北京西山北岭向斜的复原展平及其古生界岩相简析

鲍世聪

文章主题:向斜 古生代 岩相 古地理

文章内容：北京西山北岭向斜的复原展平及其古生界岩相简析鲍世聪岩相古地理分析是地质构造研究中的一个重要组成部分.它从研究地层的组成岩石及古生物人手.分析岩相和地层形成时的古环境.进而探索大地构造格局.确定地质构造的演化历史.为区域矿产预测提供依据.迄今为止.岩相古地理研究已取得很大进展.由定性的岩石化石描述逐渐过渡到定量一半定量分析.并较多地运用了数理分析概率统计等数学工具.不过,'除了用古地磁方法确定岩层形成时的古纬度一古地理位置外,现今的岩相古地理分析多是在岩层现态,现位的基础上进行的.但是在地质历史发展的长河中.地质体形成及形成后,往往经历了不止一次的构造运动.除在岩层中形成各种样式备种尺度的构造形迹之外.还造成岩层的变形,变位.如果将岩层作为从束变形,变位的实体来进行岩相古地理分析.显然会得一些不能完全反映古地理,古构造原貌的推论作者近年在北京西山的北岭向斜一带进行了野外地质调查.萌生了对北岭向斜加以构造复原的想法,奉文即为依据有限的资料对北岭向斜这一褶皱构造的变形,变位进行恢复的一次尝试.文章着重于北岭向斜的复原展开,同时恢复古生界地层的初始厚度.并在此基础上进行简略的岩相古地理分析.一,北岭向斜的复平当今的构造地质研究中.已广泛地应用了平衡膏町面技术.用以对构造解释进行几何学的检验,对构造加以几何复原,同时估算地壳构造带的伸展或缩短量.北岭向斜为一呈新月形展布的二次叠加褶皱,作者把平衡剖面技术转用于平面上.先将北岭向斜已弯曲的褶皱轴.晨直.尔后综合地表地下的地质资料,在向斜的不同部位鳊箭平衡剖面,并用长度平衡法将各剖面一一展平,从面得到北岭向斜构造复原后各期沉积的分布范围.为便于叙述和进行构造分析.作者将北岭向斜之地层由下至上划分为(下古生界),ⅱ(上古生界及三叠系)(徕罗系南大岭组,窑坡组,龙门组),(中侏罗筑九龙山组)等四个构造层.并逐层予以复原展平.文章假定:(1)岩层在褶皱变形中无体积亏损;(2)岩层内部的塑性变形暂予忽略:(3)北岭向斜为同心的圆柱状褶董;(4)褶皱岩层的变形属于平面应变(可以是非均匀的).沿构造走向(轴)不发生变形:(5)第一二世代褶皱的轴迹方向为无变形线.同时未发生转动或平移.复原过程中.均以各构造层底界长度为准展开.考虑到地质历史时期对岩层的长期剥蚀,现令在剖面中所见到的某一岩层界线的长度并非原始长度.为筑一标准.便于对照.这里将各剖面中相同构造层底界线的两端点外延至同一海拔高度平面.将各剖面上具有相同海拔高度的螬点的构造层底界曲线长度作为复平后的原始长度0外延时,海拔高度的一16---选取以同一构造层底界在北岭向斜出露的最高位置为准.,ⅱ,ⅲ,ⅳ构造层分别为50,800,900,00海拔高程的水平面.将剖面中各构造层底界线端点间直线,.与原始长度相比较,即得到相应剖面各构造层的自然应变(褶皱变形的压缩应变+岩层内部的塑性应变),其变化规律为从向斜两端向中部递减,说明向斜两端褶皱比较紧闭.复原展平后,第ⅳ构造层为一呈北东40.方向的构造盆地.分布范围局限.位于葫芦橱南窑上英水上杏元,南台之间.面积约35;第ⅲ,ⅱ,构造层则分布于南至黄元井,北抵横岭,西接大草岭,东邻东岭子—砌家坡一线的范围内,平面面积约400.二地层初始厚度的恢复豆各期沉积厚度的变化规律经过构造变动的岩层,其厚度必随之发生改变.为研究方便,作者定义.经过成岩压实作用但尚未构造变形的沉积岩层厚度为地层韧始厚度.将北岭向斜岩层复原至原位后,即可得到古地理位置,但为了在完全恢复原貌的基础上进行古地理分析,还应恢复其岩层的初始厚度.文章应用有限应变测量方法.在北岭向斜不同部位测制剖面.采集样品,选取鲕粒,砂粒等变形标志体进行测量.求出应变椭球,三轴轴比.并依下式计算层面法线方向的线应变0一:●●,,,11=[(口'+曲,.,)'+()'】6】'一,,分别为与参考轴,的方向余弦,由于薄片切制时使,,分别平行应变主轴.=,即垂直层面,故有..【61一由各剖值与地层厚度大量值.依下式^..,一.()郾可算出地层初始厚度..本文对北岭向斜古生界及三叠系各部位的地层韧始厚度进行了计算.得到一批地层韧始厚度数值,其变化规律应可反映各时期岩层沉积厚度的变化规律.下古生界南,北较厚而中间较薄.显示沉积作用的南北分异,上古生界下部亦继承了这个特点,但为南北较薄而中部稍厚:上古生界上部至三叠系即转变为中间较厚而东西较薄的分异特点,同时可以看到.这种转变是在地质历史中逐渐发展过渡的.一方面表现了构造对沉积作用的影响.另一方面也显示出沉积作用的变化孕育了构造性质的转变.并为构造运动的发动提供了物质基础.恢复地层初始厚度,对于变形标志体与基质的变形韧性差,目前尚无良法消除,作者用泥质岩中的氧化斑应变值与鲡粒应变值比较,以校正鲡粒应变值,但所获的校正值似乎偏大.这可能与岩性不同有关.本文认为.影响恢复地层初始厚度精度的因素宥:(1)变形标志体与基质.不同岩性层之间的韧性差;(2)制样,测量过程中的人为误差;(3)测量方法本身存在的缺陷所造一16一成的误差.三,北崎向斜复平后的岩相古地理分析以原位对北蛉向斜各时期沉晷所作的粗略岩相古地理分析表明.下古生界和上古生界下部沉积受控于东酉向构造.但不同时期隆起和坳陷的位置有所不同,中扬家屯期为转变期.同时受东西向构造和新生的南北向构造的控髓;向上至三叠系则出现受控于南北向构造的东西分异;中铼罗系统又出现全新的北东向构造.构造线方向的改变代表了不同构造阶段的开始.纵向上.北蛉向斜区地层的沉积是由一个海相沉积到陆相沉积.由稳定向不稳定的演化过程.这些与大地构造的发展是相吻合的.将构造变形变位予以复原.是进行岩相古地理分析(对变形区而言)不可缺少的步骤.只有这样才能在她史原貌的基础上进行分析.目前由于理论尚不成熟.技术方法亦不完善,故在复原的可靠性和精度上存在一些问题,有待于今后加深研究.逐步解决.论文在导师李志忠教授指导下完成.一62—