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秦皇岛地质实践教学指导书 主编 尹刚伟 张菊霞 邢文进 河北地质职工大学二一二年三月秦皇岛地质实践教学指导书（学生用书） 前 言 本指导书是在教学实践基础上，结合地质类专业教学的实际情况编写而成的。是区域地质调查及矿产普查、矿山地质、煤田地质与勘查技术、水文与工程地质、石油与天然气地质勘探技术、岩矿分析与鉴定技术、地球物理勘探技术等专业地质教学中不可缺少的重要实践环节，是校内教学的继续。其主要任务是通过对野外地质工作的踏查、认识、分析，并在完成野外实际工作的基础上，获得野外地质工作的基本方法和基本技能，培养学生的实际动手能力和应用能力，为顶岗实习及走上工作岗位奠定基础。各专业在实习过程中可根据实际情况对教学内容进行取舍。由于编者水平有限，不妥之处在所难免，敬请读者多提宝贵意见，以进一步完善教学内容，有利教学水平的提高。 编 者2010年11月15日目 录第一章 绪论1第一节 实训的目的与任务1第二节 柳江盆地概述1第二章 柳江盆地地质特征6第一节 地 层6第二节 沉积岩23第三节 岩浆岩31第四节 构 造43第五节 地质矿产45第六节 地质发展简史48第三章实训具体任务及工作方法53第一节 实训具体任务53第二节 路线踏查53第三节 实测地质剖面66第四节 地质填图71第五节 探槽原始地质编录73第六节 钻孔原始地质编录75第七节 野外资料整理79第八节 编写柳江盆地实训实习地质报告79第九节 实训工作总结80附一：河北省秦皇岛市柳江盆地教学实训区地质图附二：野外实训守则附三：地质教学实训教学大纲附录四：常用地质图图例第一章 绪论第一节 实训的目的与任务实训目的：在学生学习基础地质理论课及专业知识的基础上，通过实践、认识，学会并实地完成12千地质剖面测量、15万地质填图、探槽原始地质编录、钻孔原始地质编录的有关内容及工作，并及时编写地质报告。实训任务：实地观察柳江盆地的构造地貌，研究各种地貌形态和地质组成，认识地形图，学会利用地质锤、地质罗盘、放大镜进行地质测量和观察研究。完成原始地质编录工作。通过本次实训检验每位同学实际工作的能力，为今后走上工作岗位打下良好的基础。第二节 柳江盆地概述柳江盆地位于秦皇岛市北，其中心距市区约15km，地理坐标为东经1193000 1194000，北纬400200401400，大部属河北省秦皇岛市抚宁县管辖，长城以外地区属青龙县。秦（秦皇岛）青（青龙县）公路及秦山（山神庙）地方铁路纵贯本区，交通便利（见交通位置图）。贯通盆地的大石河，是本区主要的水系。斜穿盆地后于蟠桃峪流入燕塞湖。盆地内丘陵一般海拔200300m，最高的山老君顶，海拔493.7m。本区属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明。年平均降水量744.7mm。其中70%集中于六至八月份。本区主要农作物有玉米、高粱、谷子、红薯、谷类等。经济作物有苹果、梨、山楂、李子、板栗、核桃等。本区主要工业为采矿、水泥、建材、发电等。采矿主要为煤矿和石灰岩矿。一、实训区地貌特征鸟瞰秦皇岛地区，表现为北高南低，西高东低，总趋势为西北高，东南低，由山地、丘陵、平原、滨浅海四个地带组成，总体上属于丘陵区。但其北部和西北部的局部为低山区，低山区东南为丘陵地区，山体海拔高度在500m以下，并且多孤山，少线性山脊。柳江村位于石门寨西南4km处。柳江盆地由晚太古代绥中花岗岩和燕山期响山花岗岩侵入体构成高耸的盆地周边，以上元古界、古生界和中生界构成低洼丘陵和平原状的盆形地貌，即柳江盆地；从地质构造角度看，是一个西翼陡东翼缓的比较宽缓的向斜构造，故又有人称其为“柳江向斜”（图1-2）。柳江盆地南北长约20km，东西宽约12km，北、东、西三面为陡峻的丛山所包围，仅南面向渤海开口。贯通盆地的大石河是本区最主要的水系。盆地内以低山、丘陵地形为主，最高山峰为西北部的老君顶，海拔493.7m，最低处为东南部大石河河谷内的南刁部落，海拔为70m左右。盆地中西部的火山岩分布区为山高坡陡的地形，海拔多在200300m之间，山峰多在400m以上；东部山区山峰海拔高度一般为160300m。在低山和丘陵之间，多发育有小盆地和河流，河流短小，河床全是砾石堆积，河床、河漫滩和阶地等河流地貌发育。总的地貌特征与秦皇岛区相同，亦表现为西北高，东南低。实训基地向南约35 km为渤海湾，在临海地带长约50km范围，发育有海岸地貌，侵蚀与堆积型海岸地貌相间分布，形成许多优良浴场。暂时性地面流水作用强烈，坡积物、洪积物随处可见。具经常性水流的大石河和汤河形成许多流水地貌。由于第三纪以来气候湿热，在石灰岩发育地区形成喀斯特地貌。但由于气温、地下水和石灰岩的成份等原因，喀斯特地貌在本区的分布范围不大。在滨海地带，波浪在岬角处发生侵蚀作用形成各类海蚀地貌，在海湾、平直海岸地带形成各类海积地貌；潮汐的作用使波浪作用范围加大，形成海蚀平台等地貌；沿岸流携带泥沙在海岸形成沙嘴、陆连岛等地貌类型；风沙流也在海滨形成与海岸线大致平行的沙垄，或使沿岸堤加长，形成较大的沙丘，如黄金海岸的沿岸沙堤。内力作用给本区地貌留下了深刻的影响。由于新构造运动，使本区形成了多级河流阶地、多层溶洞和多级海蚀阶地等地貌。二、河流实训区内的主要河流有大石河、汤河、戴河和洋河等，均系入海河流，为临海小型水系，都是明显的季节性河流。其特点是流程短、流量小、含沙量高、水系分散、汛期洪水量大、暴涨暴落、非汛期河水干涸或断流。它们大都发源于北部山区，其流向均为由北向南、由西北向东南流入渤海。河流的补源以降水补给占绝对优势，约占全年径流量的80%左右。大石河发源于青龙县黄前山附近，是本区最主要的水系，由西北向东南流经柳江盆地后在山海关西侧老龙头注入渤海。全长约70km，其中近60km河段流经山区，并有9条小河汇入，仅下游12km河段流经向海倾斜的平原。该河流域面积约为600 km2，其中560km2以上为山区，故为山区性河流。河床总高差为400m，平均坡降为6左右。河床组成主要为砾石，少有粗砂和中砂。砾石的主要岩性为火山岩，其次为花岗闪长岩及花岗岩。流域内植被覆盖达5060%，故水土流失不严重，河床相对较稳定。大石河水量丰富，年平均径流量多为1.68亿m3，补给来源以降水为主，所以平时流量很小,一般为0.30.6m3/s，枯水期最小流量仅为0.15m3/s； 78月雨季时，径流量占全年的7080%，暴雨后洪水立即上涨，且暴涨暴落。据统计，大石河大汛周期为20年，小汛周期为5年，过去曾造成多次水患。自1972年在大石河出山口建成水库（即燕塞湖）后，灾情大大减少。燕塞湖库容6750万m3，不仅是秦皇岛市区主要供水水库，而且是一个美丽的旅游景点，并有很多神奇的传说。洪水期具有洪峰高、流量大、来势猛、历时短、泥沙多等特点。输沙量常随流量而增减，集中于每年的7、8、9三个月内，尤其以7月份最大。月平均输沙率为26.7kg/s，；而15月和1012月几乎无泥沙入海。大石河的泥沙入海后，主要堆积在河口外，形成向海凸出达23km长的水下三角洲。三、气候特征本区地处中纬度地带，为暖温带半湿润季风区，属于暖温带半湿润大陆性季风气候。主要特征是四季分明，光照充足，水热资源丰富。春季多日照，气温回升快，降水少，相对湿度低，空气干燥，蒸发快，风速较大；夏季多阴雨，空气潮湿，气温高但少闷热；秋季时间短，降温快，秋高气爽；冬季长，寒冷干燥多晴天。年气温差较大，年降水量多寡变化显著。四季气候特征为，夏季平均气温高于20，冬季平均气温低于5，春、秋季介于两者之间。每年11月中旬初入冬，到翌年3月底为冬季，长达140天；4月初到6月中旬初为春季，长约75天；6月中旬初到9月中旬初为夏季，约90天；9月中旬到11月上旬末为秋季，约60天。主要风向受季风影响，夏季多西南风，冬春季多东北风。主导风向为西南，平均频率为12.9%，其次为南南西，再次为正东，平均风速在5m/s以下。据多年统计，本区风速13级占74.3%，34级占35.6%，大于6级者仅占0.5%。除季风外，尚有台风影响，每年8月15日前后，均有或大或小、或多或少的台风。由于本区风向常是西南，强风向是东北，故海岸侵蚀、堆积和滨岸沙丘堆积方向均与风向一致。第二章 柳江盆地地质特征第一节 地 层实训区柳江盆地地层属于华北型，除普遍缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系、石炭系下统、三叠系中下统、白垩系及第三系之外，其它时代地层发育较好，出露较全，各地层单位划分标志清楚，化石较丰富，地层特征具有一定的代表性。全区范围内出露的地层有上太古界单塔子群，上元古界青白口系，下古生界寒武系和奥陶系中下统，上古生界石炭系中上统和二叠系，中生界三叠系上统和侏罗系，以及新生界第四系（见表2-1）。 柳江盆地地层简表 表2-1界系统组厚度（m）岩 性 描 述新生界Kz第四系Q粘土、黄土及砂砾石层。与下伏地层角度不整合接触。中生界Mz侏罗系J中统髫髻山组J2t588安山质玄武岩、凝灰岩、角砾岩和集块岩。与下伏地层角度不整合接触。下统下花园组J1x475灰白、黄绿色砾岩、含砾粗砂岩、粗粒长石杂砂岩，夹砾石、粉砂岩、页岩。三叠系T上统黑山窑组T3h162黄灰色含砾粗砂岩、粉砂岩、黑色炭质页岩互层，夹煤线，含植物化石及双壳类、昆虫类化石。与下伏地层角度不整合接触。上古生界Pz2二叠系P上统石千峰组P2sh150紫色粉砂岩、细砂岩、中粗砂岩和含砾粗砂岩。上石盒子组P2s72灰白色含砾粗粒长石砂岩夹少量紫色细砂岩和粉砂岩。下统下石盒子组P1x115黄褐色含砾粗粒杂砂岩、长石岩屑杂砂岩、泥质粉砂岩、粘土质粉砂岩构成三个韵律。山西组P1s62灰色、灰黑色中细粒长石岩屑杂砂岩、粉砂岩、炭质页岩及粘土岩，具2层可采煤层。石炭系C上统太原组C3t51中细粒长石岩屑杂砂岩、粉砂岩、炭质页岩夹泥质灰岩透镜体。中统本溪组C2b82青灰色细砂岩、粉砂岩、泥页岩、铝土质岩夹45层泥灰岩透镜体，含植物化石和双壳类、腕足类、蜓类等化石。与下伏地层平行不整合接触。下古生界Pz1下古生界Pz1奥陶系O中统马家沟组O2m101白云质灰岩、白云岩及少量灰岩。下统亮甲山组O1l118灰色中厚层豹皮灰岩夹砾屑灰岩，含头足类、腹足类、海绵类等化石。冶里组O1y126灰色泥晶灰岩、砾屑灰岩、泥质条带灰岩，上部夹黄绿色页岩。寒武系上统凤山组3f92泥质条带灰岩、砾屑灰岩、泥灰岩、钙质页岩互层。长山组3c18粉砂岩夹砾屑灰岩、生物碎屑灰岩，化石丰富。崮山组3g102紫色砾屑灰岩、粉砂岩夹灰色藻灰岩、鲕粒灰岩和泥质条带灰岩。中统张夏组2z130灰色鲕粒灰岩、藻灰岩夹泥质条带灰岩、生物碎屑灰岩。徐庄组2x101黄绿色页岩、粉砂岩、暗紫色粉砂岩夹少量鲕粒灰岩透镜体。下统毛庄组1mz112紫红色页岩、粉砂岩为主，夹少量灰岩透镜体。馒头组1m71鲜红色页岩。与下伏地层平行不整合接触。府君山组1f146暗灰色厚层豹皮灰岩、细晶灰岩，底部为角砾状灰岩。与下伏地层平行不整合接触。上元古界Pt3青白口系Qb景儿峪组Qnj28黄褐色细粒石英砂岩、紫色页岩、杂色泥灰岩和白色板状灰岩构成一个沉积韵律。长龙山组Qnc91灰白色含砾粗粒长石石英砂岩、石英砂岩、海绿石砂岩夹紫色、黄绿色页岩。与下伏地层不整合接触。上太古界单塔子群白庙组Arb1100主要岩性组合为黑云角闪斜长变粒岩、黑云斜长变粒岩、角闪斜长变粒岩、白云母石英片岩夹浅粒岩及白云母片岩，底部为黑云斜长角闪岩、斜长角闪岩。各时代沉积地层分布占本区总面积的三分之二左右，其中第四系分布最广，中生界次之，其它时代地层零星分布(见后附实训区地质图)。现自老而新分述如下。一、上太古界单塔子群白庙组（Arb）实训区变质岩仅出露上太古界单塔子群白庙组，呈孤立隔离的大型捕掳体赋存于太古代花岗岩中，二者呈港湾状交代侵入接触。在实训区南部零星出露。岩石多遭受强烈风化剥蚀。厚度大于1100m。二、上元古界青白口系（Qb）青白口系（Qb）在实训区包括长龙山组和景儿峪组。形成于至今800 Ma1000 Ma。层型命名于北京西北约50km之青白口。1.长龙山组Q nc长龙山组绥中花岗岩该组是本区内最老的沉积地层，沉积不整合覆于上太古界绥中花岗岩之上，主要分布在盆地的东部张崖子东部落和南部鸡冠山等地，以张崖子村西剖面最好，厚度91m。下部为灰白色厚层状粗粒长石石英砂岩，底部含砾石，海成波痕和交错层理发育，含海绿石。上部为紫红色、褐黑色、黄绿色页岩夹蛋青色、紫红色泥岩。由两个砂岩页岩韵律构成。属典型滨海相至浅海相沉积。2.景儿峪组Q nj长龙山组景儿峪组景儿峪组最初命名地点在河北省蓟县城北景儿峪村，分布与长龙山组基本一致，在李庄村北出露较全，厚度38m。本组岩性由碎屑岩、粘土岩过渡到碳酸盐沉积，具有海侵沉积特点，与长龙山组整合接触。其分界标志层是以其底部黄褐色或带铁锈色的中细粒铁质(含海绿石)石英砂岩。底部为黄绿色、黄褐色中细粒含海绿石石英砂岩。中部为紫红色、黄绿色薄层状泥岩夹钙质泥岩，水平层理发育。上部为蛋青色中薄层泥灰岩夹薄层紫红色泥岩，泥灰岩细腻性脆，易于辨认，是本组与上覆府君山组分界的标志。其底部中细粒长石石英砂岩具大型浪成波痕，海相特征明显，因此本组属滨海相至浅海相沉积。三、下古生界Pz1本区古生界地层发育良好，与华北广大地区极为相似。主要分布于柳江向斜盆地的东西两翼。由于向斜东翼产状较西翼平缓，其出露宽度约为西翼的五倍。向斜的南北两端，由于向斜轴的翘起，也有古生界地层出露。（一）寒武系1.府君山组1 f府君山组系河北省区测二队(1960)在蓟县北府君山建立的地层单位。相当于原景儿峪组上部“豹皮状灰岩”，从景儿峪组划出的依据是本组在区域上以平行不整合分别覆盖在长龙山组、铁岭组之上，并具有明显的嵌入平行不整合接触关系(图2-1)。剖面出露较全，可作为本区标准剖面，厚度146m。本组岩石标志明显，下部为暗灰色厚层状结晶灰岩，含较多的莱德利基虫Redlichia；上部为暗灰色豹皮状白云质灰岩夹暗灰色薄层灰岩，含核形石。与下伏景儿峪组为平行不整合接触，分界标志是下部暗灰色厚层状结晶灰岩，底部薄层灰岩中局部含角砾或砾岩。本组属浅海相沉积。2.馒头组1 m馒头组最初命名地点在山东省长清县张夏镇南2.5km馒头山，向北依次是毛庄组、徐庄组、张夏组和崮山组命名地点。本区馒头组未发现可靠化石证据，其层位确定是依据区域层位对比。本组分布与府君山组一致，但由于抗风化能力弱而零星出露。东部落村北剖面较好，厚度71m。岩性以鲜红色（俗称砖红色）泥岩为主，往上过渡为粉砂质页岩夹白云质灰岩透镜体。泥岩底部具角砾或砾岩，粉砂质页岩中含石盐假晶。与下伏府君山组呈平行不整合接触。分界标志是其底部角砾状薄层泥岩。本组属干旱条件下滨海相或泻湖相沉积。3.毛庄组1mz毛庄组分布与馒头组基本一致，出露较好的地方是沙河寨西山，化石较丰富，可作为本区标准剖面。厚度112m。本组岩性以紫红色粉砂岩、页岩为主，页岩中含少量白云母片。其颜色要比馒头组暗一些，俗称为猪肝色；与徐庄组相比，则又新鲜一些（徐庄组的颜色为暗紫色）。底部以出现黄绿色钙质页岩与馒头组分界，中部和上部夹两层白云质灰岩透镜体。灰岩透镜体中产辽西虫Liaoxia、幕府山虫Mufushania等。顶部为页岩夹含核形石(葛万藻Girvanella)的灰岩透镜体。与下伏馒头组整合接触，属滨海相潮上带沉积，其中白云质灰岩为泻湖相沉积。4.徐庄组2x徐庄组分布较毛庄组更为广泛,在向斜两翼均可见到，出露较全处是东翼的东部落、揣庄、上花野和下花野等地，西翼的吴庄至秋子峪、上平山一线也有出露。厚度101m。本组岩性以黄绿色含云母片粉砂岩、页岩及暗紫色粉砂岩夹少量鲕状灰岩透镜体或扁豆体为主。产丰富的三叶虫化石：毕雷氏虫Bailiella、辽阳虫Liaoyangaspis、原附栉虫Proasaphiscus、孙氏盾壳虫Sunaspis及腕足动物化石。与下伏毛庄组呈整合接触，其分界标志层是以其底部出现黄绿色页岩与紫色页岩互层，而毛庄组顶部则是比较单一的紫红色页岩。属浅海相沉积。5.张夏组2z张夏组受到破坏和覆盖较少，是寒武纪地层在区内分布最广的地层之一，几乎盆地周围都有分布。主要分布在东部落、288高地、揣庄、张庄、赵家峪、上平山及吴庄等地。以288高地东山脊发育较好、较全（现已卖给日本采石灰矿，烧制浅野水泥）。可作为本区标准剖面。厚度120130m。本组以底部厚层鲕状灰岩与下伏徐庄组整合接触。岩性明显分为三段，下部为鲕状灰岩夹黄绿色页岩；中部为叠层石灰岩及白云质灰岩和薄层鲕状灰岩互层，夹泥质条带灰岩和生物碎屑灰岩；上部为泥质条带灰岩、页岩。灰岩中含大量三叶虫化石：德氏虫Damesella、双耳虫Amphoton、叉尾虫Dorypyge、沟颊虫Solenoparia等。本组属浅海相沉积。6.崮山组3g崮山组分布与张夏组一致，以王家峪南山牛圈至288高地出露最全。厚度102m。岩性特征十分明显，以紫色色调为主。下部紫色页岩、粉砂岩夹砾屑灰岩；中部灰色灰岩(藻灰岩、鲕状灰岩、泥质条带灰岩)；上部紫色砾屑灰岩与紫色粉砂岩互层，顶部为灰色厚层藻灰岩。含三叶虫化石：蝴蝶虫Blackwelderia、蝙蝠虫Drepanura、光壳虫Liostracina、圆劳伦斯虫Cycolorenzella等。底部以紫色砾屑灰岩与下伏张夏组泥质条带灰岩整合接触，似有水下冲刷面存在。本组属滨海相至浅海相沉积。7.长山组3c长山组最初命名地点在河北开平盆地赵各庄北1km的长山沟及冶里附近的马家沟(凤山组、冶里组、马家沟组均在此命名)。由孙云铸(1924)创建，1935年正式命名。本组分布与崮山组相似，出露最好的地方是288高地东山脊上，厚度18m。本组岩性底部以生物碎屑灰岩为主，含海绿石。向上为粉砂岩、砾屑灰岩和页岩互层，夹藻灰岩。顶部为厚层藻灰岩。产三叶虫化石：长山虫Changshania、庄氏虫Chuangia、蒿里山虫Kaolishania以及原始的腕足动物化石。与崮山组整合接触，属浅海相沉积。8.凤山组3f凤山组分布除与崮山组、长山组一致外，在实训区北侧、西侧均有出露。288 高地东侧出露较好，厚度92m。本组岩性下部为薄层泥质条带灰岩，往上为生物碎屑灰岩、钙质页岩、鲕状灰岩互层。底部以青灰色砾屑灰岩直接与长山组岩层接触，长山组顶部的紫色粉砂岩紧伏于其下。含三叶虫化石：褶盾虫Ptychaspis、济南虫Tsinania canens、方头虫Quadraticephalus、杂索克氏虫Mictosaukis。与下伏长山组整合接触，属浅海相沉积。（二）奥陶系O1.冶里组O1y冶里组分布与凤山组一致，分布在288高地至小王山及石门寨北亮甲山。288高地可作为本区标准剖面，厚度125m。本组岩性下部为质纯的泥晶灰岩夹砾屑灰岩及虫孔灰岩，在地形上常形成陡砬子；上部为灰色砾屑灰岩夹黄绿色页岩，与下伏地层整合接触，以灰色薄层砾屑灰岩与凤山组分界。灰岩中产三叶虫化石：小栉虫Asaphellus、田师府虫Tienshihfuia；页岩中产无羽笔石Callograptus以及古介形虫，还有正形贝0rthis和腹足类化石：蛇卷螺Ophileta。本组属浅海相较深水环境沉积。2.亮甲山组O1l亮甲山组最初命名地点在本区石门寨北亮甲山。由刘季辰、叶良辅(1919)创建。主要分布在亮甲山、小王山、潮水峪等地。亮甲山可作为本区标准剖面，厚度118m。本组以中、厚层豹皮状灰岩为主，下部夹少量砾屑灰岩和钙质页岩。是本区烧制石灰、水泥的主要原料。上部有少量白云质灰岩及含燧石结核、燧石条带灰岩。产丰富的头足动物化石：满洲角石Manchuroceras、房角石Camerocoras。腹足动物化石：蛇卷螺Ophileta以及海绵动物化石：古杯海绵Archaeoscyphia等。与冶里组整合接触。其分界标志层是亮甲山组底部出现的中厚层豹皮状灰岩。属浅海相沉积。3.马家沟组O2m马家沟组分布同亮甲山组，以亮甲山及北部茶庄北山发育较好、厚度在亮甲山剖面为101m。本组岩性主要为暗灰色白云质灰岩夹部分白云岩、含燧石结核豹皮状白云质灰岩。底部以具微层理、含角砾、燧石结核黄灰色白云质灰岩与亮甲山组分界。白云岩具“刀砍纹”，有的具砾屑、燧石条带，顶部为含泥质灰岩、风化后呈黄色，俗称黄皮子灰岩，在华北其它地区多存在此层，标志明显。产头足动物化石：阿门角石Armenoceras、链角石Ormoceras、灰角石Stereoplasmoceras、多泡角石Polydesmia。腹足动物化石：马氏螺Maclurites。三叶虫：古等称虫Eoisotelus。与亮甲山组整合接触。属浅海相较深水环境沉积。晚期海退、水浅。华北地区在奥陶纪晚期普遍上升为陆地，直到中石炭世才下降接受沉积，因而缺失了奥陶系上统、志留系、泥盆系和石炭系下统等地层。四、上古生界Pz2（一）石炭系C1.本溪组C2b本溪组最初命名地点在辽宁省本溪市西6km的新洞沟与蚂蚁沟村之间的牛毛岭。赵亚曾(1926)创建。本区东翼区半壁店191高地、小王山一带发育较好。小王山剖面可作为本区标准剖面，厚度为82m。石门寨西门至瓦家山剖面厚度为70.7m。本组岩性下部为陆相铁质砂岩或褐铁矿（山西式铁矿）、粘土岩（G层耐火粘土），平行不整合于马家沟组之上；上部为细砂岩、粉砂岩再到湖泊、沼泽相粘土岩，夹35层海相泥灰岩透镜体，含F层耐火粘土。陆相粉砂岩中含植物化石：鳞木Lepidodendron、科达Cordaites、芦木Calamites、轮叶Annularia、脉羊齿Neuropteris。石灰岩中含蜓类：小纺锤蜓Fusulinella；腕足动物：马丁贝Martinia、帅尔文贝Schellwienella；双壳类：古尼罗蛤Paleoneilo、小花蛤Astarlella、燕海扇Aviculopecten等。本组属海陆交互相沉积。2.太原组C3t太原组最初命名地点在山西省太原西山月门沟，由翁文灏、葛利浦(Grabau)1907年创建。经与本区傅水寨老柳江云山砂岩对比，统称太原组。本区在半壁店、小王山一带发育较好，厚度在小王山剖面为51m。石门寨西门至瓦家山剖面为48m。本组有两个沉积韵律。下韵律底部青灰色含铁质中细粒长石岩屑杂砂岩，风化后成黄褐色，具大型球状风化。向上过渡为青灰色页岩夹D层粘土或泥质灰岩透镜体。上韵律底部薄层细粒岩屑杂砂岩，具小型球状风化。往上为青灰色细粒砂岩夹泥灰岩透镜体及少量煤线（不可采）。本组产大量植物化石：脉羊齿Neuropteris、栉羊齿Pecopteris、楔叶木Sphenophyllum、鳞木Lepidoderdron。动物化石腕足类：网格长身贝Dictyoclostus、戟贝Choneter。双壳类：古尼罗蛤Paleoneilo、裂齿蛤Schizodus。本组与下伏本溪组整合接触。分界标志明显，标志层是底部的具大型球状风化青灰色含铁质中细粒长石岩屑杂砂岩，风化后具小孔，分布稳定，过去称云山砂岩，在辽宁太子河区则称黄旗砂岩或小孔砂岩。属海陆交互相沉积。（二）二叠系1.山西组P1s山西组最初命名地点在山西省中部太原一带，1907年由维利斯(B.willis)、布拉克维尔德(EB1ackwelder)创建。与本区柳江组对比后，统称山西组。主要分布在石门寨西门、小王山、黑山窑等地。以石门寨西门至瓦家山剖面最好，是本区重要的含煤、粘土矿层位。厚度61.8m。山西组岩性由灰色、灰黑色中细粒长石岩屑杂砂岩、粉砂岩、炭质页岩及粘土岩构成两个沉积韵律。韵律底部含长石多、含砾，单层厚度大，顶部为粘土矿或煤层(可采煤层)，上韵律顶部为B层粘土层位。与下伏太原组整合接触。其分层标志是其底部灰色、灰白色长石岩屑杂砂岩，但在横向上有时变为含砾中粗粒、或中细粒长石岩屑杂砂岩，颜色由灰白色变为黄灰色，但层位稳定。本组含植物化石种属较多，如轮叶Annularia、楔叶Sphenophyllum、栉羊齿Pecopteris、芦木Calamites、带羊齿Taeniopteris。本组属大陆近海沼泽相沉积。2.下石盒子组P1x石盒子组最初命名地点在山西省太原市东5km石盒子沟，太原市西25km石千峰为石千峰组建组地点，由那琳(E.Norin，1922)创建。本区下石盒子组在黑山窑、石门寨西门、石岭等地较为发育，厚度115m。本组岩性主要为灰色中粒长石岩屑杂砂岩、细粒岩屑杂砂岩、泥质粉砂岩、粘土质粉砂岩构成三个沉积韵律。第一韵律顶部为灰绿色含云母泥质粉砂岩，第二、三韵律顶部分别是A2和A1层粘土，颜色为紫色、紫灰色。粉砂岩中产植物化石：带科达Cordaites pricipalis、中芦木Mesocalamites、多脉带羊齿Taeniopteris multinervis。本组与山西组分界清楚：山西组顶部为B层粘土矿；下石盒子组底部为黄褐色含砾粗粒岩屑长石杂砂岩(岩貌特殊、俗称小豆砂岩)，与山西组整合接触，属河流相、湖泊沼泽相沉积。3.上石盒子组P2s上石盒子组出露局限性较大。以盆地东翼石门寨西门欢喜岭至瓦家山一带较好，厚度72m。本组岩性为灰白色中厚层状含砾粗粒长石砂岩夹紫色细粒砂岩及粉砂岩。由12个沉积韵律构成。第一韵律底部是在A1层铝土矿之上(另一个韵律的开始)的灰白色中、厚层状含砾粗粒长石砂岩，具大型斜层理，与下石盒子组整合接触。此层厚度大，分布稳定，称南山砂岩。本组属河流相沉积。4.石千峰组P2sh本组是本区古生界最高层位，因上覆地层覆盖，出露十分局限，仅在黑山窑、欢喜岭一带出露较好，厚度150m。本组是一套河流相紫色岩石，底部为含砾砂岩和砾岩(胶结松散，风化后砾石脱落布满山坡)，往上为细粒砂岩、粉砂岩及部分黄绿色泥岩。与下伏上石盒子组整合接触，分界标志是上石盒子组顶部为黄白色含砾岩屑长石砂岩，其上为石千峰组紫色含砾岩屑杂砂岩(结构松散)。粉砂岩中产栉羊齿Pecopteris、轮叶Annularia、楔叶Sphenophyllum、丁氏蕨Tingia及腹足动物化石，多代表干旱条件下的陆相沉积，但在黄绿色页岩中曾发现海生动物化石：舌形贝Lingula，说明晚二叠世晚期本区曾一度海侵，气候转为温暖、潮湿。五、中生界Mz（一）三叠系T黑山窑组T3h层型剖面位于本区西南部的黑山窑后村西侧，岩性以灰白色中、粗粒长石石英杂砂岩、黑色炭质页岩、粉砂岩及煤线为特征。其中含有大量的植物和少量昆虫及双壳类等化石，属湖泊相沉积环境，其中发育有湖相三角洲和湖泊滨岸沼泽，厚度为161.8m，角度不整合于石千峰组之上。以本组底部的底砾岩同石千峰组分界，上、下岩层产状差别很大。与上覆地层下花园组为不整合接触，虽然二者产状差别不大，但界线十分清楚，下花园组底部以砾岩与本组分界。本组常见的植物化石有：卡勒莱新芦木（Neoclamites carrerei）、西伯利亚似银杏（cf.Ginkgoites sibiricus）及付兰林舌叶（cf.Glossophyllum florini）等。（二）侏罗系（J）1.下花园组J1x 主要分布于大洼山东侧，黑山窑后村大洼山，厚474.64m，按岩性组合分上、下两段，下段厚259.10m，以厚层砾岩、含砾粗砂岩为主，夹少量粉砂岩和页岩。上段厚215.54m，以粉砂岩和灰黑色碳质页岩为主。以下段底部浅灰色厚层砾岩为分组标志，平行不整合于黑山窑组之上。含叉叶属未定种（Dieranophyllum sp.）、纤细异羽叶比较种（Anmozamites cf gracitis）、图士蚌未定种（Tutuella sp.）和弗尔干蚌未定种（Ferganoconcha sp.）等。2.九龙山组J2j仅出露于秋子峪北杨庄一带，与下伏下花园组呈角度不整合接触，为一套沉积沉积火山碎屑岩系，根据岩性岩相可分上下两部分。下部为灰白色巨粒、中粗粒长石砂岩、厚层含砾长石石英砂岩夹薄层长石石英粉砂岩、碳泥质页岩；底部为灰白色厚层细粒岩。厚44m。中上部为深灰、灰紫色安山质含砾沉积凝灰岩夹灰白色厚层巨粒长石砂岩、粗粒石英砂岩及细砾岩，顶部为灰白色巨厚层复成分砾岩夹流纹质凝灰岩、沉积火山角砾岩。与上覆髫髻山组安山岩角度不整合接触关系。厚291m。3.髫髻山组J2t分布于柳江庄义院口，以秋子峪北峪及小傍水崖上庄坨出露最好。根据岩性组合及喷发旋回，分为上、下两段。下段厚313m，为紫灰色安山质集块岩、角砾岩和安山质熔岩夹紫色辉石安山岩，中上部灰绿灰紫色角闪安山岩；上段厚275m，为深灰色安山质凝灰岩、安山质角砾岩、紫灰紫色辉石安山岩夹含火山碎屑杏仁状辉石安山岩及安山质玄武岩。下段中偏酸性构成火山喷发第一旋回，上段中偏基性为活火山喷发第二旋回。与下伏地层呈角度不整合接触。4.白旗组J3b呈环状分布于后石湖山岩体周围；角度不整合于太古代花岗岩之上。底部常见次粗面岩、次流纹岩沿环状裂隙侵入。岩性以紫、紫灰色流纹岩、灰白色英安质凝灰熔岩、安山质晶屑凝灰岩为主。六、新生界Kz石门寨地区新生界仅有第四系零星分布，且主要为河流阶地松散堆积物，没有胶结成岩，主要为河流冲积、洪积物，其次为坡积物、残积物。见有少量洞穴堆积，分布在黄土营、山羊寨、李庄、茶庄等地石灰岩溶洞中，为砂砾、粘土堆积物，已开始固结变硬。根据洞穴中脊椎动物化石：狼、熊、鹿、野猪等，鉴定其形成时代为第四纪中更新世。山海关、秦皇岛及北戴河海滨区以海岸沉积物及三角洲沉积物为主，部分地区可见风成沙丘和沙地堆积（图2-2）。图22 秦皇岛至北戴河海滨地质图石门寨地区地层与华北地区地层对比见表2-2。第二节 沉积岩一、陆源碎屑岩类 陆源碎屑岩类是指成岩物质直接来源于大陆风化剥蚀区，经过机械搬运作用、沉积作用及成岩作用而形成的层状岩石。根据碎屑颗粒的粒度大小又分为砾岩、砂岩、粉砂岩及粘土岩四类。 （一）砾岩 本区砾岩按所在层位分为底砾岩和层间砾岩两种类型。底砾岩分布在大旋回底部，即在假整合或不整合面上；层间砾岩整合地夹于其他岩层中。 根据砾石成分，砾岩又分为单成分砾岩和复成分砾岩两部分。（二）砂岩 按粒度可分为粗砂岩（粒径介于20. 5mm之间）、中砂岩（粒径介于0.5一0.25mm之间）和细砂岩（粒径介于0.250.1 mm之间）。 按碎屑成分（石英、长石、岩屑）可分为三个岩类、九种岩石（表p11） 按基质（又称杂基）含量和支撑类型，又可分出净砂岩和杂砂岩两种。前者基质含量小于I5%，呈颗粒支撑类型；后者基质含量大于15%，呈基质支撑类型。 1石英砂岩石英含量大于90%，按其基质分为净砂岩和杂砂岩。前者水动力簸选作用强，泥质杂基已被冲走，呈颗粒支撑类型；后者水动力簸选作用弱，杂基多，粉砂和泥质混积，呈基质支撑类型。 石英砂岩在不同层位上颜色不同，沉积环境不同，颗粒成熟度不同。岩石颜色与胶结物和杂质颜色有关。如青白口系长龙山组上部石英净砂岩为白色，含海绿石则呈浅绿色；石炭系的石英净砂岩为深灰色至白色；侏罗系北票组的石英净砂岩为深灰色。2长石石英砂岩长石含量在10%25%之间，石英含量大于65%，也可根据基质含量分为净砂岩和杂砂岩。长石石英净砂岩在不同层位上颜色不同，青白口系长龙山组长石石英净砂岩为灰白色，风化后为黄白色（颗粒成熟度低），在剖面上常分布在石英净砂岩之上。野外露头往往发育有浅海相交错层理。侏罗系北票组长石石英净砂岩为灰色，风化后为灰黑色带褐色，在剖面上与含陆相植物的岩屑长石杂砂岩共生，为大陆湖泊相沉积。长石石英杂砂岩仅分布在北票组下段地层内，风化后为暗灰褐色，新鲜面为灰黑色或灰色，在剖面上常与含植物的岩屑长石杂砂岩共生，为大陆湖泊相沉积，水动力簸选作用弱，磨圆度差。3长石砂岩石英含量小于75%，长石大于25%，风化作用不彻底、成熟度低。按其基质也可以分为长石净砂岩和长石杂砂岩。两者在颜色、碎屑含量、磨圆度及分选性等方面没有明显差异，只是支撑类型不同。长石杂砂岩基质含量大于15%，明显呈基质支撑。长石净砂岩主要分布在青白口系长龙山组、二叠系、侏罗系北票组地层中；长石杂砂岩主要分布在侏罗系北票组和二叠系上石盒子组地层中。4岩屑质长石砂岩石英含量小于65%、长石含量25% 100%、岩屑含量10% 25%，且岩屑含量少于长石含量。按其基质也可分为岩屑质长石净砂岩和岩屑质长石杂砂岩两种。岩屑质长石净砂岩特点是风化面呈土黄色、黄褐色，新鲜面呈黄白色、灰白色带黄色色调，磨圆度差、分选性也差、肉眼可见岩屑。岩屑质长石杂砂岩新鲜面颜色较岩屑长石净砂岩颜色深些，分选性差、磨圆度差，呈基质支撑。岩屑质长石净砂岩主要分布在石千峰组地层中。岩屑质长石杂砂岩在太原组、下石盒子组、石千峰组及北票组地层中均有分布。5长石质岩屑砂岩石英含量小于65%、岩屑含量25%100%、长石含量lO% 25%，且岩屑含量大于长石含量。按其基质也可以分为长石质岩屑净砂岩和长石质岩屑杂砂岩两种。颜色因岩屑含量增加而普遍较深，呈灰绿色，风化后带铁锈色。长石质岩屑净砂岩主要分布在本溪组地层中；长石质岩屑杂砂岩主要分布在太原组、山西组、下石盒子组地层中，少量分布在北票组上部。（三）粉砂岩粉砂岩因形成环境不同，成分和颜色各异。如浅海相粉砂岩成分以石英、海绿石和白云母为主，颜色浅；大陆湖泊相含有机质，虽然颗粒成分也以石英为主，但颜色较深，为深灰、黑灰等色，而干燥炎热气候条件下陆相沉积的粉砂岩因含有Fe3+而呈现紫红色。粉砂岩在各时代地层中均有分布，且比较发育，如本溪组的灰色钙质粉砂岩、黑色粉砂岩，太原组的深灰色粉砂岩，下石盒子组的灰色粉砂岩，石千峰组的紫红色粉砂岩，徐庄组的黄绿色粉砂岩，北票组的深灰色粉砂岩，长龙山组的浅绿色粉砂岩等。（四）粘土岩本区粘土岩类型多，不同沉积环境下形成的粘土岩，在成分、颜色上也不同。根据页理的有无，可分为泥岩和页岩两大类。青白口系和寒武系主要是紫色、红色、黄绿色的泥岩和页岩；石炭系和二叠系主要是黑色、灰色、褐灰色、深灰色的泥岩、页岩及铝土质岩；长龙山组、景儿峪组页岩呈暗紫色、紫色，此种粘土岩属潮上带沉积产物；徐庄组、张夏组页岩呈黄绿色、灰色，属潮下带或潮间带产物。二、碳酸盐岩碳酸盐岩主要由方解石和白云石两种碳酸盐矿物组成。以方解石为主的是石灰岩，以白云石为主的是白云岩，这是碳酸盐岩的两种最基本的岩石类型。实习区内常见的碳酸盐岩按结构成因分类主要有如下种类。（一）砾屑灰岩砾屑含量大于50%，平面上砾屑呈薄饼状，剖面上呈狭长状，形似竹叶，故又称为竹叶状灰岩。砾屑主要为内碎屑，是在沉积盆地中沉积不久的、半固结或固结的各种碳酸盐沉积物，受波浪、潮汐水流、风暴流、重力流等作用的冲刷侵蚀，破碎、搬运、磨蚀、再沉积而成的。实习区可见灰色砾屑灰岩和紫色具氧化圈砾屑灰岩两种。1灰色砾屑灰岩砾屑为盆地内生成的隐晶灰岩或微晶泥灰岩碎屑经破碎而成的，长轴长几厘米至十几厘米，短轴长12cm，砾石扁平面与岩层层面基本一致。砾屑可分出异地及原地两种。异地砾屑灰岩中的砾屑常经过一段距离搬运，砾屑有一定程度的磨圆，大小较为混杂。分选性较差，说明是搬运距离不远、快速堆积的产物。原地砾屑灰岩中的砾屑仍保留有碎屑棱角，基本未受到磨蚀，分选性差，说明砾屑基本没被搬运，是原地破碎、就地堆积的结果。灰色异地砾屑灰岩广泛分布于凤山组地层内；而灰色原地砾屑灰岩主要分布在张夏组和冶里组地层中。2紫色具氧化圈砾屑灰岩砾屑表面具紫红色氧化圈。砾屑在岩层内成放射状、菊花状，以及不规则状的杂乱排列。砾径在几厘米至十几厘米，分选性差，砾屑具次棱角状、棱角状。砾屑成分为泥晶灰岩、生物泥晶灰岩、泥质灰岩等。填隙物是泥晶、粉屑和砂屑，偶见鲡粒和生物碎片，既有基质支撑、也有颗粒支撑。胶结物中含有自生海绿石矿物，表明该砾屑灰岩形成于浅海动荡的环境中。砾屑排列无序，其形成环境与风暴潮汐有关，能量巨大的风暴浪冲刷海底沉积物，也席卷着未固结或弱固结的潮上带沉积物，沉积物破碎后形成砾屑，在风暴过后被带到浅海堆积起来，形成粒序层，沉积后又经受过露出水面暴露氧化和接受天水及地下水等淡水影响的过程。常见于寒武系崮山组地层内。（二）生物碎屑灰岩生物碎屑含量大于50%，是由生物遗体硬体部分被冲刷“解体”或破碎后再堆积形成的，胶结物往往为亮晶方解石，有时含有海绿石自生矿物，代表水动力强度较大的环境，属浅海强冲刷带的沉积物。生物碎屑灰岩数量不多，但在寒武系张夏组、崮山组、长山组和风山组地层中均存在。（三）鲕粒灰岩及含砾屑鲕粒灰岩鲕粒含量大于50%，鲕粒为钙质，呈同心圆状，分鲕核与同心层两部分，鲡核常以微晶灰岩粉屑为主，个别为生物粉屑或无机矿物微粒。鲕粒大小不均，大者1.5mm左右，小者1.5mm左右，常构成粒度韵律薄层。在搅动海水中形成隐晶质同心层，鲕粒呈接触式孔隙式胶结，胶结物为亮晶方解石。鲕粒灰岩主要分布在中、上寒武统的徐庄组、张夏组及崮山组中，以张夏组最为典型，分布也最为稳定。如徐庄组顶部的暗紫色页岩中夹有鲕粒灰岩透镜体（鲡粒灰岩普遍硅化）。张夏组中部、底部为含砾屑鲕粒灰岩，底部以含生物砾屑的鲕粒灰岩为主，中部多为含鲕粒灰岩砾屑及生物砾屑的鲕粒灰岩。鲕粒灰岩形成于温暖的浅海搅动带，死亡后的三叶虫被破碎后与鲕粒一起沉积；沉积后的含鲕粒的沉积物（未固结或弱固结），也可以再次破碎成砾屑与正常沉积的鲕粒一起沉积。从纯鲕粒灰岩到含生物砾屑鲕粒灰岩，再到含鲕粒灰岩砾屑的鲕粒灰岩，形成的水动力条件是由搅动环境、强搅动环境再到冲刷搅动环境。（四）泥屑、砂屑、砾屑白云质灰岩风化面皆为土黄色，新鲜面为浅黄色。这些内碎屑具有碎屑沉积的特点，如斜层理、水平层理等。与化学沉积岩不同，风化表面上有粒度感。（五）微晶灰岩新鲜面青灰色、风化后浅灰色，结晶颗粒肉眼难以分辨。显微镜下呈不规则他形镶嵌结构，岩石内部构造均匀，常呈薄层、中层或厚层块状构造，是浅海相较深水环境下沉积的岩石。此种岩石常见燧石结核或条带，在寒武系和奥陶系均有分布。（六）泥灰岩岩泥晶结构，泥质含量在25%-50%之间，风化后有泥状物出现，呈土黄色，新鲜面为浅灰色，滴冷稀盐酸(5%)剧烈起泡及泥状物浮起。本区泥灰岩呈薄层状或条带状产出，位于海侵层位的上部，是浅海相较深水环境下沉积的岩石，常见于寒武系及奥陶系下部。（七）微晶白云质灰岩白云石含量为25%-50%，分布不均匀，白云石富集处为肉红色，在镜下有交代方解石的特点。主要分布在马家沟组上部，是浅海相较深水环境下沉积的岩石。风化面为土黄色，新鲜面为黄灰色，往往出现在海退层序的上部层位，其下是泥灰岩或微晶灰岩，其上多是细晶白云岩。（八）细晶白云岩风化面和新鲜面都为肉黄色，中晶、细晶结构，是白云石交代镁方解石后形成的岩石，常与白云质灰岩共生。细晶白云岩常含燧石结核或条带，这些黑色的或灰黑色的硅质结核或条带在白云岩层内分布，而且不切割上、下层面，也不切割层理构造，其上下层理略有弯曲，表明硅质为原生沉积，系同生阶段富集成结核或条带的。细晶白云岩主要分布在马家沟组上部，属浅海相较深水环境下沉积。（九）虫孔状灰岩及豹皮状灰岩在灰泥沉积物中由于底栖生物钻孔，孔道穿过了细层并在成岩后得以保存，形成虫孔状灰岩。如果虫孔被泥质充填，风化后岩石表面常常呈现出很多的虫孔状凹坑；如果虫孔被白云质充填，风化后虫孔在岩石表面呈凸起的花斑状，常见于亮甲山组底部。属浅海较深水静水环境下沉积而形成的岩石。在灰岩中有时分布有白云质团块，在风化后的表面上往往呈土黄色或棕褐色的花斑状，白云质花斑与周围灰质成分之间的界线参差不齐，称为豹皮状灰岩。白云质花斑内以自形白云石为主，但尚保留有少量的方解石残余晶体，表明为白云石不均匀交代方解石所致。（十）藻灰岩藻灰岩是由钙藻堆积形成的石灰岩，或者由藻类生命活动产生的石灰岩。这种石灰岩由藻体、藻体间的碎屑充填物及化学沉淀胶结物三种物质组成。藻类的生命活动可以分泌出钙质，或促进海水中的钙质沉淀，构成坚硬的钙质壳或钙质骨骼直接形成岩石。按藻类的形态特征可分为隐藻灰岩和叠层石灰岩两类。当藻体形态不甚清楚时，称为隐藻灰岩；当藻体为纹层状时称为叠层石灰岩。隐藻灰岩一般新鲜面为灰色，风化后变为灰黑色，以黑色有机炭富集为标志。岩层以中厚层为主，层内构造均匀，属潮间潟湖环境沉积，主要见于张岩子一带的府君山组地层中。叠层石由两种基本层构成，富藻纹层和富碳酸岩纹层。富藻纹层，又称暗色层，藻类组分含量多，有机质含量高，碳酸盐沉积物少，故色暗；富碳酸盐纹层，又称亮层，藻类组分含量少，有机质含量低，故色浅。叠层石中的藻组分主要是丝状或球状的蓝绿藻。这种藻主要生活在潮间浅水地带，通过光合作用而生长，分泌大量的黏液，这种黏液可以捕集碳酸盐颗粒和泥。一般来说，在风暴期或高潮期，被风暴水流或潮汐水流带来的碳酸盐颗粒和泥，将大量的被这种富黏液的藻所捕获，从而形成富碳酸盐的纹层；相反，在非风暴期，则主要形成富藻的纹层。另外的观察表明，白天藻类光合作用旺盛，主要形成富藻纹层；而夜间则主要形成贫藻的纹