组（Z1t）地层下部岩性为砂岩、页岩、砂质白云岩，上部为白云岩、泥质白云岩，富含叠层石及藻类化石；大洪峪组（Z1d）岩性为石英砂岩，含钙镁石英砂岩，顶部出现泥晶白云岩；高于庄组（Zig）岩性为硅质白云岩，合燧石条带和叠层石。蓟县系：震旦亚代中期蓟县系雾迷山组和铁岭组地层在蔚县向斜南部等地有零星分布。雾迷山组（Z2w）地层岩性为含粉砂泥状白云岩、含燧石条带白云岩、巨厚叠层石白云岩夹沥青质白云岩和硅质岩；铁岭组（Z2t）地层岩性主要为白云岩，含燧石条带。青白口系：在阳原盆地周围和蔚县东南部有少量的青白口系下统下马岭组及上统井儿峪组地层。下马岭组与下伏蓟县系之间，下马岭组与井儿

9、峪组之间呈不整合接触。下马岭组（Z3x）岩性主要为长石、石英砂岩、长石砂岩、粉砂岩、页岩夹白云岩，厚度小于5m;井儿峪组（Z3j）岩性为豹皮状灰岩和砾状灰岩。3 .下古生界：境内主要分布有寒武系和奥陶系地层，出露于阳原盆地南山、蔚县盆地南山及大同盆地西南山地。绝大部分属碳酸盐岩相。寒武系地层在本区出露较全，包括3统8组。下统包括府君山组、馒头组和毛庄组，府君山组（?1f）岩性为灰、深灰色厚层、巨厚层豹皮灰岩、白云质灰岩、白云岩和沥青质灰岩，厚6580m；馒头组（？1m）岩性为紫红色、砖红色页岩、泥质白云岩、泥质灰岩、白云质灰岩等，厚4l87m；毛庄组（?1mz）岩性以紫色页岩为主，夹灰色灰岩、

10、泥质灰岩、白云质灰岩以及少量粉砂页岩，厚3458m,岩层中发现三叶虫化石。寒武系中统地层包括徐庄组和张夏组。徐庄组（？2x）岩性主要为暗紫色页岩，夹灰岩、酶状灰岩、泥灰岩及粉砂岩，厚7284m,含有三叶虫化石；张夏组（?2z）以酶状灰岩为主，其次为泥质条带灰岩、泥质灰岩、灰岩，夹少量页岩，厚188215m,含有三叶虫化石。寒武系上统地层包括长山组和凤山组。长山组（？3z）岩性以竹叶状灰岩为主，其次为泥质条带灰岩、泥质灰岩、灰岩及页岩，厚10-20m;凤山组（？3f）岩性主要为灰色中厚、薄层泥纹灰岩夹薄层灰岩、竹叶状灰岩及黄绿色页岩，厚120m,岩层中有三叶虫化石。奥陶系在本区发育下统和中统早期

11、地层，下统有两组，即冶里组和亮甲山组。冶里组（O1y）主要为灰色厚层小豹皮状灰岩、泥质条带灰岩、白云质灰岩、薄层灰岩，夹竹叶状灰岩及页岩；亮甲山组（O1l）以富含燧石结核、条带的灰岩及白云岩为特征。中统有1组，即马家沟组（O2m）,岩性为以含珠角石特殊类型为特征的一套泥质灰岩、白云质灰岩，夹角砾状灰岩。4 .上古生界：出露石炭系和二叠系地层，岩性主要为砂页岩夹煤系地层，仅出露于大同盆地西侧和南侧山地。5 .中生界地层除三叠系和上白垩统缺失外，本区地层层序较全。境内分布的中生界（3统、5组）地层有：A.中一下统1组，即下花园组（J1-2x）,在蔚县分布较广，与其下伏地层呈不整合或平行不整合接触，

12、下部为灰绿、黄绿和灰黄色细砂岩、粉砂岩和灰黑色粉砂质页岩、碳质页岩，上部为灰绿、灰黄色粗砂岩、细砂岩，夹砾岩、粉砂质页岩、碳质页岩，含薄煤层及煤线，是县内主要含煤地层，煤层厚20341.31mo煤层中含有膜蕨型锥叶蕨、披针苏铁杉等植物化石。郑家窑村一带（原划为郑家窑组），不整合于寒武一奥陶系之上，一段层47200m,含煤8层，可采6层，局部采2层；二段厚87179m,含煤4层，可采3层，局部含煤10层。B.中统有3组：九龙山组（J2j）以河流相杂色粗细碎屑岩沉积为主，夹火山碎屑岩，主要分布于东沙坡一带，厚60283.67m;髯髻山组（J2t）以溢流相中性熔岩和近火山口相火山碎屑岩为主，间夹河流

13、相碎屑岩，主要分布于五贫、白草窑、芷蓿、草沟堡、东杏河等地,厚561392m,白草窑发现沸石岩；后城组（J2h）以河流相红色砂砾岩为主，夹河流相砂泥岩及中酸性火山岩，在东沙坡一带有零星出露，厚250m,王庄子一带有紫红色砾岩及紫红色、浅绿色膨润上。C.上统1组，即东岭台组（J3d）,分三段，在蔚县东沙坡、果庄子、东杏河一带有零星分布。其岩性下部为灰色粗面岩；中部为淡紫色流纹质凝灰岩、角砾岩、流纹岩、凝灰质砂岩；上部为灰白色、粉红色、绿色凝灰质粗砂岩、凝灰角砾岩、灰色松脂岩，厚度237487m<城墙村发现沸石凝灰角砾岩，红角寺村发现沸石球粒流纹岩、沸石化流纹岩。白垩系为砂页岩，仅分布于大同

14、盆地以西及阳原盆地北山。6 .新生界地层A.第三系：下第三系为玄武岩夹褐煤层，分布于阳原盆地南、北山地和大同黄花梁。上第三系主要为红土堆积，出露于盆地周围的山麓地带和山地中的宽谷之中。其中上新统地层分布于坐坡村一带，不整合于震旦侏罗系之上。下部为砖红色粘土、砂岩、砂砾岩，上部为火同喷溢相的玄武岩，夹有灰绿色粘土，含有褐煤，该层发现三趾马化石。表2-1小五台山地层简表地层单位地层名称符号岩性描述界系性k第四系全新统Q4冲积（al）砂砾石；冲洪积（al+pl）砂、砾石、粘质砂土；洪冲积（pl+al）含砂砾石透镜体的粉土质砂质粘土上更新统虎头梁组Q3h冲洪积黄土状粉土质砂质粘土，砂砾石层及黄土堆积中

15、更新统郝家台组Q2h棕黄色、黄绿色细砂与棕红色、灰绿色粉砂质粘土下更新统泥河湾组Q1n灰绿色、棕红色粉砂质粘土，黄绿色细砂第三系上新统南沟组N2n棕褐色、棕黄色粉砂质粘土与砾后互层红崖组N2h砖红色粘土，含钙质结核，底部为棕褐色粗砾石层侏罗系上统东岭台组J3d流纹岩、流纹质集块岩和角砾岩、石英正长斑岩、石英斑岩、正长斑岩，夹凝灰质砂岩，顶部凝灰质粗安岩中统后城组J2h砾岩、砂砾岩、凝灰质砂砾岩髯髻山组J2t顶部安山岩，上部安山岩及其集块岩和角砾岩、凝灰质砂岩，下部安山角砾岩九龙山组J2j杂色砂页岩、砾岩、砂岩，顶部紫红色凝灰质砂岩、角砾岩，底部灰色砾岩奥陶系下统亮甲山组O1l上郃灰色厚至巨厚层

16、结晶灰石；中郃白芯质灰石、结晶灰岩，含燧石结核；下部泥纹条带灰岩，底部页岩生界冶里组O1y灰色泥纹状灰岩，夹竹叶、泥纹条带灰岩寒武系上统凤山阶?3f浅灰、深灰色泥质条带灰岩，夹结晶灰岩、竹叶状灰岩长山阶?3c中厚层竹叶状灰岩夹页岩固山阶?3g灰色中至厚层泥质条带灰岩、结晶灰岩，夹竹叶状灰岩、酶状灰岩中统张夏阶?2z厚层鲍状灰岩夹致密灰岩、竹叶状灰岩徐庄阶?2x中厚层结晶灰岩、泥质条带灰岩、鱼而状灰岩，夹页岩和竹叶状灰岩，下部紫红色云母页岩下统毛庄阶?1mz紫红、绿色砂质页岩，含孔雀石，夹黑灰色厚层结晶灰岩馒头组?1m紫红色页岩、砂质页岩，夹泥质灰岩，顶部纹带灰岩和厚层白云岩，底部角砾岩府君山组

17、?1f深灰色巨厚层豹皮灰岩，底部碎屑灰岩，局部为燧石角砾岩元卜卜雾迷山组Z2w3浅灰色巨厚层白云岩，含燧石团块和条带，底部厚层角砾状白云岩，顶部白色板状白云岩Z2w2深灰色厚层夹薄层含沥青质燧石条带白云岩，夹白云岩，上部燧石条带发育Z2w1灰黑色厚至中厚层含沥青质燧石条带白云岩，底部含砾砂岩、紫红色含砂白云岩B.第四系：第四系为河湖相的砂砾、粘土及黄土堆积，广布于盆地之中。进一步划分为下、中、上更新统及全新统。下更新统泥河湾组主要分布于几个盆地中，为灰色、灰绿色粘土夹砂砾层，最大厚度600m以上，一般为80100m。中更新统郝家台组分布于盆地边缘及山麓沟谷地带，零星出露，大面积隐伏地表之下，不

18、整合于基岩或平行不整合于下更统之上。成因类型有残坡积、冲洪积，厚10150mo上更新统分布于山麓边缘、河谷阶地或山地地带。成因类型为冲、洪积，局部为风积和坡积，一般垂直节理发育，常被冲刷成陡壁或沟壑，局部地带含有钙质结核。全新统分布于盆地和山区的山坡、山麓地带以及山前第一级洪积扇。主要成因类型为冲、洪积。三、晚新生代几个典型剖面：1.红崖南沟剖面（图2-3）:典型剖面位于阳原红崖村南0.5km的壶流河西岸。沿这一段壶流河河谷，河谷两岸为高80120m的湖积台地，在台地前缘，沿大小冲沟晚新生代地层广泛出露，主要为一套粉砂与砂砾交互的巨厚沉积，总厚117.7m。根据沉积特征、接触关系、生物化石及古

19、地磁年龄测定，由下向上可以分为42层，归纳为四个岩性段。事一卷性段”-*艇1nw皿自3四国§n阻g笫三岩性出n40*D40梆30嫦图2-3阳原红崖南沟晚新生代地层实测剖面1黄土；2红土；3泥灰岩；4泥炭；5粘土；6砂质粘土；7砂；8砾石；9角砾第一岩性段（13层）：此段为砖红色含岩屑的粉砂质粘土，底部为砾石层。厚9.1mo粉砂质粘土与我国北方广泛分布的上新世三趾马红土在岩性上完全相同。由剖面向南lkm的西窑子头花豹沟同一层位发现有后裂爪兽、贺风三趾马、古麟等三趾马动物群的代表性种属。古地磁测定本岩性段顶面位于凯纳事件底部，距今301万年。这一岩性段划归上新世早一中期（N21N22）。

20、第二岩性段（410层）：此段为棕褐一棕黄色粘土质粉砂、粉砂质粘土与砂砾互层，夹灰黑一浅栗色粘土。厚23mo本段有机质含量较高，含蚌、螺等水生动物化石。与下伏第一岩性段之间有侵蚀面，而与上覆第三岩性段也有侵蚀面。距本剖面北4公里的稻地村相同层位中发现以桑氏东方鼠和东方馍鼠为优势种的稻地动物群，其时代属上新世晚期（N33）。古地磁测定本段顶面相当于松山/高斯界限，距今248万年。第三岩性段（1130层）：此段下部以棕红色粉砂质粘土、黄绿色细砂和灰白色砾石层交互为特征，二元结构清楚。上部为灰绿色、棕红色粉砂质粘土与黄绿色细砂互层，夹棕黄色细砾透镜体，富含薄层钙板，细砂一粘土一钙板组成频繁的韵律变化。

21、总厚50.5mo距本剖面南5公里的大南沟相当层位中发现有三门马、泥河湾短耳兔、泥河湾东方鼠等，认为属早更新世动物群。古地磁测定，该段顶面位于哈拉米洛事件底部，距今97万年。因此，本岩性段应属早更新世（Q1 ）。第四岩性段（3142层）：此段下部为棕红色粘土质粉砂，黄绿色细砂互层夹棕黄色砂砾层，钙板明显减少，上部为棕红色粉砂质粘土，黄绿色细砂与厚层灰白色砾石层互层，夹较丰富的薄且布容/松山界限位于本岩层钙板。本岩性段未发现化石。根据它位于哈拉米洛事件底界之上,性段中部，认为属中更新世（Q2）。2 .郝家台剖面（图2-4）:该剖面位于壶流河注入桑干河的交汇处东南一侧，构成大田洼台地的前缘陡坎，为一

22、套粉砂和砂交互的巨厚沉积，总厚118m。根据岩性特征、接触关系、生物化石和古地磁年龄测定，本剖面由下而上可以划分为25层，归并为三个岩性段。1QS120111090a剧705040$0201住第二号姓盘案一岩住段_WN2345fl7a9SEJO£2E3囱白ffiSJ图2-4郝家台晚新生代地层实测剖面1砾石；2砂；3粉砂；4粘土质粉砂；5粉砂质粘土；6粘土；7钙板；8黄土；9化石第一岩性段（110层）：此段为灰绿色粘土和棕红一棕黄色粉砂互层，上部富含薄层钙板，岩性与红崖南沟第三岩性段相似，只是由于靠近盆地中心，物质较细。厚度56.72mo古地磁测定，本段属松山负极性，其顶面位于奥尔都维

23、事件和哈拉米洛事件之间，距今约100万年。划归早更新世（Q1）。第二岩性段（1124层）：此段下部为具大型斜交层理的棕黄色细砂，向上为棕灰红色粉砂质粘土，杂色粘土夹灰色粘土，钙板明显少于第一岩性段上部。上部为棕红一黄绿色细砂与灰绿色粘土互层。厚度51.4mo本段第11层中发现泥河湾大角鹿、三门马、披毛犀、古棱齿象、丁氐船鼠等，认为属中更新世。古地磁测定，哈拉米洛事件出现于第11层底面，而松山/布容的界限大体在上、下部之间。在本段顶部有钙结核分布，钙结核的U系法测年数据为39万年因此，此段应划归中更新世，与红崖南沟第四岩性段相对应。第三岩性段（25层）：此段为黄土堆积，包括马兰黄土和离石黄土的一

24、部分。3 .虎头梁剖面（图2-5）:该剖面位于阳原盆地中心，构成湖积台地前缘陡坎。为一套粘土、粉砂夹砾石层，总厚62.6m。根据岩性特征、古地磁年龄测定和14C年龄数据，该剖面由下而上可以划分为23层，归并为2个岩性段。第一岩性段（115层）：此段为灰绿色，灰黄色粉砂质粘土、粘土，不含钙板，岩性与郝家台剖面第二岩性段上部相近，由于剖面位置比郝家台更靠近盆地中心，因此，物质成分更细一些。厚度25.6mo古地磁测定，整个剖面均为布容正极性。因此，其时代应划归中更新世。第二岩性段（1623层）：此段为灰绿色粘土、棕黄色粉砂、细砂和灰白色砾石互层。厚度37.05mo本段第17层和20层中有叠层石发育，其ESR年龄分别为12.3万年和9.3万年,U系法年龄分别为13.2万年和9.4万年。因此，本段应属晚更新世（Q3）。一J.N图2-5?虎头梁晚新生代地层实测剖面1砾石；2砂；3粉砂；4粘土质粉砂；5粉砂质木土；6粘土；7钙板；8石膏层；9鱼化石层4 .肖家窑头剖面（图2-6）:位于大同许堡肖家窑头火山东坡冲沟中，是大同火山区比较典型的剖面之一。为粉砂、粘土与火山砂互层，厚度15m。根据岩性特征、生物化石、14C年代测定数据，该剖面由下而上分成5层，归并为3个岩性段。第一岩性段（1层）