柳江盆地保护区标准地层剖面研究与建立
发布时间:2011-06-07

 

 

一、任务来由

河北省秦皇岛柳江盆地记录了新太古代至新生代中国华北地区漫长的地球演化过程中的地壳运动、岩浆活动、沉积环境变化和生物进化等重要地质事件,在较小的范围内集各种地质现象之精华,构成了一个独特的华北地台的“窗口”。区内三大类岩类出露齐全,各时代沉积地层发育完好,化石丰富多样,其中的地层剖面、区域性地质构造运动不整合面及其他特殊地质地貌景观是珍贵的地质遗迹资源,受到国内外地质学界的广泛关注。为了使这一大自然赋予人类的宝贵遗产得以保存,根据《中华人民共和国环境保护法》,《中华人民共和国自然保护条例》,中华人民共和国地质矿产部《地质遗迹保护管理规定》,经专家论证,河北省国土资源厅申报,河北省人民政府于1999年5月批准建立秦皇岛柳江盆地地质遗迹省级自然保护区,并设立柳江盆地地质遗迹自然保护区管理处,全面负责保护区的建设与管理工作。在河北省政府,国土资源部,省国土资源厅等行政部门的关心和支持下,经保护区管理处的不懈努力,2002年国土资源部批准为国家地质公园,2005年晋升为国家级自然保护区。

为进一步落实柳江盆地国家级自然保护区建设规划,完善保护区实地建设,发挥其应有的社会效益与环境效益,省国土资源厅利用专项经费,开展保护区标准地层剖面研究与建立,并委托石家庄经济学院和柳江盆地地质遗迹自然保护区管理处共同完

二、工作的目的与任务

1、工作目的

本项工作的目的是在以往工作的基础上进一步详细研究保护区地层、岩石与构造,厘定地层系、统、组、段界线,深入研究各地层组的岩性特征、沉积环境、化石组合、形成时代等,最终确立区内标准地层剖面,为柳江盆地自然保护区与国家地质公园的科普基地建设,为中国北方地学教学实习基地建设和科研基地建设奠定基础。

2工作任务

为达到上述目的,需要完成的任务是:

①进行地质剖面野外对比选择,确定标准剖面的分布位置与走向,进行必要的剖面清理;

②进行地层剖面详细测量,采集各种样品与标本;

③完成室内外各种样品的分析与鉴定;

④确立保护区标准地层剖面,建立野外地层划分标志。

三、完成工作情况

根据任务要求,石家庄经济学院组织员关技术人员进行工作部署,按照设计书要求,于2008年7至2009年5月先后进行野外调查测量和补充采样等工作,完成了地质剖面比选、剖面清理与探槽开挖、地层剖面测量、样品与标本采集;于2008年10月—2010年9月进行了室内各种样品分析、鉴定、资料整理和地层单位界线的野外进一步核定,完成了界碑的制作、埋设和测量,目前已经完成全部工作任务。完成的主要工作量见表1,其中大多数工作超额完成了设计书中的工作量。

1                      完成的主要实物工作量统计表

   

单 位

工作量

   

野外地质剖面比选

km2

30

 

槽探土石方工程

m3

1600

 

实测地层剖面

m

10400

比例尺:1/500—1/1000(包括288高地和鸡冠山)

采集化石

55

其中大部分植物化石未鉴定

牙形石采集分析鉴定

186

其中42件完成分析,待鉴定

孢粉采集分析鉴定

36

已完成部分分析,待鉴定

介形类采集分析鉴定

90

 

岩石薄片鉴定

138

 

化学分析

43

 

碎屑岩粒度分析

30

为已完成部分

X衍射分析

112

 

野外岩矿鉴定

件(组)

820

 

岩矿样品采集

件(组)

1768

其中留保护区管理处668件(组)

整理前期发掘哺乳动物化石

120

 

收集相关资料

若干

 

 

四、结论及有待解决的问题 

 1、结论

1)在以往工作的基础上,本项工作进一步详细研究了保护区地层、岩石与构造,通过野外调查、测量和室内分析,厘定了区内界、系、统、组的地层界线,深入研究了各地层组的岩性特征及其沉积环境与形成时代,确立了保护区标准地层剖面。通过反复对比和探槽揭露,最终选择的剖面线为区内地层出露最全,最完整的剖面。

2保护区地层由6条标准剖面,23个组级地层单位,591层,6个反映地壳运动的不整合面和系列海陆相碎屑沉积、化学沉积和生物沉积组成,界、系、统、组界线清楚,剖面设立有组界标志(界碑)

3)保护区各类沉积环境下形成的地层中,保存有比较丰富的微体生物化石、标型(指示性)矿物信息和微观沉积结构、构造信息,可以为微观地层学研究提供场所。

4在柳江国家级自然保护区较小的范围内,集中了中国北方25亿年以来各个地质历史时期形成的23个组级地层单位;六大地壳运动不整合面;各种典型地质构造与地貌,海陆相沉积地层出露齐全,地层单位界线清楚,化石丰富,岩石种类繁多,宏观、微观地质构造发育,构造形迹清晰可辨,是国内少有的适于教学、科研、科普活动的重要基地。

5)本次研究的室内分析选择了化学分析、XRD定性分析、岩石镜下鉴定、粒度分析,微体化石牙形石、介形虫分析等不同方法进行分析鉴定,相互印证,这些方法的综合应用在保护区地层研究中尚属首次。

6)由于区内地层出露范围小,而保存地层单位多,除了中生代地层以外,其他各组地层厚度普遍较小,与各组级地层单位层型剖面相比,具有较大差距,因此,区内所建标准剖面仅适于柳江盆地地层划分对比,不适于作为大区域对比的标准剖面。

7)本次研究中在黑山窑剖面门头沟组下部发现紫褐色流纹质凝灰角砾岩,多组样品镜下鉴定定名分别为:含角砾流纹岩、流纹质凝灰岩、流纹质熔接凝灰岩、流纹岩凝灰岩,化学分析SiO2含量为72.96%。这是本次研究的最新发现,也是悬而未决的问题之一。

 2、有待解决的问题

1)保护区毛庄组地层出露差,在出露较好的沙河寨西所建标准剖面,由于岩浆岩的穿插,对地层的产状和厚度影响较大,因此对剖面选线和地层测量均有一定影响,在今后的科研和教学中应注意这些问题。沙河寨西剖面建立于原省级保护区内,目前不属于国家级保护区范围(未晋升为国家级),其保护对象就是馒头组和毛庄组地层,在今后的遗迹资源开发研究中,如果在周边发现更好的替代剖面,可以在省内申请变更,不涉及国家级保护区范围的变更。

2)本次研究中在石炭系、二叠系和黑山窑组、门头沟组地层中采集数十件样品进行微体化石分析,未获预期结果,其原因有待进一步探讨。在这些地层中采集介形虫分析样品90件,送交国内知名介形虫研究专家庞其清教授分析研究,在分析的87件样品中,只在2件样品中发现少量化石。同样在这些地层中采集36件孢粉分析样品,送交国内知名孢粉研究专家徐青海教授分析研究,未获得任何孢子化石信息。而在理论上这两种微体化石在上述地层中应该存在。

3)本次研究地层时代跨度大,涉及地层组太多,尽管完成了大量室内外工作,采集了大量样品和标本,但是分配到某一地质时段和地层单位研究的工作量显得不足,研究不够深入,今后应该加强区内不同时段地层的专题研究。

4)黑山窑—大洼山剖面侏罗系门头沟组地层的划分存在一定的疑点,有待今后进一步深入研究。其中出露的小范围(不足20m2)含角砾流纹质凝灰岩给地层划分提供了新的信息,也带来一定难度(分布范围太小而不易对比与划分),本次仍把它作为门头沟组的夹层处理。

在门头沟群地层中没有见到存在酸性火山岩的报道,但是在原来北京地质学院划分的门头沟群(1963南大岭组(现在作为下侏罗统地层置于门头沟群之下)存在以玄武岩、安山岩、安山角砾岩为主的中基性火山岩。如果从同属于火山岩的角度来考虑,那么这一层含角砾流纹质凝灰岩可能与南大岭组为同一时代。假如这一推断成立,那么现在所划门头沟组就需要重新厘定。这一问题需要今后更深入的调查、研究对比来解决。

5)保护区标准剖面建立之后,维护工作十分重要,由于一些地层关键层位需要在探槽中观察,给管理带来一定困难,特别是涉及当地居民农田中的探槽,需要解决补偿问题,否则一些开挖揭露的剖面段很难保留下来。